在开关变换器中,平面集成磁件的设计是一个复杂的过程,涉及到多个方面的因素。以下是一些关键点,它们是设计过程中需要考虑的:
1、磁集成技术的概念与应用:
磁集成技术是通过将变换器中的两个或多个分立磁性器件绕制在同一副磁心上,从物理结构上集中在一起,从而有效减小磁件的体积、重量和损耗;这种技术还能减少连接端,降低大电流场合连接端子的损耗 ;
2、设计理论与方法:
设计平面集成磁件时,需要考虑磁路和电路的结合。一种全新的集成磁件——“阵列式平面集成磁件(APIM)”被提出,它基于解耦集成理论,对传统集成磁件的磁芯进行分割,设计时还需考虑磁件的动态特性分析、电容的设计等 ;
3、电磁干扰(EMI)问题:
平面集成磁件在高频工作时的损耗问题和产生的泄漏电磁场及其对开关变压器电路的电磁干扰问题是设计中需要特别关注的,需要对分布参数进行精确计算与测量,以减少对变换器最终性能的影响 ;
4、材料选择:
选择合适的磁性材料对于磁集成技术至关重要,尤其是在频率提升时。LLC谐振电路与变压器之间的磁场可以相互抵消,这需要持续的研究与精确的计算;
5、生产工艺的调整:
采用磁集成技术后,生产工艺会有一定的调整,但这部分调整人工便可完成,不需要额外引进新设备专门用于磁集成的产品,也能有效控制产品的成本;
6、集成磁件的等效电路模型:
建立集成磁件的等效电路模型是设计过程中的一个重要步骤,这有助于简化磁集成技术研究中的相应工作;
7、集成方案的优化:
磁集成技术可以减小正反激变换器的磁件体积和铁芯损耗,减小电感电流脉动,并改善电源动态性能,通过改变耦合电感的绕制方法来调整输出电流脉动和输出电压纹波 ;
8、仿真与实验验证:
利用电磁场仿真软件如Maxwell分析研究平面变压器和平面电感器的绕组结构与分布对磁件损耗的影响,为APIM的设计提供参考依据,通过仿真和实验研究验证了APIM的可行性。
总而言之,开关变换器中关于平面集成磁件的设计需要综合考虑电磁理论、材料科学、生产工艺和仿真技术等多个方面,以实现磁件的最优化设计和性能提升。