基于LTCC技術的電源小型化研究.pdf

1、近年來，各種電子產品、電子設備都向著小型化、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)是每個電子產品中不可缺少的模塊，是為整個電子設備提供能量的來源。所以電源系統(tǒng)為了順應發(fā)展的需求，也應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）技術可以將電感制作在磁性基板的內部，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，介紹了開關電源的拓撲結構和電路工作原理，解析了采用 LTCC技術實現(xiàn)電源小型化的技術難點了，提出了采用 LTCC技術制造變換器電路中電感時對磁性材料要求。在電源電路設計領域，完成了對整個DC-DC變換器電路各個功能模塊的設計工作，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的開關頻率，減少外圍電路。
　　對功率電感進行了設計，采用匹配共燒技術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)的磁導率為70的磁性材料的參數帶入Ansoft Maxwell軟件中進行仿真，研究了材料性質和氣隙層數對功率電感直

4、流偏置特性的影響。最后設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。
　　最后對結合電路和電感的結構，對整個變換器基板進行設計和加工。在傳統(tǒng)結構的基礎上，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果為輸出電壓1.8 V，能