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技术专题
電(diàn)路设计集成電(diàn)磁學(xué)的利弊
众所周知，与在線(xiàn)路频率下工作相比，以数十kHz的更高频率工作可(kě)以导致使用(yòng)更轻，更紧凑的磁性设备。但是，即使在这种情况下，磁性装置也可(kě)以占整个开关转换器系统尺寸的一半左右。因此，電(diàn)路设计人员总是共同关注可(kě)如图1 [2]进行优化的系统组件，由于以下优点，它们倾向于专注于磁學(xué)。
图1. 電(diàn)路设计人员审查下的系统组件
增加工作频率
从理(lǐ)论上讲，进一步提高工作频率可(kě)以使系统更小(xiǎo)，但有(yǒu)其缺点。高工作频率还意味着更高的铁芯损耗和更低的磁通密度。因此，更好的选择是将多(duō)个磁性部件集成到一个设备中，该设备本质上被称為(wèi)集成磁性结构。
集成的磁变體(tǐ)提供降压和升压功能(néng)以及固有(yǒu)的输入和输出電(diàn)流滤波。它减少了内部能(néng)量存储，提高了动态性能(néng)，并促进了在较高频率下的理(lǐ)想操作。電(diàn)感器的耦合减小(xiǎo)了系统的整體(tǐ)尺寸，并具有(yǒu)消除绕组之一中電(diàn)流纹波的优点。磁性元件之间的受控耦合有(yǒu)助于实现特定功能(néng)[2]。
性能(néng)和尺寸改进
集成磁性结构的使用(yòng)保证了性能(néng)的提高以及尺寸和重量的减小(xiǎo)。在这种情况下，由于沿相反方向的磁通量导致总磁通量為(wèi)零，因此可(kě)以移除中心磁分(fēn)支。这转化為(wèi)更小(xiǎo)，更轻的结构，铁损相对较低，同时保持了铜损值和能(néng)量存储能(néng)力。由于减少了磁芯损耗以及高密度系统，管理(lǐ)热问题和空间，这进一步有(yǒu)助于提高效率。
同样，如果将两个磁芯堆叠在一起，并在其上缠绕相同的匝数，则它们中的電(diàn)感，磁芯损耗和能(néng)量存储能(néng)力的值将与两个独立電(diàn)感器的串联配置中的值相同。但是，铜線(xiàn)缠绕的長(cháng)度显着减少，从而导致重量减轻和铜损减少。这进一步提高了整體(tǐ)效率，并使系统紧凑。
可(kě)以采用(yòng)纹波控制技术，即将電(diàn)感器纹波電(diàn)流减小(xiǎo)到基本為(wèi)零的能(néng)力，从而可(kě)以利用(yòng)绕组漏感来减小(xiǎo)滤波電(diàn)容器的尺寸[3]。这进一步促进了外腿中间隙的使用(yòng)，以实现无波纹的行為(wèi)。電(diàn)磁干扰（EMI）显着降低，因為(wèi)较短的走線(xiàn)会导致辐射面积的减少，从而降低天線(xiàn)效应。由于布局更有(yǒu)条理(lǐ)，因此所需的屏蔽层较小(xiǎo)。同样，较短走線(xiàn)中的较低電(diàn)阻导致热量减少，从而提高了工作效率。
集成磁性有(yǒu)效的应用(yòng)
在大多(duō)数正向拓扑转换器中，变压器用(yòng)于能(néng)量的传递和隔离，而電(diàn)感器则有(yǒu)助于能(néng)量的存储。即使这些元素执行不同的功能(néng)，它们仍可(kě)以并排或从上到下的配置集成到单个结构中。它适用(yòng)于尺寸至关重要的任何额定功率，非常适合平面变压器，并且由于平台是标准化的，因此无需重新(xīn)设计设计。通常，集成磁性结构非常适合在50 W至200 W范围内的拓扑中使用(yòng)。
优雅地采用(yòng)集成磁结构的其他(tā)拓扑包括基本转换器，例如用(yòng)于零输出纹波的改进型降压转换器，升压派生转换器，集成磁隔离升压转换器，正向转换器，耦合電(diàn)感准方波转换器以及常规Ćuk的变體(tǐ)。转换器。
先进的拓扑结构（例如，多(duō)输出降压衍生的准方波转换器，集成式正激转换器的推挽版本，单端温伯格转换器，Severns转换器，Hughes转换器，双转换器和多(duō)模式转换器）也将从中受益。集成磁性结构。