面向数据中心、人工智能服务器和工业电子设备的下一代高密度电源单元（PSU）需要具备超高的转换效率（>98.5%）和高功率密度（>90 W/英寸³）。随着开关频率不断向 200 kHz – 500 kHz 在该工作模式下，传统绕组变压器存在近场效应损耗大、漏感波动过大以及热瓶颈等问题。.

本应用笔记介绍了一种针对……的全面设计方法， 2 kW 高功率密度集成 LLC 谐振变压器 利用该 DMEGC DMR59 锰-锌铁氧体磁芯 在……中 PQI35/28（PQI35/11.4 组件） 几何结构。通过采用交错式多层 FR4 平面 PCB 绕组策略、优化谐振电感集成以及选用低损耗铁氧体，该变压器的直流-直流级峰值效率超过 98.8% 最高温升不超过50°C。.

1. 材料选择：DMEGC DMR59 的核心特性

在开关频率高于 200 kHz 的情况下，选择正确的铁氧体材料对于将铁芯损耗（Pv）降至最低至关重要。. DMEGC DMR59 这是一种高频、超低损耗的锰锌（Mn-Zn）功率铁氧体，专为高密度LLC和移相式转换器而设计。.

关键性能对比

• 铁芯损耗下限 (Pv): DMR59 的功耗具有高达 100°C 的负温度系数，其绝对最低功耗密度出现在 80°C 至 100°C 左右——这与现代服务器电源供应器的典型满载热工作范围相吻合。.
• 高频性能: 与DMR44或N97等传统材料相比，在Bm=50 mT、f=300 kHz−500 kHz的条件下，DMR59的体积损耗明显更低。.
• 高饱和磁通密度（Bs）: 在 25°C 时超过 510 mT，在 100°C 时超过 410 mT，可在启动、瞬态负载变化和保持状态期间提供充足的饱和裕度。.

2. 集成式有限元法谐振变压器几何结构与平面机械结构

"(《世界人权宣言》) PQI35/28 核心组件（由 PQ35 和平面 PQI 核心两半组合而成）在磁横截面积（Ae）与总高度之间实现了优化平衡，可无缝适配标准 1U机箱限制（外高40毫米）.

关键结构创新

1. 交错式多层平面PCB绕组： 通过在6至8层PCB中采用8:2的初级与次级匝数比，并采用完全交错排列（P-S-P-S），可显著抑制由集肤效应和涡流引起的交流铜损（I²RAC）。.
2. 可控层间电容：在PCB绕组层之间插入FR4环形间隔片和Kapton绝缘箔（20 µm – 50 µm），以保持精确的空气间隙，从而最大限度地减少绕组间共模寄生电容（Ccm），并降低电磁干扰（EMI）噪声。.
3. 与同步整流（SR）的集成：平面次级输出铜层直接与次级侧功率MOSFET（例如80V OptiMOS/GaN器件）相连，从而将终端电阻和端子寄生电感降至最低。.

3. 电气与设计规范

以下是为LLC半桥DC-DC变换级设计的2 kW PQI35/28变压器的电气参数摘要：

4. 性能验证与热失稳

4.1 级效率曲线

当应用于采用氮化镓（CoolGaN™）主开关和低RDSon OptiMOS™同步整流器的400V至48V LLC转换器时：

• 峰值效率： 98.85% 在 50% 负载（1000 W）下。.
• 满载效率： 98.42% 在 100% 负载（2000 W）下。.

4.2 1U强制气流条件下的温度分布

• 环境温度（Tamb): 25°C（模拟最高45°C的工作环境）。.
• 核心热点（DMEGC DMR59）： 在 2000 W 全负荷连续运行时，温度约为 68°C。.
• PCB绕组热点： 二次SR输出端子处的温度约为73°C。.
• 热储备： >在100°C最大热裕度以下留有25°C的余量，以防止核心温度失控上升。.

5. 热管理与布局建议

要在您的自定义PCB设计中复现这些基准测试结果：

1. 直接热压过孔： 在平面变压器占位面积下方布置高密度热微过孔阵列（直径0.3毫米，间距0.8毫米），以便将热量直接传导至底部的铝制散热片或机箱。.
2. 气流引导： 确保机箱风扇产生的强制气流通过管道吹向 PQI35 磁芯的两侧以及次级同步整流 MOSFET。.
3. 对称电流路径： 应确保并联次级绕组的电流路径长度相等，以防止局部电流拥挤和热不平衡。.

6. 结论与定制平面变压器解决方案

"(《世界人权宣言》) PQI35/28 2 kW 集成 LLC 谐振变压器设计 利用该 DMEGC DMR59 铁氧体磁芯 为超高密度、高效率的电源转换器提供了工业级设计蓝图。其在高温下具有较低的铁芯损耗，再加上交错式平面绕组带来的较低交流铜损，使其成为现代AI服务器电源及大功率DC-DC转换器的有效选择。.

相关阅读： 大功率 LLC 谐振变压器解决方案：功率范围从 500 W 到 6 kW.

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