高频变压器箔绕组并联损耗分析：part1

当箔绕组满足一维模型条件时，单层箔绕组的损耗与其两侧磁场强度H密切相关，损耗计算来源于箔绕组中电流分布（截面），有如下数量关系，单位宽度的电流密度沿厚度y方向的分度，可见除频率fs和厚度尺寸Ww外，只与H1、H2及位置y有关。单位宽度该单层箔绕组的损耗，是电流密度平方在厚度y上的积分。

由上述数量关系可得，控制箔绕组两端磁场强度H，即可控制单层箔绕组的损耗，即绕组排布结构对绕组损耗的影响。

一维模型其中一个条件，H与宽度方向要平行。如果磁芯有气隙，受到气隙处扩散磁通的影响，H将不满足此条件，也就不再完全适合此数量关系。下面以一个不开气隙的纯变压器例子来分析绕组排布对其损耗的影响。

该变压器原边绕组4匝分成4层串联，副边绕组1匝分成4层并联，8层铜箔均为0.2mm厚、26.5mm宽， 峰值5A的 正弦电流作为激励。如下6种绕组排布， 假设副边的4个并联层是完全均流的，则 各方案的MMF示意图见右侧黑线，波动越大说明两侧H的差异越大。

方案1

方案2

方案3

方案4，完全对称结构

方案5，最外侧拆成2各半层， 完全对称 结构

方案6 ， 完全对称 结构

在SIMPLIS软件中进行绕组损耗分析，得到如下结果。方案5损耗是最低的而且在20kHz-500kHz损耗随频率增加不明显。方案4和方案6在 20kHz- 5 00kHz内损耗几乎一样。

方案4是 完全对称结构，根据截面上电流密度数量关系可知，在此种对称结构时，副边每层铜箔两侧的磁场强度H是分别相等的，而且完全一样，因此方案4的副边4层完全均流。500kHz电流激励，电流密度分布计算结果如下，横轴是y方向距离，纵轴是电流密度。

进一步计算绕组总损耗随铜箔厚度的关系曲线，横轴是每层铜箔的厚度，纵轴是单位宽度的绕组损耗，可以看到最优铜箔厚度约1.5mm。

1.5mm 铜 箔厚度，电流密度分布如下，对比0.2mm的铜箔厚度，副边每层电流仍然是完全均流的，但相比0.2mm的铜箔厚度这里的高频效应有明显减小 -- 每层铜箔边沿与中心的电流密度值差异变小。（趋肤效应和邻近效应）

为什么方案4在高频下的损耗不是最低呢，甚至比方案3都要高，原因也正是如此，在相同的铜箔厚度时，虽然完全均流但高频下的绕组高频效应相对更大了。但是在较低频率下（或者最优铜箔厚度）完全均流的方案仍是很好的。

方案5的情况，此方案是人为构造两个1/2层，使得其他层中都以层中间位置为界拆成2个半层，这样可进一步降低MMF的波动。电流密度计算如下（与SIMPLIS中不同，计算时最外2层厚度仍是0.2mm来计算），副边的4层均流也是极好的。

方案5的最优铜箔厚度发生了变化