全波整流变换器的新型平面磁集成解决方案
0 前言功率密度是电源性能高低的重要评判指标之一，变压器和输出电感占整个电源体积很大的比例，因此，采用磁集成技术实现变压器兼具有输出电感的功能，长期以来是人们研究的热点。对于大功率或大电流的电源产品，过去人们以倍流整流变换器为对象开展了大量的技术研究和探索。然而，就电路拓扑来看，倍流整流变换器需要一个变压器和两个输出滤波电感，而中心抽头全波整流变换器只需一个变压器和一个输出电感，它利用变压器两个相同匝数的副边绕组和整流二极管连接，将变压器输出电压的工作频率提高一倍，减小输出滤波电感，相比倍流整流变换器具有更小的磁件体积，说明更有高功率密度的潜在优势。 现有的磁集成技术普遍聚焦在倍流整流变换器上，对全波整流变换器的磁集成研究很少报道。因此，如何运用磁集成技术，再进一步提高全波整流变换器的功率密度成为本文研究的出发点。 1 新型平面集成磁件解决方案图1(a)为全桥全波整流变换器，变压器Tx原边绕组Np的两个端点a和b与桥式电路连接，以接收原边电路传递的功率；副边绕组为中心抽头结构，两匝数相等的副边绕组Ns1和Ns2，连接于中心抽头O，绕组Ns1的另一端点为A，绕组Ns2的另一端点为B。输出电感Lo的一端M与抽头O连接，另一端N与输出电容连接。整流二极管D1和D2分别于端点A和B连接。
分立磁件的电连接结构示意图如图1(b)所示，左边为变压器，右边为输出电感。出于对磁件高度、电磁干扰性能以及制作工艺的考虑，变压器和电感一般采用EE类型的结构，中柱绕线圈，中柱的磁通经过两边柱返回，以降低铁芯上下部分的厚度，满足低高度的平面设计要求，并且绕组被铁芯包围能够最大程度地降低对周边元件的电磁耦合。 为了进一步减小变压器和输出电感的整体体积，本文提出图2所示的新型平面磁集成方案，该方案保留图1(b)所示的平面低造型结构，相比于分立磁件结构，更能省去变压器和电感相邻的两个边柱。新方案的铁芯包含4个磁柱，即两个外边柱和两个中间磁柱。左中间磁柱绕变压器原副边绕组，右中间磁柱绕输出电感绕组。相比于分立磁件，新集成磁件可维持相同的高度，并获得更小体积，但结构略微变得复杂，接下来将对新集成方案进行分析和讨论。 |
