功率变换器中的功率磁性元件

 

 

作用：起磁能的传递和储能作用，必不可少的元件

特点：体积大，重量大，损耗大，对电路性能影响大

挑战：对变换器功率密度影响很大，成为发展瓶颈

功率变换器技术与磁性元件

拓扑：正激，反激，推挽，全桥移相，LLC，等，磁集成，磁耦合；

控制：控制芯片+控制电路，变压器环节+滤波器环节；

封装：PCB绕组，绕组+同步MOS, 超薄磁元件；

元件：有源器件，电容，磁性元件(设计+定制)；

仿真：电路模型，器件模型(IC, MOS, Diode, Cap, 磁性元件)；

电磁兼容：布板，EMI滤波器, 分布参数, 近场耦合；

制造：自动化, 磁性元件(人工制作)

品质：磁性元件测试，失效分析。

磁性元件的模型

 

 

变压器模型

 

电感器模型

 

反激变换器实际工作波形

 

DCM下波形与变压器参数

 

 

CCM下波形与变压器参数

 

 

电感分布电容EPC对损耗的影响

 

 

变压器中的磁场/涡流场分布特性

 

铜箔导体的涡流损耗特性

 

降低变压器的绕组损耗--基本结构考虑

 

 

不同绕组结构的磁场和电流密度分布

 

绕组的分布电容EPC

 

 

电感绕组分布电容的形成机理

 

电感绕组不同绕法对分布电容的影响

 

 

分布电容计算的基本方法

 

 

线圈分布电容的近似理论计算

 

 

多层线圈的分布电容

 

 

带屏蔽层的绕组分布电容

 

 

分段绕组的分布电容特性

 

 

变压器内部的电荷分布情况与分布电容

 

 

有屏蔽层变压器内部的电荷分布情况

 

 

变压器副边电荷的抵消设计

 

 

结论：

磁性元件技术对功率变换器是十分重要的；

磁性元件的分布参数对电路性能（效率，功率密度和可靠性）具有重要的影响；

从磁性元件内部的磁场、电场和涡流场层次，可以更深入完整地理解磁性元件的各项参数。