DC／DC模块电源穿孔平板磁器件的设计与应用

由图可见，当Rmin在0．5～1 mm时，Bpeak较小。为便于绕组制作，设计取Rmin=1 mm。变压器初级绕组按水平方向布放，次级绕组按垂直方向布放，以减小绕组间的相互干扰。
3．2 穿孔平板电感的设计与分析
设计的穿孔平板电感器的基本结构和材料与上文穿孔平板变压器相似。其磁芯单元的主要结构如图4所示，可见电感磁芯单元的通孔上开有气隙l0。由于μ远大于空气导磁率，电感绕组的磁通主要落在气隙上，因此气隙内的磁感应强度几乎相同，电感磁芯单元磁体内各处磁感应强度也基本一致。

由图4可知，单个磁芯单元的电感值为：

整个电感有NL个串联磁心单元，则总电感为：

所以在设计穿孔平板电感时，可根据所需电感量，由式(6)得到各参数的积，再依次考虑Rmin，l0，NL和磁芯的尺寸即可。对于该DC／DC模块电源输出滤波电感为0．63μH，磁芯为25 mmx16 mmx4 mm的锰锌铁氧体磁芯，6个Rmin=1 mm的穿孔，绕组采用立兹线。

4 仿真和实验验证
利用有限元仿真软件Ansoft Maxwell可建立上述穿孔平板变压器、电感器的模型，通过仿真分析和验证磁芯内磁场的分布情况。图5分别显示了上述穿孔平板变压器和电感工作时的磁场情况。其中，为显示出穿孔内的磁通，图5a仅示出了其中12个穿孔。可见，仿真结果与前述分析一致。

为了测试穿孔平板变压器和穿孔平板电感的设计，制作出变压器和电感样机，并在有源箝位DC／DC模块电源上进行实验。

图6a示出模块电源在输入电压48 V、输出满载电流15 A时的穿孔变压器初、次级绕组的电压波形。可见，初、次级电压波形相近，其电压幅值比符合设计的6：1关系，并且次级电压波形相位延时也小，实验表明变压器设计可满足开关变换要求。图6b示出此时电源输出电压的纹波状况。可见，纹波峰峰值仅为70 mV，起到了良好的滤波器效果。当然，由于制作工艺等条件的限制，次级电压波形中有高频振荡非理想情况出现，但未对变压器整体造成影响。

5 结论
穿孔平板磁芯结合了平面磁芯和矩阵变压器的部分特点，适应于高功率密度DC／DC模块电源。针对一台DC／DC有源箝位模块电源降低体积的要求，分析了穿孔平板变压器、穿孔平板电感的磁场分布特点，推导了磁器件电感量、最大磁感应强度与设计参数间的具体关系式，进而设计出穿孔平板变压器、穿孔平板电感实际样机。上述磁器件的有限元软件仿真结果验证了分析的合理性，实际模块电源的运行也表明了设计的有效性。