功率变换器技术与磁性元件

摘要

●磁性元件对功率变换器的重要性

●磁性元件的设计考虑与相应模型

●磁性元件模型参数对电路性能的影响

●变压器的涡流(场)特性-损耗效应

●变压器的磁(场)特性-感性效应

●变压器的电(场)特性-容性效应

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；