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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着社会发展，技术不断进步，越来越多的电子设备出现在我们的生活中，而电子设备的动力来源是电源，所以对电源的需求及要求也越来越高，从而促进了开关电源技术的发展。较之于传统的线性电源，开关电源是一种新型电源设备，具有耗能低、体积小、精度高以及稳定性强等优点[1]，被广泛应用于工业自控、电力设备、仪器仪表等各个领域。随着各个领域的不断发展创新，开关电源产业也有着广阔的发展前景[2]。

国内外研究现状

20世纪50年代，美国开发首个开关电源，在半个多世纪的发展中，开关电源逐步取代了传统技术制造的相控稳压电源，并随着集成电路的发展，开关电源逐渐向集成化方向发展，趋于小型化和模块化。1977年，国外首先研制成脉宽调制控制器集成电路，近些年，国外研制出开关频率达1mhz的高速pwm芯片。自20世纪70年代以来，开关电源应用设计从最初的被人们忽视的“秘技”发展成为了一门精确的工程科学[3]。进入21世纪，开关电源有着更大的发展[4]，目前，单片开关电源作为一项颇具发展前景和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普片关注，现已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。

2. 研究的基本内容

开关电源有两种：一种是直流开关电源，另一种是交流开关电源，它的核心和基础是PWM发生器和驱动器[8]，开关电源的工作方式，就是利用半导体开关的开闭来执行电力导通量的控制[9]。本次设计主题是直流升压开关电源。升压电源电路在实际中应用广泛，专用升压芯片由于内部开关管的限制，价格昂贵，在实际应用时特别是大功率转换时受到很大限制[10]。BOOST电路作为一种升压型电路[11]，其升压结构外接开关管，选择合适的控制芯片，便可设计出大功率输出的DC/DC升压电路[12]，BOOST电路简单且控制效果好，于是本次设计的开关电源就是基于BOOST结构。BOOST 调整器是将较低的未调整的输入电压升为较高的调整输出电压[13]。主电路由开关、电感、二极管、电容、负载电阻构成[14]。通过PWM方式(开关周期为恒定值，通过调节脉冲宽度来改变占空比实现稳压目的[15])让开关工作在导通和关断状态[16]，完成把电压升到理想电压的功能。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：根据主电路中电感电流的波形情况，boost电路工作模式分为两种：连续模式和不连续模式[17]。考虑到负载的要求，电感电流应保持连续模式状态，在每个开关周期，都是从非零的能量储存状态开始的[18]，输入电流不是脉动的，纹波电流随电感增大而减小[19]。用双极性晶体管作为电路中的开关，当开关导通时，二极管由于反向偏置而截至，电感电流由输入端通过开关管直接到地，输出负载电流由电容放电提供；当开关断开时，整个电感电流由输入端经二极管流向电容和负载电阻[20]；开关导通和断开时，开关和二极管上的电流分别为电感的平均电流[21]，当电路达到稳定时即输出稳定的理想电压，在电路达到稳定状态的过程中，通过调节开关的占空比即开关的导通时间和关断时间来控制，这部分脉宽调制需要通过芯片来实现，也是本次设计中最关键的部分。

进度安排：首先设计用于脉宽调制的芯片，其包括比较器，振荡器、逻辑电路，驱动电路等部分；接着对主电路进行搭建，在明确电路功能的前提下，通过一系列严谨的计算，选择合适的电感、电容、负载电阻；最后完成整个电源模块，实现升压功能。

4. 参考文献

[1].周志敏.周纪海.纪爱华.开关电源实用技术—设计与应用[m].北京:人民邮电出版社.2007

[2].科普中国

[3].keith billings. taylor morey.开关电源手册[m].北京:人民邮电出版社.2012