隨著電力電子技術持續朝高頻化發展，特別是在第三代半導體（GaN 氮化鎵／SiC 碳化矽）廣泛應用後，開關電源的工作頻率已從傳統的數十 kHz 至數百 kHz，提升至無線充電領域的數百 kHz 甚至數 MHz。

在高頻運作條件下，工程師經常面臨一項影響效率的重要挑戰：交流電阻（AC Resistance，RAC）顯著增加所帶來的額外損耗與發熱問題。

一、趨膚效應與鄰近效應：高頻損耗的主要來源

• 趨膚效應（Skin Effect）： 當交流電流流經導體時，電流分布並非均勻一致。隨著頻率提高，電流會逐漸集中於導體表面，使導體內部的電流密度下降，造成有效導電截面積減少，進而提高交流電阻（AC Resistance）。電流可有效穿透導體的深度稱為趨膚深度（Skin Depth），而趨膚深度會隨頻率增加而減小。

• 鄰近效應（Proximity Effect）： 當多股導線緊密排列或繞製於同一磁性元件中時（如高頻變壓器或電感線圈），相鄰導體所產生的交變磁場會相互影響。此時電流會被進一步擠壓至導體局部區域，使電流分布更加不均勻，造成額外的交流損耗。在高頻、高電流密度繞組設計中，鄰近效應所造成的損耗往往可能比趨膚效應更為顯著。

二、利兹線的核心原理與選型

利茲線（Litz Wire）結構由大量彼此絕緣的細單絲（Strands）組成，並透過特殊的換位編織（Transposition）方式進行排列。藉由週期性的換位設計，使每一股單絲在整束導體中都能經歷近似相同的磁場環境，從而降低因電流分布不均所產生的交流損耗。

除了选择导体结构与直径，利兹线的外层物理包裹决定了其在严苛环境下的服役寿命：

• 絲包利茲線（Nylon/Silk Covered）： 在利茲線外層包覆天然絲或尼龍纖維，主要功能包括固定線束結構、防止自動繞線時單絲散開、提升機械強度與耐磨耗性，以及改善自動化繞線穩定性，廣泛應用于無線充電線圈。

• 膜包利兹線（Mylar/PI Film Wrapped）： 於利茲線外層包覆聚酯薄膜或聚醯亞胺薄膜，可提高耐電壓能力、增強層間絕緣性能，以及局部放電耐受能力（Partial Discharge Resistance），常見於光伏逆變器、儲能系統等大功率高壓工况。

• 三層絕緣利兹線（TIW-Litz Wire）： 在利兹線外層形成符合強絕緣要求的多層絕緣結構，兼顧了利兹線和三层绝缘線的優勢，可在許多隔離電源設計中減少額外絕緣膠帶及套管的使用，主要應用於電動車車載充電器（EV OBC） 、醫療隔離變壓器和高功率密度電源。

三、利兹線 AC 电阻 (R_AC) 的設計考量

利兹線的交流电阻主要受到直流電阻、趨膚損耗（Skin Loss）和鄰近損耗（Proximity Loss）影响。

其中：

• 直流电阻（R_DC）_：主要由導體截面積決定，通過增加股數（Strands）或提高銅截面積可以有效降低该數值。

• 趋肤损耗：主要受單絲直徑影响。

• 邻近损耗：主要受繞組結構和磁場分布等因素影响。

需注意为了壓低損耗而盲目追求超細單絲並非最優解，占積率 (Packing Factor) 過低會導致線束整體外徑變粗，反而導致直流電阻（R_DC） 增加。 一般建議單絲直徑不超過趨膚深度的1~2倍，以兼顧高頻損耗與製造成本，盡量選擇能保持高占積率的單絲規格，才能實現 R_AC 與 R_DC 的完美平衡。

四、典型應用領域

利茲線廣泛應用於各類高頻電力電子設備，包括：

• 高頻變壓器（High Frequency Transformer）

• 高頻電感（High Frequency Inductor）

• 無線充電系統（Wireless Charging）

• 電動車車載充電器（EV OBC）

• DC-DC 轉換器

• 感應加熱設備（Induction Heating）

• 高頻逆變器（High Frequency Inverter）

• 醫療電源設備