徐祯祥，徐秀华，王令岩，张益齐，赵 絮

（北京精密机电控制设备研究所，北京 100076）

目前高频化是电源变换模块高效轻小型化的一个重要技术发展趋势，而变压器作为电源变换模块的核心元件，高频化将给变压器热耗及性能带来严重影响。

变压器在重量轻、体积小的要求下，实现高可靠、高功率密度能量传输的关键是降低变压器的热损耗，主要途径包括磁芯和绕组结构的优化设计，本文重点从平面变压器绕组结构设计的角度讨论降低变压器损耗的技术方法[1]。平面变压器绕组损耗受交流阻抗等寄生参数的影响。而高频时，由于集肤和邻近效应的影响，绕组层厚度、层数和结构等都将对寄生参数产生严重的影响[2]。

本文以铜箔作为绕组材料，以Maxwell 3D电磁场有限元软件为仿真工具，分析了高频下，损耗与铜箔厚度、层数的关系，得到了绕组并联时损耗的变化特点，在此基础上，提出了几种变压器设计方案，并仿真分析了对这几种排列形式的能耗，确定了最优绕组结构，并研制了变压器样件，进行了实验，验证分析方法有效可靠。

1 高频下不同厚度和层数绕组的损耗分析

对厚度分别为0.05、0.1、0.2和0.3 mm以及并联层数分别为1～4层的16种绕组，施加频率为200 kHz、10 A的电流，此时铜的集肤深度为0.15 mm，得到绕组损耗如表1和图1所示。

表1 200 kHz时，不同厚度、层数的铜箔并联单层损耗和总损耗Tab.1 Single-layer and total losses of interleaving copper foils of different thicknesses and layers at 200 kHz

高频下，薄铜箔的单层单位长度损耗随厚度增加而减小，最后趋于稳定；单位长度总损耗在总厚度小于π倍的集肤深度时不断减小；……