平面集成磁件就是将平面变压器和平面电感等平面磁性器件集成在一起。目前,磁性器件的高功率密度、高频化、集成模块化的研究,特别是平面集成磁件的研究已受到国际一些电力电子机构的广泛关注。在高频开关电源研究方面,对如何实现磁性器件集成技术做了大量的理论和应用研究。对高频磁性器件如何建模仿真、结构如何设计和应用研究方面做了大量研究。平面集成磁件的性能与诸多因素有关,如绕组结构与布置、绕组端部设计、绕组导体的宽度、厚度、磁芯材料、磁芯结构、磁芯参数设计与几何尺寸,还要考虑饱和非线性特性、直流励磁、局部磁滞回环、气隙影响和温度系数等。平面集成磁件的工作频率达到 MHz 以上,研究平面集成磁件的主要关键问题有:(1)磁性材料及结构,集成磁件的磁性材料主要是软磁铁氧体,绕组结构的方向是单层或多层丝网印刷结构;(2)损耗、发热、散热和温升的定量化和分析;(3)电磁干扰(EMI)/电磁兼容(EMC)的定量化和分析;(4)分布参数(如漏感、分布电容、匝间电容等)的计算、测量与优化;(5)新型拓扑结构的磁路和电路模型的建立和应用。建议的研究方法是结合电路拓扑结构建立起平面集成磁件的等效磁路和电路模型,用二维或三维有限元软件(如 Ansys 或 Ansoft)分析电磁场特性及热特性,验证磁路模型的准确性,优化相关参数,分析电磁场产生的电磁干扰/电磁兼容的耦合机理等。 随着电力电子设备向高性能发展,新型磁性材料和磁芯,采用微制造技术制作的集成平面磁件将在功率电子领域得到广泛应用。同时,磁集成技术的应用领域会进一步拓宽,不但会扩大它的应用场合,还会挖掘集成磁件的新功能,如利用集成磁件来实现半匝绕组,将其推广可实现任意分数匝的绕组,并适用于新的磁性材料与磁芯结构。
平面集成磁件越来越显示出其巨大的优越性,并逐步成为磁性器件发展的主流与目标。亚微米型平面变压器很容易和平面电感、平面电容一起集成成为平面集成磁件,实现高频磁件和开关电源真正的“小、轻、薄”。
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