DC／DC模塊電源穿孔平板磁器件的設計與應用

摘要：當前開關電源不斷向“小、輕、薄”方向發展，減小儲能元件厚度成為提高開關電源功率密度的一個有效方法。此處以小功率有源箝位DC／DC模塊電源應用為例，分析和研究了穿孔平板磁技術，設計了一種新結構磁器件以提高模塊電源的功率密度，并針對有源箝位模塊電源進行了穿孔平板磁器件的設計與應用。首先介紹了穿孔平板變壓器、穿孔平板電感的基本結構，基于磁路理論分析了磁芯單元磁通分布、磁感應強度等性能，進而針對模塊設計了磁器件的具體參數，并用有限元軟件進行仿真驗證，實際運行也證實了設計的有效性。
關鍵詞：模塊電源；穿孔平板電感；有源箝位電路

1 引言
隨著DC／DC模塊電源功率的不斷提高，對電源中磁性器件的體積、效率提出了更高要求。目前，矮外形磁芯、平面繞組結構的平面磁器件是1／8～1／2磚DC／DC模塊的常見組成結構。多磁芯結構的扁平矩陣變壓器因可自動次級均流、結構設計靈活、散熱容易，也在模塊電源得到了應用。然而，上述兩種結構的磁芯占據了PCB表面積的很大部分，使功率器件和控制器件的布置困難。同時．磁芯的厚度也決定了模塊的高度，使模塊在高度上的空間利用不足。
為給模塊的功率器件和控制器件提供更大的布置面積，降低模塊厚度，提高功率密度，這里嘗試使用穿孔平板磁器件，并將磁器件與PCB平行安裝來達到上述目的。針對一個有源箝位DC／DC電源模塊的應用，首先分析穿孔平板變壓器、穿孔平板電感的結構和磁路特點。進而設計了磁器件的具體參數，經有限元仿真驗證后制作出磁器件，并經實測證實了其效果。

2 有源箝位模塊電源及其結構
所設計的DC／DC模塊電源為輸入低端有源箝位、輸出同步整流的隔離正激電路，其主電路如圖1所示。