DC/DC模塊電源穿孔平板磁器件的設(shè)計與應(yīng)用
摘要:當(dāng)前開關(guān)電源不斷向“小、輕、薄”方向發(fā)展,減小儲能元件厚度成為提高開關(guān)電源功率密度的一個有效方法。此處以小功率有源箝位DC/DC模塊電源應(yīng)用為例,分析和研究了穿孔平板磁技術(shù),設(shè)計了一種新結(jié)構(gòu)磁器件以提高模塊電源的功率密度,并針對有源箝位模塊電源進行了穿孔平板磁器件的設(shè)計與應(yīng)用。首先介紹了穿孔平板變壓器、穿孔平板電感的基本結(jié)構(gòu),基于磁路理論分析了磁芯單元磁通分布、磁感應(yīng)強度等性能,進而針對模塊設(shè)計了磁器件的具體參數(shù),并用有限元軟件進行仿真驗證,實際運行也證實了設(shè)計的有效性。
關(guān)鍵詞:模塊電源;穿孔平板電感;有源箝位電路
1 引言
隨著DC/DC模塊電源功率的不斷提高,對電源中磁性器件的體積、效率提出了更高要求。目前,矮外形磁芯、平面繞組結(jié)構(gòu)的平面磁器件是1/8~1/2磚DC/DC模塊的常見組成結(jié)構(gòu)。多磁芯結(jié)構(gòu)的扁平矩陣變壓器因可自動次級均流、結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活、散熱容易,也在模塊電源得到了應(yīng)用。然而,上述兩種結(jié)構(gòu)的磁芯占據(jù)了PCB表面積的很大部分,使功率器件和控制器件的布置困難。同時.磁芯的厚度也決定了模塊的高度,使模塊在高度上的空間利用不足。
為給模塊的功率器件和控制器件提供更大的布置面積,降低模塊厚度,提高功率密度,這里嘗試使用穿孔平板磁器件,并將磁器件與PCB平行安裝來達到上述目的。針對一個有源箝位DC/DC電源模塊的應(yīng)用,首先分析穿孔平板變壓器、穿孔平板電感的結(jié)構(gòu)和磁路特點。進而設(shè)計了磁器件的具體參數(shù),經(jīng)有限元仿真驗證后制作出磁器件,并經(jīng)實測證實了其效果。
2 有源箝位模塊電源及其結(jié)構(gòu)
所設(shè)計的DC/DC模塊電源為輸入低端有源箝位、輸出同步整流的隔離正激電路,其主電路如圖1所示。
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