磁集成技術(shù)在不對(duì)稱半橋倍流整流變換器中的應(yīng)用
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時(shí)間：2012-03-17
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
圖5給出了占空比D變化時(shí)兩種不同集成方式下中柱的磁通紋波系數(shù)。通過(guò)PWM可調(diào)節(jié)占空比D的大小，在反向耦合時(shí)（圖2（f）），兩個(gè)側(cè)柱產(chǎn)生的交變磁通在中柱消減，特別是當(dāng)D＝0.5時(shí)，兩個(gè)側(cè)柱產(chǎn)生的交變磁通在中柱完全抵消，紋波系數(shù)為零；而正向耦合時(shí)（圖2（e）），無(wú)論占空比D為何值，紋波系數(shù)恒為1。
由以上比較可以得出，采用反向耦合的集成方式更有利于減小中柱的交變磁通，降低中柱的最高磁密，減小了中柱的體積和損耗，從而減小整個(gè)磁件的體積和損耗。
4 效率曲線
為了說(shuō)明磁集成的效果，給出了正向耦合與反向耦合時(shí)的效率曲線（圖6）和反向耦合時(shí)輸入電壓變化時(shí)的效率曲線（圖7）。
圖6表明反向耦合方式時(shí)的效率明顯高于正向耦合方式時(shí)的效率。就反向耦合方式而言，由圖6可以看出，變換器的效率在輸出功率為700W 之前，隨著負(fù)載的增加而提高；在700W左右為最高，約94.6％，之后則隨著負(fù)載的增加而降低。這是由于負(fù)載較小時(shí)，變換器中功率器件的損耗占的比例較小，而其他損耗占的比例較多，且這部分損耗對(duì)負(fù)載變化的敏感相對(duì)器件損耗要小的多，所以在負(fù)載較小時(shí)，隨著負(fù)載加大、輸出功率增加，其他損耗占的比例逐漸降低，變換器效率增加；當(dāng)負(fù)載增加到一定程度，功率器件的損耗成為損耗的主要部分，由于所用的功率器件為MOS器件，通態(tài)損耗與其電流有效值的平方成正比，而輸出功率與負(fù)載電流成正比，所以，效率隨負(fù)載的加大會(huì)呈下降趨勢(shì)。
圖7給出了在300～400V輸入范圍內(nèi)變換器的效率。盡管Asym . HB變換器更適合恒定的輸入電壓，但在300～400V輸入范圍內(nèi)它的效率也不低于91.6％。
5 結(jié)束語(yǔ)
采用磁集成技術(shù)可將不對(duì)稱半橋倍流整流變換器中的兩個(gè)分立電感和一個(gè)變壓器集成在一個(gè)鐵芯結(jié)構(gòu)上，有效的降低了中柱的交變磁通，從而減小磁件的體積和磁芯損耗，提高了功率密度。
然而，不對(duì)稱半橋倍流整流電路和磁集成技術(shù)仍有不足之處。如CDR會(huì)增加變換器一次側(cè)損耗和濾波電感的損耗；二次側(cè)整流管的損耗也是限制變換器效率的主要因素；受現(xiàn)有磁芯的限制和散磁的影響，磁集成技術(shù)在減小鐵損的同時(shí)會(huì)帶來(lái)銅損的增加，如IM的氣隙較大，可能會(huì)因?yàn)殂~耗的增加而抵消掉磁集成所減小的鐵芯損耗。所有這些不足之處，也必將推動(dòng)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和磁集成技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] CPES，“Asymmetrical Half Bridge with Current Doubler”，3－28～3－33，2002年4月。
[2] 陳乾宏，“開(kāi)關(guān)電源中磁集成技術(shù)的應(yīng)用研究”，南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文，2001
年9月。
[3] 陳乾宏，“采用磁集成技術(shù)的高效率、低壓輸出正反激變換器”，電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2002
年2月，第17卷第1期。
[4] 陳為，羅恒廉，李哲元，周迅?jìng)?，徐鵬，“多模塊交錯(cuò)準(zhǔn)方波（QSW）DC/DC 功率變
換器的平面化集成電感方案研究”，第十三屆全國(guó)電源技術(shù)年會(huì)論文集，pp.37~40.
[5] Bo Yang and Fred C.Lee, Alpha J.Zhang and Guisong Huang, “LLC Resonant Converter for
Front End DC/DC Conversion” IEEE 2002 , pp.1108~1112.
評(píng)論