磁集成技术

• 磁集成技术是将变换器中的两个或多个分立器件（Discrete Magnetics，DM），如电感、变压器等，绕制在一副磁芯上，从结构上集中在一起，能够减小磁性器件的体积、重量，有时还能减小电流纹波、降低磁件损耗、改善电源动态性能，对提高电源的性能及功率密度有重要意义。

磁集成技术的发展现状

• 1928年，G．B，Crouse激早提出采用集成磁件(Integratea Magnetics，简称IM)滤波电路的专利申请，其中，IM是用于滤波电路中的耦合电感，其后的近40年间，磁集成技术的研究一直局限在电感与电感的集成；1971年，J．Ceilo和H．Hoffman首次将变压器与电感集成在一起，并称其为“combined transformer andinductor device”；在70零筑泰，Slobodan，Cuk在Cuk变换器中成功应用了该技术，从此这项技术引起了人们的广泛关注，越来越多的入投入副其中的研究工作中；20世纪80年代中，由于设计复杂、制造困难，这项技术除了被应于多路输出电源外，在其它电源产品上的应用非常有限；1997年，Wei Chen成功将倍流整流电路的两个滤波电感秘变压器进行集成，使这一技术成为新的研究热点。

  与国外相比，国内对这项技术的认识和研究十分有限，对其的介绍从20世纪90年代才开始。最早在1990年版的《开关稳派电源》中介绍Cuk变换器时，筒要提到了磁集成技术的作用。之后，清华的紫宣三教授对磁集成的概念和分析方法以及磁集成的Cuk变换器的基本原理作了详细的介绍。2001年，南京航空航天大学航空电源重点实验室的陈乾宏等研制出聚用磁集成技术的高效率、低压输出歪爱激变换器。目前国内有一些单位正在从事相关的研究，但工作开展的非常有限，国内关于这方面的研究报道很少，相关的论文也很少。

磁集成技术的影响

• 根据电磁感应定律及磁路的基本定律，可分析磁集成对磁件的影响：

  ①磁集成前后绕组匝链的交变磁通一般不变。根据法拉第电磁感应定律可知：绕组匝链的交变磁通由绕组匝数和绕组两端电压决定，与磁芯无关。因此，绕组匝数不变、端电压不变时，磁集成前后绕组匝链的交变磁通不变。

  ②磁集成前后绕组的电流脉动可能会变化。根据磁路欧姆定律可知，绕组匝链的交变磁通完全由对应绕组的电流脉动决定，对于IM，由于磁通相互耦合，绕组匝链的交变磁通由磁件中所有绕组的电流脉动共同决定。虽然磁集成不会改变绕组匝链的交变磁通，但改变了交变磁通与绕组电流脉动的关系，所以会改变绕组的电流脉动，进行磁集成的应用时必须考虑磁集成对绕组电流脉动的影响。

磁集成技术的分类

• 实现多个磁件集成，一般要求磁芯具有多条磁支路，这样才能将多个交变磁通不一定相同的分立磁件集成起来。根据获得多条磁路的方法，可将磁集成技术的应用分为量大类：①改变磁芯结构，人为得到多个磁支路，实现磁件集成；⑦不改变原有磁芯结构，兖努铡用某些磁芯多磁路的特性进行集成。

  根据磁集成的对象将磁集成技术分为电感与电惑集成、电感与变压器集成以及交换器与变压器集成。

  从集成磁件中磁通作用关系出发，主要有四种集成方式：①直流磁通与交流磁通叠加，主要用于高频场合的电感与变压器的集成；②交流磁通在公共磁柱的交错并联戏互柜抵消，用于绕组有相位差的电感与交压器的集成、交交磁通相对方固定的电感与变压器的集成；③直流磁通与直流磁通互相削减，用于一般电感与电感的集成：④绕组产生的交流磁通正向耦合，用于绕组电压相对方向固定的磁件集成。

磁集成技术的发展趋势

• 根摆当翦磁集成技术的现状，需要在以下几个方西进一步开展研究和应用：

  ①对藕合龟黪实际应用的细致研究，如动态特性的分析、电容的设计等。②新的适用于具体碰用电路的IM的研究， Wei Chen的倍流整流电路就是成功的例子。③IM的优化设计。④建立实用、标准的磁件电路仿真模型和损耗分析模型。

  随着电源的发展，新型磁性材料和磁芯的出现，对磁集成技术提出更高的要求求：①进一步拓宽磁集成技术的应用领域。既要扩大应用场合，还要发掘的新功能。将其推广，可实现任意分数匝的绕组。②研究遥忍于薪豹磁性材辩与磁芯结构的磁集藏技术。

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