本文對(duì)高頻平面繞組損耗的產(chǎn)生機(jī)理及電磁場(chǎng)分布進(jìn)行理論分析，基于Maxwell電磁場(chǎng)微分方程，推導(dǎo)計(jì)算平面繞組損耗一維模型，并分析一維模型計(jì)算精度低的主要原因。在傳統(tǒng)一維模型基礎(chǔ)上考慮矩形導(dǎo)體邊緣效應(yīng)，通過(guò)對(duì)導(dǎo)體二維磁場(chǎng)正交分解的方法，建立基于二維模型的平面繞組損耗的理論計(jì)算公式。      當(dāng)今開(kāi)關(guān)電源“短、小、輕、薄”的發(fā)展趨勢(shì)，要求磁性元件具有呈高度扁平狀的結(jié)構(gòu)，平面變壓器在國(guó)內(nèi)外DCDC模塊電源中得到了廣泛的應(yīng)用^[1]。為了減小開(kāi)關(guān)電源中磁性元件的體積，需要不斷地提高開(kāi)關(guān)電源的工作頻率，但是隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高，集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)引起的磁性元件繞組損耗明顯增加。在平面磁性元件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了快速得到平面磁性元件結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)，必須建立起完善的繞組損耗計(jì)算模型。
      國(guó)內(nèi)外針對(duì)高頻繞組損耗進(jìn)行的不少相關(guān)方面的研究，文獻(xiàn)[2]最早提出了計(jì)算繞組損耗的一維模型，文獻(xiàn)[3][4]提出了一維條件下，高頻繞組集膚效應(yīng)與鄰近效應(yīng)的正交性，文獻(xiàn)[5]分析了集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)各自隨工作頻率、繞組厚度和繞組排布方式的不同對(duì)磁性元件繞組損耗的影響。但是這些研究主要針對(duì)于一維模型進(jìn)行分析，忽略導(dǎo)體厚度，認(rèn)為導(dǎo)體內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度僅是一維位置向量，忽略了磁場(chǎng)強(qiáng)度的另一縱軸分量，與實(shí)際的繞組損耗模型存在較大的差距。文獻(xiàn)[6]提出了高頻平面變壓器繞組具有邊緣效應(yīng)的影響，通過(guò)有限元仿真給出磁性元件中繞組最佳位置及繞組間最佳距離。但是并沒(méi)有給出具體的理論依據(jù)和計(jì)算方法。
      本文針對(duì)平面磁性元件的矩形截面繞組，推導(dǎo)傳統(tǒng)一維模型，并利用有限元仿真數(shù)據(jù)，分析傳統(tǒng)一維模型計(jì)算精度低的主要原因。文章基于Maxwell電磁場(chǎng)微分方程，建立高頻矩形截面導(dǎo)體交流損耗理論計(jì)算的二維模型，考慮了長(zhǎng)導(dǎo)體邊緣效應(yīng)的影響及繞組排布方式對(duì)磁場(chǎng)分布影響，建立起修正的繞組損耗理論計(jì)算模型，最后通過(guò)有限元仿真數(shù)據(jù)驗(yàn)證二維模型計(jì)算方法的準(zhǔn)確性和高精度。





詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)查看附件