EIE組合磁材磁集成變壓器的設計與研究
2023年電子技術應用第5期
徐家銳，潘永雄，李鍵文
（廣東工業大學 物理與光電工程學院，廣東 廣州510006）
摘要： 針對帶有功率因素校正功能的LLC諧振變換器，提出了一種新型EIE組合磁材磁集成變壓器，采用解耦集成的方式將PFC電感、LLC諧振電感以及LLC高頻變壓器這三個獨立的磁性元件集成到一起。詳細介紹了磁集成變壓器設計方法，并利用ANSYS Maxwell仿真軟件對EIE組合磁材磁集成變壓器進行建模仿真。比較錳鋅鐵氧體材料與鐵硅鋁磁粉芯材料的特點后，為了提高變壓器的抗飽和能力，選用I型磁芯材質為鐵硅鋁磁粉芯。最后，搭建了一臺輸出功率為100 W的實驗樣機證實了EIE組合磁材磁集成變壓器設計方法的可行性。
中圖分類號：TN86
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223093
中文引用格式： 徐家銳，潘永雄，李鍵文. EIE組合磁材磁集成變壓器的設計與研究[J]. 電子技術應用，2023，49(5)：119-123.
英文引用格式： Xu Jiarui，Pan Yongxiong，Li Jianwen. Design and research of EIE magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：119-123.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223093
中文引用格式： 徐家銳，潘永雄，李鍵文. EIE組合磁材磁集成變壓器的設計與研究[J]. 電子技術應用，2023，49(5)：119-123.
英文引用格式： Xu Jiarui，Pan Yongxiong，Li Jianwen. Design and research of EIE magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：119-123.
Design and research of EIE magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials
Xu Jiarui，Pan Yongxiong，Li Jianwen
(School of Physics and Optoelectronic Engineering， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China)
Abstract： An “EIE” magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials is proposed for LLC resonant converter with power factor correction function, which integrates PFC inductor, LLC resonant inductor and LLC high-frequency transformer by decoupling integration. The design method of magnetic integrated transformer is introduced in detail, and the transformer is modeled and simulated by ANSYS Maxwell simulation software. For improving the anti-saturation ability of transformer, I-type magnetic core material is selected as Fe-Si-Al magnetic powder core after comparing the characteristics of Mn-Zn ferrite material and Fe-Si-Al magnetic powder core material. Finally, the effectiveness of the design is verified through an experimental prototype with 100 W power.
Key words : LLC resonant converter；Maxwell；magnetic integration；simulation of magnetic components
0 引言
磁性元件是開關電源的核心部件，主要實現儲能、轉換、濾波和電絕緣等功能。據統計，磁性元件的質量一般是變換器總質量的，體積占總體積的。隨著半導體技術的飛速發展，以及同步整流技術和軟開關技術的應用，在電源變換器中，磁性器件已經成為限制電源變換器體積縮小、功率密度進一步提高的主要因素。因此磁集成(IM)技術越來越受到電源研究者的關注。
在使用LLC諧振變換器電路拓撲時，會在前級接入功率因素校正(PFC)電路改善輸入功率因素。但是，分別繞制PFC電感、LLC諧振電感以及LLC高頻變壓器三個獨立的磁性元件可能會導致電路設計和制造成本增加、體積增大和功率密度減小等問題。文獻[3]提出了用變壓器漏感直接替代LLC諧振網絡中的諧振電感，分析得出一種理論模型與實驗測試相結合的方法確定變壓器結構。文獻[4]中提出將功率因素校正電路中的電感與LLC諧振電路中的變壓器集成于EIE磁芯上，但文獻[4]中磁集成變壓器使用單一磁性材料，抗飽和能力較弱，且沒有給出磁集成變壓器具體設計方法。
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作者信息：
徐家銳，潘永雄，李鍵文
（廣東工業大學 物理與光電工程學院，廣東 廣州510006）
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