高効率・高出力密度のLLCコンバータと統合平面マトリックストランスによる高出力電流用途

孤立型高出力電流DC/DCコンバータは、未来のデータセンター電源アーキテクチャにとって重要です。マトリックストランスを用いたLLCコンバータは、高効率と高出力密度のため、これらの用途に適しています。本論文では、さまざまなマトリックストランス構造を検討しています。現在の設計実践を改善するために、高周波トランス損失モデルが開発され、詳細な設計方法論が提案されています。さらに、4つの要素トランスを1つの磁気コアに統合する新しいマトリックストランス構造が提案され、シンプルな4層プリント回路基板の巻線実装を通じてコア損失がさらに減少します。GaNデバイスを用いてスイッチング周波数をメガヘルツまで押し上げることで、提案されたマトリックストランスは高効率、高出力密度、そして磁気コンポーネントの自動製造を実現できます。1-MHz 380 V/12 V 800-W LLCコンバータがGaNデバイスを用いて実証されました。このプロトタイプは、ピーク効率97.6%と900 W/in³の出力密度を達成しています。