磁集成技術

磁集成技術是將變換器中的兩個或多個分立器件（Discrete Magnetics，DM），如電感、變壓器等，繞制在一副磁芯上，從結構上集中在一起，能夠減小磁性器件的體積、重量，有時還能減小電流紋波、降低磁件損耗、改善電源動態性能，對提高電源的性能及功率密度有重要意義。

基本介紹

• 中文名：磁集成技術
• 概念：將變換器中的兩個或多個分立器件，繞制在一副磁芯上

發展現狀

1928年，G．B，Crouse激早提出採用集成磁件(Integratea Magnetics，簡稱IM)濾波電路的專利申請，其中，IM是用於濾波電路中的耦合電感，其後的近40年間，磁集成技術的研究一直局限在電感與電感的集成；1971年，J．Ceilo和H．Hoffman首次將變壓器與電感集成在一起，並稱其為“combined transformer andinductor device”；在70零築泰，Slobodan，Cuk在Cuk變換器中成功套用了該技術，從此這項技術引起了人們的廣泛關注，越來越多的入投入副其中的研究工作中；20世紀80年代中，由於設計複雜、製造困難，這項技術除了被應於多路輸出電源外，在其它電源產品上的套用非常有限；1997年，Wei Chen成功將倍流整流電路的兩個濾波電感秘變壓器進行集成，使這一技術成為新的研究熱點。

與國外相比，國內對這項技術的認識和研究十分有限，對其的介紹從20世紀90年代才開始。最早在1990年版的《開關穩壓電源》中介紹Cuk變換器時，筒要提到了磁集成技術的作用。之後，清華的蔡宣三教授對磁集成的概念和分析方法以及磁集成的Cuk變換器的基本原理作了詳細的介紹。2001年，南京航空航天大學航空電源重點實驗室的陳乾宏等研製出聚用磁集成技術的高效率、低壓輸出正反激變換器。國內有一些單位正在從事相關的研究，但工作開展的非常有限，國內關於這方面的研究報導很少，相關的論文也很少。

影響

根據電磁感應定律及磁路的基本定律，可分析磁集成對磁件的影響：

①磁集成前後繞組匝鏈的交變磁通一般不變。根據法拉第電磁感應定律可知：繞組匝鏈的交變磁通由繞組匝數和繞組兩端電壓決定，與磁芯無關。因此，繞組匝數不變、端電壓不變時，磁集成前後繞組匝鏈的交變磁通不變。

②磁集成前後繞組的電流脈動可能會變化。根據磁路歐姆定律可知，繞組匝鏈的交變磁通完全由對應繞組的電流脈動決定，對於IM，由於磁通相互耦合，繞組匝鏈的交變磁通由磁件中所有繞組的電流脈動共同決定。雖然磁集成不會改變繞組匝鏈的交變磁通，但改變了交變磁通與繞組電流脈動的關係，所以會改變繞組的電流脈動，進行磁集成的套用時必須考慮磁集成對繞組電流脈動的影響。

分類

實現多個磁件集成，一般要求磁芯具有多條磁支路，這樣才能將多個交變磁通不一定相同的分立磁件集成起來。根據獲得多條磁路的方法，可將磁集成技術的套用分為量大類：①改變磁芯結構，人為得到多個磁支路，實現磁件集成；⑦不改變原有磁芯結構，兗努鍘用某些磁芯多磁路的特性進行集成。

根據磁集成的對象將磁集成技術分為電感與電惑集成、電感與變壓器集成以及交換器與變壓器集成。

從集成磁件中磁通作用關係出發，主要有四種集成方式：①直流磁通與交流磁通疊加，主要用於高頻場合的電感與變壓器的集成；②交流磁通在公共磁柱的交錯並聯戲互櫃抵消，用於繞組有相位差的電感與交壓器的集成、交交磁通相對方固定的電感與變壓器的集成；③直流磁通與直流磁通互相削減，用於一般電感與電感的集成：④繞組產生的交流磁通正向耦合，用於繞組電壓相對方向固定的磁件集成。

發展趨勢

根據當前磁集成技術的現狀，需要在以下幾個方面進一步開展研究和套用：

①對耦合電感實際套用的細緻研究，如動態特性的分析、電容的設計等。②新的適用於具體套用電路的IM的研究， Wei Chen的倍流整流電路就是成功的例子。③IM的最佳化設計。④建立實用、標準的磁件電路仿真模型和損耗分析模型。

隨著電源的發展，新型磁性材料和磁芯的出現，對磁集成技術提出更高的要求求：①進一步拓寬磁集成技術的套用領域。既要擴大套用場合，還要發掘的新功能。將其推廣，可實現任意分數匝的繞組。②研究適用於新的磁性材料與磁心結構的磁集成技術。