磁集成技术在不对称半桥倍流整流变换器中的应用

　对以上两种耦合方式进行PSpice 仿真，可得出图4，由图4可以得出，中柱的交变磁通为两侧柱交变磁通的总和，正向耦合方式增大了中柱交变磁通，反向耦合方式减小了中柱交变磁通，即降低了中柱的最高磁密，从而减小了磁件的体积。
　　图5给出了占空比D变化时两种不同集成方式下中柱的磁通纹波系数。通过PWM可调节占空比D的大小，在反向耦合时（图2（f）），两个侧柱产生的交变磁通在中柱消减，特别是当D＝0.5时，两个侧柱产生的交变磁通在中柱完全抵消，纹波系数为零；而正向耦合时（图2（e）），无论占空比D为何值，纹波系数恒为1。
　　由以上比较可以得出，采用反向耦合的集成方式更有利于减小中柱的交变磁通，降低中柱的最高磁密，减小了中柱的体积和损耗，从而减小整个磁件的体积和损耗。

4 效率曲线

　　为了说明磁集成的效果，给出了正向耦合与反向耦合时的效率曲线（图6）和反向耦合时输入电压变化时的效率曲线（图7）。

图6 不同输出功率两种集成方式的效率曲线
　　图6表明反向耦合方式时的效率明显高于正向耦合方式时的效率。就反向耦合方式而言，由图6可以看出，变换器的效率在输出功率为700W 之前，随着负载的增加而提高；在700W左右为最高，约94.6％，之后则随着负载的增加而降低。这是由于负载较小时，变换器中功率器件的损耗占的比例较小，而其他损耗占的比例较多，且这部分损耗对负载变化的敏感相对器件损耗要小的多，所以在负载较小时，随着负载加大、输出功率增加，其他损耗占的比例逐渐降低，变换器效率增加；当负载增加到一定程度，功率器件的损耗成为损耗的主要部分，由于所用的功率器件为MOS器件，通态损耗与其电流有效值的平方成正比，而输出功率与负载电流成正比，所以，效率随负载的加大会呈下降趋势。

图7 不同输入电压反向耦合时效率曲线
　　图7给出了在300～400V输入范围内变换器的效率。尽管Asym . HB变换器更适合恒定的输入电压，但在300～400V输入范围内它的效率也不低于91.6％。

5 结束语

　　采用磁集成技术可将不对称半桥倍流整流变换器中的两个分立电感和一个变压器集成在一个铁芯结构上，有效的降低了中柱的交变磁通，从而减小磁件的体积和磁芯损耗，提高了功率密度。
　　然而，不对称半桥倍流整流电路和磁集成技术仍有不足之处。如CDR会增加变换器一次侧损耗和滤波电感的损耗；二次侧整流管的损耗也是限制变换器效率的主要因素；受现有磁芯的限制和散磁的影响，磁集成技术在减小铁损的同时会带来铜损的增加，如IM的气隙较大，可能会因为铜耗的增加而抵消掉磁集成所减小的铁芯损耗。所有这些不足之处，也必将推动电路拓扑结构和磁集成技术的进一步发展。

参考文献

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