基于LTCC技術(shù)的電源小型化研究.pdf

1、近年來，各種電子產(chǎn)品、電子設(shè)備都向著小型化、輕型化和高可靠性的方面發(fā)展，特別是在現(xiàn)代的便攜式設(shè)備中這種趨勢顯得尤為突出。電源供電系統(tǒng)是每個電子產(chǎn)品中不可缺少的模塊，是為整個電子設(shè)備提供能量的來源。所以電源系統(tǒng)為了順應(yīng)發(fā)展的需求，也應(yīng)該需滿足小體積和高度集成化的特點。傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)中，磁性器件占據(jù)了很大的面積，是阻礙電源小型化的最主要因素。利用低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)可以將電感制作在磁性基板的內(nèi)部，同時電路的其他電路可以印制在基板的表

2、面，這樣磁性基板既是電路的載體，同時也是電路元器件的組成部分。本文中以常見的Buck型DC-DC變換器電路為例，對利用LTCC技術(shù)實現(xiàn)電源小型化的過程進行了詳細的論述。
　　首先，介紹了開關(guān)電源的拓撲結(jié)構(gòu)和電路工作原理，解析了采用 LTCC技術(shù)實現(xiàn)電源小型化的技術(shù)難點了，提出了采用 LTCC技術(shù)制造變換器電路中電感時對磁性材料要求。在電源電路設(shè)計領(lǐng)域，完成了對整個DC-DC變換器電路各個功能模塊的設(shè)計工作，并通過仿真對變換器電路性

3、能進行優(yōu)化。最后得到了一款3-5 V輸入電壓，1.8 V輸出電壓，2 A最大工作電流為的DC-DC壓降型變換器電路。通過選擇2 MHz的開關(guān)頻率，減少外圍電路。
　　對功率電感進行了設(shè)計，采用匹配共燒技術(shù)將非磁性的氣隙層加入磁性材料中間，提高了電感的直流偏置能力。對含有氣隙層的電感的等效電路原理圖進行了分析，將自己開發(fā)的磁導(dǎo)率為70的磁性材料的參數(shù)帶入Ansoft Maxwell軟件中進行仿真，研究了材料性質(zhì)和氣隙層數(shù)對功率電感直

4、流偏置特性的影響。最后設(shè)計了一款能夠滿足電路需要的電感值為1.2μH，飽和電流大于2 A的疊層電感。
　　最后對結(jié)合電路和電感的結(jié)構(gòu)，對整個變換器基板進行設(shè)計和加工。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入了金屬屏蔽層減少了底層磁性器件工作時對表面線路產(chǎn)生的影響。將基板表面的電路制作在非磁性的材料上，減少了線路之間的耦合。整個變換器的體積為：20 mm×15 mm×1 mm，最后對整個小型化的DC-DC變換器模塊測試的結(jié)果為輸出電壓1.8 V，能