萬家佑

照明電子電源系統(tǒng)集成是電子電力發(fā)展的重要組成部分，本文通過闡述電力電子模塊集成模塊工藝流程并以575WMH燈照明電子電源系統(tǒng)及系統(tǒng)集成作為案例進(jìn)行詳細(xì)分析，以探究照明電子電源系統(tǒng)集成及軟開關(guān)DC-DC變換器相關(guān)性能。

【關(guān)鍵詞】DC-DC變換器 電子電源 系統(tǒng)集成

1 電力電子模塊集成模塊工藝流程概述

電子產(chǎn)品是當(dāng)今是社會(huì)生活與生產(chǎn)過程中不可缺少的組成部分，在我們生活中隨處可見，是工業(yè)時(shí)代以及信息化時(shí)代的重要標(biāo)志之一，而集成技術(shù)則是電力電子技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。然而，影響到集成技術(shù)發(fā)展或產(chǎn)品集成效果的主要因素在于組裝工藝技術(shù)的水平。當(dāng)前，電力電子模塊集成模塊工藝流程主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：基板制造——SMT工藝——超聲波清洗——中間測(cè)試——封裝——外觀處理——最終測(cè)試、出廠。此外，隨著環(huán)保理念的深入，企業(yè)在產(chǎn)品制造過程中應(yīng)樹立環(huán)保意識(shí)，做好產(chǎn)品的去污與節(jié)能處理，如此不僅可以提升企業(yè)的口碑而且是可持續(xù)化發(fā)展的必經(jīng)之路。

1.1 基板制造

基板制造是產(chǎn)品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)與前提，為保障產(chǎn)品的質(zhì)量要求基板必須具備良好的導(dǎo)熱性、良好的電流傳導(dǎo)性等性能。基板的制造過程包括絕緣層處理、阻焊層、焊接層處理、印刷相應(yīng)文字等，與PCB板的制造較為類似。

1.1.1 基板

基板廣泛運(yùn)用于各類電子產(chǎn)品生產(chǎn)之中，其制造材料在科技發(fā)展的推動(dòng)之下不斷改良，產(chǎn)品性能不斷提升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今世界范圍內(nèi)每年生產(chǎn)的基板數(shù)量達(dá)到了3億平方米之多。

1.1.2 鋁基板

鋁基板是電子類產(chǎn)品基板中常見的類別之一，其厚度基于1毫米置3毫米之間。運(yùn)用鋁基板具有散熱性優(yōu)越而且無需加裝散熱器、縮減了產(chǎn)品體積、高絕緣性、高機(jī)械性等優(yōu)勢(shì)，不僅提升產(chǎn)品質(zhì)量而且降低了生產(chǎn)成本，使之成為受到了極大歡迎，被廣泛運(yùn)用。

1.1.3 阻焊層

阻焊層指的是在基板上增加一層油墨，以避免在焊錫過程中粘連到無需焊錫的部位，保障基板其他部分的性能，同時(shí)還能起到抗氧化的作用以及美化基板的功效，在一定程度上起到了提升產(chǎn)品整體性能的作用。油墨的顏色根據(jù)需要可自行選擇，無強(qiáng)制規(guī)定，目前主要有紅色和綠色。例如，回流焊就是基于阻焊層而施工的。

1.1.4 焊錫層

焊錫層顧名思義即在電路板上焊接點(diǎn)或過孔處焊接一層錫以起到保護(hù)作用，在焊錫層過程中要注意下以下方面：良好的導(dǎo)熱性、高散熱性要、利于檢查等，以方便后續(xù)施工。

1.1.5 基板清洗

保持基板的清潔是進(jìn)行產(chǎn)品組裝以確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提，在該環(huán)節(jié)中主要在于清洗掉基板上的各類與產(chǎn)品質(zhì)量無關(guān)的殘留物，以為后期的組裝提供良好的施工環(huán)境，保障元器件粘接的牢固度等。

1.2 SMT工藝

SMT工藝廣泛運(yùn)用于電子電路組裝而且經(jīng)過技術(shù)的提升與改良，使之成為了電子電路組裝中的主流技術(shù)，主要在于將各類元器件安裝到基板上。SMT工經(jīng)過多年發(fā)展之后日益成熟，具有以下特點(diǎn)：其一，體積下且組裝密度高，降低了產(chǎn)品的重以及成本。SMD/SMC器件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%-60%，重量減輕60%-80%，降低成本達(dá)30%-50% 其二，自動(dòng)化率較高；其三，具有高抗振性，減少了焊點(diǎn)的缺陷；其四，減少了焊點(diǎn)的分布電容與電磁干擾。運(yùn)用SMT工藝的基本流程包括以下幾點(diǎn)：準(zhǔn)備所需的元器件——涂覆基板焊膏——貼裝元器件——熱固化處理——回流焊焊接。

1.3 超聲波清洗

產(chǎn)品在焊接過程中會(huì)留下焊接點(diǎn)以及殘留其他化學(xué)物質(zhì)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量必須要進(jìn)行清洗，當(dāng)前主要采用的工藝是超聲波清洗。超聲波清洗的運(yùn)作是基于超聲空化效應(yīng)，在清洗過程中起到了機(jī)械攪拌和洗滌的功效。首先，超聲波清洗在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行清洗時(shí)經(jīng)換能器的運(yùn)作而制造出強(qiáng)力的機(jī)械震蕩；其次，清洗液體在強(qiáng)大的震蕩過程中會(huì)釋放出大量的微小氣泡而且氣泡在震蕩中再次內(nèi)爆裂，進(jìn)而產(chǎn)生了大量的氣壓沖擊著產(chǎn)品各個(gè)部分。在氣泡強(qiáng)力的沖擊之下，產(chǎn)品上的殘留物逐漸脫離，起到了徹底清洗的作用。運(yùn)用清洗工藝，需要遵循以下幾個(gè)流程：預(yù)漂洗——沖洗——漂洗——最終漂洗——干燥。

1.4 中間測(cè)試

產(chǎn)品在焊接與清洗過程中，因操作不當(dāng)或過度加工等因素的影響，其性能可能會(huì)受到不同程度上的損害，甚至完全失效。因此，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的性能設(shè)定相應(yīng)的檢測(cè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以檢測(cè)產(chǎn)品是否存在故障，避免進(jìn)入到后續(xù)加工流程之中。

1.5 封裝

模塊封裝是將產(chǎn)品所有部件整體打包的過程，是產(chǎn)品成型進(jìn)入出廠狀態(tài)的重要環(huán)節(jié)。目前，主要的封裝工藝有以下幾類：互連、環(huán)氧樹脂包封、氣密封裝的封蓋等，根據(jù)產(chǎn)品的性能合理選擇。

1.6 外觀處理

產(chǎn)品經(jīng)過前期的處理之后需要進(jìn)行外觀處理，包括電級(jí)清洗與基板打磨。前者在于清理掉多余的膠體，后者在于拋光極板的下表面。

1.7 最終測(cè)試、出廠

加工成型后的產(chǎn)品需要經(jīng)過性能測(cè)試，以檢測(cè)是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及是否具備可靠性，檢測(cè)合格后方可出廠。

2 575WMH燈照明電子電源系統(tǒng)及系統(tǒng)集成

2.1 簡(jiǎn)介

照明系統(tǒng)集成是當(dāng)今電力電子研究和發(fā)展的重要內(nèi)容之一，其研發(fā)的目的在于建立行業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及促進(jìn)電力電子產(chǎn)品自動(dòng)化的發(fā)展。一方面，規(guī)范行業(yè)生產(chǎn)，建立標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，利于與其他上下游產(chǎn)品的兼容；另一方面，通過自動(dòng)化設(shè)計(jì)以不斷提升生產(chǎn)效率，降低企業(yè)成[2]。目前，我國(guó)某工業(yè)大學(xué)已經(jīng)研發(fā)才了575W的MH燈照明電子電源系統(tǒng)集成，對(duì)我國(guó)電力電子產(chǎn)品的發(fā)展起到巨大促進(jìn)作用。該產(chǎn)品主要參數(shù)如下：

額定功率：575W 額定電壓：90V

額定電流：6.4A 觸發(fā)電壓：max.20kV

2.2 DC一DC變換器研究

DC一Dc變換器的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。Dc一Dc變換器完成的功能：直流電幅值變換，直流電極性變換。同時(shí)，該產(chǎn)品的DC-DC變換器拓?fù)錇锽UCK電路。

BUCK變換器恒功率控制模式中，電路采用電流環(huán)做為內(nèi)環(huán)，功率環(huán)作為外環(huán)的雙環(huán)控制策略。乘法器M有兩路輸入信號(hào)：x，y。變換器輸出電流采樣網(wǎng)絡(luò)對(duì)電感電流iL采樣得到X;輸出電壓采用網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸出電壓Vo采樣得到Y(jié)，乘法器輸出端Vp=xy。VP與功率給定值Vref2（即功率基準(zhǔn)信號(hào)）在誤差放大器中進(jìn)行比較得到誤差信號(hào)ue。輸入端對(duì)開關(guān)管電流iT采樣做為基準(zhǔn)信號(hào)Vref1，ue通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)1后，與Vrefl比較后再次得到誤差信號(hào)uC，uC通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)2后，通過PWM調(diào)制產(chǎn)生PWM脈沖控制開關(guān)管的通斷。

參考文獻(xiàn)

[1]趙成勇，李路遙.新型模塊化高壓大功率DC-DC變換器[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2014， 38(04):72-78.

[2]鄭晟，蔡卓劍.適用于IGBT串聯(lián)系統(tǒng)集成的驅(qū)動(dòng)電路[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2013,47(12):2094-2100.

作者單位

武昌理工學(xué)院信息工程學(xué)院 湖北省武漢市 430223