扬州市“电子信息工程技术研发平台” 

“电子信息工程技术研发平台”项目为全球十大正规网赌与扬州扬杰电子科技有限公司等若干家企业共建电子信息工程技术研发平台。该平台依托我司团队和中央财政支持的光伏材料与LED照明应用技术实训基地设备资源，面向我市中小企业承担光伏发电及LED照明产品开发技术服务工作。目前，已经与多家企业合作开发LED照明产品等电子信息产品。本项目是校企深度融合的一个典型案例。

一、   电子信息工程技术研发平台技术

基于电子信息工程技术研发平台，通过校企业合作，进行电子产品系统设计。掌握和开发一批成熟项目及技术。

1. 电子信息产品的设计

①     MCU、FPGA、DSP电路系统设计

②     嵌入式产品开发

③     虚拟仪器开发技术

2.LED照明及光伏产品设计

①     LED灯具光学设计

②     LED灯具散热结构设计

③     LED灯具驱动电源优化设计

④     光伏系统充放电控制电路设计

二、   电子信息工程技术研发平台技术路线及工艺流程

基于电子信息工程技术研发平台，通过校企业合作，进行电子产品系统设计。掌握和开发了一批成熟项目及技术。

1. 电子信息产品的设计

①   MCU、FPGA、DSP电路系统设计：AD设计出原理图→系统仿真→制作PCB板→试制样品（包括硬件编程等）→性能测试→设计方案改进② 嵌入式产品开发：应用MCU（MSP430、Cortex-M3）、FPGA、DSP功能模块开发产品。

利用模块化嵌入式技术开发产品：

l 远程防盗系统

当有人通过人体红外传感器前时，触发传感器输出相应信号，FPGA处理后，通过无线收发模块发送出去。无线收发模块接收信号，当某一路传感器产生报警后，LED显示报警探头序号，对应的此路语音信号，相应的继电器动作。系统由FPGA模块、无线收发模块、人体红外传感器模块、继电器模块组成。

l 基于 Mifare加密IC卡GSM现代通讯信息管理系统设计

通过IC卡刷卡时，收集到的数据通过FPGA处理，把信息反馈到GSM模块里，GSM模块发送到用户手机，可以让用户了解到自己的当前注册信息。系统由FPGA开发模块、Mifare加密IC卡模块、GSM模块组成。

l

l 远程温度监控系统设计

温度传感器产生当前温度信号，由0809进行AD转换，将转换结果通过蓝牙模块1发射；由蓝牙模块2接收，最终在数码管上显示出接收的十六进制数。系统由FPGA模块、蓝牙模块、温度传感器模块、微打模块、8位并行AD/DA模块、串行键盘显示接口组成。

l 低功耗（基于MSP430）智能测控系统设计

高精度电子秤：MSP430F155、AD模块、压力模块

水/汽流量表：MSP430F155、流量模块

高精度数字温度表：MSP430F155、温度传感器模块、PT1000传感器

数字风扇智能控制：MSP430F155或427、数控电风扇/LCD显示模块

智能指纹识别系统：MSP430F155、图像识别模块   

③ 虚拟仪器开发技术：主要利用LabVIEW技术开发电子信息测控系统的上位机系统开发；利用NI ELVIS平台进行电路设计→仿真→原型→实现的产品开发流程。

虚拟仪器开发技术应用系统

l 基于LabVIEW开发平台的数据采集测控系统

上位机系统开发

l 基于NI Elvis II+电路开发系统

2.LED照明及光伏产品设计

①  LED灯具光学设计→透镜建模→系统仿真分析→试制样品→产品测试

l LED灯具光学设计工艺流程

a.透镜建模
    b.系统仿真分析

c.试制样品

d.产品测试

②  LED灯具散热结构设计→结果系统仿真→试制样品→产品测试

l LED灯具热结构设计

由多个大功率LED密集排列组成的路灯，其更多的热量需要从芯片结区有效地消散掉，因此大功率LED路灯的热管理问题对于LED散热技术是一个挑战。根据现有LED路灯产品建立起基于热传导／热对流的有限元模型，利用ANSYS对其散热结构进行热分析，通过优化试验，分析了不同结构参数对质量与热分布的影响，研究热传导与热对流两种散热方式对散热的影响，最终得出优化结果，为散热器的设计提供了一个指导方向。

LED光电转换效率制约在15％～20％，其余的电能几乎全部转换成热能，因此在LED产品工作时，将会产生大量的热量。当多个LED密集排列组成路灯时，热量的聚集效应更为严重。若不将此热量尽快散出，随之而来的热效应将非常明显。这将会引起芯片内部热量聚集，导致发光波长漂移、出光效率下降、荧光粉加速老化以及使用寿命缩短等一系列问题。LED灯具热结构实验室利用有限元分析软件对LED路灯进行热分析，对其散热结构进行了设计与优化，达到了降低制造成本又加快散热的效果。

对于高功率的LED路灯，光效是灯具设计的重点，LED模组的低结温是实现长寿命和高光效的至关因素。因此，如何降低大功率LED产品的结温是研究热点问题之一。

通过测试单个LED热阻，掌握对单个LED热传导热和热对流的有限元分析数值模型，得到稳态温度场分布。

为达到大功率LED路灯产品既降低制造成本又加快散热的目的，优化LED路灯散热器结构。对散热结构中影响散热的各种因素如基板尺寸、粘结层厚度及环境温度影响等，进行详细分析。分析散热器中平板厚度、翅片厚度、翅片间距、翅片高度等因素对产品质量与散热效果的影响，并研究同一结构下热传导与热对流两种方式对散热的影响，根据分析结果，对散热结构模型进行优化，试制样品并进行产品老化及寿命测试。改进后散热器散热效果，温度下降的同时，质量降低。在经济效益和效果之间达到较好平衡，获得了较好的优化效果。

工艺流程：LED器件建模→LED稳态温度场分析→环境温度优化分析→散热结构优化

散热器结构设计与建模

在LED路灯中，热传导主要表现在封装结构与散热器中，而热对流主要靠散热器来体现。在制作LED路灯时，通常将封装好的LED光源焊接在MCPCB上，而后MCPCB与外部的散热器通过采用导热粘合剂以及机械紧固件法等固定在散热器上，热量的主要传输通道为：PN结-Cu柱-MCPCB-散热器-空气（环境）。

首先，根据灯具、封装光源等实际尺寸，在有限元模拟分析软件中建立模型。 忽略封装光源的引脚对散热的影响。假设各接触面均为理想接触界面，即不考虑界面热阻。

散热器参数优化

对散热片结构中的底板厚度、翅片厚度、翅片间距、翅片高度因素进行了优化设计。在现有LED路灯散热结构中，多采用导热板方式，即一定厚度的底板作为均温板，先把热源均温掉；这部分主要起到热传导的作用，将LED产生的热量从灯具内部导出。再借由外部翅片将热量散发出去。实验表明在整个散热过程中，传导和对流两者相互制约，影响温度，只有在两者选取都非常合理的时候，才能得到最佳的效果。针对具体散热器样品，通过模型分析，选取合适的“传导长度”，得到了最低温度。在充分考虑LED路灯产品的外观、散热片质量、强调热传导与对流散热环节的平衡等因素后，对LED路灯产品的散热片结构进行优化设计。

③       LED灯具驱动电源优化设计

与企业共同研发优化LED灯具驱动电源电路，保证优良电源品质的同时，注**产成本的控制。

④        光伏系统充放电控制电路设计

（2）电子信息工程技术研发平台实验室简介

1.LED光学设计实训室

l  LED灯具光学设计与仿真

l  电子电路的设计与仿真

2. LED热结构实训室

LED热结构实训室配置了电脑、示波器、电源、函数信号发生器、数字逻辑仪等基本常用电子测试仪器。具备EDA设计、LED散热分析平台：ANSYS、FloEFD有限元分析软件、光伏电站设计等功能。可完成设计项目：

l 

l  LED灯具热结构分析与设计

3.LED灯具测试室

LED灯具测试室具有测试LED灯具电光色及结温特性的先进设备。可进行LED灯具的光学设计及检测，LED灯具热结构设计及分析检测。

仪器设备：

l  LED 快速高精度光色电测试系统

l  GO-2000A 分布光度计系统

l  LED灯具加速老化寿命测试系统

l  TRA-200 LED热阻结构分析系统

4.电子产品设计测试实验室

EDA设计、系统仿真、试制、检测平台。

德州仪器（TI）半导体技术(上海)有限公司捐赠的最新软、硬件开发工具及实验器材200套为平台进行低功耗MCU产品开发提供了先进的软、硬条件。

5.NI虚拟仪器实验室

与美国NI(上海)公司联合建设完成虚拟仪器实验室，可以利用LabVIEW及NI Elvis II+进行产品设计，现有NI Elvis II开发平台15套，测试平台VirsualBench共15台套。用于数据采集控制系统开发MyDAQ共15套，智能系统开发系统MyRIO共15套。

与扬州市双鸿电子有限公司合作课题：基于PWM技术的LED恒流电源设计与测试

6.电池/硅片检测实验室

电池/硅片检测实验室能够对晶体硅片及晶体硅太阳电池片进行全面分析，包括硅片的电学性能、硅片物理性能；太阳电池性能及失效分析。主要设备及测试功能如下： 

①       傅里叶变换红外光谱测试仪FTIR850

功能：测试硅单晶/多晶片中的间隙氧和替位碳含量及反型N/P硅外延层厚度红外干涉测量。

②       硅基材料电学信息联测系统

功能：针对光伏硅基材料的电学信息综合分析系统。材料基本电阻、方块电阻、硅芯电阻率、原生多晶电阻率、原生多晶型号测试等参数的采集。测试硅的电阻率(10^-4～10⁵Ω-cm)及方块电阻(10^-3～10⁶Ω/□) 测量精度＜3%；可判别硅型号电阻率范围：10^-4～10⁴Ω·cm；可判别锗型号电阻率范围：10^-4～10³Ω·cm

测试样品：硅片或硅块

③       单晶少子寿命测试仪

功能：微波光电导法测试硅片的少子寿命及硅片中的Fe的含量。少子测试量程从1μs到6000μs，硅料电阻率下限达0.1Ω.cm。可灵敏地反映单晶体重金属污染及陷阱效应表面复合效应等缺陷情况。

测试样品：硅片

④        多入射角激光椭偏仪

用于测量晶体硅太阳能电池片的SiNx减反射膜层厚度、折射率。膜层厚度精度：0.01nm (Si基底上110nm的SiO₂膜层)0.05nm (绒面Si基底上80nm的Si₃N₄膜层)折射率精度：1x10^-4 (Si基底上110nm的SiO₂膜层)5x10^-4 (绒面Si基底上80nm的Si₃N₄膜层)

⑤        光谱响应与IV特性测试系统

光谱响应与IV特性联测系统能够同时完成硅/薄膜/有机等太阳能电池的光谱响应测试、IPCE、QE、IV特性测试。

l 测量光照条件和暗条件下的IV曲线；

l 测量开路电压Voc、短路电流Isc、短路电流密度Jsc、最大功率电压电流Vmpp、Impp、光电转换效率

l 暗电流扣除功能

l 标准测量条件校正功能标准）

l 标准太阳电池校正功能

l

l 薄膜电池的绝对光谱响应，外量子效率，光谱透过率，短路电流密度

l 染料敏化电池的绝对光谱响应，外量子效率，短路电流密度

7. 光伏电站设计实训室配备两套工程并网和离网光伏发电系统。

仪器设备：

l 光伏发电系统检测仪

l 光伏并网发电系统

l 光伏离网发电系统

设计项目：

②户外工程型光伏并网发电系统：完整的光伏并网发电工程应用示范系统。

③户外工程型光伏离网发电系统：集实用、示范、演示、教学为一体的综合示范工程。

（3）电子信息工程技术研发平台运行情况

        电子信息工程技术研发平台完成了仪器设备采购、调试，已投入正常应用，并完成了若干项目的研发。目前，相关实验室运行情况良好。

依托平台，促进产学研结合。员工参加各项电子竞赛取得好成绩，提高了员工服务社会能力。

2015年参加全国电子设计大赛的员工组成为科研创新团队，利用扬州电子信息工程技术研发平台实训室，经过一系列的团队训练、专业培训、项目实战、综合演练等内容环节提升专业应用能力，开拓视野、挑战极限。开放的创新实践环境与不断建设提升的发挥平台，让参赛选手的电子设计技术与创新应用能力提高。其中《LED闪光灯电源》获江苏省一等奖，最终取得全国老员工电子设计竞赛一等奖，《小球滚动控制系统》获江苏省二等奖。

（4）建成电子信息工程技术研发平台网站

为更好地运用研发平台，充分发挥示范引领作用，通过建设电子信息工程技术研发平台网站，进行技术交流及培训宣传。

 三、项目的技术水平和创新点

        电子信息工程技术研发平台已投入正常应用，并完成了若干项目的研发。目前，相关实验室运行情况良好。

依据扬州市电子信息工程技术发展状况及市场需求，进行电子产品、通信产品、光电子产品的技术攻关，并进行工程化研究，为电子信息产业提供成熟的技术、工艺、装备和示范应用系统。

（1）项目的技术水平

主要针对应用电子、消费电子、太阳能光伏及LED照明产品的研发：应用微控制器、EDA与SoPC等技术开发电子信息工程制造类的产品；太阳能光伏控制电路的软硬件设计技术；LED照明灯具的光学配光、散热结构设计及驱动电源设计；32位单片机系统的产品研发；虚拟仪器技术与图形化编程应用到各种电子信息产品设计，采用了行业最新技术，使项目的开发具有国内先进水平。光伏与LED产品的测试达到了国内一流水平。

（2）项目的创新点

电子信息工程技术研发平台突出校企合作的优势，有效的壮大企业专业技术人才队伍，促进企业科技成果转化为实际生产力，提高企业的市场竞争力。提升扬州市电子信息制造业企业的市场竞争力和影响力。为推进我市电子信息制造业企业加快转型升级，培育一批创新意识高、科研能力强，拥有核心技术研发团队的研究型电子信息制造业企业做好服务工作。以我司电子信息工程技术专业群为骨干，开辟了电子信息、应用电子、通信技术、光伏与LED照明应用技术等为代表的服务地方电子信息、通信、太阳能光伏和LED照明产业的专业群，为企业培养急需的技能型人才。同时，通过校企合作和产学研合作项目，面向企业提供技术服务。

主要特色和创新之处：引进相关领域先进技术，把工业先进技术应用到企业产品研发与产品的更新换代中去，平台重点实施先进技术在电子信息领域的产品开发与应用。对企业技术人员进行培训，提高企业自主进行产品研发能力和科技创新能力。
    针对电子信息产品的关键技术进行产品研发，FPGA、DSP应用技术用于产品的系统开发;利用LabVIEW开发产品，形成特色化、专业化电子信息产品研发能力。
    针对光伏和LED照明产品，通过对产品的设计、仿真、试制和检测技术结合的完整过程，提升地区内企业产品设计创新能力。

（4）项目实施的展望

项目平台将继续以促进电子信息工程技术研发和培训为目标，以市场为导向，跟踪国内外发展动向，针对电子信息工程技术产品研发中所涉及到的技术问题，进行系统化、产业化的研究，推动扬州市电子信息工程技术进步，充分利用现有条件，力争在3-5年时间内，将平台建成区域内有影响的电子信息工程技术研发和服务中心，服务地方经济，为推进电子信息工程技术领域的科技进步做出贡献。

继续对社会开放，更好地承担企业的技术人员培训任务，努力将平台打造成为集教学、培训、产品研发为一体的区域性电子信息工程技术公共服务平台。将学校的人才优势和企业的技术优势有机的结合起来，广泛开展服务企业、服务基层的技术推广服务。

创新项目平台建设模式，创新创新平台运作和管理模式，探索共享性服务平台建设的新路子。充分发挥校企互动、产学研深度融合的优势，紧密围绕目前国家大众创新，万众创业，以及互联网+时代的带来的机遇，创新发展，充分发挥平台引领示范作用，力争把电子信息工程技术公共服务平台建设成为示范性服务平台。