1. 研究目的与意义
1.1研究背景
1.1.1 开关电源
开关电源最早起源于上世纪50年代初，美国宇航局以小型化、轻量化、为目标，为搭载火箭开发了开关电源。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电气设备、家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展时期。开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。
2. 研究内容和预期目标
2.1研究内容
设计BT6762降压型LED驱动微模块设计，其输入电压是5-36V，输出电流是350mA，尺寸小于14mm*14mm*3.2mm。对其内部电路结构完成分析，并设计、制备和测试性能。
2.2预期目标
表1:宽输入降压型LED系统设计的指标
| 项目名称：宽输入降压型LED驱动微系统 | |||||
| 参数 | 符号 | 条件 | 最小值 | 最大值 | 单位 |
| 输入电压范围 | Vin |
| 5 | 36 | V |
| 输出LED数量 | Nled |
|
| 8 |
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| 恒流输出电流 | Iout |
|
| 350 |
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| PWM调光比 | Dpwm |
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| Analog调光比 | Danalog |
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| 关机电流 | Is |
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| 温度 | t |
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| 其它特色指标 | 可关机；可软起动；系统内置5V基准电压源 | ||||
| PCB外形 | 不大于14mm*14mm*3.2mm或11mm*19mm*3.2mm（3.2mm为所选器件最高高度） | ||||
| 推荐芯片 | BT6762 |
2.3内容与方案
本课题系统的设计是为了进行能量转换，所以采用了开关电源拓扑结构，以MCU为控制核心，使得电路运行更加的智能化，电路中应该包含主回路、辅助电源供电、按键电路，以及显示模块。
①方案论证与各元器件确定：拓扑方案的选择和论证，DC-DC选择，电路供电电源的选择，电流检测电路选择，电压检测电路选择，按键电路选择，液晶显示模块确定
②完成芯片参数的分析、计算和选择：Buck的LC滤波电路参数，电流检测电路和电压检测电路参数
③完成系统设计:完成电路图仿真、电路板、系统程序的设计
④ 焊接完成系统，测试、分析和优化达到设计指标
3. 研究的方法与步骤
1.学习有关于降压型开关电路的有关知识：
①Buck（Step Down）降压电路：
Buck电路即降压电路如图.2所示。当Q1导通时，C1开始充电，输出电压V0加到负载R1两端，在C1充电过程中，电感L1内的电流逐渐增加，储存的磁场能量也逐渐增加。此时续流二极管D1因截止。当Q1截止时， L1中储存的磁场能量便通过续流二极管D1传递给负载。当负载电压低于电容C1两端的电压时，C1便向负载放电。
设输入电流Vin，输出电流Vout，导通时间为t1，关断时间为t2,则周期为T=t1 t2,占空比为Dy=t1/T（0D1）
根据电感流通电流的定律：i=∫U/Ldt。在理想状态下：i=(u/L)*t；
则可得到i1=(Vin-Vout)/L*t1(导通时流过电感的电流)；
i2=(0-Vout)/L*t2（理想状态下电容电压Vc=Vout);
且i1=-i2;我们可以得到Vout=DyVin.
图三Buck降压电路
2.主拓扑方案选择
方案一：采用反激式变换器。反激式变换器适合小功率的输出，输入电压大范围波动时，仍可以有较稳定的输出，并且可以实现带隔离的DC/DC变换，但其中的反激式变压器设计比较复杂，且整体效率较低。
方案二：采用buck变换器，buck是一种斩波升压变换器，该拓扑效率高，电路结构简单，参数设计也比较容易。
方案三：采用SPICE变换器，开关环路的对称性使其可以达到较高效率，电感的适当耦合也可以尽量减小纹波。但该方案成本较高，对电容电感值要求较高，检测和控制电路较为复杂。
为节约成本，并从简单考虑，本作品选用方案二。
3.控制反馈方案的选择
方案一：系统由buck模块实现升压任务，各模块所需PWM信号的由单片机提供，单片机AD采集实时输出量，经运算后通过改变占空比调整模块工作状态。该方案电路最简单，各种控制灵活，缺点有单片机运算量过大，开关信号占空比受单片机限制，浮点运算的时延影响电路跟随，另外单片机容易受到功率管开关干扰而失灵。
方案二：使用振荡器、比较器产生PWM波，由负反馈电路实现输出控制，单片机负责状态切换和测量显示，该方案原理易于理解，但自己装调的PWM电路在开关时容易出现振铃毛刺，直接影响了系统效率，并且要完善反馈控制对回馈信号要求较高。
方案三：借用现有成熟BT2747芯片，该类集成电路输出波形好，工作稳定，都具备至少一个反馈控制引脚，按照厂商提供的典型电路就可装调出应用电路。但这类电路一般针对专用场合设计，借用时需要较多设计计算，特别是该类芯片的反馈有极高的控制灵敏度。
本作品采用方案三。
4.学习并熟悉了解所使用的芯片的功能：
BT6762是电流模式、固定频率的降压DC/DC led 驱动器。最大输出电流为350mA ，具有输出断路，过冲电流保护功能。输出电压可达30V ,内置低电阻npn开关管，内置1MHz振荡器。可以选择1-8节LED输出和调节输出电流的大小。其各项参数的性能如表2所示：
表2：BT6762的性能概括
| 参数 | 条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
| 最小开启电压 |
| 3 |
|
| V |
| LED输出电流 | Ctrl=1.5V，iout=350mA |
|
| 350 | mA |
| 关机电流 |
|
| 53 |
| uA |
| 开关频率 |
| 900 |
| 1050 | kHz |
| 占空比 |
| 0.2 |
| 0.85 |
|
| 开关导通压降 | Isw=0.35A |
| 700 |
| mV |
| 开关楼电流 | Vsw=38V |
| 1 |
| uA |
| 最大输出电流下的Vctrl |
| 1.5 |
|
| V |
| 调光比 | VIN=7V，1节led，ctrl=0.9V |
| 12500 |
|
|
| SNDNBAR开启电压 | 常温 |
| 780 |
| mV |
| PWM高电平 |
| 2.9 |
|
| V |
5.画出总电路图：
6.完成参数的计算：
根据buck降压电路，求各元器件参数的思路如下：
（1）占空比的计算
（2）电感L的计算
（3）电容C的计算
4. 参考文献
| 【1】孙树朴，郑征等.电子电子技术.徐州：中国矿业大学出版社.2000 【2】 周志敏，周纪海.开关电源实用技术－设计与应用.北京：人民邮电出版社.2003 【3】杨 旭，裴云庆，王兆安.开关电源技术.北京：机械工业出版社.2003 【4】[日]原田耕介 主编.耿文学 译.开关电源手册.北京：机械工业出版社.2004 【5】刘泉海，陈因等.电子电子技术.重庆：重庆大学出版社.2004 【6】滕国仁.脉宽集成控制器UC3842在开关电源中的应用.华北矿业高等专科学校学报 【7】张占松，蔡宣三.开关电源的设计与应用.北京：电子工业出版社2001 【8】《电声技术》 2002年第11期总第 209期 【9】Abraham I.Pressman著，王志强等译，开关电源设计，北京：电子工业出版社 【10】Marty Brown著，徐德鸿 沈旭 杨成林 周邓燕译，开关电源设计指南，北京：机械工业出版社 【11】Raymond A.Mack,Jr.著，谢运祥等译，开关电源入门，北京：人民邮电出版社 【12】沙占友 庞志峰 周万珍 王彦朋 李玮等著，开关电源设计入门，北京：中国电力出版社 【13】李 可.开关电源的 PCB 设计（华东电子工程研究所，安徽 合肥 230031）民营科技.2010.4 【14】卜红霞 1 胡永杰 2 王月香 1 闫若颖 1基于 DSP 的开关电源的设计与实现2008 【15】代丰羽. 程建斌开关电源的设计和实现 2006.6 【16】陈建萍 张文 钟晨东 魏仲华.一种基于FAN6754A的PWM反激式开关电源的设计.2011 |
5. 计划与进度安排
①1周~4周：进行课题相关外文的翻译和文献的调研
②5周~7周：对方案进行初步分析，并且计算和验证各器件的参数
③8周~9周：绘制课题相关电路图并且仿真，得出结论
