电磁元件中，一般不可能没有线圈。在低频时，依据线圈直流电阻引起的允许损耗设计线圈。在给定损耗和散热条件下，选取磁芯和导线尺寸。而低频变压器的寄生参数如漏感和激磁电感对变压器影响较小，结构工艺已十分成熟。在高频开关电源中，损耗仍然是高频磁性元件设计的重要依据。但随着开关电源工作频率增加，高频电流在线圈中流通产生严重的高频效应，加之寄生电感、电容的影响大大地损害了开关电源电路的性能－效率降低、电压尖峰、寄生振荡和电磁干扰等。为了对付寄生效应产生的有害影响，电路上采用了缓冲、箝位等措施改善高频开关电源的性能，从而使电路复杂化，可靠性降低。

集 肤 效 应

当导体通过高频电流时，变化的电流就要在导体内和导体外产生变化的磁场垂直于电流方向，根据电磁感应定律，高频磁场在导体内沿长度方向产生感应电势。此感应电势在导体内整个长度方向产生的涡流阻止磁通的变化。主电流和涡流之和在导线表面加强，越向导线中心越弱，电流趋向于导体表面，这就是集肤效应，如图5-8所示。

当交流的电流流过导体的时候，会在导体中产生感应电流，从而导致电流向导体表面扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面，从而增加了导体交流电阻，损耗增大)。会引起电线有效截面积的减小，取导线直径约为2δ，其中集肤深度δ(工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e＝0.368的距离δ为集肤深度)为

一般磁性元件的线圈温度高于20℃。在导线温度100℃时，穿透深度：

计算线圈电流有效值

线圈发热是功率损耗引起的。在高频情况下，交流分量电流产生交流电阻损耗，直流分量产生直流电阻损耗。总损耗是两者之和。因此计算线圈损耗前应当计算线圈电流的有效值。在开关电源中，有如图5-9几种可能的电流波形。其峰值IP，平均值Idc 和有效值I关系分别计算如下：

A、梯形波

开关电源中最常见的电流波形是梯形波(图5-9(a))。例如推挽变压器初级电流，正激变压器初级和次级电流，电感电流连续模式单端反激变压器初级电流等等。高电平时间定义为Ton，周期为T，峰值电流为Ip，脉动分量为ΔI。占空比D=Ton/T，梯形波中值Ia=IP-ΔI/2 ，电流波形的表达式为

电流平均值，即直流分量：

电流总有效值：根据有效值定义

近似得到

B、断续三角波

三角波电流波形(图5-9(b))通常出现在电感电流断续状态。三角波各个电流关系为：电流平均值

电流总有效值

C、连续三角波

电感电流连续时波形如图5-9(c)。它是直流分量和一个幅度ΔI/2 的三角波叠加而成的电流平均值

电流总有效值

变压器线圈导线的选择

小电流时可直接选择圆导线，导线直径小于2倍的集肤深度δ；

电流较大时，可选择多股绞绕园导线，AWG园导线规格表见表（教材）所示。

电流较大时，也可以选择利兹线或铜箔。但利兹线中单股线的直径必须小于2倍的集肤深度δ，或铜箔的厚度小于集肤深度δ。

利兹线（Litz Wire）是由多根单独绝缘的导线经绞合或编织而成的电磁线( 电磁线是一种具有绝缘层的电线，它是以绕组形式来实现电磁能的转化，又称为绕组线)。由于这种结构的每一根单线都可处于整个导线截面的任何位置，因而使通过的电流分布均匀，磁通量均衡。同时能有效抑制在交变磁场中，尤其是在高频下更为显著的“集肤效应”和“邻近效应”所造成的导体有效电阻增大而引致的发热现象。