照明電子電源系統及系統集成

萬家佑

照明電子電源系統集成是電子電力發展的重要組成部分，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及系統集成作為案例進行詳細分析，以探究照明電子電源系統集成及軟開關DC-DC變換器相關性能。

【關鍵詞】DC-DC變換器 電子電源 系統集成

1 電力電子模塊集成模塊工藝流程概述

電子產品是當今是社會生活與生產過程中不可缺少的組成部分，在我們生活中隨處可見，是工業時代以及信息化時代的重要標志之一，而集成技術則是電力電子技術發展的主流趨勢。然而，影響到集成技術發展或產品集成效果的主要因素在于組裝工藝技術的水平。當前，電力電子模塊集成模塊工藝流程主要有以下幾個環節：基板制造——SMT工藝——超聲波清洗——中間測試——封裝——外觀處理——最終測試、出廠。此外，隨著環保理念的深入，企業在產品制造過程中應樹立環保意識，做好產品的去污與節能處理，如此不僅可以提升企業的口碑而且是可持續化發展的必經之路。

1.1 基板制造

基板制造是產品生產的首要環節與前提，為保障產品的質量要求基板必須具備良好的導熱性、良好的電流傳導性等性能。基板的制造過程包括絕緣層處理、阻焊層、焊接層處理、印刷相應文字等，與PCB板的制造較為類似。

1.1.1 基板

基板廣泛運用于各類電子產品生產之中，其制造材料在科技發展的推動之下不斷改良，產品性能不斷提升。據不完全統計，當今世界范圍內每年生產的基板數量達到了3億平方米之多。

1.1.2 鋁基板

鋁基板是電子類產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。運用鋁基板具有散熱性優越而且無需加裝散熱器、縮減了產品體積、高絕緣性、高機械性等優勢，不僅提升產品質量而且降低了生產成本，使之成為受到了極大歡迎，被廣泛運用。

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品整體性能的作用。油墨的顏色根據需要可自行選擇，無強制規定，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或過孔處焊接一層錫以起到保護作用，在焊錫層過程中要注意下以下方面：良好的導熱性、高散熱性要、利于檢查等，以方便后續施工。

1.1.5 基板清洗

保持基板的清潔是進行產品組裝以確保產品質量的前提，在該環節中主要在于清洗掉基板上的各類與產品質量無關的殘留物，以為后期的組裝提供良好的施工環境，保障元器件粘接的牢固度等。

1.2 SMT工藝

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

產品在焊接過程中會留下焊接點以及殘留其他化學物質，為保證產品質量必須要進行清洗，當前主要采用的工藝是超聲波清洗。超聲波清洗的運作是基于超聲空化效應，在清洗過程中起到了機械攪拌和洗滌的功效。首先，超聲波清洗在對產品進行清洗時經換能器的運作而制造出強力的機械震蕩；其次，清洗液體在強大的震蕩過程中會釋放出大量的微小氣泡而且氣泡在震蕩中再次內爆裂，進而產生了大量的氣壓沖擊著產品各個部分。在氣泡強力的沖擊之下，產品上的殘留物逐漸脫離，起到了徹底清洗的作用。運用清洗工藝，需要遵循以下幾個流程：預漂洗——沖洗——漂洗——最終漂洗——干燥。

1.4 中間測試

產品在焊接與清洗過程中，因操作不當或過度加工等因素的影響，其性能可能會受到不同程度上的損害，甚至完全失效。因此，應根據產品的性能設定相應的檢測參數標準，以檢測產品是否存在故障，避免進入到后續加工流程之中。

1.5 封裝

模塊封裝是將產品所有部件整體打包的過程，是產品成型進入出廠狀態的重要環節。目前，主要的封裝工藝有以下幾類：互連、環氧樹脂包封、氣密封裝的封蓋等，根據產品的性能合理選擇。

1.6 外觀處理

產品經過前期的處理之后需要進行外觀處理，包括電級清洗與基板打磨。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 最終測試、出廠

加工成型后的產品需要經過性能測試，以檢測是否符合技術標準以及是否具備可靠性，檢測合格后方可出廠。

2 575WMH燈照明電子電源系統及系統集成

2.1 簡介

照明系統集成是當今電力電子研究和發展的重要內容之一，其研發的目的在于建立行業生產標準以及促進電力電子產品自動化的發展。一方面，規范行業生產，建立標準化的產品，利于與其他上下游產品的兼容；另一方面，通過自動化設計以不斷提升生產效率，降低企業成[2]。目前，我國某工業大學已經研發才了575W的MH燈照明電子電源系統集成，對我國電力電子產品的發展起到巨大促進作用。該產品主要參數如下：

額定功率：575W 額定電壓：90V

額定電流：6.4A 觸發電壓：max.20kV

2.2 DC一DC變換器研究

DC一Dc變換器的一般結構如圖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，該產品的DC-DC變換器拓撲為BUCK電路。

BUCK變換器恒功率控制模式中，電路采用電流環做為內環，功率環作為外環的雙環控制策略。乘法器M有兩路輸入信號：x，y。變換器輸出電流采樣網絡對電感電流iL采樣得到X;輸出電壓采用網絡對輸出電壓Vo采樣得到Y，乘法器輸出端Vp=xy。VP與功率給定值Vref2（即功率基準信號）在誤差放大器中進行比較得到誤差信號ue。輸入端對開關管電流iT采樣做為基準信號Vref1，ue通過補償網絡1后，與Vrefl比較后再次得到誤差信號uC，uC通過補償網絡2后，通過PWM調制產生PWM脈沖控制開關管的通斷。

參考文獻

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

[2]鄭晟，蔡卓劍.適用于IGBT串聯系統集成的驅動電路[J].浙江大學學報(工學版),2013,47(12):2094-2100.

作者單位

武昌理工學院信息工程學院 湖北省武漢市 430223