高頻平面磁集成技術

吳紅飛，南京航空航天大學教授、博導。 優青、江蘇省傑青、江蘇省青藍工程中青年學術帶頭人。長期從事電力電子系統集成技術研究，主持 自然基金5項，以及江蘇省基礎研究重點項目、裝備預研重點項目、裝備研制委托項目等50餘項。發表論文300餘篇，授權發明專利50餘件。獲省部級一等獎1項、二等獎2項、三等獎2項，獲中國電源學會 青年獎、Delta環境與教育基金會中達青年學者獎。擔任IEEE Transactions on Power Electronics、IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics、Chinese Journal of Electrical Engineering、電源學報等多份 外期刊編委/副主編，任中國電源學會理事，中國電源學會青年工作委員會副主任委員、中國電源學會消費電子與照明電源專委會副主任委員、中國電工技術學會電力電子專委會委員、江蘇省電源學會理事等

序言
前言
第1章 緒論
1.1 磁元件的發展
1.1.1 電磁現象的認識
1.1.2 電磁感應定律
1.1.3 電感、變壓器的發展
1.1.4 電力電子變換器中的磁元件
1.2 高頻功率磁元件的平面化和集成化
1.2.1 磁元件平面化的驅動力
1.2.2 磁元件平面化的挑戰
1.2.3 磁元件集成化的驅動力
1.2.4 磁元件集成化的挑戰
參考文獻
第2章 高頻平面磁集成：原理、方法和特性
2.1 高頻磁心集成原理與方法
2.1.1 磁心集成的本質
2.1.2 源磁心解耦集成方法
2.1.3 源磁心耦合集成方法
2.1.4 路徑磁心覆用集成方法
2.2 高頻繞組集成原理與方法
2.2.1 繞組感應電勢分布特性
2.2.2 繞組回路的替代式集成
2.2.3 繞組回路的抵消式集成
2.3 平面磁元件磁通非均勻分布特性
2.3.1 非理想磁阻效應
2.3.2 平面結構效應
2.3.3 氣隙邊緣效應
2.3.4 平面窗口效應
2.4 PCB繞組電流非均勻分布特性
2.4.1 趨膚效應
2.4.2 鄰近效應
2.4.3 平面繞組結構效應
2.4.4 氣隙和窗口渦流效應
2.5 寄生電容效應
2.5.1 寄生電容分布
2.5.2 寄生電容影響
參考文獻
第3章 高頻平面電感
3.1 平面電感超薄化設計方法
3.1.1 磁心高度的限制因素
3.1.2 降低磁心高度的方法
3.1.3 多個子電感的集成
3.2 平面電感感值的精確計算方法
3.2.1 傳統電感值計算方法
3.2.2 考慮窗口效應的電感值計算方法
3.2.3 仿真與實驗結果分析
3.3 平面電感氣隙配置方法
3.3.1 集中式氣隙
3.3.2 優化氣隙配置方式
3.4 平面電感窗口磁通的屏蔽
3.4.1 窗口磁通對繞組損耗的影響
3.4.2 窗口磁通渦流的轉移式屏蔽
3.4.3 仿真與實驗結果分析
3.5 平面電感超薄化設計實例
3.5.1 電路原理及電參數設計
3.5.2 超薄化結構設計
3.5.3 基於損耗模型的尺寸參數設計
3.5.4 實驗結果與分析
參考文獻
第4章 臨界導通模式平面耦合電感集成
4.1 耦合電感在電力電子變換器中的應用
4.2 基於負耦合電感的交錯並聯CRMBuck變換器
4.2.1 工作原理分析
4.2.2 死區諧振狀態分析與軟開關實現
4.2.3 耦合系數對開關頻率的影響
4.3 平面耦合電感磁集成結構設計
4.3.1 基於E型磁心的平面耦合電感
4.3.2 基於四磁柱磁心的平面耦合電感
4.3.3 基於氣隙配置的磁通分布優化調控
4.4 平面耦合電感設計實例
4.4.1 基於仿真的尺寸參數設計
4.4.2 仿真結果與分析
4.4.3 實驗結果與分析
第5章 高頻平面變壓器
5.1 平面變壓器繞組結構設計
5.1.1 PCB繞組結構設計的一般原則
5.1.2 奇數匝繞組的對稱實現
5.1.3 繞組的端接設計
5.1.4 繞組的並聯設計
5.2 平面變壓器共模噪聲的屏蔽法
5.2.1 屏蔽法的原理
5.2.2 全波整流變壓器的屏蔽層設置方法
5.2.3 全橋整流變壓器的屏蔽層設置方法
5.2.4 屏蔽層和功率繞組一體化設計方法
5.2.5 減小窗口效應的分段屏蔽方法
5.3 平面變壓器的熱設計
5.3.1 損耗與溫升約束
5.3.2 繞組散熱優化思路
5.3.3 熱阻模型的構建
5.4 平面變壓器設計實例
5.4.1 電路拓撲及電參數
5.4.2 基於損耗模型的尺寸參數設計
5.4.3 實驗結果與分析
參考文獻
第6章 矩陣變壓器及其集成
6.1 矩陣變壓器
6.1.1 矩陣變壓器的概念
6.1.2 矩陣變壓器的應用
6.2 基於磁通抵消的矩陣變壓器集成
6.3 LLC諧振變換器矩陣變壓器集成設計實例
6.3.1 電路拓撲與工作原理
6.3.2 變壓器集成設計
6.3.3 實驗結果與分析
6.4 混合諧振變換器矩陣變壓器集成實例
6.4.1 電路拓撲與工作原理
6.4.2 變壓器集成設計
6.4.3 實驗結果與分析
參考文獻
第7章 LLC諧振變換器平面電感-變壓器一體化集成
7.1 LLC諧振變換器電感-變壓器一體化集成原理
7.1.1 LLC諧振變換器拓撲
7.1.2 電感-變壓器集成設計
7.2 CLL諧振變換器電感-變壓器一體化集成原理
7.2.1 CLL諧振變換器拓撲
7.2.2 CLL和LLC諧振腔的等效條件
7.2.3 電感-變壓器集成設計
7.2.4 實驗結果與分析
7.3 CLL諧振變換器的並聯繞組自動均流
7.3.1 LLC諧振變換器均流誤差分析
7.3.2 CLL諧振變換器均流誤差分析
7.3.3 電感-變壓器集成設計
7.3.4 實驗結果與分析
7.3.5 並聯繞組阻抗均流法的推廣應用
第8章 CLLC雙向諧振變換器多電感-變壓器一體化集成
8.1 寄生電容對CLLC諧振變換器電壓增益特性的影響
8.1.1 理想增益特性分析
8.1.2 考慮寄生電容影響的增益特性分析
8.1.3 考慮寄生電容影