磁集成技術(shù)在不對稱半橋倍流整流變換器中的應用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
圖5給出了占空比D變化時兩種不同集成方式下中柱的磁通紋波系數(shù)。通過PWM可調(diào)節(jié)占空比D的大小，在反向耦合時（圖2（f）），兩個側(cè)柱產(chǎn)生的交變磁通在中柱消減，特別是當D＝0.5時，兩個側(cè)柱產(chǎn)生的交變磁通在中柱完全抵消，紋波系數(shù)為零；而正向耦合時（圖2（e）），無論占空比D為何值，紋波系數(shù)恒為1。
由以上比較可以得出，采用反向耦合的集成方式更有利于減小中柱的交變磁通，降低中柱的最高磁密，減小了中柱的體積和損耗，從而減小整個磁件的體積和損耗。
4 效率曲線
為了說明磁集成的效果，給出了正向耦合與反向耦合時的效率曲線（圖6）和反向耦合時輸入電壓變化時的效率曲線（圖7）。
圖6表明反向耦合方式時的效率明顯高于正向耦合方式時的效率。就反向耦合方式而言，由圖6可以看出，變換器的效率在輸出功率為700W 之前，隨著負載的增加而提高；在700W左右為最高，約94.6％，之后則隨著負載的增加而降低。這是由于負載較小時，變換器中功率器件的損耗占的比例較小，而其他損耗占的比例較多，且這部分損耗對負載變化的敏感相對器件損耗要小的多，所以在負載較小時，隨著負載加大、輸出功率增加，其他損耗占的比例逐漸降低，變換器效率增加；當負載增加到一定程度，功率器件的損耗成為損耗的主要部分，由于所用的功率器件為MOS器件，通態(tài)損耗與其電流有效值的平方成正比，而輸出功率與負載電流成正比，所以，效率隨負載的加大會呈下降趨勢。
圖7給出了在300～400V輸入范圍內(nèi)變換器的效率。盡管Asym . HB變換器更適合恒定的輸入電壓，但在300～400V輸入范圍內(nèi)它的效率也不低于91.6％。
5 結(jié)束語
采用磁集成技術(shù)可將不對稱半橋倍流整流變換器中的兩個分立電感和一個變壓器集成在一個鐵芯結(jié)構(gòu)上，有效的降低了中柱的交變磁通，從而減小磁件的體積和磁芯損耗，提高了功率密度。
然而，不對稱半橋倍流整流電路和磁集成技術(shù)仍有不足之處。如CDR會增加變換器一次側(cè)損耗和濾波電感的損耗；二次側(cè)整流管的損耗也是限制變換器效率的主要因素；受現(xiàn)有磁芯的限制和散磁的影響，磁集成技術(shù)在減小鐵損的同時會帶來銅損的增加，如IM的氣隙較大，可能會因為銅耗的增加而抵消掉磁集成所減小的鐵芯損耗。所有這些不足之處，也必將推動電路拓撲結(jié)構(gòu)和磁集成技術(shù)的進一步發(fā)展。
參考文獻
[1] CPES，“Asymmetrical Half Bridge with Current Doubler”，3－28～3－33，2002年4月。
[2] 陳乾宏，“開關(guān)電源中磁集成技術(shù)的應用研究”，南京航空航天大學博士學位論文，2001
年9月。
[3] 陳乾宏，“采用磁集成技術(shù)的高效率、低壓輸出正反激變換器”，電工技術(shù)學報，2002
年2月，第17卷第1期。
[4] 陳為，羅恒廉，李哲元，周迅偉，徐鵬，“多模塊交錯準方波（QSW）DC/DC 功率變
換器的平面化集成電感方案研究”，第十三屆全國電源技術(shù)年會論文集，pp.37~40.
[5] Bo Yang and Fred C.Lee, Alpha J.Zhang and Guisong Huang, “LLC Resonant Converter for
Front End DC/DC Conversion” IEEE 2002 , pp.1108~1112.
評論