基于3D打印技术的耦合电感研究

耦合电感主要应用于矿下开关电源,以提高系统的稳态和动态响应性能。传统的耦合电感由铁氧体和铜线缠绕而成,体积较大,不利于开关电源功率密度的提高;其制作工艺决定了其在空气中的磁通散射较大。针对以上问题,对利用3D打印技术——选择性激光烧结技术(SLS)来实现耦合电感的研究。首先,提出2种不同的3D耦合电感结构,并对其结构进行Maxwell仿真和分析。其次,推导出了耦合系数、电感和漏感值的理论计算公式,并分析了其影响因数。为了更好地验证SLS技术生产耦合电感的特性,制作了一个超薄的、易于三维集成的耦合电感模型,并将其应用于一台100 k Hz、10 V输入、2 V/1 A输出的两相交错并联降压斩波电路中。通过测试其在功率电路中的性能,得出其电流纹波和工作效率曲线。由仿真结果和试验数据对比分析可知,3D打印生产的耦合电感不仅体积小,并且能够在开关电源中稳定工作,大大提高了效率。