超声波埋线器电源的设计与实现

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1、硕士学位论文题目:超声波埋线器电源的设计与实现研究生金亮专业控制工程指导教师赖晓平教授邹洪波副教授完成日期2016年3月杭州电子科技大学硕士学位论文超声波埋线器电源的设计与实现研究生：金亮指导教师：赖晓平教授指导教师：邹洪波副教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheDesignandImplementationonPowerSupplyofUltrasonicEmbeddedDevi

2、ceCandidate:LiangJinSupervisor:Prof.XiaopingLaiSupervisor:Prof.HongboZouMarch，2016杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的巧容外／本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。一切相关责任申请学位论

3、文与资料若有不实之处，本人承担。口＾论文作者签名：曰期：年月日学位论文使用授权说明：本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即研巧生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可公布论文ｊＩ、缩印或其它复制手段保存论文（保密的全部或部分内容，可Ｕ允许采用影印。论文在解密后遵守此规定）口论文作者签名：日

4、期：年＾月／日指导教师签名日期：月，。日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要随着中国人民银行对芯片卡取代磁条卡计划的部署，国内智能卡生产领域掀起了一波新的发展热潮。智能卡生产流程复杂，其中埋线（植入天线）是至关重要的一步，直接关系到智能卡的性能和质量，对埋线系统要求很高。埋线系统最核心的部分是输出焊接能量的超声部分。超声部分又分为超声波电源和振动子，其中超声波电源是超声部分的核心部件，关系到能量输出的效率和稳定性。超声波电源有数字式电源和模拟电源两种。模拟电源发展较早技术比较成熟，国内应用最多。

5、但是模拟电源无法方便且实时调整输出功率，振动子匹配麻烦，不能实现大规模集成控制等缺点已经不能适应现代工业生产对埋线系统的要求。目前国内的数字式超声波电源稳定性还比不上模拟电源。本文对数字式功率超声电源在智能卡埋线领域的应用进行研究，以期实现数字式电源稳定性赶超模拟电源。在硬件电路设计方面本文主要阐述了匹配、反馈、主控三个电路模块。匹配电路部分首先阐述了静态匹配不能满足换能器谐振点实时飘移的特性，在此基础上提出了动态匹配，基于耦合震荡理论将匹配电路和换能器看做一个整体进行分析从而实现了对换能器谐振点的

6、实时跟踪。反馈电路部分，阐述了电流和电压、电流相位差两个主要反馈参量的控制意义及其采集电路的设计。主控电路部分，首先说明了主控目的是控制输出PWM波的频率和占空比。然后通过对比单片机自带的PWM模块调整输出频率的精度不够，提出了引入了波形可编程芯片和脉宽调制芯片控制输出波形的频率和占空比的设计方案。在软件设计方面重点介绍了几个控制算法：搜频算法、跟频算法、恒流算法。搜频算法是电源启动的时候完成对换能器正、反谐振点的搜索，正谐振点作为电源初始输出频率，正、反谐振点将带入算法计算出恒流参考值。跟频算法是

7、实时调整电源的输出频率与换能器谐振频率保持一致，跟频算法中最重要的是简单跟频算法和对换能器是否处于反谐振点的判定方法。恒流算法的核心是对传统PID的改进：在电源启动时为了快速提升电流，只用P调节，工作时为了避免微分控制单元在高频信号的干扰下引起震荡，只用PI调节。本文设计的超声设备在深圳源明杰科技有限公司投入生产，实现720小时稳定工作。对于更长时间的稳定性还有待时间考验。总体来讲，只要不断收集工业现场的使用反馈，不断对细节加以改进，实现稳定性赶超模拟电源指日可待。关键词：埋线器，动态匹配，换能器，

8、频率搜索与跟频I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWiththepeople'sBankofChineseonchipcardtoreplacethemagneticstripecarddeployment,thedomesticsmartcardproductionfieldsetoffanewwaveofdevelopmentboom.Smartcardproductionprocessiscomplex,theembedding(antennaimpl