磁集成技术在反激电路上的应用

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交错并联磁集成反激变换器小信号建模分析

交错并联磁集成反激变换器小信号建模分析毛春风;陈为;卢增艺【摘要】In the application of high current converter, interleaving technique is widely adopted to decrease the output ripple, improve the heat dissipation and enhance transient performance. This paper introduces the two-phase interleaved flyback DC/DC converter with magnetic integration, derivating the equivalent circuit of the converter by building the dual relationship between magnetic circuit and electric circuit, analysing the equivalent circuit with small signal model, and gaining the transfer functions of the converter. Then the prototype with 48V input and 12V/10A output was built for experimental verification.%在大电流的功率变换器中,普遍采用交错并联技术以降低输出纹波,改善散热条件和提高动态性能.论文以具有磁耦合集成结构的两路交错并联反激变换器为对象,通过磁路-电路对偶等效变换推导出变换器的等效电路,进一步采用状态空间平均法对变换器进行小信号建模分析,求出变换器的各项传递函数,并获得变换器闭环传递函数.分析了耦合程度的不同对传递函数的影响.在此基础上对具有集成磁件的反激变换器进行仿真,最后通过48V输入、12V/10A输出的样机进行了实验验证.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2011(030)004【总页数】5页(P26-29,79)【关键词】交错并联;磁集成;等效电路;小信号模型【作者】毛春风;陈为;卢增艺【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108;福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TM46功率变换器的多模块并联技术由于发热分散，可模块化，可热插拔并可实现冗余等优点，越来越普遍地在大电流电源系统中得到应用［1-3］。

反激式电源工作原理是怎么回事，它的变压器是真正的变压器吗

反激式电源工作原理是怎么回事，它的变压器是真正的变压器吗反激式电源工作原理是怎么回事要说反激式拓扑电源，由于其价格低廉，结构简单，在输出功率150W范围内应用极为广泛，这里有一个重要的磁性元器件，就是我们通常说的'变压器'，乍一看，的确是变压器的样子，有电气隔离，还可以完成变压（在开关电源中一般为降压，得到一组或多组低压直流输出），但是大家从它的工作方式看一下，就可以立刻明白这里的变压器其本质是一个储能电感，承担扮演整个输出功率的储能罐角色。

变压器，一般扮演电气隔离和能量传输变换，不承担存储能量的任务，唯一的存储能量就是我们力求不断要减少的励磁能量而已。

如下是一个典型的反激式电源原理图反激式电源，是先把能量存储在电感磁芯中，然后再释放，一个周期完成能量的存储和释放（释放后，供负载消耗）。

打个比方，反激式电源的工作原理就如同让人喝水一般，假如你家里来了客人或朋友，首先你得给人家一杯水吧，当然你不能让人家拿着水壶喝吧，所以首先你要把水壶里的水（电源输入能量来源）倒进水杯（反激储能电感或'变压器'）里，然后客人（负载）再喝水。

我们的开关管（比如MOSFET）是最终的能量变换执行者，其它控制犹如人的大脑，所以我们把开关管比做'主人'。

所以我们把系统中的执行机构做一个类比，如下从上面可知，反激式电源能量传输和释放不是一个同步过程，必须是在开关管（比如MOSFET）开通时先存储能量到电感（习惯叫做'变压器'），然后在开关管关断后再释放能量到负载。

那么反激式电源如何完成这一过程的呢？答案就是反激式变压器（实质还是电感，几个绕组交换能量，其实就是耦合电感的作用）的同名端和异名端的排布。

同名端和异名端是针对线圈两个及以上端子去定义的，实质是磁场的相互加强或削弱，但在电感线圈或变压器线圈方面，我们经常用作极性判断，互为同名端的两个线圈端的极性总是保持相同；互为异名端的两个端极性总是保持相反，记住这个就够了。

反激电路工作原理

反激电路工作原理
反激电路是一种常用的电力转换电路，其工作原理如下：
1. 激励信号输入：反激电路中，一般通过一个激励信号源来激励电路。

这个信号可以是一个脉冲信号或者一个连续的交流信号。

2. 关断元件导通：在激励信号作用下，反激电路中的关断元件（如晶体管）进入导通状态。

这使得电流可以流过电源，并形成一个电流通路。

3. 储能元件充电：一旦关断元件导通，电流就开始流过反激电路中的储能元件，如电感。

按照欧姆定律，电流流过电感时会产生一个储能磁场。

4. 关断元件关闭：当储能元件充电至一定程度时，控制电路检测到相应的条件，并关闭关断元件。

5. 储能元件释放能量：一旦关断元件关闭，储能元件上的磁场会崩溃，根据电磁感应的原理，崩溃的磁场会产生一个反向电压。

这个反向电压会引起电流继续流动，但这时电流的路径是通过负载，而不是电源。

6. 能量传递到负载：电流经过负载时会释放能量，实现功率转移。

通过不断重复上述步骤，反激电路能够实现有效地将电能从电
源转移到负载上，实现电力转换的功能。

这种工作原理在直流至直流（DC-DC）变换器中得到广泛应用，用于调整直流电压的大小。

开关电源中磁集成技术的应用研究

开关电源中磁集成技术的应用研究开关电源是一种将电能转换为其他形式的电源装置，其主要由输入滤波电路、整流滤波电路、能量存储、开关器件和输出电路等部分组成。

磁集成技术是指将传统电气元件与磁性元件结合在一起的一种综合技术。

本文将探讨磁集成技术在开关电源中的应用，并对其进行研究。

首先，磁集成技术在开关电源中的应用主要包括磁性元件的设计与制造、磁性元件的特性研究和磁性元件的性能测试等。

在开关电源中，磁性元件主要包括电感器和变压器。

磁集成技术可以通过在传统电感器和变压器的结构中引入新的材料、新的设计和新的制造工艺等手段，提高磁性元件的性能，从而提高整个开关电源系统的效率和稳定性。

其次，磁集成技术可以用于提高开关电源的功率密度。

由于磁性元件在开关电源中起到存储和传输能量的作用，其体积和重量对整个电源系统的功率密度具有很大的影响。

因此，通过磁集成技术可以优化磁性元件的结构，减小其体积和重量，从而提高开关电源的功率密度，使其适应更多应用场景。

此外，磁集成技术还可以提高开关电源的抗干扰性能。

在实际应用中，开关电源往往会遇到来自外部的干扰信号，如电磁干扰和噪声等。

这些干扰信号会对电源系统的正常工作产生不利影响。

通过磁集成技术可以将磁性元件与其他电路元件进行密切耦合，从而实现对干扰信号的屏蔽和隔离，提高开关电源的抗干扰性能。

最后，磁集成技术还可以用于提高开关电源的可靠性和稳定性。

在开关电源中，磁性元件是系统中主要的能量存储和传输部件，其工作状态直接影响整个系统的工作性能。

通过磁集成技术可以优化磁性元件的结构和材料选择，减小元件内部的损耗和热效应，提高磁性元件的可靠性和稳定性，从而保证开关电源系统的长期稳定运行。

综上所述，磁集成技术在开关电源中具有重要的应用价值。

通过研究和应用磁集成技术，可以提高开关电源的效率、功率密度、抗干扰性能、可靠性和稳定性等方面的指标。

未来随着磁集成技术的不断发展和创新，相信其将在开关电源领域发挥更大的作用，推动整个开关电源技术的进步和发展。

双频DC-DC变换器的磁集成技术

双频DC-DC变换器的磁集成技术在现代电子设备的心脏——电源管理领域，双频DC-DC变换器如同一位精密的指挥家，巧妙地协调着电能的流转。

而其磁集成技术，则宛如这位指挥家手中的魔法棒，通过精妙的设计，使得电源变换的效率和性能得到了显著的提升。

今天，就让我们一同走进这个充满科技魅力的话题，探索磁集成技术的奥秘。

首先，磁集成技术的核心在于它的“集成”二字。

就像一幅精心构图的画作，每一个元素都被巧妙地安排在恰当的位置，共同构成了一个和谐的整体。

在双频DC-DC变换器中，磁集成技术将电感、变压器等磁性元件融合在一起，形成了一个紧凑的结构。

这种设计不仅节省了空间，还减少了元件间的损耗，提高了转换效率。

其次，磁集成技术的应用，就像是给变换器穿上了一双“隐形的翅膀”。

它使得变换器能够在高频率下稳定工作，而不会产生过多的电磁干扰。

这就好比是在嘈杂的市场中，我们能够清晰地听到对方的言语，而不是被周围的喧嚣所淹没。

这种高效率和低干扰的特性，使得双频DC-DC变换器在各种应用场景中都能够游刃有余。

然而，磁集成技术并非没有挑战。

正如攀登珠穆朗玛峰需要面对严酷的环境一样，磁集成技术的实施也需要克服诸多困难。

例如，如何在有限的空间内实现高效的磁集成，如何保证在不同工作条件下的稳定性，以及如何解决热管理问题等。

这些挑战就像是一道道关卡，考验着工程师们的智慧和创新能力。

尽管如此，磁集成技术的发展仍然势不可挡。

它就像是一股激流勇进的洪流，冲刷着传统的电源设计方式，带来了更加高效、紧凑和环保的解决方案。

在未来，随着无线充电、新能源汽车等领域的快速发展，双频DC-DC变换器的磁集成技术必将扮演更加重要的角色。

总结来说，双频DC-DC变换器的磁集成技术就像是一颗璀璨的明珠，镶嵌在现代电源管理的皇冠上。

它以其独特的魅力和强大的功能，正在引领着电源技术的未来发展方向。

虽然前路仍然充满了挑战，但我们有理由相信，在工程师们的不懈努力下，这颗明珠将会发出更加耀眼的光芒。

采用平面磁集成技术设计新型ZCS―PWM Buck变换器

采用平面磁集成技术设计新型ZCS―PWM Buck变换器目前电源产品都是朝着频率高、体积小、重量轻的方向发展，对高效单片集成DC-DC 变换器有着广泛的需求。

随着微电子制作工艺水平的提高，将有源元件和分立的磁性元件全部集成到一个芯片上的单片DC-DC 变换器已成为可能。

为减小无源元件的尺寸，变换器需工作在较高的开关频率下，而这必然引起开关损耗的增大，效率降低。

故采用软开关技术可减少开关损耗，提高效率，但会增加电路设计的复杂性以及增加了谐振电容和谐振电感这些无源元件。

为此，采用平面磁集成技术即采用平面磁件将变换器中增加的谐振电感和原变换器中的主要磁性器件（如滤波电感等）从结构上集中到一起，即用一个磁性器件来实现，进而减少磁性元件的数量，减小体积，提高功率密度。

本文提出采用平面磁集成技术对软开关变换器中的磁性元件进行平面磁集成。

仿真结果表明本文提出的基于磁集成的新型ZCS-PWM Buck变换器具有可行性和优越性。

1 变换器工作原理变换器（Matrix Converter）作为一种新型的交-交变频电源，其电路拓扑形式被提出，但直到1979年意大利学者M.Venturini和A.Alesina提出了矩阵式变换器存在理论及控制策略后，其特点才为人们所关注和研究。

普遍使用的是半控功率器件晶闸管。

采用这种器件组成矩阵式变换器，控制难度是很高的。

矩阵式变换器的硬件特点是要求大容量、高开关频率、具有双向阻断能力和自关断能力的功率器件，同时由于控制方案的复杂性，要求具有快速处理能力的微处理器作为控制单元，而这些是早期的半导体工艺和技术水平所难以达到的。

所以这一期间矩阵式变换器的研究主要针对主回路的拓扑结构及双向开关的实现，大多都处于理论研究阶段，很少有面向工业实际的研究。

高工作频率、低控制功率的全控型功率器件如BJT ，IGBT等不断涌现，推动了矩阵式变换器控制策略的研究。

基于磁集成的新型ZCS-PWM Buck变换器电路如图1所示，其中Lr为谐振电感、Lf为滤波电感、Cr为谐振电容、Cf为滤波电容。

开关电源中磁集成技术及其应用

为磁通
为铁心磁导电流
为气隙磁导 N 为绕组匝数
磁件绕组的电压电流产生的磁势路与电路的绕组和磁路
F 为绕组连接磁
该磁件可分为两部分磁路部分
其中绕组连接电路根据法拉第电磁感
可被看作二端口元件
应定律及磁动势的定义
对于该绕组有式 (1) 成立 (1)
v 0 N F i = 1/N 0 ⋅ Ö&
combined transformer and inductor
IM 的概念才初步显现
入了多种磁件集成的时代 20 世纪的 70 年代到 80 年代中期是磁集成技术快速发展的时期这期间出现了较多的磁集成技术的专利其中以 Slobodan. Cuk 及 Gordon Bloom 等人的贡献较为突出 20 世纪 70 年代末 Slobodan. Cuk 将磁集成技术成功地应用在 Cuk 变换器不仅减小了磁件体积更降低了电流纹波
磁件设计较复杂与 DM 相比 IM 的设计是多磁路作相对困难用传统的绕制方法不仅会降低生产降低
出磁件的电路模型
建模过程可画出磁件等效磁链关系图
而且不易保证磁件寄生参数的一致性 20 世纪 90 年代以后
首先根据磁路欧姆定律得到电流
了 IM 的实用价值随着扁平磁件应用的推输出广磁件生产自动化程度的提高 IM 的应用变得相对容易动态性能同时电源的不断发展也对其体积效率等提出了较高的要求尤其是微处
[21]
回转器 −电容等效模型是根据 Buntenbach 1968 年提出的磁路与电路的类比关系电容磁通类比于电荷变化率类比于电流法磁动势类比于电压
(a) 电感示意图 (b) 电感的回转器 - 电容模型

反激电路原理

反激电路原理反激电路是一种非常有用的电路，可以实现高效率、低功耗的电源转换和信号传输。

它是一种基于电感和开关管的电路，被广泛应用于电源、数码电路、通信系统等领域。

本文将介绍反激电路的原理、特点和应用。

反激电路是一种基于能量存储和传输的电路，它主要由电感、二极管和开关管组成。

电感是反激电路中最重要的元件，它能够将电能转换为磁能，同时也能将磁能转换为电能。

在反激电路中，通过频繁地开关开关管，可以实现在电感中存储一定的能量，并将其转换为所需的输出电压或输出电流。

反激电路的主要原理是工作于电磁能量转换周期内，将开关管关闭后，在电感中储存电能。

然后再使开关管开启，将储存的电能转换为输出电压或输出电流，从而实现所需的功率转换。

反激电路的工作原理如下：在电源加电的瞬间，电容充电、电感储存电能，这时二极管为反向导通状态，整个电源处于电容短路的状态。

当功率输出需要变化时，完全关闭开关管后，由于电感储存的电能，二极管中的电容开始释放储存的电能，并将其转换为输出电压或输出电流。

在此过程中，开关管循环闭合与开启，电感中不断储存和释放能量，从而实现了高效率和低功耗的功率转换。

二、反激电路的特点1.高效率反激电路具有高效率的特点，利用了电能与磁能之间的相互转换，能够在电路中存储能量，从而实现功率转换。

其转换效率远高于线性调制的变压器，在保证输出电压质量的实现更高的功率转换效率。

2.低功耗反激电路的基本工作原理是以电感为核心的能量存储和传输。

通过合理选择电感电容的参数，可以实现更低的能量损耗和更高的功率转换效率。

反激电路的中断驱动技术可以大大降低功耗，并实现节能环保的效果。

3.可调性强反激电路的设计可基于开关管的工作时间实现电源输出电压或电流的自动调节。

这种调节方式不仅具有响应速度快、精度高、动态性能好等特点，而且还能够根据负载变化，自动调节输出功率，保证输出电压稳定。

4.输出波形纹反激电路可以实现更为平滑和稳定的输出波形，克服了线性调制的变压器存在的原始功率波形和有限带宽的限制。

多通道交错并联反激变换器磁集成技术的研究

多通道交错并联反激变换器磁集成技术的研究多通道交错并联反激变换器是一种用于提高功率转换效率的关键技术，在电力电子领域中具有重要应用价值。

磁集成技术是实现多通道交错并联反激变换器的一种重要方法，可以提高其功率密度和效率。

本文将对多通道交错并联反激变换器磁集成技术进行研究，探讨其原理、优势和应用。

首先，多通道交错并联反激变换器磁集成技术的原理是将多个独立的磁性元件集成在一个磁芯中，使得电磁耦合效应最大化。

通过交错排列磁芯的不同区域，可以实现多通道输入和输出，从而提高功率转换效率。

该技术可以降低能量损耗、提高功率密度、减小体积和重量。

同时，由于磁元件的互相耦合和共享，可以提高系统的稳定性和可靠性。

其次，多通道交错并联反激变换器磁集成技术具有一定的优势。

首先，相比传统的单路反激变换器，多通道交错并联反激变换器具有更高的功率转换效率。

由于磁通的交错，减小了损耗，提高了功率密度。

其次，该技术可以减小电磁冲激噪声，降低EMI（电磁干扰）水平，提高系统的EMC （电磁兼容性）能力。

此外，多通道交错并联反激变换器磁集成技术还具有抗短路和过载能力强的特点，能够保护系统免受异常工况的影响。

最后，多通道交错并联反激变换器磁集成技术在电力电子领域具有广泛的应用前景。

首先，它可以应用于高功率密度电源模块，如服务器电源、电动汽车充电器、通信设备电源等。

其次，在可再生能源领域，多通道交错并联反激变换器磁集成技术可以应用于太阳能和风能转换系统，提高能源的利用效率。

此外，它还可以应用于新能源储存系统，如电池管理系统、超级电容器系统等。

综上所述，多通道交错并联反激变换器磁集成技术是一种有着重要应用价值的关键技术。

通过将多个独立的磁性元件集成在一个磁芯中，实现多通道输入和输出，可以提高功率转换效率、降低能量损耗、提高功率密度和稳定性。

在电力电子领域中具有广泛的应用前景，可以应用于高功率密度电源模块、可再生能源转换系统和能源储存系统等领域。

磁集成电感与逆变器制作方法

磁集成电感与逆变器制作方法（原创版4篇）目录（篇1）1.磁集成电感的概念与特点2.磁集成电感的制作方法3.逆变器的概念与分类4.逆变器的制作方法5.磁集成电感在逆变器中的应用6.结论正文（篇1）一、磁集成电感的概念与特点磁集成电感是一种具有高集成度、高稳定性和高效率的电感器件。

它采用磁性材料作为电感元件，并通过集成电路技术将电感元件与其他电子元件集成在一起，形成一个完整的电感器件。

磁集成电感具有体积小、重量轻、损耗低、输出功率大等特点。

二、磁集成电感的制作方法磁集成电感的制作方法主要包括以下几个步骤：1.选择合适的磁性材料：磁集成电感的性能主要取决于磁性材料的选择。

通常采用镍铁氧体、锰锌铁氧体等具有高磁导率和低损耗的磁性材料。

2.制作电感元件：根据电感的工作电压和电流，计算出电感元件的尺寸和匝数。

然后采用绕线机或手工绕制电感线圈，并将线圈固定在磁性材料上。

3.集成电路设计：设计集成电路，将电感元件与其他电子元件（如二极管、晶体管、电容器等）集成在一起，形成一个完整的磁集成电感器件。

4.测试与调试：对磁集成电感器件进行测试和调试，确保其性能符合设计要求。

三、逆变器的概念与分类逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子装置。

根据输出波形的不同，逆变器可分为正弦波逆变器和方波逆变器。

正弦波逆变器输出正弦波形电流，适用于对电流波形要求较高的应用场合；方波逆变器输出方波形电流，适用于对电流波形要求不高的应用场合。

四、逆变器的制作方法逆变器的制作方法主要包括以下几个步骤：1.选择合适的逆变器拓扑结构：根据逆变器的输出功率、输入电压和负载特性等参数，选择合适的逆变器拓扑结构，如 Buck-Boost、Flyback、Forward 等。

2.选择主要电子元件：根据逆变器的拓扑结构和性能要求，选择合适的电子元件，如功率晶体管、二极管、电容器、电感器等。

3.制作电路板：根据逆变器的电路原理图，制作电路板，并将电子元件安装到电路板上。

反激电路应用场景

反激电路应用场景以反激电路应用场景为标题，我们将介绍反激电路的工作原理、应用领域和实际应用案例。

一、工作原理反激电路是一种常见的电子电路，其工作原理基于反馈和开关原理。

它由一个开关元件（如晶体管）和一个电感组成。

当开关元件关闭时，电感中的电流开始增加，同时产生的磁场储存能量。

当开关元件打开时，储存在电感中的能量会释放，形成一个高电压脉冲，使得电流继续流动。

通过不断地开关和关闭，反激电路可以产生稳定的输出电压或电流。

二、应用领域反激电路在许多领域中得到广泛应用，下面我们将介绍其中几个主要的应用场景。

1. 电源供应反激电路可以用于电源供应，特别是在需要稳定输出电压和电流的设备中。

例如，电子设备、通信设备、工业自动化设备等都需要稳定的电源供应。

反激电路通过调整开关元件的开关频率和占空比，可以实现稳定的输出电压和电流，满足各种设备的需求。

2. LED驱动反激电路也被广泛应用于LED照明领域。

LED是一种低压、高效、长寿命的照明设备，但它需要恒定的电流来工作。

反激电路可以提供稳定的电流输出，保证LED的正常工作。

此外，反激电路还可以实现LED的调光功能，通过调整开关元件的占空比，控制LED的亮度。

3. 电机驱动反激电路常用于电机驱动。

在许多家用电器和工业设备中，电机是关键的驱动装置。

反激电路可以提供稳定的电流输出，使电机能够正常运转。

此外，反激电路还可以实现电机的变频调速功能，通过调整开关元件的开关频率，控制电机的转速。

三、实际应用案例1. 手机充电器手机充电器是我们日常生活中常见的反激电路应用。

充电器通过反激电路将交流电转换为直流电，并提供稳定的输出电压和电流，以充电手机电池。

反激电路可以有效地控制充电电流，防止过充和过放，保护手机电池的寿命。

2. 反激式电源适配器反激式电源适配器是广泛应用于电子设备中的一种电源供应器件。

它可以将交流电转换为直流电，并提供稳定的输出电压和电流，以满足各种设备的需求。

反激电路在适配器中起到关键作用，通过调整开关元件的开关频率和占空比，实现稳定的输出。

开关电源中磁集成技术的应用研究

开关电源中磁集成技术的应用研究开关电源中磁集成技术的应用研究近年来，随着科技的不断发展，电子设备的需求量呈现出爆发式增长的趋势。

而开关电源作为电子设备中不可或缺的部分，其性能的优化与创新对整个电子行业的发展起到了至关重要的作用。

在众多关键元件中，磁性元件如变压器和电感等在开关电源中的应用尤为重要。

本文将对开关电源中磁集成技术的应用进行研究和探讨。

一、磁集成技术的背景和意义磁集成技术是一种将不同磁性元件整合在一起，形成一个磁性集成模块的先进技术。

相比传统的分立磁性元件，磁集成技术的应用可以提高开关电源的功率密度和效率，同时降低尺寸和成本。

这对于满足现代电子设备对小型化、高效化和便携性的要求具有重要意义。

二、磁集成技术的原理与方法1. 磁性元件的整合：通过将多个磁性元件如变压器、电感等整合在一起，实现功能的综合、尺寸的缩减和互连的优化。

这些磁性元件通过集成技术可以在一个封装内的一体化设计，减少了元器件之间的互联和布线长度，从而提高了开关电源的性能。

2. 电感耦合技术：在磁集成技术中，电感耦合技术是一种重要的实现方式。

通过将多个电感串联或并联在一起，形成一个更大的电感器。

这种方式可以减小磁性元件的数量，提高电感器的效率和频率响应，进而提高整个开关电源的性能。

3. 磁性材料的创新：在磁集成技术的研究中，磁性材料的选择和创新也是至关重要的。

通过选择具有较高饱和磁感应强度、较低矫顽力和较低损耗的磁性材料，可以提高磁性元件的性能，并减小开关电源的体积。

三、磁集成技术的应用领域和前景1. 智能手机和平板电脑：随着智能手机和平板电脑的普及，对于电池寿命和充电速度的要求越来越高。

磁集成技术可以在有限的空间内实现更高效的电源转换和充电，从而提高电池的寿命和充电速度。

2. 电动汽车和能源储存系统：电动汽车和能源储存系统是近年来快速发展的领域。

磁集成技术可以提高电动汽车的能源转换效率和快速充电能力，从而提高整车的续航里程和使用便利性。

磁集成耦合式无桥pfc电感在汽车无线充电系统中的应用

= 17.39332(A)
（4）计算 PFC 电感纹波电流：
（6）
∆I (t, Lin ) =
2 ×VInMin
× sin(2π
×
fp
×t) × Duty(t) ×
1
Lin
fs
（5）计算 PFC 最小VInMin × Dmin krcmax × fS × Irms
（8）
Lmin=188.8 取：Lmin=192(μH) （6）计算存储在铁氧体磁芯上最大能量：
电力系统装备
Electric Power System Equipment
技术前沿
Technology Frontier
2019年第18期
2019 No.18
磁集成耦合式无桥PFC电感在汽车无线充电系统中的应用
罗嗣锦，寇秋林（上海万捷汽车控制系统股份有限公司，上海 201299）
［摘要］本文针对汽车无线功率传送过程中的高电磁辐射、高耗损问题，在壁挂箱（WallBox，包括功率因数校正和逆变网络）的功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）网络中，采用了一种磁集成耦合式无桥升压功率因数校正变换器，提出了一种磁集成耦合式电感，使得该拓扑结构简单，磁芯器件少，损耗低，解决因无线功率传送引起辐射强、效率低、成本高的问题，并在一个 3 kW 电路中，通过理论推导和实际验证，分析了磁集成耦合电感系数之间的关系，总结了磁集成耦合电感通用设计方法。
= 1− VInMin × VO
2
Dmin=0.37775 （2）计算输入峰值电流：
I pk
= 2 × PO η ×VInMin
Ipk=24.59787(A) （3）计算输入有效电流：

最佳拓扑DC-DC变换电路的磁集成

CUK变换器中的磁集成。耦合磁集成和解耦磁集成。
CUK变换器中输入、输出两电感集成的方法
电感耦合磁集成法：就是把CUK变换电路中的两电感耦合到一起，通过设定一些参数达到磁集成的目的。
解耦磁集成法：通过对线圈和磁芯的合理安排，使两个分离电感在集成后互相不产生耦合作用。这样，两个电感就不会相互影响，从而达到磁集成的目的。
解耦
方法1：通过提供低磁阻磁路实现解耦
I1
I2
N1 N2
R1 IN1
R2 R0 =0
IN2
图4 解耦磁集成方法1的磁芯结构和等效磁路
介绍
磁性器件是开关型变换器的重要组成部分 [2]。
所谓集成磁件，就是把开关变换器的所有磁性器件（如电感器和变压器）从结构上集中在一起，用一个磁性器件实现。
磁件集成的优点。
磁件集成概念的提出
最早的集成磁件是用于滤波电路中的耦合电感。
1971年，磁件集成的概念初步显现，磁集成技术也进入了多种磁件集成的时代。
CUK变换器电路图
＋ Vs —
—
L1
＋－
L2
Tr
D
C2
R
Vs ＋
—
—
L1
L2
Tr
D
C2
R
图1 CUK变换器电路图
图2 具有电感耦合的CUK变换器
电感耦合磁集成法
耦合电感的等效模型
ii n:1 io Vi L1 L2 Vo
ii Lp im
Vi Lm
Ls i2 V2
io Voຫໍສະໝຸດ 解耦磁集成法方法1：通过提供低磁阻磁路实现解耦方法2：通过完全抵消绕组间的耦合作用来
摘要
本文针对目前开关变换器向“小、薄、轻” 发展的趋势[1]，介绍了CUK变换器中输入电感和输出电感相集成的三种方法，提出了耦合磁集成和解耦磁集成的概念，通过集成可达到减小变换器体积、减少磁芯数量和重量的目的，从而为开关变换器向“小、薄、轻”方向发展提供了一个行之有效的方法。

高频功率转换器效率提升的最新技术

高频功率转换器效率提升的最新技术一、高频功率转换器的基本概念与重要性高频功率转换器是一种能够将电能从一种形式转换为另一种形式的电子设备，广泛应用于电源适配器、电动汽车充电器、太阳能逆变器等领域。

随着电子设备对能源效率要求的不断提高，提升功率转换器的效率成为了研究的热点。

高频功率转换器因其体积小、重量轻、效率高等优点，逐渐成为现代电子系统中不可或缺的组成部分。

1.1 高频功率转换器的工作原理高频功率转换器的工作原理基于电磁感应和电子开关技术。

通过电子开关的快速切换，实现电能的存储和释放，从而完成电能的转换。

高频操作可以减少磁性元件的体积和重量，同时提高系统的功率密度。

1.2 高频功率转换器的效率问题效率是衡量功率转换器性能的重要指标之一。

在实际应用中，功率转换器的效率受到多种因素的影响，包括开关损耗、导通损耗、寄生参数损耗等。

因此，提升效率不仅能够降低能耗，还能减少系统的热损耗，延长设备的使用寿命。

1.3 高频功率转换器的应用场景高频功率转换器在现代电子系统中有着广泛的应用。

在电源适配器中，它能够将交流电转换为直流电，为电子设备提供稳定的电源。

在电动汽车充电器中，它能够将电网的电能转换为适合电池充电的电能。

在太阳能逆变器中，它能够将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，供家庭或工业使用。

二、提升高频功率转换器效率的最新技术2.1 软开关技术软开关技术是一种减少开关损耗的有效方法。

通过在开关过程中引入谐振或零电压/零电流切换，可以显著降低开关损耗，从而提高转换效率。

软开关技术包括零电压开关(ZVS)和零电流开关(ZCS)等。

2.2 同步整流技术同步整流技术是一种提高功率转换器效率的技术。

在传统的功率转换器中，整流二极管在导通时会产生较大的导通损耗。

同步整流技术使用MOSFET或IGBT代替二极管，通过控制其导通和关断时间，实现更低的导通损耗。

2.3 集成磁技术集成磁技术通过将磁性元件与功率转换器的半导体器件集成在一起，减少寄生参数的影响，提高系统的效率。

基于磁集成电感的交错并联boost变换器研究与设计

学位论文题目基于磁集成电感的交错并联boost变换器研究与设计英文Research and Design of Interleaved Boost题目based on Coupling Inductor摘要电力电子变换器在新能源发电中占据了重要的地位，对它也提出了越来越高的要求，逐步向着小型化、集成化、高效性、高功率密度等方向发展，磁集成技术就是在这样的背景下提出并发展起来的，是电力电子变换器的重要发展趋势。

本文对反向耦合的磁集成电感在10kW交错并联boost变换器中的应用进行了深入研究，包括其在降低稳态电流纹波及提高变换器瞬态响应上的贡献。

主要研究内容如下：基于课题要求设计了两相交错并联boost变换器系统结构。

在不同占空比下详细分析了其工作机理，计算其电感电流纹波及输入电流纹波。

根据电路分析进行了主电路参数设计，包括开关管选型及电感参数计算。

在分立电感的交错并联boost变换器基础上，对反向耦合磁集成电感交错并联boost变换器进行了研究分析。

通过研究其工作原理得出稳态等效电感模型，得到了电感电流纹波及输入电流纹波表达式，并根据开关网络法对该变换器进行了小信号建模，在MATLAB中仿真对比两种电感结构的系统阶跃响应，最后研究电感结构对其性能的影响及损耗分析，借助Maxwell 2D进行了电磁仿真辅助参数设计。

完成了磁集成电感交错并联boost样机设计与制作。

利用Maxwell 2D仿真进行电感参数设计，完成了满足参数要求的磁集成电感设计与制作，并进行自感、互感、耦合系数等的测量。

完成控制电路设计，包括电压电流采样电路及通讯电路，并进行软件总体设计。

最后，在saber中进行系统仿真，并在实验样机上进行了动静态及效率等的测试。

测试结果表明该结构相对于分立电感不论在稳态纹波还是瞬态响应速度方面性能都有了提升，并且磁件体积也大大变小，实现了设计目标。

关键词：功率密度，交错并联，磁集成电感，电流纹波，瞬态响应AbstractPower electronic converter occupies the important position in the new energy power generation, is higher and higher demands are proposed on it, step by step toward miniaturization, integration, development direction, such as high efficiency, high power density, magnetic integration technology is put forward in the background and development, is the important development trend of the power electronic converter.In this paper, the reverse coupling of magnetic integrated inductance in the application of 10 kw staggered parallel boost converter were studied, including its in reducing steady-state current ripple and improve the contribution of converter on the transient response.The main research content is as follows:Designed based on the requirement of subject two interleaved boost converter in parallel system structure.Under different duty cycles are analyzed in detail its working principle, calculation of the inductor current ripple and input current ripple.According to circuit analysis to design the main circuit parameters, including the selection of switch tube and inductance parameters are calculated.In discrete inductance staggered parallel boost converter, based on the integration of magnetic inductance staggered parallel boost converter are analyzed.Through study the working principle of the steady state equivalent inductance model, obtained the inductor current ripple and input current ripple expression, and according to the switch network to the small signal model of the converter, and analyzed two kinds of inductance step response of the system structure, finally to study the effect of inductance structure on its performance and loss analysis, electromagnetic simulation is carried out by using Maxwell 2 d auxiliary parameter design.Complete integration of magnetic inductance staggered parallel boost prototype design and ing Maxwell 2 d simulation inductance parameter design, completed the magnetic integrated inductance that could satisfy the requirement of parameter design and production, and a measure of the self inductance, mutualinductance, the coupling coefficient, plete control circuit design, including the voltage and current sampling circuit and communication circuit, and the overall design of software.Finally, the system simulation in the saber, and carrying out the dynamic and static in the experimental prototype and efficiency of testing, test results show that the structure relative to the discrete inductors both in steady state ripple and transient response speed performance have to ascend, and magnetic volume also decreases greatly, achieve the design goals.Key words: Power density, interleaving, coupling inductor, current ripple, transient response目录摘要 (I)Abstract (II)目录............................................................................................................................ I V 第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 交错并联变换技术研究现状 (2)1.3 磁集成技术研究现状 (3)1.3.1 多路并联变换器中的磁集成技术 (4)1.3.2 集成磁件的构造技术及应用 (5)1.4 主要研究内容 (7)第2章交错并联boost系统结构与参数设计 (8)2.1 交错并联boost变换器系统结构设计 (8)2.2交错并联boost结构分析 (9)2.2.1 工作原理 (10)2.2.2 电流纹波分析 (14)2.3 交错并联boost主电路参数设计 (15)2.3.1 IGBT分析与选型 (15)2.3.2 电感参数设计 (17)2.4 本章小结 (18)第3章磁集成电感交错并联boost建模及电感性能研究 (19)3.1 磁集成电感交错并联boost结构分析 (19)3.1.1 工作原理 (20)3.1.2 稳态电感及电流纹波分析 (24)3.2 磁集成电感交错并联boost建模 (27)3.2.1 磁集成电感瞬态等效模型 (27)3.2.2 小信号建模 (29)3.3 磁集成电感结构对其性能影响的研究 (32)3.3.1 磁芯结构对磁集成电感性能影响 (32)3.3.2 气隙对磁集成电感性能影响 (36)3.4 磁集成电感损耗分析 (37)3.4.1 电感磁芯损耗 (37)3.4.2 电感绕组铜耗 (38)3.5 本章小结 (41)第4章磁集成电感交错并联boost样机设计 (42)4.1 磁集成电感设计与制作 (42)4.1.1 磁集成电感参数设计 (42)4.1.2 磁集成电感制作与测量 (44)4.2 控制电路设计 (45)4.2.1 采样电路设计 (46)4.2.2 通讯模块分析设计 (50)4.2.3 软件控制总体流程 (51)4.3 本章小结 (52)第5章系统仿真与实验分析 (53)5.1 系统仿真分析 (53)5.2 实验结果分析 (57)5.2.1 电感纹波测试与分析 (58)5.2.2 瞬态响应测试与分析 (59)5.2.3 效率测试 (60)5.3 本章小结 (60)第6章总结与展望 (61)6.1 全文总结 (61)6.2 展望 (62)致谢 (63)参考文献 (64)第1章绪论1.1 研究背景及意义我国目前仍然是发展中国家，经济发展过多得依赖于对不可再生能源的过度开采，环境污染问题已经影响了人们的正常生活及身体健康。

反激电路演变推理

反激电路演变推理一、反激电路的基本原理反激电路是一种常见的电源转换电路，它利用磁性元件实现电压转换。

基本原理是利用变压器的工作原理解耦电压和电流，通过开关管的控制，在变压器中产生一个交变的磁场，从而在副边产生感应电压。

二、反激电路的演化历程1.传统的反激电路：传统的反激电路采用分离元件，结构简单，但功率密度低，效率不高。

2.集成化反激电路：随着半导体技术的发展，出现了集成化的反激电路，如开关电源IC。

集成化反激电路体积小，效率高，可靠性高。

3.数字化反激电路：随着数字技术的发展，出现了数字化控制的反激电路，可以通过微控制器实现智能化控制。

三、反激电路在电子设备中的应用1.计算机电源：反激电路常用于计算机电源中，提供多路稳定的直流电压。

2.显示器电源：显示器电源中，反激电路可将高压交流电转换为低压直流电，为背光灯、逻辑电路等提供电源。

3.通信设备电源：在通信设备中，反激电路可为射频模块、基带处理单元等提供电源。

四、反激电路与其他电路的比较1.与正激电路相比，反激电路不需要输出滤波电容，体积较小。

2.与推挽电路相比，反激电路的变压器利用率较高，输出电压的纹波较小。

3.与LLC电路相比，反激电路的控制方式简单，但效率较低。

五、反激电路的优缺点分析优点：结构简单，成本低，适用于中小功率应用场景。

可以实现多路输出，控制方式简单。

缺点：效率较低，不适合高功率应用场景。

会产生较大的电磁干扰。

六、反激电路的未来发展趋势1.高效率化：随着能源问题的日益突出，提高反激电路的效率成为未来的重要发展方向。

通过优化变压器设计、采用新材料等方法可以提高效率。

2.数字化控制：数字化控制可以提高反激电路的智能化水平，简化控制电路设计，提高电源的性能和可靠性。

3.小型化：随着电子设备的小型化趋势，反激电路也需要进一步小型化。

通过优化元件布局、采用薄膜变压器等方法可以实现小型化。

4.多功能化：未来的反激电路需要具备更多的功能，如充电、放电、能量回收等。

反激磁通复位电路

反激磁通复位电路
反激磁通复位电路通常用于直流电机的控制系统中，其中反激磁通是指通过电机的励磁绕组产生的磁通。

在某些情况下，需要在电机停止运行或急停时迅速将励磁电流降为零，以实现安全和高效的控制。

这时就需要使用反激磁通复位电路。

以下是一个简单的反激磁通复位电路的基本原理和工作步骤：基本原理：
励磁绕组：电机内部有一个励磁绕组，产生励磁电流，形成励磁磁场。

急停信号：当需要停止电机时，系统发出急停信号。

复位电路：复位电路接收急停信号，迅速将励磁电流降为零，使励磁磁场迅速衰减。

反电势：励磁电流变化引起了励磁绕组中的反电势，反电势产生的电流将励磁电流迅速降为零。

磁通复位：随着励磁电流的降为零，励磁磁场也减弱，实现反激磁通的快速复位。

工作步骤：
急停信号触发：当系统检测到需要停止电机运行时，发出急停信号。

复位电路动作：复位电路迅速响应急停信号，关闭励磁电源。

反电势产生：励磁绕组中的磁场迅速减弱，产生反电势。

励磁电流降为零：反电势产生的电流使励磁电流迅速降为零，实现反激磁通的快速复位。

磁通复位：随着励磁电流的降为零，励磁磁场也迅速减弱，实现反激磁通的复位。

反激磁通复位电路的设计需要考虑系统的响应速度、电机的特性以及保护电路的稳定性。

这样的设计能够在电机停止时迅速降低磁通，确保系统的安全性和性能。

反激式电源如何反射电压，关键是认识磁场的产生和穿梭路径

反激式电源如何反射电压，关键是认识磁场的产⽣和穿梭路径常见电源中，由于反激式电源能量变换处理⽅式的特殊性，总是先存储能量再释放能量给负载，所以当释放能量的时候副边或⼆次侧电压会通过匝数⽐反射到原边或⼀次侧，我们看看它的反射原理。

反射原理的核⼼反射原理的核⼼其实就是个元器件的原理，这个就是反激电源的磁性元器件—'变压器'，这⾥我们再强调⼀下，这⾥的变压器其实就是个储能电感，线圈绕在同⼀个磁芯上，通过磁场耦合变换传递能量；绕在同⼀个磁芯的两个或多个线圈我们知道变压器或者反激式'变压器'，线圈都是绕制在同⼀个磁芯上，电流通过线圈便会产⽣磁场，在这种相对空⽓或者⾮磁性介质中，良磁性材料的磁芯具有良好的磁导率，所以磁场⼏乎全部会被束缚在磁芯中（当然不能排除⼀些漏磁，⽐如通过空⽓闭合的少量磁场）；良导磁介质中，磁场被束缚在磁芯中，如下红⾊虚线⼀旦磁场产⽣，并且是变化的磁场（⼤⼩或⽅向都是变化的量，反激式中⼤⼩在变化），通过线圈就会在线圈上产⽣'感⽣'或者'感应'电动势。

如下是对反激式开关电源开通过程原理图⽰意，⼀次侧线圈'Np'通过电流，这样便成为磁场的供应'源头'我们⽤'磁棒绕线法'来观察磁场产⽣是怎么样穿过磁芯的，如下，在开通过程中，原边线圈通过电流'ip'，那么由ip产⽣的磁场在磁芯中就会产⽣磁场线，如下图磁⼒线图，磁⼒线穿过Np的同时借助磁芯穿过Ns。

如下图，在开通时开关管Vds是饱和导通，导通电压接近'零'，如下图，蓝⾊波形代表开关管功率两端'Vds'，随着导通时间的增加，原边电流在增加，如下黄⾊波形代表电流，电流增加代表磁场在增加，所以⼀次侧'Ns'标有'⿊点'的同名端感应电压为负，磁芯储能，⼆次侧由于⼆极管反偏⼆截⽌。

反激式电源降压原理

反激式电源降压原理反激式电源（Flyback Power Supply）是一种常用的开关电源拓扑结构，主要应用于中小功率电子设备中。

其工作原理是将输入电源的直流电压通过开关管进行周期性开关，通过变压器进行能量传递，最终输出需要的电压。

1.接通开关管：当输入电源接通时，开关管导通，电流通过变压器的一段线圈，储能电感储存能量。

2.关闭开关管：当输入电源受到开关管控制时间的限制后，开关管被关闭，导致变压器中线圈的电流无法流动。

此时，储能电感中积累的磁能被释放，产生过电压。

3.能量传递：释放的磁能会在变压器的另一段线圈中产生磁场，通过磁耦合的原理，将能量传递给输出端。

4.电压输出：经过输出滤波电路的处理，输出端的电压得到稳定，可以供给其他电子设备工作。

在反激式电源中，主要使用了储能电感（Energy Storage Inductor）和变压器（Transformer）来实现能量的传递和调节。

储能电感通过积累电流，存储能量，以便在开关管关闭时能够产生过电压。

变压器则通过磁耦合的原理，将输入端的能量传递到输出端，实现电压的变换。

反激式电源的降压原理主要依赖于变压器的工作。

通过设计合理的变压器参数，可以实现输入端与输出端之间不同电压之间的转换。

变压器的比例关系可以通过线圈的绕组比例来决定，通过选择合适的绕组比例，可以实现想要的降压效果。

此外，开关管的控制也是反激式电源降压原理的关键。

开关管的开关控制可以通过脉冲宽度调制（PWM）实现。

PWM调制器会根据输出端的电压和电流情况，通过控制开关管的导通时间来调整输出端的电压。

通过不断调整开关管的导通时间，可以稳定输出端的电压，实现降压效果。

总结起来，反激式电源降压原理是通过开关管的开关控制、变压器的能量传递和电压转换，以及输出滤波电路的处理来实现的。

通过合理的设计和控制，可以实现输入端高电压到输出端低电压的转换。

这种降压原理被广泛应用于各种电子设备中，如电视、计算机、移动通信设备等，为其提供稳定可靠的电源供应。