高频功率电感的3D网络化磁集成特性分析

功率密度和效率一直是开关电源性能高低的重要评判指标之一。磁性元件的体积和损耗占整个开关电源很大的比例，因此，采用磁集成技术以期望实现磁性元件的体积减小、重量减轻和损耗降低，长期以来一直是人们研究的热点。对于大功率或大电流的电源产品，人们过去以交错并联的BUCK或BOOST电路为对象开展了大量的技术研究和探索工作，并提出了多种电感集成方案，取得了一定的成果^[1-6]。然而，就其集成效果来看，现有的集成方案，多为基于改善电路纹波或动态性能的耦合电感集成^[1,2]，或基于2D（二维）技术的集成^[3-6]，其使得铁芯中的磁通只在很小一部分公用区域减小或抵消，以小幅度缩小磁件的体积和减轻重量。

现有的电感磁集成技术普遍聚焦在边柱共用、中柱共用或背部共用，这虽比分离磁件的体积小、重量轻，但其仅基于2D集成的效果极为有限。因此，论文把思维进一步放开，从2D层面推进到3D层面，在三维结构上进一步探索磁集成技术以更大化的增强集成效果是本文研究的出发点和落脚点。

论文在详细分析了开关电源中磁性元件工作特性的基础上，通过对交流磁通和直流磁通的分析，以从磁路上思考两路电感的3D集成特性：即使得除绕线柱外在各个部位磁通均有效减小或抵消。论文在跳出2D思维模式，进入简单3D或更复杂的磁集成结构探索上，迈出了重要一步，期望对未来更有效的磁集成方案提供有效的助益。