功率铁氧体磁芯具有磁导率高、电阻率高和成本低的优点,是开关变换器中功率磁性元件常用的磁芯材料。开关变换器磁性元件通常工作在非正弦激励条件下,厂家给出的正弦激励损耗数据不能直接应用。随着小型化的需求,不断提高的开关频率导致磁芯损耗建模和预测变得越来越重要,磁性元件过热是开关变换器失效的主要原因之一。本文首先分析了功率铁氧体磁芯损耗构成分量:磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗,并分别介绍了其产生的物理机理。目前,经典的磁芯损耗模型无法解释在含零电压激励波形下额外的磁芯损耗现象。针对这一理论和工程难题,本文从功率铁氧体磁芯的微观结构出发,深入研究了含零电压激励波形下的额外损耗物理机理及其所对应的损耗模型。针对功率铁氧体磁芯中晶粒和绝缘层的微观分布特征,本文提出了基于晶粒和绝缘层平均尺寸长度构造介质损耗分量的方法,系统阐述了介质损耗模型中弛豫常数的计算过程。所提介电损耗放电模型可有效体现磁通密度变化率和占空比等工作条件对额外磁芯损耗的影响。其次,针对磁通密度在磁芯中非线性分布特征,提出了由非线性分布到线性分布的磁芯尺寸等效变换方法,推导出了包含涡流损耗效应和介电损耗效应的等效集总参数电路模型。详细分析了相关电路参数的计算方法,有利于构造基于SPICE内核的磁损电路仿真模型。同时,本文论证了在零电压波形初始阶段,磁芯材料本身寄生电感电流与激磁电感电流叠加是产生电流尖峰的根本原因。虽然寄生电感中能量也会在零电压期间释放,但其所含的能量较小,对额外磁损的影响可以忽略不计。最终,论文指出含零电压激励波形所产生的额外损耗主要来源于两个方面:主要方面是磁芯晶粒与晶粒层间的界面极化效应所产生的过量介质损耗;次要原因是磁芯材料本身的等效寄生电感中存储的能量释放所产生热损耗。本文以全桥开关变换器为例,选用了Ferroxcube公司3C90（TX25/15/10）和EPCOS公司N87（TR36/23/15）两款典型铁氧体工作磁环,构造了基于输入平均功率的磁芯损耗测试平台。分别测试了N87磁芯在f为100k Hz、200k Hz和Bp为50m T、100m T组合条件下的磁芯损耗;3C90磁芯在f为50k Hz、100k Hz、200k Hz和Bp为153m T组合条件下的磁芯损耗。论文以实验数据为基础构建了介电损耗拟合函数,在传统磁芯损耗分离模型的基础上包含了介电损耗分量,可有效体现含零电压激励波形下的磁芯损耗特征。实验结果和电路仿真结果基本吻合,验证了所提出研究方法的正确性。