对电源转换系统高功率密度解决方案的不懈追求,最近产生了有趣的新工程理念和转换拓扑。如果不是全部的话,大多数都取决于理论预测,即磁性元件和电容器的尺寸应该随着转换频率的增加而减小。不幸的是,正如许多磁性元件设计人员所经历的惨痛教训,如果要保持或提高转换效率,开关频率的增加本身并不一定会导致更高的磁性元件功率密度。只有在满足多个目标的情况下,才能实现高频转换的好处而不会影响损耗。其中包括:
1. 减少开关损耗;
2. 改善滤波电容器的电流处理能力;
3. 对抗“集肤效应”造成的铜损失;
4. 减少芯材损耗;
4. 改善热传导;
随着开关频率的增加,遇到的大多数问题都与磁性元件有关:变压器和电感器。除非利用铜和磁芯损耗, 否则随着开关频率的提高,磁芯尺寸的减小可能微乎其微。
本文的目的是确定现代高频率(HSF)转换系统的平面磁性元件设计中必须克服的主要障碍。正如将要展示的,平面磁性技术(PM)为HSF功率转换提供了经济高效的解决方案。此外,粗略的成本分析表明,即使在低至20kHz的开关频率下,平面磁性元件也是可行的替代方案-尤其是在大批量生产时。