变压器绕组多股线直径和股数选择的成本控制

1 引言

用多股线制作磁性元件的绕组，可以有效地降低高频磁性元件的涡流损耗，提高其高频性能。但是，多股线的价格昂贵，所以，变压器设计师经常尽可能不采用多股线，以控制成本。本文作者提出了一种控制价格的设计方法，可以在不增加损耗的同时大幅度降低价格。或者，允许设计师在给定价格的前提下选择损耗最低的设计方案。后面将提到一个设计实例，其系统的价格比凭经验设计的产品降低了五倍多，同时其损耗并未增加。

对于变压器绕组采用多股线时的损耗，有许多工程师计算过，但与其价格联系的设计计算则很少，所以常出现这样的情况；损耗只下降了一点点，而价格则成倍增长了。

本文对绕组多股线的价格分两个层次分析讨论。首先，假设描述多股线损耗函数的一般公式，这样，在给定变压器绕组的情况下得出该函数分析的价格结果，以进行最佳的Litz Wire股数和线径的选择。在第二个分析层次中，从导线制造厂商给出的价格中，分析损耗、价格函数的多项式曲线，并以此形式进行设计。

在很多的绕组损耗分析中，只提到了正弦电流波形，但是，在高频功率变换器中的磁性元件则很少存在接近正弦的电流波形。有些文章的作者已经研究成功将绕组损耗分析扩展到了非线性波形分析的方法。这里特别有意义的是提出了“有效频率”的概念。这样，基于正弦波的优化设计方法就无需进行修改。