磁性功率器件的小型化是減小開關電源體積的關鍵。因此，小型扁平式磁性器件不斷被開發出來。與開關電源要求器件小型化同時出現的問題是開關電源工作在高頻頻段，這就意味著與普通的元器件結構比較，小型磁心或平面磁心元器件結構中，導體與磁性材料的接觸更為緊密，為此，器件中導體上的電流分布受磁性材料特性的影響則更強，因此將引起異常的銅損或者大的Rac/Rdc之比值。
基本介紹
- 中文名：叉形線圈
- 本質：磁性功率器件
- 特點：導體與磁性材料的接觸更為緊密
- 類別：科學
簡介
研究了解各種情況下的單匝矩形線圈中的電流分布，是理解上述電感器結構導體中交流電阻的基礎。我們用有限元差分法(FDM)，針對由圖1所示的三種電感器線圈的結構情況，對其矩形線圈導體中的電流密度進行二維(2D)分析，在圖1(a)中，僅示出一個導體，其剖面尺寸為：高H=2δ（δ——趨膚深度），寬W=10δ；在圖1(b)中，相同尺寸的導體被嵌在一對磁性材料基片中，而且μr1=μ1/μ0；在圖1(c)所示狀態，圖1(b)中的兩個氣隙用了另一磁性材料充填，該材料的磁導率為μr2。
現在，假定該磁心沒有損耗，並給其對稱的平面施加一個滿足時的矢量電勢A作邊界條件，同時給模擬無窮遠的“外邊界”施加一個邊界條件：A=0。這樣，對圖的右上四分之一的區域進行分析：對於圖1(a)和圖1(b)狀態，經分析得到的電流密度分布（非瞬時值）示於圖2。圖2中，電流密度分布的幅度已進行了歸一化，以便於相同數量的直流電流密度可以統一。由圖2可見，大的電流密度出現在邊緣處。這是與變壓器磁化電流分布的FEM分析相一致的。同時可見，這一現象因為磁心的存在而加強。這種現象可以由引入一維求解的鏡像電流予以解釋，或者根據導體中某部分流動的電流特性來解釋，在導體的邊緣，其阻抗和耦合磁通是較小的。圖3是針對三種不同寬度的導體繪製出的Rac/Rdc對磁心磁導率關係的曲線。人們注意到，當μr1=20時，Rac/Rdc之比值才增大到它們最大值（W≈2δ）的一半。
