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。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。