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1、周洁敏集肤效应周洁敏集肤效应引言高频开关电源中，损耗仍然是高频磁性元件设计的依据。高频效应：高频电流在线圈中流通产生的结果寄生电感、寄生电容的影响大大地损害了开关电路的性能，主要体现在：效率降低、电压尖峰、寄生振荡和电磁干扰等采用缓冲、箝位等措施改善高频开关电源的性能，使电路复杂化，可靠性降低。讨论寄生参数产生的原因和对策；讨论涡流产生的原理和带来的问题。集肤效应的电路描述：集肤效应的电路描述： 取此载流导线一个单位长度，由导线中心到外径径向分成若干同心小筒，当这些径向分割足够小时，认为通过这些筒截面An 的磁感应是均匀的。Ln-n单元单位长度电感Lx-表面以外全部电感Rn-桶状导体单位长度
2、的电阻A点导线截面B点导线中心当直流和或低频电流流过时，电感不起作用或作用很小。电路电阻电流总和等于导线总电流。如果通过高频电流，由于分布电感的作用，外部电感阻挡了外加电压的大部分，只是在接近表面的电阻才流过较大电流，由于分布电感压降，表面压降最大，由表面到中心压降逐渐减少，由表面到中心电流也愈来愈小，甚至没有电流，也就是没有磁场。这就是集肤效应或趋肤效应。Skin effect 工程上定义从表面到电流密度下降到表面电流密度的0.368（即1/e）的厚度为趋肤深度或穿透深度:式中 导线材料的磁导率； 1/材料的电导率； k材料电导率（或电阻率）温度系数；研究表明，导线中电流密度从导线表面到中心
3、按指数规律下降。导线的有效截面积减小而电阻加大。一般磁性元件的线圈温度高于20度。在导线温度100度时穿透深度与频率平方根成反比。随着频率的增加，穿透深度减小。 对于直径为d的圆导线，直流电阻Rdc 反比于导线截面积。因集肤效应使导线的有效截面积减少，交流电阻Rac 增加，当导线直径大于两倍穿透深度时: 穿透深度与频率的平方根成反比，随着频率的增加，穿透深度减少，Rac/Rdc 随之增加。导线的直流阻抗与导线的截面积有关，集肤效应使导线的截面积减小；交流阻抗与通过电流的频率有关，频率越高，阻抗越大。穿透深度越深导线的利用率越高，反之。有了上面对集肤效应的分析可以得出下面的使用指导大直径的导线因交流电阻引起的交流损耗大，经常用截面之和等于单导线的多根较细导线并联。如果是两根导线代替一根，细导线的直径单导线的穿透截面积两根并联导线的穿透截面积多股细线绞合的利兹线可以减小集肤效应和邻近效应。利兹线用于50KHZ以下，很少用到100KHZ大电流（15-20A以上）情况下，一般不用利兹线，而用铜箔，将铜箔切割成骨架的宽度，厚度可以比开关频率时的穿透深度大37%，铜箔之间需要绝缘。开关电源中大部分电流波形为矩形波，其中包含有丰富的高次谐波，各谐波穿透深度和交流电阻互不相同。矩形波电流的穿透深度为基波正弦波穿透深度的70%。THE END
