近年來，隨著計算機、電子通訊、航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展，對于開關(guān)電源的性能要求愈發(fā)嚴(yán)格。因此，研究高性能、高功率密度、高可靠性、高效率的電力電子變換器是現(xiàn)代開關(guān)電源的主要研究方向。傳統(tǒng)的繞線變壓器因其制作困難，參數(shù)難以保持一致且體積較大，越來越難以適應(yīng)需求。出于制作方便、降低漏感、提高功率密度等考慮，逐漸被以印制電路板(PCB)制作繞組的平面變壓器所取代。在大功率場合，移相全橋變換器以其開關(guān)管應(yīng)力低、易實現(xiàn)軟開關(guān)而得到廣泛應(yīng)用[1,2]。
在大電流場合，多個單元之間會采用并聯(lián)連接的方式，通常采用以下兩種方案。一：器件并聯(lián)，分擔(dān)電流應(yīng)力，但是存在器件的參數(shù)不一致導(dǎo)致器件之間不均流等問題[3-4];二：電源模塊之間并聯(lián)，但是需要加入額外的軟件控制和采樣電路，復(fù)雜且降低了功率密度[5]。
相較于以上兩種方案，文獻[6]采用了矩陣變壓器的解決方案，將多個平面變壓器單元進行原邊繞組串聯(lián)、副邊繞組并聯(lián)，改進了變壓器的結(jié)構(gòu)， 實現(xiàn)了高壓輸入、低壓大電流輸出情況下多個變壓器單元副邊繞組的均流。在此基礎(chǔ)上，文獻[7] 根據(jù)磁通相互抵消的原理，將矩陣變壓器中多個分立的平面變壓器單元集成到單個磁芯上，進一步減小了磁芯的體積，降低了磁芯的損耗，提高了功率密度。文獻[8]說明了矩陣變壓器在降低交流繞組損耗和減小變壓器寄生參數(shù)上的突出優(yōu)勢，并對平面變壓器繞組的排布進行了分析。上述文獻雖然就高壓輸入、低壓大電流場合提出了一系列解決方案，但在原副邊均為低壓大電流的大功率場合，僅僅只有變壓器單元副邊繞組均流是不夠的，原邊側(cè)也要采取一定的方案，降低器件的電流應(yīng)力。
本文在上述文獻的基礎(chǔ)上，給出了一種基于低壓大電流移相全橋變換器的原副邊繞組交錯串并聯(lián)的磁集成矩陣變壓器的設(shè)計，同時實現(xiàn)了原邊與副邊的自動均流。首先。給出了所設(shè)計的磁集成矩陣變壓器的結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu)的移相全橋變換器拓?fù)?。接著在此基礎(chǔ)上對變壓器具體參數(shù)進行了計算設(shè)計，并根據(jù)仿真結(jié)果對磁芯結(jié)構(gòu)和繞組布局進行了改進。最后，搭建樣機進行了實驗驗證。
