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漏感磁集成有打算主要旨趣是专揽变压器的漏感算作谐振电感。这是现在行业内昔日追求的主流有打算，尤其是在车载充电器（OBC）规模，险些所有家具都采纳了这一有打算。这是因为漏感磁集成的集成度最高，且资本最低。

一、专揽变压器的漏感作念谐振电感

表面上，变压器是一个多线圈耦合电感。试验的变压器模子包括一个梦想变压器、与之并联的励磁电感，以及原边和副边的漏感。这种模子与CLLLC型拓扑的磁收罗一致，标明变压器的漏感不错算作谐振电感使用。在LLC拓扑想象中，常常将所有漏感等效到变压器的一侧，以便简化分析。

需要教唆的是，等效后的变压器励磁电感实足受副边电压的激励，而等效前的变压器励磁电感则不受激励。因此，从分析励磁电流的角度来看，完好的等效模子更为精确。

二、降损与加多漏感存在难以救助的矛盾

既然采纳漏感算作谐振电感，就需要让漏感的取值与所需的谐振电感基本一致。但是，正常变压器的漏感常常较小，无法情愿条目。因此，在漏感磁集成想象中，主要任务是加多漏感。但对于高频电感变压器而言，损耗是一个不可忽视的成分。

高频电感变压器的磁场强度越高，左近效应越强，损耗也就越高。为了裁减铜损，最典型的技艺是电感变压器采纳交错三明治结构，通过这种花样不错裁减电感变压器绕组场所空间的磁场强度，从而裁减变压器铜损。

漏感是空间散磁能量的等效，从公式上看，漏感与磁场强度平方在空间上的积分红正比。因此，加多漏感的试验是加多漏磁能量。最肤浅的技巧是变压器采纳非交错的三明治绕组结构，通过加多变压器窗口内的磁场强度来加多漏感。但是，这里存在一个矛盾：裁减损耗与加多漏感的交替并不兼容。

从旨趣上推导，表面上存在一个最优解，即在不编削变压器绕组场所位置磁场强度的情况下，仅加多非绕组场所空间的磁场强度，从而加多漏感。但在试验操作中，如果变压器一经进行了降损想象，再采纳这种技巧加多的漏感相配有限。因此，对于高频变压器而言，降损与加多漏感之间存在一个难以救助的矛盾。

三、变压器想象技艺及磁集成想象的细巧化需求

变压器结构降损与加多漏感之间的矛盾权贵，因此变压器想象变得尤为进攻。

在变压器想象方面，传统电感变压器的想象常常基于AP法（面积乘积法）。规划漏感的两种花样如下：

1. 空间能量积分法：通过规划空间中散磁能量的积分，然后将其等效为漏感。

2. 磁组模子推导法：通过磁组模子推导磁通，从而辗转规划漏感。

在损耗规划方面，磁芯损耗常常采纳斯坦利茨公式（Steinmetz公式），天然也有一些广义的或转换型的斯坦利茨公式可供给与。绕组损耗则一般采纳T模子等技艺，这些技艺不错平直给出变压器损耗规划公式。

四、基于仿真分析的加多漏感交替先容

对于磁集成想象，传统高频变压器的想象旨趣在表面上仍然适用。在变压器初步想象阶段，传统变压器技艺仍然不错阐述作用。但是，如果需要进行细巧化想象，就必须借助数字化建模和仿真器具，尤其是电磁仿真器具。电磁仿真器具或者完结索求寄生参数、可视化分析磁场散布，以及预估铜损和磁损。

因此，电磁仿真器具对于变压器磁集成想象来说至关进攻。从现在的变压器想象履行来看，尤其是在索求漏感方面，电磁仿确切精度是令东谈主繁荣的。

交替一：加多漏磁路的面积

下图展示的是一个变压器的窗口剖面图。

凭证安培环路定理，不错分析其磁场散布。对于这种变压器结构，绕组是分层畅达式绕制的，常常被称为筒式结构。筒式结构的磁场想法是垂直的，在矢量空间中发达为垂直想法。

沿着变压器窗口的水平想法，磁场强度的幅值与原边和副边绕组的排布谋划。如果采纳非三明治式的绕制花样，当电流均匀散布时，遭遇原边绕组时磁场强度会增强，遭遇过错时磁场强度保抓不变，而遭遇副边绕组时磁场强度会对消。这主如若由于安培环路定理中的磁通量见识。

基于这种想路，如果在非交错的绕组结构中拉开原边和副边绕组的间距，不错看到间距处的磁场强度等于峰值磁场强度，何况基本保抓不变。这么不错达到增大漏感的打算。

拉开间距时，绕组场所位置的磁场强度试验上是不变的。此外，间距还不错用作散炎风谈或绝缘尺寸。

从这少许来看，似乎这个有打算相配梦想：唯有通过无穷拉开原边和副边绕组的间距，就不错完结轻易大小的漏感。

但试验上，这个有打算是存在一定截止的。拉开间距后，漏感的增幅黑白常有限的。

举例，在一个试验的变压器仿真中，当其他尺寸保抓不变，仅将原边和副边绕组的间距拉开6毫米时，漏感仅加多到4.8μH。试验上，4.8μH仍然较小，而很多拓扑结构所需的漏感值常常比这更大。因此，这种有打算常常只适用于需要较小漏感的场景。

试验采纳饼式结构，但会导致铜损加多

除了上述的筒式结构外，还有一种对应的分段式饼式结构，如下图所示。

变压器饼式结构

其磁场强度沿着窗口宽度想法散布。表面上，磁芯窗口的高宽比常常大于1，即高度尺寸更大。因此，筒式结构的磁场强度常常低于饼式结构。由于饼式结构的磁场强度更强，其漏感常常更大。同期，由于变压器磁场强度峰值更大，饼式结构更顺应通过拉开间距来加多漏感。

饼式结构通过拉开变压器原边和副边绕组的间距来加多漏感，具有权贵的上风。在拉开间距的经过中，变压器铜绕组的尺寸保抓不变，仅需加多磁芯的尺寸。这不仅或者灵验加多漏感，还能裁减变压器资本，因此现在主流的变压器有打算仍然倾向于采纳这种饼式拉开间距的花样。

但是，需要提防的是，饼式结构在未拉开间距时，其磁场强度自身就比筒式结构更高。如前所述，磁场强度越高，铜损也会越高。因此，惯例的饼式结构为了裁减铜损，常常会采纳屡次三明治结构。

但在为了加多漏感而拉开间距时，不可采纳这种三明治结构，这将导致最终的饼式结构铜损权贵高于非集成变压器的铜损。因此，固然拉开间距或者加多漏感，但这一交替所以糟跶铜损为代价的，并非实足无资本的优化。

以一个OBC面目为例，通过拉开8毫米的间距，漏感仅加多到10μH。在试验测试中，尤其是在过错隔壁的绕组，温升相配高，难以情愿条目。

交替二：诞生高导磁材料

第二种交替是诞生高导磁材料，试验上是加多漏磁的磁路。下图展示了一个变压器筒式结构的暗示图。

变压器筒式结构

通过加多磁芯，变压器原边和副边之间的漏磁旅途会发生变化，漏磁不再实足耦合到副边，从而加多漏感。常见的几种变压器阵势包括：

一阵势灌装磁芯：一些厂商采纳这种阵势，磁芯常常是一双。

加多磁柱：在原边和副边绕组之间加多一个磁柱，磁芯亦然一双，分娩相对肤浅。这种结构表面上也不错视为共边柱，用于绕组对消分析。

加多磁环：即在饼式结构的原边和副边之间加多一个磁环。这种有打算的优点是工艺肤浅，原边和副边绕组不错零丁绕制，然后拼装即可。如果使用骨架，原边和副边绕组不错自动化绕制在骨架上，再将磁环套在骨架中间。

不管是变压器筒式结构如故变压器饼式结构，在加多变压器磁环后，漏感都有权贵提高。这种有打算或者在较小的体积内完结较大的漏感。但是，需要提防以下几点：

筒式结构：如果窗口宽度较窄，加多磁环可能会编削磁位差，导致磁场想法从垂直变为水平。这将导致磁场强度增大，最终使变压器发烧。试验测试中也发现了这一风物。

饼式结构：对于窗口宽度较窄的饼式结构，加多磁环后，仅都集磁环部分的磁场强度发生变化，其他位置的磁场强度影响较小。因此，加多磁环后饼式结构的铜损互异不大，但需要提防的是，饼式结构自身的损耗就高于非集成变压器，因此不可合计加多磁环后热问题就一定不存在。

磁集成想象中的履行教育追思

咱们在多个面目中积存了对于加多漏感有打算的履行教育，追思了以下几点关节教育：

1. 严慎使用扁铜线

在想象中，尤其是当加多磁环可能影响磁场散布时，需要严慎使用扁铜线。以变压器筒式结构为例，磁场想法的编削可能导致磁场垂直于扁铜线，从而加多扁铜线的损耗。咱们曾参与的一个面目中，原边采纳扁铜线，副边采纳三层绝缘线，实测遵循较低。

咱们主要的优化技巧一方面是用利兹线代替扁铜线，另一方面是颐养窗口高宽比，保证漏感不变，试验测下来即是通盘系统的遵循提高了有1%，这个遵循其实相配可不雅。

2. 幸免磁环敷裕

想象时需提防幸免磁环敷裕的风险。通过交流漏感，主要触及磁环与磁芯中柱、边柱的距离，以及磁环的截面积。当间距较小且截面积较小时，磁环容易敷裕。因此，咱们冷酷在变压器想象阶段采纳仿真器具，通过仿真直不雅想象磁环尺寸，并在变压器打样后通过测量偏置电流下的漏感进行考证。举例，某面目中在20A左右时磁环已启动出现敷裕风物。

3. 合理诞生磁芯的高宽比

凭证安培环路定理，为了裁减铜损，不错通过颐养磁芯的高宽比来优化想象。对于变压器饼式结构，由于磁场想法沿水平想法，加多磁芯窗口的宽度不错裁减铜损。但是，变压器磁芯窗口宽度不可过大，不然会编削磁场想法，反而加多损耗。因此，表面上存在一个最优的窗口宽高比。举例，优化前某变压器的窗口高宽相比大，优化后将磁芯与磁环围成的窗口宽高比颐养到接近1，磁损基本不变，而铜损裁减了14%。

交替三：双柱非对称绕制

主要旨趣：加多变压器绕组窗口磁场，加多磁元件外围磁场。

惯例变压器双柱绕制有打算中，每个绕线柱上都有原边和副边绕组，窗口内的磁场强度较低，且由于安匝均衡，绕组外侧的磁场强度也很低，导致漏感较小。而如果把原边和副边辨别绕在不同柱上，如图所示：

不错看到，率先变压器窗口内部取消了三明治结构，窗口内的磁场强度会加多，且绕组外侧的磁场强度不再接近于零，从而加多漏感。仿真收尾涌现，这种变压器结构不错完结13.6微亨的漏感。

但是，这种变压器想象的散磁较大，容易产生搅扰，尤其是在周围有金属结构件时，可能会激勉涡流发烧。在试验实验中，咱们发现这种变压器可能会被烤出灼烧陈迹。因此，如果将这种有打算应用于紧凑型场地，需要有计划更换结构件材料或对变压器进行屏蔽，同期提防屏蔽自身可能产生的发烧问题。

采纳平面变压器，交流原副边绕组散布

在学术盘问中，平面变压器因其绕组排布生动，不错通过交流原边和副边绕组在不同绕线柱上的分拨来交流漏感。

表面上，左右柱越对抗衡，漏感越大，其极限情况是变压器左右柱分柱绕制。但是，现在产业界采纳平面变压器集成漏感的案例较少，相干时候仍在抓续不雅望中，尚未进行打样测试。

追思与量度

磁集成时候是高频隔断变换器裁减体积、分量和资本、提高遵循的进攻技巧，尤其在频率不断提高的配景下，其进攻性日益突显。

现在，主流趋势是专揽漏感完结更高集成度的磁集成，但这也带来了漏感与损耗均衡的艰苦。由于漏感是电气参数的强制需求，常导致磁集成变压器温升超标，成为现时变压器靠近的主要问题。更高的集成度也意味着更高的想象复杂度，因此推选使用数字化仿真器具，勾通参数化建模和智能优化算法来搪塞。

畴昔，跟着材料、工艺、散热时候的杰出，磁集成的后劲将进一步开释，如平面利兹线、3D打印磁芯等新时候的应用，也将激动磁集成时候的发展，咱们期待更多变压器翻新结构与时候的出现。

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