基于BT2747和LT1070宽输入电压降压型微系统设计开题报告

高速发展的电子技术使电子系统被越来越多的领域所使用，电子产品的种类繁多，与人们的生活息息相关。可靠的电源是任何器件都不可缺少的，并且它们对电源的要求越来越高。特别是小型电子设备，需要能提供可靠的电源以供小型电子设备的用电需要，因此，当前市场趋势就是设计低成本切微小的开关稳压电源。

自1950年开始，美国宇航局以小型化、轻量化作为目标而为搭载火箭开发首个开关电源，在50年的发展中，开关电源逐渐取代了传统技术制造的相控稳压电源，并广泛应用于电子整机设备中。随着集成电路的发展，集成化成为开关电源的发展方向，趋于小型化和模块化。时间进入21世纪，集成开关电源向两个方向发展。第一个方向是对开关电源的控制电路实现集成化。20世纪70年代开始，国外首先研制成脉宽调制(PWM)控制器集成电路，美国Motorola公司、Silicon General公司等推出一系列PWM芯片。最近几年，国外研制出开关频率达1MHz的高速PWM、PFM芯片。第二个方向是实现中、小功率开关电源单片集成化。1994年，美国电源集成公司率先在世界上成功研发三端隔离式PWM型单片开关电源，其属于AC/DC电源变换器。意-法半导体公司最近也推出VIPer100、VIPer100A、VIPer100B等中、小功率单片电源系列产品，并得到广泛应用^[2]。现在，单片开关电源已形成了几十个系列、数百种产品。单片开关电源自现世以来便显示出强大的潜力，它作为一项具有发展前景和影响力的新产品，得到了国内外电源界的普遍关注。单片开关电源具有高集成度、高性价比、简易外围电路、最佳性能指标等特点，现己成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。和国外的开关电源技术相比较，国内从20世纪70年代才开始进入初步发展期，起步较晚、技术相对落后。当前国内DC/DC模块电源市场主要被国外品牌所占据，它们覆盖了大功率模块电源的大部分以及中小功率模块电源大半的市场。但是，随着我国技术的进步和生产规模的壮大，小功率模块电源正在迅速的被国产DC/DC产品所替代。

20世纪过去后，时代信息化的快速发展使得人们越来越依赖电子设备、产品，而这些电子设备、产品都需要电源。开关电源与线性电源相比具有效率、大小、质量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更小更轻效率更高也更可靠让高频开关电源成为了被最为广泛使用的电源。^[5]从开关电源的组成来看它主要由两部分组成：功率级和控制级。功率级的主要任务是根据不同场合和要求，选择相应的拓扑结构，同时顾及了半导体元件考虑设计成本，控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源大多是用PWM控制的 ^[16]。 开关电源最早出现于上世纪 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。在50多年的发展过程中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缔了传统技术制造的连续工作电源并广泛应用于机器与设备中。^[4]上个世纪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更新。上个世纪90年代开关电源在各个领域得到了广泛的应用，开关电源技术快速发展。经历几十年的不断发展，现代开关电源技术取得了重大的成就。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化功率MOSFET和IGBT可使中小型开关电源的工作频率达到400kHzAC/DC或1MHzDC/DC，软开关技术使高频开关电源有了实现的可能，它不仅可以缩小电源的体积和重量并且提高了电源的效率，控制技术的发展和专用控制芯片的生产不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性极大提高。有源功率因数校正APFC技术的开发提高AC/DC开关电源的功率因数，既解决了电网的谐波污染又提升了开关电源的体效率。目前开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等，这种电源方式是如今电子信息产业所不可缺少的。市场上 DC-DC开关电源中用 MOSFET制成的300-500kHz 电源早已投入使用但其频率有待进一步提高。开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术。高频化带来的好处，是使开关电源设备空前地小型化，并让开关电源应用在更广泛的领域。尤其是在高新技术领域的应用推动了高新技术产品的小型化、轻量化。另外开关电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。开关电源未来的主要方向是向集成化方向发展，功率密度将更大，对工艺的要求也会更高。在半导体器件和磁性材料没有新的突破之前，重大的技术进步可能难以实现。技术创新的重心将集中在如何提高开关电源的效率和减小质量。因此电源制造的工艺水平会十分重要。现在市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管开关频率可达几十千赫采用MOSFET的开关电源转化频率可达几百千赫。为了提高开关频率必须使用高速开关器件。对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路。这种工作方式称为谐振开关方式。它可以极大地提高开关速度，理论上开关没有损耗，噪声也很小。这是提高开关电源工作频率的一种方式，目前这种谐振开关方式已经被广泛应用。现代开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面： 1 小型化、薄型化、轻量化、高频化。开关电源的体积、质量主要是由储能元件磁性元件和电容决定的，因此开关电源的小型化实际上就是尽量减小内部储能元件的体积。在一定范围内开关频率的提高不仅能有效地缩小电容、电感及电压器的大小而且还能够抑制干扰，改良系统的动态性能，所以开关电源的主要发展方向是高频化。

2 高可靠性。开关电源使用的元器件与连续工作电源相比少了数十倍，因此提高了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着电源的寿命。所以要从设计方面考虑尽量使用较少的器件提高集成度，这样不仅解决了电路复杂、可靠性差的问题，同时也增加了保护等功能简化了电路提高了平均无故障时间。

3 低噪声。开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术在原理上既可以提高频率又可以降低噪声所以尽量地降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。

4 采用计算机辅助设计和控制。 采用CAA和CDD技术设计最新变换拓扑和最佳参数使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中加入微机检测和控制可构成多功能监控系统可以实现实时监测、记录并自动报警等。开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展息息相关的。实现高频化需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频点此元件。发展功率MOSFET、IGBT 等新型高速器件开发高频用的低损磁材料改进磁元件的结构及设计方法提高滤波电容的介电常数，及降低其等效串联电阻等对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。总之在开关电源技术领域里边研究低损耗回路技术边开发新型元器件两者相互促进并推动着开关电源以每年超过两位数的增长率向小型、薄型、高频、低噪声以及高可靠性方向发展^[3]。

项目名称：36V VIN 降压微系统

参数

符号

条件

最小值

最大值

单位

输入电压范围

Vin

5

36

V

输出电压

Vout

3.3

24

V

输出功率

Pout

10

W

温度

t

-25

55

℃

其它特色指标

可软起动

PCB外形

不大于14mm*14mm*3.2mm（3.2mm为所选器件最高高度）

推荐芯片

BT2747

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