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技術專題
電路設計集成電磁學的利弊
眾所周知，與在線路頻率下工作相比，以數(shù)十kHz的更高頻率工作可以導致使用更輕，更緊湊的磁性設備。但是，即使在這種情況下，磁性裝置也可以占整個開關轉換器系統(tǒng)尺寸的一半左右。因此，電路設計人員總是共同關注可如圖1 [2]進行優(yōu)化的系統(tǒng)組件，由于以下優(yōu)點，它們傾向于專注于磁學。
圖1. 電路設計人員審查下的系統(tǒng)組件
增加工作頻率
從理論上講，進一步提高工作頻率可以使系統(tǒng)更小，但有其缺點。高工作頻率還意味著更高的鐵芯損耗和更低的磁通密度。因此，更好的選擇是將多個磁性部件集成到一個設備中，該設備本質上被稱為集成磁性結構。
集成的磁變體提供降壓和升壓功能以及固有的輸入和輸出電流濾波。它減少了內部能量存儲，提高了動態(tài)性能，并促進了在較高頻率下的理想操作。電感器的耦合減小了系統(tǒng)的整體尺寸，并具有消除繞組之一中電流紋波的優(yōu)點。磁性元件之間的受控耦合有助于實現(xiàn)特定功能[2]。
性能和尺寸改進
集成磁性結構的使用保證了性能的提高以及尺寸和重量的減小。在這種情況下，由于沿相反方向的磁通量導致總磁通量為零，因此可以移除中心磁分支。這轉化為更小，更輕的結構，鐵損相對較低，同時保持了銅損值和能量存儲能力。由于減少了磁芯損耗以及高密度系統(tǒng)，管理熱問題和空間，這進一步有助于提高效率。
同樣，如果將兩個磁芯堆疊在一起，并在其上纏繞相同的匝數(shù)，則它們中的電感，磁芯損耗和能量存儲能力的值將與兩個獨立電感器的串聯(lián)配置中的值相同。但是，銅線纏繞的長度顯著減少，從而導致重量減輕和銅損減少。這進一步提高了整體效率，并使系統(tǒng)緊湊。
可以采用紋波控制技術，即將電感器紋波電流減小到基本為零的能力，從而可以利用繞組漏感來減小濾波電容器的尺寸[3]。這進一步促進了外腿中間隙的使用，以實現(xiàn)無波紋的行為。電磁干擾（EMI）顯著降低，因為較短的走線會導致輻射面積的減少，從而降低天線效應。由于布局更有條理，因此所需的屏蔽層較小。同樣，較短走線中的較低電阻導致熱量減少，從而提高了工作效率。
集成磁性有效的應用
在大多數(shù)正向拓撲轉換器中，變壓器用于能量的傳遞和隔離，而電感器則有助于能量的存儲。即使這些元素執(zhí)行不同的功能，它們仍可以并排或從上到下的配置集成到單個結構中。它適用于尺寸至關重要的任何額定功率，非常適合平面變壓器，并且由于平臺是標準化的，因此無需重新設計設計。通常，集成磁性結構非常適合在50 W至200 W范圍內的拓撲中使用。
優(yōu)雅地采用集成磁結構的其他拓撲包括基本轉換器，例如用于零輸出紋波的改進型降壓轉換器，升壓派生轉換器，集成磁隔離升壓轉換器，正向轉換器，耦合電感準方波轉換器以及常規(guī)?uk的變體。轉換器。
先進的拓撲結構（例如，多輸出降壓衍生的準方波轉換器，集成式正激轉換器的推挽版本，單端溫伯格轉換器，Severns轉換器，Hughes轉換器，雙轉換器和多模式轉換器）也將從中受益。集成磁性結構。