功率變換器中的功率磁性元件

 

 

作用：起磁能的傳遞和儲能作用，必不可少的元件

特點：體積大，重量大，損耗大，對電路性能影響大

挑戰：對變換器功率密度影響很大，成為發展瓶頸

功率變換器技術與磁性元件

拓撲：正激，反激，推挽，全橋移相，LLC，等，磁集成，磁耦合；

控制：控制芯片+控制電路，變壓器環節+濾波器環節；

封裝：PCB繞組，繞組+同步MOS, 超薄磁元件；

元件：有源器件，電容，磁性元件(設計+定制)；

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

電磁兼容：布板，EMI濾波器, 分布參數, 近場耦合；

制造：自動化, 磁性元件(人工制作)

品質：磁性元件測試，失效分析。

磁性元件的模型

 

 

變壓器模型

 

電感器模型

 

反激變換器實際工作波形

 

DCM下波形與變壓器參數

 

 

CCM下波形與變壓器參數

 

 

電感分布電容EPC對損耗的影響

 

 

變壓器中的磁場/渦流場分布特性

 

銅箔導體的渦流損耗特性

 

降低變壓器的繞組損耗--基本結構考慮

 

 

不同繞組結構的磁場和電流密度分布

 

繞組的分布電容EPC

 

 

電感繞組分布電容的形成機理

 

電感繞組不同繞法對分布電容的影響

 

 

分布電容計算的基本方法

 

 

線圈分布電容的近似理論計算

 

 

多層線圈的分布電容

 

 

帶屏蔽層的繞組分布電容

 

 

分段繞組的分布電容特性

 

 

變壓器內部的電荷分布情況與分布電容

 

 

有屏蔽層變壓器內部的電荷分布情況

 

 

變壓器副邊電荷的抵消設計

 

 

結論：

磁性元件技術對功率變換器是十分重要的；

磁性元件的分布參數對電路性能（效率，功率密度和可靠性）具有重要的影響；

從磁性元件內部的磁場、電場和渦流場層次，可以更深入完整地理解磁性元件的各項參數。