基于交错并联设计开关电源中的耦合电感的集成方式设计思路

适用于交错并联电路的新型耦合电感

摘要

本文研究了适用于交错并联电路的新型耦合电感的设计、性能和应用。通过理论分析和实验验证，新型耦合电感在交错并联电路中展现了优越的电气和磁特性。本文首先介绍了交错并联电路的基本原理和耦合电感的基本概念，随后详细阐述了新型耦合电感的设计思路、等效电路模型及在交错并联电路中的应用效果。

关键词：交错并联电路;新型耦合电感;等效电路模型;磁特性

一、研究背景

随着电力电子技术的迅速发展，交错并联电路作为一种高效的电能转换方式，在电源、电机驱动等领域得到了广泛应用。交错并联电路通过交错控制多个相同的电路模块，实现了高效率、低纹波和大功率输出的特点。然而，这种电路结构的复杂性也带来了挑战，尤其是其中关键元件——耦合电感的设计和性能优化。

传统的耦合电感在交错并联电路中虽然起到了一定的作用，但其性能仍有待提高。一方面，传统耦合电感的磁芯设计较为简单，储能能力和滤波能力难以实现分离，导致电路性能受限;另一方面，传统耦合电感在高频和高功率应用中容易出现过热、饱和等问题，影响了电路的稳定性和可靠性。

二、研究现状

目前，国内外学者对耦合电感在交错并联电路中的应用进行了广泛的研究。一些学者尝试通过改进耦合电感的磁芯结构、优化电路设计等方式来提高其性能。例如，有研究提出了新型耦合电感的设计方案，通过拆分磁件实现储能能力和滤波能力的分离;还有研究通过优化电路参数和控制策略来降低耦合电感的损耗和提高其效率。

然而，这些研究大多针对特定的电路结构和应用场景，缺乏普适性和系统性。同时，新型耦合电感在实际应用中的性能仍需进一步验证和优化。

三、新发现

在本文中，我们提出了一种适用于交错并联电路的新型耦合电感设计方案。该方案通过拆分磁件和优化设计，实现了储能能力和滤波能力的分离，从而提高了电路的整体性能。具体来说，新型耦合电感采用了一种特殊的磁芯结构，使得其能够在高频和高功率应用中保持较低的损耗和较高的效率。同时，我们还利用端口网络的特性推导了新型耦合电感的最简电路结构，并给出了其变压器等效电路模型和互感表征的等效电路模型。

通过理论分析和实验验证，我们发现新型耦合电感在交错并联电路中展现出了优越的电气和磁特性。相比传统耦合电感，新型耦合电感具有更低的损耗、更高的储能效率和更好的稳定性。此外，我们还通过仿真和实验验证了新型耦合电感在两相交错并联Boost变换器中的应用效果，结果表明其能够显著降低输出电压的纹波大小并提高电路的稳定性。

综上所述，新型耦合电感在交错并联电路中具有广阔的应用前景和重要的研究价值。未来我们将继续深入研究新型耦合电感的性能优化和应用拓展，以推动电力电子技术的进一步发展。交错并联电路是一种利用多个相同电路模块通过交错控制实现高效率、低纹波和大功率输出的电路结构。耦合电感则是通过两个或多个线圈之间的磁耦合实现能量传递的元件。在交错并联电路中，耦合电感起到了关键作用，其性能直接影响到电路的输出电压稳定性和纹波大小。