DC／DC模塊電源穿孔平板磁器件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：當(dāng)前開(kāi)關(guān)電源不斷向“小、輕、薄”方向發(fā)展，減小儲(chǔ)能元件厚度成為提高開(kāi)關(guān)電源功率密度的一個(gè)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(jì)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(duì)有源箝位模塊電源進(jìn)行了穿孔平板磁器件的設(shè)計(jì)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(qiáng)度等性能，進(jìn)而針對(duì)模塊設(shè)計(jì)了磁器件的具體參數(shù)，并用有限元軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，實(shí)際運(yùn)行也證實(shí)了設(shè)計(jì)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(duì)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(jiàn)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(dòng)次級(jí)均流、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)．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(lái)達(dá)到上述目的。針對(duì)一個(gè)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(diǎn)。進(jìn)而設(shè)計(jì)了磁器件的具體參數(shù)，經(jīng)有限元仿真驗(yàn)證后制作出磁器件，并經(jīng)實(shí)測(cè)證實(shí)了其效果。

2 有源箝位模塊電源及其結(jié)構(gòu)
所設(shè)計(jì)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。