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技術專題
電路設計集成電磁學的利弊
眾所周知，與在線路頻率下工作相比，以數十kHz的更高頻率工作可以導致使用更輕，更緊湊的磁性設備。但是，即使在這種情況下，磁性裝置也可以占整個開關轉換器系統尺寸的一半左右。因此，電路設計人員總是共同關注可如圖1 [2]進行優化的系統組件，由于以下優點，它們傾向于專注于磁學。
圖1. 電路設計人員審查下的系統組件
增加工作頻率
從理論上講，進一步提高工作頻率可以使系統更小，但有其缺點。高工作頻率還意味著更高的鐵芯損耗和更低的磁通密度。因此，更好的選擇是將多個磁性部件集成到一個設備中，該設備本質上被稱為集成磁性結構。
集成的磁變體提供降壓和升壓功能以及固有的輸入和輸出電流濾波。它減少了內部能量存儲，提高了動態性能，并促進了在較高頻率下的理想操作。電感器的耦合減小了系統的整體尺寸，并具有消除繞組之一中電流紋波的優點。磁性元件之間的受控耦合有助于實現特定功能[2]。
性能和尺寸改進
集成磁性結構的使用保證了性能的提高以及尺寸和重量的減小。在這種情況下，由于沿相反方向的磁通量導致總磁通量為零，因此可以移除中心磁分支。這轉化為更小，更輕的結構，鐵損相對較低，同時保持了銅損值和能量存儲能力。由于減少了磁芯損耗以及高密度系統，管理熱問題和空間，這進一步有助于提高效率。
同樣，如果將兩個磁芯堆疊在一起，并在其上纏繞相同的匝數，則它們中的電感，磁芯損耗和能量存儲能力的值將與兩個獨立電感器的串聯配置中的值相同。但是，銅線纏繞的長度顯著減少，從而導致重量減輕和銅損減少。這進一步提高了整體效率，并使系統緊湊。
可以采用紋波控制技術，即將電感器紋波電流減小到基本為零的能力，從而可以利用繞組漏感來減小濾波電容器的尺寸[3]。這進一步促進了外腿中間隙的使用，以實現無波紋的行為。電磁干擾（EMI）顯著降低，因為較短的走線會導致輻射面積的減少，從而降低天線效應。由于布局更有條理，因此所需的屏蔽層較小。同樣，較短走線中的較低電阻導致熱量減少，從而提高了工作效率。
集成磁性有效的應用
在大多數正向拓撲轉換器中，變壓器用于能量的傳遞和隔離，而電感器則有助于能量的存儲。即使這些元素執行不同的功能，它們仍可以并排或從上到下的配置集成到單個結構中。它適用于尺寸至關重要的任何額定功率，非常適合平面變壓器，并且由于平臺是標準化的，因此無需重新設計設計。通常，集成磁性結構非常適合在50 W至200 W范圍內的拓撲中使用。
優雅地采用集成磁結構的其他拓撲包括基本轉換器，例如用于零輸出紋波的改進型降壓轉換器，升壓派生轉換器，集成磁隔離升壓轉換器，正向轉換器，耦合電感準方波轉換器以及常規?uk的變體。轉換器。
先進的拓撲結構（例如，多輸出降壓衍生的準方波轉換器，集成式正激轉換器的推挽版本，單端溫伯格轉換器，Severns轉換器，Hughes轉換器，雙轉換器和多模式轉換器）也將從中受益。集成磁性結構。