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磁性元器件的分布参数,电源工程师一定用得上!

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磁性元器件的分布参数,电源工程师一定用得上!

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.

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来源:电力电子技术与新能源
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首次发布时间:2023-05-22
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