LLC谐振变换器中平面集成磁件的研究

线的截面积小3～4倍。铜箔非常薄，如果把一个圆导体转换成一个铜箔导体，那么铜箔将是非常宽的，这显然不适合磁件的宽度要求。因此，可以把它分成几个等宽度的铜箔，再把这几个铜箔并联就可以了。这样得到的集成磁件如图12(b)所示。Nl、Np的每根导线变成两个平面导体并联，每个铜箔宽0.6mm，厚0.2mm，对于Ns，每根圆导线可转换成5个平面导体并联，导体宽2mm，厚0.2mm。

在图中我们看到转换后绕组所占总体积减小，而且平面导体布置结构更紧凑，每根平面导体厚0.2mm，十二层平面导体的厚度为2.4mm，即使加上绝缘层厚度，与E42/21/20磁芯的窗高(窗高29.6mm，窗宽8.65mm)相比也是很小的，这使得EE磁芯的窗口利用率明显下降。而且使用EE磁芯，也不利于降低磁件的高度，下面研究把EE磁芯转换成EI磁芯。

(a)　　　　　　　　　　　　　　　　 (b)

图12　平面磁件转换的中间过程

我们选用的EI磁芯是E/43/10/28。下面给出两磁芯的尺寸，铁芯参数的对照如图13和表1、表2所示。两种铁芯的截面积差不多，这里选用E/43/10/28最主要的原因是，可以保证磁件铁芯的最大工作磁通密度小于其饱和磁通密度。选用E/43/10/28后有效磁路长度减少较大，对集成磁件的电感量会产生影响，但由于铁芯的三个磁柱都有气隙，所以电感量的大小主要由气隙的磁路决定，受磁芯磁路的影响很小，可以忽略。因而选用E/43/10/28后磁芯有效磁路的减少对集成磁件的影响并不是很大。替换后，磁芯体积和质量都大大减小，达到了减小体积和重量的目的。由表1可以计算出，选用E43/10/28后，磁芯窗宽为11.31mm，窗高为4.55mm，可设定导线厚度都为0.15mm，原边线宽0.8mm，副边线宽2.7mm。平面集成磁件结构如图14(a)所示。该结构比传统磁件体积、高度、重量都小很多。图14(b)为该结构的磁力线仿真图。通过与传统集成磁件的仿真图比较，可以看出平面集成后，磁芯的磁通密度减小。因此集成后，磁芯损耗也将减小。

(a)　EE型铁芯(其中一片)　　　　　　　　　　 (b)　平面EI型铁芯

图13　E型铁芯和平面EI型铁芯的外形图

表1　两种铁芯的尺寸

表2　两种铁芯的铁芯参数

(a)

(b)

图14 平面集成磁件截面图与磁力线仿真图

4、结论

本文介绍了平面集成磁件的概念，研究了LLC谐振变换器中集成磁件的设计。然后，介绍了平面集成磁件的设计方法，通过把LLC谐振变换器的非平面集成磁件设计为平面集成磁件，不但减小了集成磁件的体积、高度和重量，还减小了磁芯损耗。

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