反激拓扑6-反激变压器（1）

原创 Monster电子技术 2024-04-22 11:25

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根据上一章节的计算推导反激拓扑5—如何设计反激变压器？，我们可以得出变压器原副边绕组电流的有效值，如何根据电流值进行绕组的设计和选择呢？

首先我们清楚，一根确定的导线，其阻抗是确定的，通过的电流越大，发热量越多，选择合适的导线电流密度是选择变压器绕组的一个重要的因素，行业内通常以电流密度J进行表示，经验值推荐电流密度通常设计在4-6A/mm2.

接下来，我们了解两个新的概念，趋肤效应和邻近效应。

1、趋肤效应：当导体中有交流电或者交变磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的皮肤部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导体内部实际上电流较小。这样，导体的欧姆电阻就与频率相关并随着频率的增加而增加。因此，热损耗的增加也就会导致导体电阻相应的升高。

在此我们不做深入的推导，趋肤深度可以简化为：

就铜导体而言，在20℃时，上述公式可以简化为

趋肤深度与频率的关系如下表所示，根据经验，在设计变压器时，所选的单股导线半径不大于上述计算的趋肤深度值。当我们计算需要的导线线径大于趋肤深度时，可以采用多股线进行绕制。

2、邻近效应

①外部邻近效应

相邻导体或其他电气元件中交变磁场的影响也可以引起电流偏移的效应，请参考图解“外部邻近效应”。

与趋肤效应引起的涡流不同，外部邻近效应引起的涡流并不以第二导体为中心旋转对称。这是因为第一导体的交变磁场是由外部电流通过第一导体产生的。引起的涡流方向在受影响导体上的任何位置几乎是一样的。这里的涡流也会引起电阻损耗，从而导致和前面部分讲到的趋肤效应的一样的欧姆电阻的明显上升。产生这些涡流所必需的能量是由外部电流引起的磁场所提供的。由于涡流和产生它的磁场之间的干扰，在任何其他相邻的导体中也会引起额外的高频损耗。

②内部邻近效应

多股线内单股线的交变磁场将会在邻近的单股线中产生涡流，从而引起损耗。因为这些磁场由内部的单股线产生，所以称之为内部邻近效应，形式上类似于趋肤效应，其电流偏移见下图。图片显示了相邻单线之间电流的不均匀分布（电流密度从蓝色到红色增加）。由内部邻近效应引起的电损耗会随着频率的升高而增加，在某些情况下，甚至会超过具有相同直流电阻的实心导体的损耗。