集肤效应.ppt

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。
多层线圈高频损耗严重、线圈并联不正确时产生高频环流以及处于强交变磁场中的屏蔽层和不工作中心抽头线圈高损耗问题。
集肤效应(Skin effect)
低频时单根导线产生的磁场
在导线中心包围的电流少,磁场H弱。由中心点向外延伸时,包围的电流逐渐加大,到达导体表面时包围了全部电流,磁场也最强。
磁场最强
离开导线中心
越远磁场越弱
集肤效应(Skin effect)
高频电流通入时,在导体内外产生变化的磁场(1-2-3和4-5-6),方向垂直于电流。
平面L和N产生感应电动势。这个感应电动势在导体内整个长度方向产生的涡流阻止磁通的变化。
a、b和e、f边的电流与主电流OA方向一致(图中红色)
b、c和d、e边与主电流OA相反(图中蓝色)
主电流和涡流之和在导线表面加强,趋向导线中心越弱,电流趋向于导体表面。这就是集肤效应。
将单位长度的导线,分割成足够小的同心圈,当沿径向分割足够小时,认为通过这些筒的截面磁感应密度均匀。
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
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