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致谢 38
参考文献 39
1 绪论
1.1 磁集成技术
随着时代和科技的发展,工业上对电力电子装置的要求不断提高，人们不断采用各种新技
术对电力电子装置进行改进。例如为了使开关电源变得小型化，工业上通常会采取各种措施
来提高电源的工作频率,但是由于磁性元器件的特性，会给我们带来各种各样的限制,因此采
用高频化的方法是存在局限性的。工作频率如果被提高,也就是在高频下，磁芯的使用是要降
额的。因为在高频率下磁芯损耗会显著增加,磁芯的工作磁密也远小于其饱和磁密,这就使得
磁件的体积不能进一步减小[1]
。而磁性元件是电力电子设备中重要组成部分,主要是实现能量
储存、转换、滤波和电气隔离的功能,其体积、重量在总装置中也占有相当比例[4]
。而为了解
决这些限制，减少磁件的体积、质量和损耗，提高功率密度和工作效率,改善输出纹波，人们
研发了磁集成技术，并将成功其应用到电力电子变换器当中。
本文中就将对当前的热点研究方向，也就是磁集成技术及其在电力电子变换器中的应用
进行初步的探讨，其中就包括有介绍磁集成技术的发展历史，定义，电感和电感的集成问题
及电感和变压器的集成问题。然后结合电路原理图介绍普通的倍流整流半桥变换器的工作原
理和基于磁集成技术的磁集成倍流整流半桥变换器的工作原理， 并且选择合适的磁集成方式，
进行电路参数设计，最后用 Multisim 软件对电路图进行相应的仿真，根据仿真后得到的各个
波形图，将它们与我们预期的结果进行对比来大致判断电路原理图的合理性。
磁集成技术，就是指将变换器中的两个或多个分立磁件(Discrete Magnetics, DM)绕制在同
一副磁芯上，从结构上集中在一起的一门技术[3]
。只要选取合适的耦合方式，合理设计参数,
我们就能通过这门技术使电力电子装置中的磁性元件集成在一个磁芯上,将多个分立元件变
成一个集成磁性元件[2]
。合理运用磁集成技术能有效减小磁件体积和损耗，还可减小电源输
出纹波、提高输出动态性能[5—10]。
1.2 磁集成技术的发展历程
1928年，G．B，Crouse 最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 是指耦合电感。在此之后的近 40 年间，对磁集成技术的研究并没有
取得实质的突破，基本上都是在研究如何将电感和电感进行磁集成；一直到1971 年，J．Ceilo
和 H．Hoffman 第一次成功将变压器与电感集成在一起，并将其称为“combined transformer
andinductor device”；从此人们开始将目光放到磁集成这项技术的研究上；到了 20世纪80年
代中，由于面临着各种各样的困难，磁集成技术大都被应于多路输出电源[20]
，在其它方面的拓展很有限；1997年，Wei Chen 成功的应用磁集成技术将倍流整流电路中的两个电感和一个
变压器集成在一起，这一成功举措也大力地促进了磁集成技术的发展。
与国外相比，很明显国内对这项技术的认识和研究有一定的差距，对其的介绍从 20世纪
90 年代才开始。最早是在《开关稳派电源》一书中介绍 Cuk 变换器的时候，筒要提及了磁集
成技术的作用，该书是在1990 年才出版的。在此之后，清华大学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。而在国内高校中，南京
航空航天大学航空电源实验室等一系列高校研究机构都在从事和磁集成技术相关的研究，并