一種直流電源的設(shè)計(jì)模板.doc

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì) ( 論文 ) 附件（小初號(hào)，宋體、居中）題目 ：一種 DC/DC模塊電源的設(shè)計(jì)教學(xué)單位：專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：（三號(hào)，宋體、居中）2015年 4月（三號(hào)，宋體、居中）摘 要第一章緒論1.1 研究背景和意義1.1.1 論文研究的背景和意義DC/DC模塊電源已廣泛用于微波通訊、航空電子、地面雷達(dá)、消防設(shè)備、醫(yī)療器械等諸多領(lǐng)域其中有許多應(yīng)用場(chǎng)合需要多路輸出如在單片機(jī)智能控制器中，單片機(jī)供電需要 SV，而運(yùn)放集成電路通常需要 12V。在設(shè)計(jì)一多路輸出電源時(shí)，有許多地方不同于單路輸出，需要考慮的問(wèn)題較多，難度較大、比如，既要考慮變壓器管腳限制、多副邊變壓器設(shè)討一、各路的穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)，

2、又要考慮每路輕載技滿(mǎn)載時(shí)的負(fù)載調(diào)整率，負(fù)載的交又調(diào)節(jié)特性。DC/DC模塊電源一般是在 PCB或 DBC等基板上，采用 SMT或 MCM工藝制成的電源模塊。 PCB模塊電源分為隔離磚塊電源、負(fù)荷點(diǎn)電源（ POL）、電壓調(diào)整模塊（ vrm）是一個(gè)專(zhuān)門(mén)給 CPU供電的電源模塊，目前主要采用多相 BOCK電路結(jié)構(gòu)，因此可以與負(fù)荷點(diǎn)電源（ POL）歸為同一類(lèi)型。DC/DC模塊電源廣泛用于遠(yuǎn)程及數(shù)據(jù)通訊、計(jì)算機(jī)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域，按額定功率的大小來(lái)分可分為750W以上、 750W1W和 1W以下3 大類(lèi)。近幾年， DCDC模塊電源在低功率范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率大幅度提高，其中6W25

3、W的電源模塊的增長(zhǎng)率最高，這是因?yàn)樗鼈兇罅坑糜谥绷鳒y(cè)量和測(cè)試設(shè)備、計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和軍事通訊系統(tǒng)。 由于采用 PCB作為變換器的基板材料， 因此具有設(shè)計(jì)周期短、系統(tǒng)升級(jí)容易等特點(diǎn)，尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣 ，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開(kāi)關(guān)的大量使用 ，由于 DCDC 模塊 電源的額定功率參數(shù)能方便 的根據(jù) 實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，模塊的成本及其尺寸可以減少 。此外，與混合集成集成式電源模塊相比，它還有如下一些技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。(1) 能更好的根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行調(diào)整 。PCB模塊 電源 消除了電源輸出和負(fù)載問(wèn)的連線(xiàn)帶來(lái)的電阻和 電感 ，從而能更

4、好的實(shí)現(xiàn)直流和瞬態(tài)調(diào)壓。(2) 效率更高。 電源連接器的導(dǎo) 電損耗被消除了。此外，它可以采用地線(xiàn)層和其他直流電源層來(lái)傳導(dǎo)直流 電流 。因?yàn)檫@些系統(tǒng)層的電阻低于小 電源模塊，在 PCB 引線(xiàn)上的導(dǎo)電損耗可 以更低。 (3) 熱量管理效果更佳 。 整個(gè)系統(tǒng) 電路板可以作為變換器的散熱器。相應(yīng)的，過(guò)熱點(diǎn)的溫升也比混合集成式的變換器模塊中的低得多，后者可用于散熱的 PCB板面積十分有限。 這改善了系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性。(4) 成本低 。 既然板上電源可以根據(jù)實(shí)際電源需要進(jìn)行優(yōu)化，所花費(fèi)的成本就會(huì)低于其額定指標(biāo)過(guò)高的標(biāo)準(zhǔn) 電源模塊。這一方法還能省下采用大電流連接器所花費(fèi)的成本 。由于電壓瞬態(tài)調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)，還

5、可 以進(jìn)一步減少輸 出解 耦電容的數(shù)量。大多數(shù)板上電源的元件還可以用于系統(tǒng)的其他模塊，元件可以大批量采購(gòu)，這也節(jié)約了成本。據(jù)了解，目前在全球模塊電源市場(chǎng)上，技術(shù)上最領(lǐng)先PowerOne和 Vicor 。從技術(shù)水平上，美國(guó)的水平至少領(lǐng)先的是美 國(guó)，典型的企業(yè)包括曰本和中國(guó) 10 年，而中、日的技術(shù)基本在同一水平上。工藝上，美國(guó)領(lǐng)先更多，這方面我國(guó)和曰本也有差距。美國(guó)公司可以以更小的產(chǎn)品體積，提供更大的電壓轉(zhuǎn)換比、更高的頻率和更大電流輸出，并能保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定。目前著名的國(guó)外品牌產(chǎn)品如下：美國(guó) VICOR公司的 DC DC變換器電路技術(shù)的核心是零電流開(kāi)關(guān)， 工藝上大量采用二次集成和定制器件， 它使

6、 VICOR變換器工作頻率超過(guò)1MHz，效率達(dá) 90 以上，功率密度 比普通變換器高10 倍，可達(dá)每立方英寸120W 。模塊 接通 電源后把一個(gè)量子化的能量塊從輸入源輸?shù)揭粋€(gè)由變壓器初級(jí)線(xiàn)圈固有漏電感和電容元件構(gòu)成的LC諧振電路。同時(shí)一個(gè)近似于半個(gè)正弦波的電流通過(guò)功率場(chǎng) 效應(yīng)管開(kāi)關(guān)，電流 為零時(shí)開(kāi)關(guān)接通，經(jīng)過(guò)半個(gè)正弦波后電流返回零時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 VICOR的變換器采用這種零電流開(kāi)關(guān)原理，減小了開(kāi)關(guān)損耗 ，降低了傳導(dǎo)和輻射噪聲電平。為保證不同負(fù)載下系統(tǒng)的穩(wěn)定性， VICOR 的變換器采用變頻技術(shù)跟蹤負(fù)載電流的變化，以保證在任何情況下該產(chǎn)品都工作在最佳狀態(tài)下。日本 LAMBDA公 司 變 換 器 、

7、美 國(guó) POWERONE電源模塊和 ASTEC( 雅達(dá) ) 屬于PWM部分諧振零電壓開(kāi)關(guān)。在脈寬調(diào)制性恒頻變換器線(xiàn)路的條件下，讓功率場(chǎng)效應(yīng)管在開(kāi)通和關(guān)斷的瞬間產(chǎn)生諧振 ，實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)，從而大大減小了開(kāi)關(guān)損耗和輻射干擾，使工作頻率提高到 200500kHz，效率提高至 80 490。因?yàn)轭l率基本恒 定且不太高，對(duì)器件的要求也不是很?chē)?yán)格，線(xiàn)路不是很復(fù)雜，因此成本不是很高，相對(duì)全諧振型變換器而言，這種變換器價(jià)格較低，在計(jì)算機(jī)和通訊領(lǐng)域達(dá)到了較佳的性能價(jià)格比。瑞典 ERICSSON電源模塊主要是低壓輸入模塊，功率從 5200W。這種模塊的特點(diǎn)是主要采用 了推挽和半橋式脈寬調(diào)制場(chǎng)效應(yīng)管線(xiàn)路，工作頻率達(dá)

8、 300kHz 。驅(qū)動(dòng)和控制采用了專(zhuān)利電路。工藝上采用 DCB 和引線(xiàn)鍵合 技術(shù) ，大大 降低 了寄生參數(shù) ，降低了紋波，改善 了散熱。 C&DTechnologies( 西恩迪技術(shù)有限公司 ) 早在 1994 年就在廣州設(shè)廠，旗下主要有四條產(chǎn)品線(xiàn)，分別是 DC DC 模塊電源轉(zhuǎn)換器 、 ACAC 模 塊電源以及數(shù)字表頭 (LEDLCD)，ADC以及 DAC(厚膜電路 ) 。在 IIC2007 上海站上， C&D展出了其面向工業(yè)通信等應(yīng)用的高性能模塊電源產(chǎn)品。 C&D 的 DC DC模塊 電源主要用于通信、服務(wù)器、工業(yè)控制、電力傳輸以及電站管理等場(chǎng)合。C&D 擁有業(yè)界種類(lèi)最全的DC DC模塊電

9、源產(chǎn)品，從 025W360W一應(yīng)俱全 。并擁有最小的產(chǎn)品體積。該公司電力電子部門(mén)區(qū)域銷(xiāo)售經(jīng)理朱友生表示，如我們的 NPH 系列的 10W 模塊和 NKE 系列的 1W 模塊，都是全球 同類(lèi)產(chǎn)品中擁有最小體積的。 據(jù)悉，DC DC 是 C&D 最大的業(yè)務(wù)來(lái)源 ，其 DC DC產(chǎn)品在全球排名第四。 PowerOne，Tyco、 愛(ài)默生電源 、 愛(ài) 立信 、Cosel以及 Lambda 都是其主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。我國(guó)主要的供應(yīng)商有新雷能、迪賽、24 所等。其中新雷能與迪賽源出一處，所以這兩家的產(chǎn)品大致相同，大部分模塊采用貼片和插件混裝工藝。北京新雷能新開(kāi)發(fā)了1 8 磚單路、 14 磚單雙路輸出模塊，以及

10、150W、300W、600W 高壓輸入模塊等系列產(chǎn) 品，并對(duì)其成熟的電路進(jìn)行了改進(jìn)，包括降低變換器 內(nèi)部所用器件應(yīng)力、改善輸入輸出特性 、提高轉(zhuǎn)換器的效率，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性模塊的EMC特性。該公司模塊 電源功率密度可達(dá)348W inch 、輸出電壓可達(dá) 0 75V、 MTBF可達(dá)500xl04hr 、輸出紋波可降低到輸出額定電壓的 1以下，采用一級(jí)濾波即可達(dá)到傳導(dǎo)CLASSB級(jí)水平 。中興 電源產(chǎn) 品部 從 1999 年 年末 開(kāi)始 進(jìn)行模塊電源的開(kāi)發(fā)，目前已經(jīng)完成和正在進(jìn)行開(kāi)發(fā)的模塊共 5 大系列，31個(gè)品種 ，功率等級(jí)從 1 5W 到 300W，輸出電壓從 3.3V到 48V。中興模塊電源在電路拓?fù)渖?，采用了?zhuān)利技術(shù)的有源箝位ZVS變換技術(shù)，在主功率管開(kāi)通和關(guān)斷的瞬間使主功率管實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)，降低了開(kāi)關(guān)損耗和輻射干擾。低壓模塊采用同步整流，提高了變換的效率。工藝上，中大功率采用鋁基板工藝，形成了一整套完整的專(zhuān)利工藝方案，大大降低了線(xiàn)路之間的耦合和因?yàn)榕蛎浵禂?shù)不同造成的器件熱損傷。1.3 研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)本文主要研究并設(shè)計(jì)了基于 RFID 技術(shù)在車(chē)輛識(shí)別中的應(yīng)用與研究。各章內(nèi)容安排如下：第一章 緒論：首先介紹本課題研究的背景與意義， 接著簡(jiǎn)單介紹了 RFID 技術(shù)、智能交通系統(tǒng)和車(chē)輛識(shí)別系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章 芯片 LM2567功能簡(jiǎn)