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,安庆市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。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离模块电源,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加
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,安庆市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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