宽输入电压降压型LED驱动微系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

1.1 研究背景

电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源和开关电源两大类。由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业。对于开关电源的广泛应用，有必要对其原理进行了解、对其发展趋势有所掌握，对现实工作将有极大帮助。开关电源被誉为高效节能型电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成稳压电源的主流产品。

对现代电力电子的发展主要是由开关电源（全称是开关电源）和线性电源（称为晶体管线性稳压电源），其中开关电源以功率损耗小、体积小型、重量轻盈、工作效率高效的优势近乎席卷了电子界。电子设备对供电源的要求越来越高，开关电源在满足体积、重量、效率、功耗等优点，开关电源的可靠性变的越来越重要。

2. 研究内容与预期目标

2.1研究内容

设计BT6762降压型LED驱动微模块设计，其输入电压范围是5-36V，输出电流是350mA，尺寸小于不大于14mm*14mm*3.2mm或11mm*19mm*3.2mm。对其内部电路结构完成分析，并设计、制备和测试性能。本课题是完成基于BT6762降压型LED驱动微模块设计。

表1: 宽输入降压型LED驱动微系统

2.2预期目标

（1）理解Buck降压电路的基本原理，并熟悉BT6762芯片引脚的作用与性能。

（2）完成电路分析，用LTspice对电路进行仿真和优化，使得电路结构正确，绘制电路图。

（3）完成器件参数的分析、计算和选择。

（4）设计微小化PCB设计，达到设计指标，绘制电路板。

（5）焊接完成微模块，测试、分析和优化达到设计指标

3. 研究方法与步骤

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：

图一是Buck降压电路图。其中L1是储能滤波电感，它的作用是在控制开关Q1接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关Q1关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D1是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。

在控制开关关断期间Toff，储能电感L1将产生反电动势，流过储能电感L1的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。

图一 Buck降压电路

设输入电流V1，输出电流V0，导通时间为ton，关断时间为toff,则周期为T=ton toff,占空比为D=ton/T（0lt;Dlt;1）

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=(V1-V0)/L*ton(导通时流过电感的电流)；

i2=(0-V0)/L*toff（理想状态下电容电压Vc=Vout);

且i1=-i2;我们可以得到V1=DV1.

2.主拓扑方案

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。

串联式结构中，输出电压与输入电压成线性关系，其表达式为Vo≈ViD，D为开关器件T的占空比，D越大输出越大，其最大值为1，因此串联式结构只能获得低于输入电压的输出电压，只适合于降压式变换。

3.控制反馈方案

借用现有成熟BT6762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：表2.BT6762的性能概括

5.画出总电路图：

根据所掌握了解的开关电源以及所使用的的芯片的相关知识，画出如图.2所示的总 体电路图：

图2总电路图

-

6.完成参数的计算：

如图一所示的buck降压电路，求各元器件参数的思路如下：

⑴占空比D的计算根据buck变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D的范围：

#8195;1、开关管导通时，由基尔霍夫电压定律得：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;UL = U1- U0

#8195;#8195;#8195;2、开关管断开时，由基尔霍夫电压定律得：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;UL = - U0

#8195;#8195;#8195;3、针对电感L应用“伏秒值相等的原则”得：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;(U1 – U0)#8226;D#8226;T - Uo(1 - D)T = 0

#8195;#8195;#8195;4、求的D为：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;D = Uo / Ui

（2）.电感L的计算：

1、开关管导通时，由基尔霍夫电压定律得：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;UL = U1 – U0

#8195;#8195;#8195;2、由法拉第定律：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;UL / L = ΔIL / D#8226;T

#8195;#8195;#8195;3、电感L为：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;L = UL#8226;D#8226;T/ΔIL

（3）.电容C的计算：

1、电容C充电的电荷为：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;ΔQ = ΔIL#8226;T / 8

#8195;#8195;#8195;2、电容定义式：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;C = ΔQ/ΔUc

#8195;#8195;#8195;3、将1中的式子带入2中：

#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;C = (ΔIL#8226;T) / (8ΔUc)

VIN(max) = 36V

占空比最小值Dmin = 0.2

对应的VOUT = 7.2V

最大电流纹波通常为最大输出电流的30%，即ILRIP(max) = 0.3*350mA = 0.105A

fSW= 1MHz

Lmin = (36-7.2)/0.105*0.2/1000000 = 54.8uH

L可选68uH 或 100uH

Lf = 68uH

fs = 1MHz

Δ Uc = 50mV

Cf = (7.2*0.8)/(8*68*10-6*1012*0.05) =0.22uF

Cf 可取2.2uF~10uF

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

5. 工作计划

①1周~4周：进行课题相关外文的翻译

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