-
- 视频加载中。。。
- 课程目录
- 课程笔记
电源设计小贴士26：高频导体的电流分布
本《电源设计小贴士》中，我们将研究自由空间及缠绕结构中导体的有效电阻。图 1 显示了第一个例子。其为自由空间中单条导线的横截面，其携带的是高频电流。如果电流为 直流，则显示为不同颜色的电流密度全部相同。但是，随着频率的增加，电流朝导体外部移动，如红色和橙色所示。这种拥挤情况被称为趋肤效应。透入深度被定义为外表面到电流密度降至外表面电流密度 1/e 的那个点的距离。就铜而言，深度为：
其中 f 单位为兆赫，而深度单位为 cm。
图 1 高频下电流向外表面聚集
图 2 显示了自由空间中扁平导体的电流分布。它趋向在窄边中流动，而非导体表面都相等。但是，它仍然具有相同的渗透深度。这大大地增加了电阻，因为导体的大部分都具有非常低的电流密度。
图 2 电流集中于渗透深度导体端附近
为了绕过扁平导体的电流分布问题，通常将其直接放置在第二导体或接地层上面，它们的电流大小相等而方向相反。图 3 显示了一个示例，例子中反向电流相互吸拉至两个导体的邻近表面。渗透深度保持相同。电流主要都包含在一个以渗透深度和导体宽度（而非图 2 所示的渗透深度和导体厚度）为边界的区域中。因此，这些导体的 交流电阻远低于自由空间的情况。
图 3 反向电流拉至邻近表面
图 4 显示了一个层缠绕结构的横截面。其中，最上面两个导体（3 和 4）携带相同方向的相同电流，而最下面两个（1和2）携带与上面各层方向相反的相等电流。这可以代表 2-2 匝数比变压器的层。如前面例子所述，绕组的电流被吸取至相对面。然而，出现了一种有趣的现象。在绕组 1 和 4 中，电流被吸取至内表面，它在方向相反的绕组 2 和 3 上引起电流。绕组 2 和 3 的总电流正以反向流动，因此内表面上的电流密度更大。这种现象被称为邻近效应，其会使高频工作的层结构出现问题。解决这一问题的一种方法是重新安排导体叠放，对绕组交错以让电流在两端以正确方向流动，而非使用具有同向电流的两个邻近层绕组。
图 4 邻近绕组的反向电流极大地增加了损耗
Dowell1 建立了一种分析模型，用于计算不同厚度和层结构导体的交流电阻增加情况（请参见参考文献 1）。图 5 显示了其结果。曲线图的 X 轴将层厚度标准化为渗透深度，而 Y 轴表明标准化为直流电阻的交流电阻。根据绕组中层的数目，绘制出这些曲线。一旦导体厚度接近趋肤深度，合理 AC/DC 比的层数便变少。另外，需要注意的是 1/2 层的低曲线。在这种情况下，绕组被交错，并且电阻增加远远小于单层情况。
图 5 Dowell 说明了高损耗层缠绕结构的情况
总之，随着频率增加，导体的电流分布会急剧变化。在自由空间中，相比扁平导体， 圆形导体在高频下电阻更低。但是，同接地层一起使用时，或者其位于携带返回电流的导体附近时，扁平导体则更佳。下个月，我们将讨论如何使用下垂法并联电源，敬请期待。
文章末尾列出了之前发表的一些《电源设计小贴士》文章。如欲了解本文章内容及其他电源解决方案的更多详情，敬请访问：www.ti.com/power-ca。
参考文献
1）《变压器绕组中涡电流的影响》，作者：P.L. Dowell，1966 年 8 月《IEEE 会刊》第 113 卷第 8 号第 1387 页-1384 页。
2）《多输出降压稳压器的耦合滤波器电感》，作者：Lloyd Dixon，TI，第 3 节第 4 页。
推荐帖子
- 将新6轴IMU与DSP结合实现高性能运动跟踪精度
- 高性能运动跟踪技术已从深奥的军事，航空电子，船舶和工业应用转移到不断扩展的消费应用领域。尽管如此，将高性能运动跟踪引入消费者市场往往迫使设计人员协调相互冲突的目标，特别是在成本，功耗和计算资源方面。 然而，由于MEMS设计和制造的进步新一代惯性测量单元（IMU）正在帮助设计人员提供更高水平的性能，同时减少妥协。 本文将在介绍新的6轴...
-
Aguilera
微控制器 MCU
- simulink下直接代码生成
- 连接好DSP，打开Matlab，首先必须要更改环境，要不不能编译通过 输入C2000lib，打开库， 在C2833X DSP Chip Support中添加外设，然后在C2000 Target Preference中添加28335DSP板，如下图： 编译通过后，Simulation--Configuration Parameters， 上面的...
-
fish001
微控制器 MCU
- MSP430仿真器一种无法下载的情况（TUSB3410 Device）以及对应解决办法
- 最近msp430仿真器出了问题。 原因是没有耐心.....当 IAR 5.2 提示升级固件后, 我点了确定， 弹出升级进度，但是到一半的时候卡住了，一直不动，于是我就把仿真器拔了下来，再插上去发现出问题了。仿真器的名字就不再是 "MSP-FET430UIF - VCP" ,而成了"TUSB3410 Device"，而且也不能...
-
TI技术论坛
- volatile关键字作用
- 此内容由EEWORLD论坛网友闵丨大原创，如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处 首先来看一段代码： //P1.0口连接LED0，实现LED0闪烁 #include <msp430.h> int main(void) {  ...
-
闵丨大
TI技术论坛
京公网安备 11010802033920号