功率磁性元件是所有電力電子裝置中*的關(guān)鍵器件。它擔(dān)負(fù)著磁能的傳遞、儲(chǔ)存以及濾波和電氣隔離等功能，其體積和重量一般占到整個(gè)電路的20%至30%，損耗約占總損耗的30%。同時(shí)，磁性元件的各參數(shù)對電路的性能影響很大，如變壓器漏感對電壓尖峰的影響，變壓器原、副邊繞組的耦合電容對隔離性能的影響。因此，磁性器件的研究對于減小電力電子裝置的體積和重量、提高電壓調(diào)制性能有十分重要的意義。 

近年來，隨著開關(guān)器件和軟開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，人們通常采用提高工作頻率的辦法實(shí)現(xiàn)開關(guān)電 源的小型化，但是受到磁性器件特性的限制，高頻化的方法有一定局限性。因?yàn)樘岣吖ぷ黝l率，會(huì)使磁性器件的磁芯損耗顯著增加，所以在高頻工作時(shí)磁性器件的磁芯一般要降額使用，磁芯的工作磁密遠(yuǎn)小于其飽和磁密，限制了磁性器件體積的進(jìn)一步減小。為了能進(jìn)一步減小磁性器件的體積、重量和損耗，提高磁件性能，人們研究了磁集成技術(shù)，并將其應(yīng)用于電力電子磁性器件的設(shè)計(jì)中。 

2 磁集成技術(shù) 

2.1 磁集成技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 

自從Cuk次提出了磁件集成化［1，2］的思想后，磁集成的概念不斷擴(kuò)展，這一技術(shù)發(fā)展很快［3］，已成為電力電子行業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢。近幾年，隨著電力電子技術(shù)高頻磁技術(shù)的不斷發(fā)展，磁集成技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為電力電子技術(shù)的一個(gè)分支，國外很多研究人員致力于這方面的研究，但國內(nèi)的研究和應(yīng)用還處于起步階段。 

2.2 磁集成技術(shù)的定義和特點(diǎn) 

集成磁件實(shí)際上包含兩方面含義［4，5］：一是將多個(gè)磁性元件集成在一個(gè)磁芯結(jié)構(gòu)上，充分利用各個(gè)磁件在具體電路拓?fù)渲械碾妷骸㈦娏麝P(guān)系以及磁路拓?fù)渲械拇磐ā⒋艅蓐P(guān)系，實(shí)現(xiàn)多個(gè)磁件的集成，以減小體積，提高開關(guān)電源的功率密度、降低損耗、改善輸出濾波效果(例如將兩個(gè)或多個(gè)電感器繞制在一個(gè)磁芯上)；二是將磁性元件與線路板結(jié)合(例如直接將磁件的繞組制造在線路板上，采用厚膜技術(shù)將磁芯和繞組制造在硅片上等)。本文主要討論類問題。 

在電力電子中，磁集成技術(shù)主要應(yīng)用于開關(guān)電源和UPS逆變器中，有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）減少開關(guān)電源中器件的數(shù)量；（2）使集成磁件的大工作磁密小于各分立磁件的磁密和，以減小磁件磁芯的截面積，從而減小磁件磁芯的體積和重量；（3）使集成磁件磁芯磁通的脈動(dòng)量減小，從而使磁件的鐵損耗減小，提高開關(guān)電源的效率和功率密度；（4）改善開關(guān)電源的性能，如減小開關(guān)電源輸入和輸出電流的紋波，提高開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)速度等。 

3 集成磁件的設(shè)計(jì)與建模 

3.1 集成磁件的設(shè)計(jì)步驟 

由于所設(shè)計(jì)的集成磁件是用于特定電路，因此，不僅要在設(shè)計(jì)的過程中考慮特定電路的要求，設(shè)計(jì)完成后對集成磁件的分析也很重要。另外，集成方式的選擇要綜合考慮其對鐵損和電流脈動(dòng)的影響，以優(yōu)化電路性能。 

集成磁件的設(shè)計(jì)大致可分四步： 

步由分立磁件變換器推導(dǎo)出多種集成磁件變換器； 
第二步結(jié)合具體電路，對比分析多種磁集成方案，從中選出的； 
第三步完成集成磁件的參數(shù)計(jì)算與設(shè)計(jì)； 
第四步對磁集成變換器進(jìn)行仿真及其硬件實(shí)現(xiàn)。 

對于功率變換電路，磁性元件對其性能的提高有重要的作用。例如，在輸出端增加電感或使各個(gè)電感有所耦合有利于減小電流紋波，但電感數(shù)量的增加往往相應(yīng)增加了磁件的數(shù)量、體積和損耗。如果采用磁集成技術(shù)，電路拓?fù)渲写旁?shù)量的增加并不一定意味著實(shí)際電路布置上磁結(jié)構(gòu)所占體積和磁件損耗的增加。所以，在研究電路拓?fù)鋾r(shí)，不僅要從電路拓?fù)浞矫婵紤]問題，還要注意將電路拓?fù)浞桨概c磁件可能的集成結(jié)構(gòu)方案綜合在一起研究，達(dá)到磁件結(jié)構(gòu)與電路結(jié)構(gòu)的組合。