双频DC-DC变换器的磁集成技术

作     者：高圣伟 李永宵 田金锐 刘磊 Gao Shengwei;Li Yongxiao;Tian Jinrui;Liu Lei

作者机构：天津工业大学电气工程学院天津300387 天津市电气装备智能控制重点实验室天津300387 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2024年第39卷第13期

页      面：4025-4036页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(51807139) 天津科技规划项目(20YDTPJC01520)资助 

主　　题：双频Buck变换器 解耦集成 有限元仿真 磁通密度 功率密度 

摘      要：双频Buck变换器由两个降压单元级联构成,具有动态响应快,开关损耗小等优势。然而不足的是磁件占据了整个系统的大部分体积与重量,降低了系统的功率密度。针对这一问题,提出一种三段式绕制磁集成技术,将磁件以解耦的方式集成在一副磁心中。该文首先建立集成磁件的磁路等效模型,通过抵消各绕组之间的耦合作用推导出解耦条件,并详细阐述了磁心的选取、匝数以及气隙的设计原则。其次,利用有限元仿真平台对所提集成磁件进行建模分析,与现有的集成方法相比,磁通密度分布更为均匀,磁心的利用率得到了有效提升。最后,搭建一台48 V/12 V、108 W的实验样机,体积和重量同分离磁件相比降低了31.2%和25.3%,提高了系统的功率密度,验证了该集成方法理论分析的正确性和可行性。