平面磁集成多相交错并联电压调整模块研究

论文摘要

将平面磁集成技术应用于电压调整模块中,可使其具有更高的功率密度,更高的效率,更低的成本及造型,采用多相交错并联技术则可以有效抑制电流纹波,减小滤波器体积,改善变换器的动静态性能,并有利于变换器的封装和热管理。本文介绍了平面磁集成交错并联电压调整模块,并指出了电压调整模块的研究方向及研究方法。详细分析了交错并联技术的基本原理。结合SR-Buck电路分别研究了两相、三相和四相交错并联VRM的平面磁集成技术。从电路和磁路两方面讨论了耦合电感对VRM性能的影响,对采用耦合电感的磁件集成方式进行了详细分析,得出耦合电感在VRM中的应用能极大地提高动静态性能。研究了采用阵列式集成磁件消除四相VRM中的直流偏磁。探讨了无源集成,即将电感间的集成引申到电容和电感间的集成。建立了两相磁集成VRM的回转器—电容等效电路模型。用软件对电路进行了仿真验证,仿真结果验证了理论的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电压调整模块介绍
• 1.2 交错并联技术概述
• 1.3 平面磁集成 VRM 的发展现状
• 1.4 本文的研究意义和研究内容
• 2 多相交错并联技术的原理分析
• 2.1 并联供电技术介绍
• 2.2 交错并联技术的基本原理
• 2.3 交错并联拓扑输出电流纹波数学分析
• 2.4 关于交错拓扑设计的讨论
• 2.5 本章小结
• 3 磁集成在两相交错并联电压调整模块中的应用
• 3.1 磁集成技术简介
• 3.2 集成磁件性能分析
• 3.2.1 耦合电感线圈对变换器工作性能的影响
• 3.2.2 采用集成磁件的两路交错并联 VRM 的仿真分析
• 3.2.3 耦合电感对电流纹波的影响
• 3.3 耦合电感的磁场仿真
• 3.3.1 耦合电感的磁通分布
• 3.3.2 MAXWELL2D 的磁场仿真
• 3.4 本章小结
• 4 平面磁集成多相交错并联电压调整模块研究
• 4.1 三相交错并联 VRM 中平面磁集成研究
• 4.1.1 三相交错并联 VRM 的磁芯结构和绕组设计
• 4.1.2 采用耦合电感的三相交错并联 VRM 仿真分析
• 4.2 四相交错并联 VRM 中平面磁集成研究
• 4.2.1 四相交错并联 VRM 集成磁件设计
• 4.2.2 四相交错并联 VRM 中集成磁件的磁通分析
• 4.2.3 采用耦合电感的四相交错并联 VRM 仿真分析
• 4.3 四相 VRM 中消除直流偏磁的磁件集成方法
• 4.3.1 变换器工作原理
• 4.3.2 阵列式集成磁件消除直流偏磁原理分析
• 4.3.3 集成磁件等效电路
• 4.4 多相交错并联 VRM 中平面无源集成的研究
• 4.4.1 基本 LC 结构单元
• 4.4.2 基于 LC 结构单元的电感和电容的连接方式
• 4.5 磁集成技术应用中常用的变换方式和注意要点
• 4.6 本章小结
• 5 集成磁件的回转器—电容类比建模法
• 5.1 磁件的分析方法
• 5.2 回转器—电容类比法应用
• 5.3 两相磁集成 VRM 建模分析
• 5.3.1 两相磁集成 VRM 建模
• 5.3.2 电路仿真
• 5.4 结论
• 结论
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 参考文献