模块电源是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器 (DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (FPGA) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说,这类模块称为负载 (POL) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (PUPS)。由于模块式结构的优点明显,因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光*输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等
开关电源作为电子系统的能源,已经广泛应用于民用、军用等领域。如今,吴堡县随着电子技术的发展和市场的需求,开关电源正朝着小型化、高频化和模块化的方向发展。电感、变压器等磁性元件作为开关电源的重要组成部分,由于体积庞大,严重限制了功率模块的小型化进程。因此,研究磁性元件的集成势在必行。本文以先进的无源集成技术低温共烧陶瓷(LTCC)为技术手段,开展嵌入式变压器磁介质基板的集成化磁集成设计,完成DC / DC开关电源模块小型化研究。
为了达到小型化DC/DC开关电源模块的目的,本论文首先以开关电源电路中经典的反激拓扑结构为例,吴堡县设计了一款开关频率为1MHz,输出功率为5W的DC/DC小功率开关电源,完成了其PCB电路调试板的制作,给出不同负载条件下的测试结果,同时探讨并提出了电源小型化的可行性方案。然后针对LTCC工艺特点,以变压器的耦合系数和漏感大小为研究重点,对磁集成内埋式变压器结构性能参数进行仿真优化设计,并提出了一种新型的内埋式变压器的磁集成介质基板结构,使其耦合系数k达到了0.93。同时对负载电流、绕组线圈电感值与磁芯饱和三者之间的关系在LTCC工艺设计中进行了深入探讨,并进行合理的折中选择,使LTCC小型化DC/DC开关电源模块性能达到较好效果,完成相关设计指标要求。 依照电源电路布线规则与内埋变压器参数的设计结果,按照LTCC加工流程制作了内埋变压器的LTCC磁介质基板,并利用回流焊技术实现顶层电路与磁介质基板的一体化封装,形成开关电源模块实物并测试了相关数据,证明了LTCC小型化DC/DC开关电源方案的可行性。**对全文进行总结,指出本论文研究的不足之处及为下一步的工作提出了建议。
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