EIE组合磁材磁集成变压器的设计与研究
2023年电子技术应用第5期
徐家锐，潘永雄，李键文
（广东工业大学 物理与光电工程学院，广东 广州510006）
摘要： 针对带有功率因素校正功能的LLC谐振变换器，提出了一种新型EIE组合磁材磁集成变压器，采用解耦集成的方式将PFC电感、LLC谐振电感以及LLC高频变压器这三个独立的磁性元件集成到一起。详细介绍了磁集成变压器设计方法，并利用ANSYS Maxwell仿真软件对EIE组合磁材磁集成变压器进行建模仿真。比较锰锌铁氧体材料与铁硅铝磁粉芯材料的特点后，为了提高变压器的抗饱和能力，选用I型磁芯材质为铁硅铝磁粉芯。最后，搭建了一台输出功率为100 W的实验样机证实了EIE组合磁材磁集成变压器设计方法的可行性。
中图分类号：TN86
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223093
中文引用格式： 徐家锐，潘永雄，李键文. EIE组合磁材磁集成变压器的设计与研究[J]. 电子技术应用，2023，49(5)：119-123.
英文引用格式： Xu Jiarui，Pan Yongxiong，Li Jianwen. Design and research of EIE magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：119-123.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223093
中文引用格式： 徐家锐，潘永雄，李键文. EIE组合磁材磁集成变压器的设计与研究[J]. 电子技术应用，2023，49(5)：119-123.
英文引用格式： Xu Jiarui，Pan Yongxiong，Li Jianwen. Design and research of EIE magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(5)：119-123.
Design and research of EIE magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials
Xu Jiarui，Pan Yongxiong，Li Jianwen
(School of Physics and Optoelectronic Engineering， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China)
Abstract： An “EIE” magnetic integrated transformer made up of different soft magnetic materials is proposed for LLC resonant converter with power factor correction function, which integrates PFC inductor, LLC resonant inductor and LLC high-frequency transformer by decoupling integration. The design method of magnetic integrated transformer is introduced in detail, and the transformer is modeled and simulated by ANSYS Maxwell simulation software. For improving the anti-saturation ability of transformer, I-type magnetic core material is selected as Fe-Si-Al magnetic powder core after comparing the characteristics of Mn-Zn ferrite material and Fe-Si-Al magnetic powder core material. Finally, the effectiveness of the design is verified through an experimental prototype with 100 W power.
Key words : LLC resonant converter；Maxwell；magnetic integration；simulation of magnetic components
0 引言
磁性元件是开关电源的核心部件，主要实现储能、转换、滤波和电绝缘等功能。据统计，磁性元件的质量一般是变换器总质量的，体积占总体积的。随着半导体技术的飞速发展，以及同步整流技术和软开关技术的应用，在电源变换器中，磁性器件已经成为限制电源变换器体积缩小、功率密度进一步提高的主要因素。因此磁集成(IM)技术越来越受到电源研究者的关注。
在使用LLC谐振变换器电路拓扑时，会在前级接入功率因素校正(PFC)电路改善输入功率因素。但是，分别绕制PFC电感、LLC谐振电感以及LLC高频变压器三个独立的磁性元件可能会导致电路设计和制造成本增加、体积增大和功率密度减小等问题。文献[3]提出了用变压器漏感直接替代LLC谐振网络中的谐振电感，分析得出一种理论模型与实验测试相结合的方法确定变压器结构。文献[4]中提出将功率因素校正电路中的电感与LLC谐振电路中的变压器集成于EIE磁芯上，但文献[4]中磁集成变压器使用单一磁性材料，抗饱和能力较弱，且没有给出磁集成变压器具体设计方法。
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作者信息：
徐家锐，潘永雄，李键文
（广东工业大学 物理与光电工程学院，广东 广州510006）
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