大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽電源類

1、南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析1. 歷屆的“電源類”賽題 在10屆電子設(shè)計(jì)競賽中，電源類賽題有8題1： 簡易數(shù)控直流電源（1994年A題） 直流穩(wěn)壓電源（1997年A題） 數(shù)控直流電流源（2005年F題） 三相正弦波變頻電源（2005年G題） 開關(guān)穩(wěn)壓電源（2007年E題）【本科組】 光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（2009年A題）【本科組】 電能搜集充電器（2009年E題）【本科組】 開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)（2011年A 題）【本科組】比較歷屆賽題可以看到， “電源類”賽題從DCAC，從單個(gè)電源到多個(gè)電源并聯(lián)，

2、而且設(shè)計(jì)要求是越來越高（例如，精度、效率 （80%）等）。例如：2005年G題“三相正弦波變頻電源”賽題要求1：（1）輸出頻率范圍為20Hz100Hz的三相對稱交流電，各相電壓有效值之差小于0.5V；（2）當(dāng)輸入電壓為198V242V，負(fù)載電流有效值為0.53A時(shí)，輸出線電壓有效值應(yīng)保持在36V，誤差的絕對值小于1%；（3）設(shè)計(jì)制作具有測量、顯示該變頻電源輸出電壓、電流、頻率和功率的電路，測量誤差的絕對值小于5%；（4）變頻電源輸出頻率在50Hz以上時(shí)，輸出相電壓的失真度小于5%；（5）具有過流保護(hù)(輸出電流有效值達(dá)3.6A時(shí)動(dòng)作)、負(fù)載缺相保護(hù)及負(fù)載不對稱保護(hù)(三相電流中任意兩相電流之差大于

3、0.5A時(shí)動(dòng)作)功能，保護(hù)時(shí)自動(dòng)切斷輸入交流電源。2009年A題【本科組】“光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置”賽題要求1：（1）具有最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定范圍內(nèi)變化時(shí)，使 ，相對偏差的絕對值不大于1%。（2）具有頻率跟蹤功能：當(dāng)fREF在給定范圍內(nèi)變化時(shí)，使uF的頻率fF=fREF，相對偏差絕對值不大于1%。（3）DC-AC變換器的效率，使 80%（RS=RL=30時(shí)）。（4）具有輸入欠壓保護(hù)功能，具有輸出過流保護(hù)功能。 2011年A 題【本科組】“開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)”賽題要求1:賽題要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16W 的8V DC/DC 模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)

4、。（1）調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓UO=8.00.4V，使負(fù)載電流IO 在1.53.5A之間變化時(shí)，兩個(gè)模塊的輸出電流可在（0.52.0）范圍內(nèi)按指定的比例自動(dòng)分配，每個(gè)模塊的輸出電流相對誤差的絕對值不大于2%。（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60% 。（3）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和IO =4.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于2%。（4）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和IO =1.5A 且按 I1:I2=

5、 1:2 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%。（5）具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)功能，保護(hù)閾值電流為4.5A（調(diào)試時(shí)允許有0.2A 的偏差）。2.1簡易數(shù)控直流電源（1994年A題）賽題要求和設(shè)計(jì)方案南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析2. 歷屆的“電源類”賽題設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案 一2.1簡易數(shù)控直流電源（1994年A題）2.1.1簡易數(shù)控直流電源賽題要求1賽題要求設(shè)計(jì)出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源（1）基本要求a. 輸出電壓：范圍09.9V，步進(jìn)0.1V，紋波不大于10mV；b. 輸出電流：500mA；c. 輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；d.

6、由“”、“”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減；e. 為實(shí)現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出15V，5V。（2）發(fā)揮部分a. 輸出電壓可預(yù)置在09.9V之間的任意一個(gè)值；b. 用自動(dòng)掃描代替人工按鍵，實(shí)現(xiàn)輸出電壓變化（步進(jìn)0.1V不變）；c. 擴(kuò)展輸出電壓種類（比如三角波等）。2.1.2簡易數(shù)控直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2,914采用單片機(jī)作為控制器的簡易數(shù)控直流電源設(shè)計(jì)方案如下所示：設(shè)計(jì)方案中采用AT89S52單片機(jī)完成系統(tǒng)的數(shù)控功能；采用8279作為鍵盤顯示器接口控制器，可簡化接口引線，減少軟件對鍵盤顯示器的查詢時(shí)間，提高AT89S52單片機(jī)的利用率；輸出部分采用DAC0832與運(yùn)算放大器OP

7、077， OP077輸出電壓波形與DA變換輸出波形相同，可以輸出直流電平，和根據(jù)預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)產(chǎn)生多種波形輸出；顯示部分采用MXA136組成的三位半的數(shù)字電壓表（DVM）直接顯示輸出電壓值，一旦系統(tǒng)工作異常，出現(xiàn)預(yù)置值與輸出值偏差過大，用戶可根據(jù)該信息予以處理。采用帶有ADC和DAC的微控制器系統(tǒng)（如STM32）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)更簡單。功率輸出電路由運(yùn)算放大器LF356和達(dá)林頓管TIP122與TIP127組成，LF356和達(dá)林頓管TIP122與TIP127構(gòu)成閉環(huán)推挽輸出電路形式，推挽功率放大器可以保證輸出電壓較好地跟蹤D/A變換的輸出。 過流保護(hù)電路由晶體管9015和9014組成，過流保護(hù)

8、電路還采用了一個(gè)聲音報(bào)警電路，當(dāng)過流時(shí)產(chǎn)生聲音報(bào)警。輸出電壓顯示采用MAX136組成的數(shù)字電壓表，MAX136的引腳端封裝形式和MAX136構(gòu)成的數(shù)字電壓表電路如圖1.4.20所示。單片機(jī)顯示器可以顯示設(shè)置的電壓值，數(shù)字電壓表顯示器顯示實(shí)際測量的電壓值。電路正常工作時(shí)兩者應(yīng)相差很小。直流穩(wěn)壓電源電路采用三端穩(wěn)壓器芯片MC7815/7915和MC7805構(gòu)成。 2.2直流穩(wěn)壓電源（1997年A題）賽題要求和設(shè)計(jì)方案南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析2. 歷屆的“電源類”賽題設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案 二2.2直流穩(wěn)壓電源（1997年A題）2.2.1直流穩(wěn)定電源系統(tǒng)賽題要求1賽題

9、要求設(shè)計(jì)并制作交流變換為直流的穩(wěn)定電源。（1）基本要求穩(wěn)壓電源在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化范圍15%20%條件下：a輸出電壓可調(diào)范圍為+9V+12V；b最大輸出電流為1.5A；c電壓調(diào)整率0.2%（輸入電壓220V變化范圍15%20%下，空載到滿載）；d負(fù)載調(diào)整率1%（最低輸入電壓下，滿載）；e紋波電壓（峰-峰值）5mV（最低輸入電壓下，滿載）；f效率40%（輸出電壓9V、輸入電壓220V下，滿載）；g具有過流及短路保護(hù)功能。 穩(wěn)流電源在輸入電壓固定為12V的條件下：a 輸出電流：420mA可調(diào)；b負(fù)載調(diào)整率1%（輸入電壓12V、負(fù)載電阻由200300變化時(shí)，輸出電流為20mA時(shí)的相

10、對變化率）。 DC-DC變換器在輸入電壓為+9V+12V條件下：a 輸出電壓為+100V，輸出電流為10mA；b 電壓調(diào)整率1%（輸入電壓變化范圍+9V+12V）；c 負(fù)載調(diào)整率1%（輸入電壓+12V下，空載到滿載）；d 紋波電壓（峰-峰值）100mV （輸入電壓+9V下，滿載）。（2）發(fā)揮部分 擴(kuò)充功能a 排除短路故障后，自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)；b 過熱保護(hù)；c 防止開、關(guān)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的“過沖”。 提高穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)a 提高電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率；b 擴(kuò)大輸出電壓調(diào)節(jié)范圍和提高最大輸出電流值。 改善DC-DC變換器a 提高效率（在100V、100mA下）；b 提高輸出電壓。 用數(shù)字顯示輸出電壓和

11、輸出電流2.2.2 直流穩(wěn)定電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2,914所設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)定電源系統(tǒng)由穩(wěn)壓電源、穩(wěn)流電源、DC-DC變換器和顯示模塊四個(gè)模塊電路構(gòu)成。穩(wěn)壓電源采用兩級穩(wěn)壓電路，前級為DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓電源，后級為線性穩(wěn)壓電路。為進(jìn)一步提高效率，兩級間采用了恒壓差控制技術(shù)。穩(wěn)流電路采用由運(yùn)算放大器構(gòu)成的恒流源電路，或者利用3端穩(wěn)壓器LM317構(gòu)成的恒流電路。DC-DC變換器采用降壓型開關(guān)電源，具有效率高，輸出電壓范圍寬，輸出電流大的特點(diǎn)。顯示模塊由7107 A/D及顯示譯碼芯片和LED數(shù)碼管構(gòu)成。1.穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)根據(jù)賽題要求，在線性穩(wěn)壓電路前端加入一個(gè)DC-DC變換器， 利用DC-DC變換器來完成

12、從不穩(wěn)定的直流電壓到穩(wěn)定的直流912V電壓的轉(zhuǎn)變。采用脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）和恒壓差控制技術(shù)，使得線性穩(wěn)壓電路兩端壓差減小，電路消耗大幅度下降，以提高電源的效率。其次，使用脈寬調(diào)制技術(shù)，很容易進(jìn)行過流、過熱、自保恢復(fù)。此外，還可在DC-DC變換器中加入軟啟動(dòng)電路，以抑制開關(guān)機(jī)時(shí)的“過沖”。以TL494芯片為控制核心的單端PWM降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電路，由TL494芯片、開關(guān)管TIP32A、二極管MR850和低通濾波器組成。2. 線性穩(wěn)壓電路采用線性穩(wěn)壓電路的目的是在降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)線性高精度穩(wěn)壓，以降低紋波，提高電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，最終達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。線性穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓管TL4

13、31（2.5V）、比較器、達(dá)林頓管MJE3055和電阻反饋網(wǎng)絡(luò)組成。 3. 恒流電路恒流電路可以采用一個(gè)由雙運(yùn)放構(gòu)成的恒流電路。A1為深反饋同相放大器。A2為電壓跟隨器，將輸出電壓反饋回輸入端。也可以利用LM317集成可調(diào)穩(wěn)壓器作為恒流電路，是由于其3端與1端之間存在1.35 V固定壓降VZ，流經(jīng)固定電阻后可產(chǎn)生恒定的電流。4. 顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路由數(shù)字電壓表芯片+顯示譯碼芯片+LED數(shù)碼管構(gòu)成，各電壓量程或者電流量程（電流測量，通過采樣電阻上的壓降）由撥鈕開關(guān)選擇，通過電阻網(wǎng)絡(luò)分壓后輸入芯片。本系統(tǒng)使用兩組電路分別顯示電壓和電流值。 2.3 數(shù)控直流電流源（2005年F題）賽題要求和設(shè)計(jì)方

14、案南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析2. 歷屆的“電源類”賽題設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案 三2.3 數(shù)控直流電流源（2005年F題）2.3.1 數(shù)控直流電流源（2005年F題）賽題要求1賽題要求設(shè)計(jì)并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流200240V，50Hz；輸出直流電壓10V。（1）基本要求（50分） 輸出電流范圍：200mA2000mA； 可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值給定值的1+10 mA； 具有“+”、“-”步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)10mA； 改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時(shí)，要求輸出電流變化的絕對值輸出電流值的1+10 mA； 紋波電流2m

15、A； 自制電源。（2）發(fā)揮部分（50分） 輸出電流范圍為20mA2000mA，步進(jìn)1mA；（4分） 設(shè)計(jì)、制作測量并顯示輸出電流的裝置 (可同時(shí)或交替顯示電流的給定值和實(shí)測值)，測量誤差的絕對值測量值的0.1+3個(gè)字；（20分） 改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時(shí)，要求輸出電流變化的絕對值輸出電流值的0.1+1mA；（16分） 紋波電流0.2mA；（5分） 其他。（5分）2.3.1 數(shù)控直流電流源（2005年F題）設(shè)計(jì)方案5,914賽題要求制作一個(gè)數(shù)控直流電流源，好的恒流特性是賽題的核心要求，發(fā)揮部分要求制作一個(gè)精度優(yōu)于0.1的電流表。根據(jù)賽題要求，系統(tǒng)可分為電流源主電路、控制部分、人機(jī)

16、界面（包括鍵盤輸入與顯示）和輔助電源四部分。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案有： 方案一：根據(jù)傳統(tǒng)線性恒流源的原理，以集成穩(wěn)壓芯片（如LM338）與數(shù)字電位器構(gòu)成電流源的主體部分，通過單片機(jī)改變數(shù)字電位器的阻值以實(shí)現(xiàn)對恒流源輸出值的調(diào)整，并使用數(shù)碼管LED顯示其數(shù)值。該方案電路結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但由于目前數(shù)字電位器分度有限，市場上能找到的最高分度只有10比特，如MAXIM公司的MAX5484，難以實(shí)現(xiàn)發(fā)揮部分的功能，此外，由于流過的電流較大，需要并串多個(gè)數(shù)字電位器才能滿足輸出的電流要求，且系統(tǒng)為開環(huán)控制，穩(wěn)定性差、精度較低。方案二：根據(jù)開關(guān)電源的原理，經(jīng)AC/DC/DC變換過程來實(shí)現(xiàn)可調(diào)穩(wěn)流的功能，主電路由整流

17、濾波電路、斬波電路和恒流電路構(gòu)成。其工作過程如下：市電經(jīng)隔離變壓器降壓后，通過整流橋整流，電容器濾波，變成平穩(wěn)的直流電，完成AC/DC的變換過程；通過由FPGA（可編程邏輯器件）產(chǎn)生PWM調(diào)制波控制開關(guān)管的通斷構(gòu)成斬波電路，輸出高頻的直流脈沖，經(jīng)儲能電感平波、電容高頻濾波后，輸出可調(diào)的直流電；使用HCPL7870光電隔離A/D轉(zhuǎn)換芯片（轉(zhuǎn)換精度達(dá)15位）對輸出電流進(jìn)行采集，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于FPGA的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率高（一般使用50MHz），且以并行處理數(shù)據(jù)，所以該方案可靠性高、編程容易。但經(jīng)仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，該方案由如下幾個(gè)缺點(diǎn)：系統(tǒng)成本較高；由于使用的是離散數(shù)字PWM調(diào)制方式，當(dāng)FPGA芯片

18、使用50MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，若PWM的占空比要實(shí)現(xiàn)2000個(gè)分度時(shí)，PWM的最大頻率只能達(dá)到25KHz，根據(jù)輸出電流的紋波與輸出的頻率成反比的規(guī)律，在25KHz頻帶范圍內(nèi)，輸出電流紋波較大，給后級的穩(wěn)流濾波電路帶來困難，影響輸出的電流指標(biāo)難以達(dá)到發(fā)揮部分的要求；（3）采用的是離散的數(shù)字信號反饋控制，對數(shù)字信號的量化精度要求較高。方案三：按照方案二AC/DC/DC的設(shè)計(jì)思路，再在斬波電路的前級增加一級穩(wěn)壓電路，使用集成穩(wěn)壓器來降低電網(wǎng)波動(dòng)對斬波電路的影響。控制部分選用單片機(jī)與專用的PWM調(diào)制芯片相結(jié)合的方式，來控制MOSFET開關(guān)管的導(dǎo)通。其輸出電流的大小通過隔離型電流傳感器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬信號

19、。并將這一模擬量分為兩路，一路直接反饋到PWM集成芯片的反饋輸入端，構(gòu)成連續(xù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)；另一路經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片變成數(shù)字信號傳送給單片機(jī)處理，作為輔助的調(diào)節(jié)反饋量，使用軟件算法來修正給定量，減小穩(wěn)態(tài)誤差。 方案三與前面的方案相比，具有以下特點(diǎn)： 是系統(tǒng)為雙環(huán)控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差小； 是成本較低、技術(shù)成熟； 是軟硬件相結(jié)合，可靠性高、功能全、擴(kuò)展余地大，理論上可以達(dá)到設(shè)計(jì)題目的所有性能指標(biāo)。數(shù)控直流電流源主要單元器件的選擇： 開關(guān)管選擇P溝道的MOSFET IRF5210其通斷電流為20A，開關(guān)頻率可達(dá)1MHz，通態(tài)電阻Rds=0.06，能滿足設(shè)計(jì)要求。 PWM芯片選擇SG35

20、25。 SG3525具有欠壓保護(hù)和外部封鎖功能，能方便實(shí)現(xiàn)過壓過流保護(hù)，能輸出兩路波形一致、相位差為180的PWM信號，結(jié)合雙MOSFET管斬波電路的獨(dú)特設(shè)計(jì)，能有效的減少輸出電流的紋波。 電流傳感器的選擇：一是使用電量測量中常用的磁補(bǔ)償式電流傳感器，此種器件在mA級小電流檢測時(shí)由于受漏磁等因素的影響，非線性失真明顯。難以保證對mA級小電量的準(zhǔn)確測量。且該類器件價(jià)格較昂貴。二是使用線性光電耦合器，如線性光電耦合器HCNR200，HCNR200輸出電流 IPD2與LED發(fā)出的伺服光通量成線性比例，且其非線性度為0.01%，傳輸增益為10015%；溫度增益系數(shù)-65ppm/，帶寬大于1MHz，耐壓

21、為直流1000V。具有精度較高、轉(zhuǎn)換速度快、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，能達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 A/D和D/A芯片的選擇：考慮到單片機(jī)的I/O接口資源。選用串行數(shù)據(jù)傳送方式的ADS7841和DAC7512兩款芯片轉(zhuǎn)換精度均為12位的集成芯片，其量化精度能達(dá)到1/40961/2000，完全能達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求。 微控制器芯片采用ATMEL公司的AT89S8252 CMOS 8位單片機(jī)。 人機(jī)界面：采用LCD（液晶）顯示。 輔助電源選擇：輔助電源主要是為控制部分供電的，由于電流源的主電路有開關(guān)管在工作，噪聲干擾大，所以為了確?？刂撇糠值姆€(wěn)定性和可靠性，采用與主電路分離的電源電路供電。 2.4 三相正弦波變頻電

22、源（2005年G題）賽題要求和設(shè)計(jì)方案南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析2. 歷屆的“電源類”賽題設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案 四2.4 三相正弦波變頻電源（2005年G題）2.4.1 三相正弦波變頻電源（2005年G題）賽題要求1賽題要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)三相正弦波變頻電源，輸出線電壓有效值為36V，最大負(fù)載電流有效值為3A，負(fù)載為三相對稱阻性負(fù)載（Y接法）。 （1）基本要求（50分） 輸出頻率范圍為20Hz100Hz的三相對稱交流電，各相電壓有效值之差小于0.5V； 輸出電壓波形應(yīng)盡量接近正弦波，用示波器觀察無明顯失真； 當(dāng)輸入電壓為198V242V，負(fù)載電流有效值為0.53A

23、時(shí)，輸出線電壓有效值應(yīng)保持在36V，誤差的絕對值小于5%； 具有過流保護(hù)(輸出電流有效值達(dá)3.6A時(shí)動(dòng)作)、負(fù)載缺相保護(hù)及負(fù)載不對稱保護(hù)(三相電流中任意兩相電流之差大于0.5A時(shí)動(dòng)作)功能，保護(hù)時(shí)自動(dòng)切斷輸入交流電源。（2）發(fā)揮部分（50分） 當(dāng)輸入電壓為198V242V，負(fù)載電流有效值為0.53A時(shí)，輸出線電壓有效值應(yīng)保持在36V，誤差的絕對值小于1%；（10分） 設(shè)計(jì)制作具有測量、顯示該變頻電源輸出電壓、電流、頻率和功率的電路，測量誤差的絕對值小于5%；（24分） 變頻電源輸出頻率在50Hz以上時(shí)，輸出相電壓的失真度小于5%；（11分） 其他。（5分）2.4.2 三相正弦波變頻電源（200

24、5年G題）賽題分析與設(shè)計(jì)方案例5,914賽題要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)三相正弦波變頻電源，工作原理可以參考電力電子學(xué)中有關(guān)三相正弦波變頻電源的基本原理，核心的電路是SPWM發(fā)生器和全橋逆變電路。保持輸出線電壓有效值的穩(wěn)定是賽題指標(biāo)的主要要求（線電壓有效值的誤差的絕對值小于1%）。發(fā)揮部分要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)測量誤差小于5%，能夠測量電壓、電流、頻率和功率的電路，有24分。頻率可以根據(jù)頻率測量原理，利用系統(tǒng)中微控制器實(shí)現(xiàn)。功率的測量需要測量電壓和電流的有效值，簡潔的方法可以采用專用的真有效值轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)。（1）采用單片機(jī)和FPGA共同控制的三相正弦波變頻電源在一個(gè)采用單片機(jī)和FPGA共同控制的三相正弦波變頻

25、電源的系統(tǒng)中，控制方式采用單片機(jī)和FPGA共同控制的方式，由單片機(jī)AT89S52、IR12864M液晶顯示器、44按鍵構(gòu)成人機(jī)界面，單片機(jī)控制IR12864M液晶顯示器、44按鍵，并與FPGA的通信。FPGA作為本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主控器件，采用一塊Xilinx公司生產(chǎn)的Spartan 2E系列xc2s100e6pq208芯片，利用VHDL（超高速硬件描述語言）編程，產(chǎn)生PWM波和SPWM波。同時(shí)用FPGA完成采集控制邏輯、顯示控制邏輯，系統(tǒng)控制，信號分析、處理、變換等功能。220V/50Hz的市電，經(jīng)過一個(gè)220V/60V的隔離變壓器，輸出60V的交流電壓，經(jīng)整流得直流電壓，經(jīng)斬波得到一個(gè)幅度可調(diào)的

26、穩(wěn)定直流電壓。斬波電路的IGBT開關(guān)器件選用BUP304，BUP304的驅(qū)動(dòng)電路由集成化專用IGBT驅(qū)動(dòng)器EXB841構(gòu)成，EXB841的PWM驅(qū)動(dòng)輸入信號由FPGA提供，并采用光電隔離。輸出的斬波電壓經(jīng)逆變得到一系列頻率的三相對稱交流電。逆變電路采用全橋逆變電路，MOSFET橋臂由六個(gè)K1358構(gòu)成，K1358的驅(qū)動(dòng)電路選用IR2111，IR2111的控制信號SPWM由FPGA提供。逆變輸出電壓經(jīng)過低通濾波，輸出平滑的正弦波，輸出信號分別經(jīng)電壓、電流檢測，送AD637真有效值轉(zhuǎn)換芯片，輸出模擬電平，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，輸出數(shù)據(jù)送FPGA處理。送入FPGA的數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列處理，送顯示電

27、路，顯示輸出電壓、電流、頻率及功率。（2）采用DSP和單片機(jī)共同控制的三相正弦波變頻電源采用DSP和單片機(jī)共同控制的三相正弦波變頻電源由DSP三相正弦波變頻電源的主電路和單片機(jī)的測量系統(tǒng)兩部分組成。在一個(gè)采用DSP三相正弦波變頻電源的主電路中，交流電源經(jīng)過橋式全波整流后進(jìn)行電容濾波，輸出直流電，作為逆變電路的直流電源。同時(shí)也提供一路電源作為系統(tǒng)所需要的直流穩(wěn)壓電源。為保證系統(tǒng)安全性，交流電源入口處串聯(lián)5 A保險(xiǎn)管。三相SPWM信號由電機(jī)控制專用DSP芯片TMS320LF2407生成。首先在DSP中的FLASH中存入512點(diǎn)的正弦表，改變讀取正弦表每兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，可以改變輸出正弦波的頻率

28、，讀取正弦表兩個(gè)點(diǎn)之間時(shí)間間隔可以由定時(shí)器控制。 三相橋式逆變電路可以利用分立元件和集成的智能功率模塊（IPM，例如PM30CSJ060）組成。采用分立元件組成的三相橋式逆變電路，通常需要6個(gè)IGBT作為開關(guān)器件，以及IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。利用內(nèi)部包括有橋式逆變電路和驅(qū)動(dòng)電路的集成智能功率模塊（IPM），其外圍電路簡單，還具有多種保護(hù)的功能。 在一個(gè)采用單片機(jī)的測量系統(tǒng)，利用內(nèi)部包含有A/D的單片機(jī)（例如PIC18F452等），通過電流傳感器，電壓傳感器對線電壓，線電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過調(diào)理電路送入A/D，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算，計(jì)算后通過液晶屏顯示所測量結(jié)果，并顯示出被測信號的

29、波形。也可以同時(shí)實(shí)時(shí)檢測電流有效值，當(dāng)電流有效值大于3. 6 A時(shí)，立刻通過I/O口控制過流保護(hù)模塊切斷主回路來實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。 UID348013 帖子251 精華1 威望1035 芯幣243 枚 E金幣0 枚 閱讀權(quán)限30 在線時(shí)間42 小時(shí) 注冊時(shí)間2011-7-30 最后登錄2012-7-17 查看詳細(xì)資料2.5開關(guān)穩(wěn)壓電源（2007年E題 本科組）賽題要求和設(shè)計(jì)方案南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析2. 歷屆的“電源類”賽題設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案 五2.5開關(guān)穩(wěn)壓電源（2007年E題 本科組）2.5.1開關(guān)穩(wěn)壓電源（2007年E題）【本科組】賽題要求1賽題要求設(shè)計(jì)

30、并制作一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源。在電阻負(fù)載條件下，使電源滿足下述要求：（1）基本要求（50分） 輸出電壓UO可調(diào)范圍：30V36V； 最大輸出電流IOmax：2A； U2從15V變到21V時(shí)，電壓調(diào)整率SU2%（IO=2A）； IO從0變到2A時(shí)，負(fù)載調(diào)整率SI5%（U2=18V）； 輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； DC-DC變換器的效率 70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； 具有過流保護(hù)功能，動(dòng)作電流IO（th）=2.50.2A。（2）發(fā)揮部分（50分） 進(jìn)一步提高電壓調(diào)整率，使SU0.2%（IO=2A）；（10分） 進(jìn)一步提高負(fù)載調(diào)整

31、率，使SI0.5%（U2=18V）；（10分） 進(jìn)一步提高效率，使 85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（15分） 排除過流故障后，電源能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)；（4分） 能對輸出電壓進(jìn)行鍵盤設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，步進(jìn)值1V，同時(shí)具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。（6分） 其他。（5分）2.5.2開關(guān)穩(wěn)壓電源（2007年E題）【本科組】賽題分析與設(shè)計(jì)方案例6,914分析賽題要求，是要制作一個(gè)DC-DC升壓型的開關(guān)穩(wěn)壓電源，工作原理可以參考電力電子學(xué)中有關(guān)升壓型DC-DC的基本原理，核心的電路結(jié)構(gòu)是Boost電路。電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、效率和過流保護(hù)是基本部分和發(fā)揮部分共同的要求，但

32、要求效率 85%，顯然需要對這個(gè)系統(tǒng)電路的功耗進(jìn)行控制。發(fā)揮部分還要求制作一個(gè)數(shù)字電壓電流表，其他部分可以考慮增加與語音報(bào)數(shù)、報(bào)警等功能。在一個(gè)采用單片機(jī)與Boost斬波電路的開關(guān)穩(wěn)壓電源系統(tǒng)中，系統(tǒng)以Boost斬波電路為核心，以單片機(jī)為主控制器和PWM信號發(fā)生器，根據(jù)負(fù)載反饋信號對PWM信號做出調(diào)整，進(jìn)行可靠的閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。系統(tǒng)輸出直流電壓可以通過鍵盤設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，并能對輸入電壓、輸出電壓和輸出電流進(jìn)行測量和顯示。本系統(tǒng)要求電源整體效率達(dá)到85 %，電源的額定功率為PO36V2A72 W，則對應(yīng)的輸入功率為PiPO/0. 8584. 7 W，即允許功耗為12. 7 W。電路的

33、功耗與開關(guān)管的損耗（包括開關(guān)損耗和通態(tài)損耗），開關(guān)損耗與開關(guān)頻率直接相關(guān)，通態(tài)損耗為QonI2Ron（Ron為開關(guān)管導(dǎo)通電阻）。續(xù)流二極管損耗為QDUI（U為二極管導(dǎo)通壓降）。例如選擇IRF3205功率MOSFET，其導(dǎo)通電阻僅為8 m；續(xù)流二極管選擇肖特基二極管745，導(dǎo)通壓降為0.7V。使用采樣電阻對輸出電流進(jìn)行采樣時(shí)，采樣電阻的損耗為QrI2r，例如使用0.1的采樣電阻，額定輸出時(shí)的損耗為Qr（220.1）W0.4 W。單片機(jī)可以選用MSP430 F449、PIC16F877等低功耗單片機(jī)，單片機(jī)的功耗與CPU時(shí)鐘頻率有關(guān)，降低單片機(jī)時(shí)鐘頻率可使損耗減小。另外還需要考慮測量控制電路的功耗

34、，如信號放大用的運(yùn)放使用低電源電壓、RailToRai1型的運(yùn)放也可降低功耗。在Boost斬波電路中，開關(guān)的開通和關(guān)斷受外部PWM信號控制，電感L將交替地存儲和釋放能量，電感L儲能后使電壓泵升，而電容C可將輸出電壓保持平穩(wěn)，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為UOU1（tontoff ）/ toff，通過改變PWM控制信號的占空比可以相應(yīng)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的變化。該電路采取直接直流變流的方式實(shí)現(xiàn)升壓，電路結(jié)構(gòu)較為簡單，損耗較小，效率較高。為降低開關(guān)損耗，工作頻率不宜過高，開關(guān)頻率選定為20 kHz左右。功率場效應(yīng)管開關(guān)損耗小、工作頻率較高，選取功率場效應(yīng)管作為Boost斬波電路中開關(guān)管。由于流過電感L的電流有

35、很大的直流分量，為了防止電感飽和，電感的磁芯需加氣隙。考慮系統(tǒng)總功率大于120 W，需要選擇大容量的磁芯（如EE42型磁芯）和較大截面積的導(dǎo)線。系統(tǒng)采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM控制信號。單片機(jī)根據(jù)取樣電路的反饋對PWM信號做出調(diào)整以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出c 2.6光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（2009年A題）【本科組】賽題要求和設(shè)計(jì)方案南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析2. 歷屆的“電源類”賽題設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案 六2.6光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（2009年A題）【本科組】2.6.1光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（2009年A題）【本科組】賽題要求1賽題要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置。用直流穩(wěn)壓電源

36、US和電阻RS模擬光伏電池，US=60V，RS=3036；uREF為模擬電網(wǎng)電壓的正弦參考信號，其峰峰值為2V，頻率fREF為4555Hz；T為工頻隔離變壓器，變比為n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，將uF作為輸出電流的反饋信號；負(fù)載電阻RL=3036。設(shè)計(jì)詳細(xì)要求與評分標(biāo)準(zhǔn)等請登錄查詢。2.6.2光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（2009年A題）【本科組】設(shè)計(jì)方案7,914根據(jù)賽題要求，系統(tǒng)MPPT電路采用DC-DC結(jié)構(gòu)，采用雙反饋對模擬光伏電池的內(nèi)阻電壓以及DC-DC的輸出電壓進(jìn)行采樣反饋。DC-AC部分采用全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對頻率以及相位的跟蹤。本光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置

37、系統(tǒng)主要由DC-DC、DC-AC、并網(wǎng)控制電路和保護(hù)電路等部分組成。本光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置的DC-DC變換部分用于實(shí)現(xiàn)MPPT功能的控制，MPPT控制方式采用雙反饋的形式，同時(shí)采樣輸出電壓和模擬光伏電池內(nèi)阻的電壓；逆變部分采用驅(qū)動(dòng)芯片IRF540進(jìn)行全橋逆變，用自然采樣法完成SPWM的調(diào)制；并網(wǎng)部分采用STC89C52單片機(jī)處理實(shí)現(xiàn)反饋信號頻率和相位的跟蹤以完成并網(wǎng)。反饋部分分為兩級，第一級反饋實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤功能，第二級反饋利用電壓控制模擬電位器使輸出電壓穩(wěn)定，形成了雙重反饋環(huán)節(jié)，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在保護(hù)上，具有輸入欠壓、輸出過流和短路保護(hù)的功能，增強(qiáng)了該裝置的可靠性和安全性。該裝置基本

38、上完成了各項(xiàng)指標(biāo)，輸入功率為24.48W，逆變部分效率達(dá)到了81.7%。其中：SPWM波的實(shí)現(xiàn)可以采用AD9851DDS或者采用自然采樣法實(shí)現(xiàn)SPWM波等方法。雖然采用AD9851DDS集成芯片生成SPWM波比較容易，但是編程復(fù)雜，成本也較高。自然采樣法是以正弦波為調(diào)制波,等腰三角波為載波進(jìn)行比較,在兩個(gè)波形的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制開關(guān)器件的通斷。自然比較法生成的SPWM波經(jīng)過低通濾波后最接近正弦波，實(shí)現(xiàn)起來也不難，并且降低成本。頻率和相位跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)可以采用單片機(jī)或者鎖相環(huán)等方法。采用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)同頻和同相的功能電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。利用STC89C52單片機(jī)同時(shí)對uREF和uF的頻率和相位進(jìn)行

39、檢測，經(jīng)計(jì)算處理后，使uF與uREF同頻及同相，以實(shí)現(xiàn)頻率和相位的跟蹤，實(shí)現(xiàn)的方法簡單可行。 2.7 開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)（2011年A 題）【本科組】賽題要求和設(shè)計(jì)方案南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析2. 歷屆的“電源類”賽題設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方案 七2.7 開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)（2011年A 題）【本科組】2.7.1 開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)（2011年A 題）【本科組】賽題要求1賽題要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16W 的8V DC/DC 模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)。1.基本要求（1）調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓UO=8

40、.00.4V。（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60% 。（3）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和IO =1.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%。（4）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和IO =1.5A 且按 I1:I2= 1:2 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊輸出電流的相對誤差絕對值不大于5%。2. 發(fā)揮部分（1）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使負(fù)載電流IO 在1.53.5A之間變化時(shí)，兩個(gè)模塊的輸出電流可在（0.52.0）范圍內(nèi)按

41、指定的比例自動(dòng)分配，每個(gè)模塊的輸出電流相對誤差的絕對值不大于2%。（2）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓UO=8.00.4V，使兩個(gè)模塊輸出電流之和IO =4.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對誤差的絕對值不大于2%。（3）額定輸出功率工作狀態(tài)下，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)效率。（4）具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)功能，保護(hù)閾值電流為4.5A（調(diào)試時(shí)允許有0.2A 的偏差）。（5）其他。2.7.2 開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)（2011年A 題）【本科組】賽題分析與設(shè)計(jì)方案2,914根據(jù)賽題要求，系統(tǒng)采用兩路Buck電路作為DC-DC主電路，PWM驅(qū)動(dòng)采用開關(guān)電源控制芯片SG

42、3525，兩路主控制器為AVR單片機(jī)ATMEGA16L。單片機(jī)通過采樣電壓電流值和輸入的鍵值來計(jì)算輸出信號。此信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，作為參考信號輸入PID調(diào)節(jié)電路，從而調(diào)節(jié)輸出電流電壓值，完成均流、穩(wěn)壓及過流保護(hù)功能。電流采樣采用高精度霍爾電流傳感器（精度為0.5%），A/D、D/A采用12位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，PID電路中的運(yùn)放采用高精度的工業(yè)級運(yùn)放LM224和LM258芯片。其中：DC-DC主回路拓?fù)溥x擇：方案一采用反激式電路。開關(guān)管導(dǎo)通期間儲存能量，當(dāng)它截止時(shí)才向負(fù)載釋放能量，故高頻變壓器在開關(guān)工作過程中，既起變壓隔離作用，又是儲能元件。但是，由于變壓器存在漏感，將在原邊形成很大的電壓尖峰，

43、可能擊穿開關(guān)器件。需要設(shè)鉗位電路予以保護(hù)。方案二采用Buck降壓電路。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓加到LC濾波器的輸入端，能量存儲在電感中，電流線性上升。當(dāng)開關(guān)斷開，電感續(xù)流。Buck電路只能降壓，其結(jié)構(gòu)較簡單，效率較高，無需高頻變壓器。方案一可以實(shí)現(xiàn)題目要求，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高；方案二不僅滿足題目要求且相對方案一，結(jié)構(gòu)更為簡單、成本較低，效率更高，無須繞變壓器，故本系統(tǒng)選擇方案二。開關(guān)管控制器選擇：方案一直接采用AVR單片機(jī)ATMEGA16L產(chǎn)生的PWM波來控制MOS管的開通關(guān)斷。隔離采用TLP250光耦芯片，驅(qū)動(dòng)采用兩個(gè)非門來實(shí)現(xiàn)。此方案控制電路簡單，易于控制，但對單片機(jī)要求高，可能難達(dá)到題

44、目要求。方案二采用專用的開關(guān)電源控制芯片SG3525產(chǎn)生PWM波。根據(jù)賽題要求5秒鐘內(nèi)給出穩(wěn)定讀數(shù)，用軟件很難達(dá)到如此短時(shí)間要求，硬件電路卻很容易實(shí)現(xiàn)。所以本系統(tǒng)選擇方案二。電流檢測：電流檢測采用高精度的霍爾型電流傳感器SCK8-50A完成采樣，輸入電流與輸出電壓之比為1.25。由于其檢測電流偏大，可用導(dǎo)線繞10圈來增大其測量范圍（電流為0.5A時(shí)，輸出電壓為0.4V）。此輸出電壓信號進(jìn)入PID調(diào)節(jié)電路和A/D。與D/A輸出的設(shè)定電流信號進(jìn)行比較調(diào)節(jié)，D/A輸出的參考信號是單片機(jī)對A/D輸入的電流信號進(jìn)行計(jì)算處理并結(jié)合輸入的鍵值得到分配的電流值。所得誤差信號通過輸入到SG3525的脈寬比較器C

45、OMP端控制PWM輸出。電壓檢測：電壓采樣直接采用電阻分壓實(shí)現(xiàn)。所得電壓信號輸入到ADC，再送到單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算，從而調(diào)節(jié)輸出。開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法有輸出阻抗法、主從設(shè)置法、按平均電流值自動(dòng)均流法、最大電流自動(dòng)均流法、熱應(yīng)力自動(dòng)均流法及外加均流控制器均流法。本系統(tǒng)有兩種監(jiān)控模式。一種為自動(dòng)分配電流模式，一種為手動(dòng)設(shè)定分配比例模式。通過監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)均流。采用軟硬件聯(lián)合方進(jìn)行均流控制，軟件控制是通過軟件采樣輸出電流值，根據(jù)輸出電流值計(jì)算設(shè)定硬件電路的所需的參考電壓。硬件電路主要采用PID調(diào)節(jié)電路，比較軟件給定的參考電壓與系統(tǒng)輸出平均電流對應(yīng)的電壓，所得誤差信號輸入PWM驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)開關(guān)管從

46、而調(diào)節(jié)兩路輸出電流值。當(dāng)輸出電流為1A時(shí)和4.0A時(shí)按1:1的比例自動(dòng)設(shè)定分配電流值；當(dāng)輸出電流為1.5A到3.5A時(shí)，按任意比例手動(dòng)設(shè)定分配電流值。軟件方式易于實(shí)現(xiàn)，均流精度高，但其瞬態(tài)響應(yīng)比較差，調(diào)節(jié)時(shí)間長。硬件電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但其瞬態(tài)響應(yīng)比較快，調(diào)節(jié)時(shí)間短。采用軟硬件聯(lián)合方式使系統(tǒng)同時(shí)具有來那個(gè)軟硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。不僅精度高，而且反應(yīng)快，電路結(jié)構(gòu)也較簡單。過流保護(hù)直接用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)輸出電流超過4.5A時(shí)，得到相應(yīng)的電流傳感輸出電壓為4.5/1.25即3.6V，當(dāng)單片機(jī)采樣到的電流信號超過此值時(shí)，單片機(jī)輸出高電平到芯片SG3525的保護(hù)關(guān)斷10腳（Shutdown端）功能，此腳接高電平時(shí)控

47、制器輸出被禁止（輸入電壓大于0.7V時(shí)輸出PWM信號關(guān)閉）。過2秒后，如果采樣到的電流信號減小，則輸出低電平到10腳，電路恢復(fù)工作。影響系統(tǒng)效率的因素主要有Buck開關(guān)器件損耗、電感儲能損耗、整流二極管損耗、輔助電源損耗、線性調(diào)整電路和數(shù)字控制電路損耗。因此本系統(tǒng)提高效率的方法有：合理選擇電路結(jié)構(gòu)；適當(dāng)降低開關(guān)頻率（20kHz），并設(shè)計(jì)緩沖網(wǎng)絡(luò)降低開關(guān)管關(guān)斷損耗；加大主回路電流容量；選擇導(dǎo)通壓降小的二極管，并采用多個(gè)并聯(lián)的方法來降低二極管導(dǎo)通損耗；合理選擇磁芯和繞線規(guī)格，避免磁飽和并降低銅損；減小或消除系統(tǒng)中的振蕩；降低控制電路部分的消耗、提高輔助電源的效率；合理分配各模塊的效率損失。損耗計(jì)算

48、如下：MOS管的損耗PD=PDon+PDS=I2LOADRDS_ON(CRSSU2INfSWILOAD)/IGATE=1.7W；儲能電感損耗PIND=PCu+PFe=I2rmsReBm；整流二極管損耗PDIOD=1.6IDCUF；輔助電源損耗PS=PDSPDIOSS。 UID348013 帖子251 精華1 威望1035 芯幣243 枚 E金幣0 枚 閱讀權(quán)限30 在線時(shí)間42 小時(shí) 注冊時(shí)間2011-7-30 最后登錄2012-7-17 查看詳細(xì)資料2.8 有關(guān)培訓(xùn)的一些建議2.8 有關(guān)培訓(xùn)的一些建議2.8.1 歷屆“電源類”賽題的主要知識點(diǎn)從歷屆“電源類”賽題來看，主攻“電源類”賽題方向的

49、同學(xué)需要了解：變頻電源、PWM開關(guān)電源等工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路組成lAC電源變壓器的設(shè)計(jì)與制作l高頻開關(guān)電源變壓器的設(shè)計(jì)與制作lAC整流和濾波電路設(shè)計(jì)與制作l斬波和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與制作l逆變和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與制作l電流、電壓檢測電路設(shè)計(jì)與制作l過流和過壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)與制作l真有效值檢測電路設(shè)計(jì)與制作lADC和DAC電路設(shè)計(jì)與制作lDC-DC升壓型開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)與制作lDC-DC降壓型開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)與制作l直流穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)與制作l單片機(jī)、FPGA、ARM最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)與制作l微控制器外圍電路（顯示器、鍵盤、開關(guān)等）的設(shè)計(jì)與制作l2.8.2一些建議：“電源類”賽題中所涉及到的一些知識點(diǎn)，對有些

50、專業(yè)的同學(xué)來講，在專業(yè)課程中是沒有的，需要自己去搞清楚。這一點(diǎn)很重要。理論用來指導(dǎo)行動(dòng)。沒有理論基礎(chǔ)，盲人摸象，行動(dòng)一定會(huì)有困難。另外，“電源類”賽題的實(shí)踐性要求很強(qiáng)，例如變壓器的制作，特別是高頻開關(guān)電源變壓器的制作，電感線圈的設(shè)計(jì)與制作、PCB的設(shè)計(jì)等。站在岸上是學(xué)不會(huì)游泳的。建議從簡單的基本的電源類電路做起，如簡單的直流穩(wěn)壓器電路等，通過一些作品的制作和訓(xùn)練，找到感覺。（1）主攻“電源類”賽題方向的同學(xué)在訓(xùn)練過程中，以歷屆賽題為基礎(chǔ)，可以選擇已經(jīng)出現(xiàn)過的一些賽題做一些訓(xùn)練；主要訓(xùn)練這類賽題的共用部分，如變壓器、AC-DC、濾波器、微控制器、ADC/DAC等。完成相關(guān)模塊的設(shè)計(jì)制作，以備競賽

51、需要。（2）主攻“電源類”賽題方向的同學(xué)還應(yīng)該注意與電源特性和指標(biāo)參數(shù)測試有關(guān)的儀器儀表的設(shè)計(jì)與制作。一些賽題會(huì)包含這方面的內(nèi)容，如2007年本科組E題“開關(guān)穩(wěn)壓電源”要求測量輸出電壓和電流。（3）主攻“電源類”賽題方向的同學(xué)還可以發(fā)揮自己的想象力，考慮一下： 還有哪些“電源類”的賽題在競賽中沒有出現(xiàn)過？如大功率電流源等，在培訓(xùn)過程中事先訓(xùn)練一下。 已經(jīng)出現(xiàn)過的一些賽題，考慮一下哪些可能會(huì)在放大器、儀器儀表、高頻、控制類等賽題中出現(xiàn)？ 已經(jīng)出現(xiàn)過的一些賽題，考慮一下哪些可能在指標(biāo)和功能方面會(huì)有哪些變化？如效率、穩(wěn)定度、輸出功率等。 已經(jīng)出現(xiàn)過的一些賽題，考慮一下哪些可能在制作要求方面會(huì)有哪些變

52、化？（4）主攻其他方向的同學(xué)，也需要注意電源的設(shè)計(jì)與制作。 UID348013 帖子251 精華1 威望1035 芯幣243 枚 E金幣0 枚 閱讀權(quán)限30 在線時(shí)間42 小時(shí) 注冊時(shí)間2011-7-30 最后登錄2012-7-17 查看詳細(xì)資料3推薦幾本教材南華大學(xué)黃智偉 備戰(zhàn)2013電子設(shè)計(jì)競賽 “電源類”賽題分析3推薦幾本教材“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽“十二五規(guī)劃”教材”系列叢書由黃智偉編著，北京航空航天大學(xué)出版社2011.1出版，其特點(diǎn)是以全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽所需要的知識點(diǎn)和競賽技能為基礎(chǔ)，內(nèi)容豐富實(shí)用，敘述簡潔清晰，工程性強(qiáng)，突出了設(shè)計(jì)制作競賽作品的方法與技巧?！跋到y(tǒng)設(shè)計(jì)”、“電路設(shè)

53、計(jì)”、“技能訓(xùn)練”、“制作實(shí)訓(xùn)”、“常用電路模塊制作”和“ARM嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐”六本書互為補(bǔ)充，構(gòu)成一個(gè)完整的訓(xùn)練體系。“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第2版）”（黃智偉編著，北京航空航天大學(xué)出版社2011.1，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽“十二五規(guī)劃”教材） 通過對歷年的競賽設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行系統(tǒng)方案分析、單元電路設(shè)計(jì)、集成電路芯片選擇，全面系統(tǒng)地介紹電子設(shè)計(jì)競賽作品的基本設(shè)計(jì)方法，目的是使學(xué)生建立一個(gè)“系統(tǒng)概念”，在電子設(shè)計(jì)競賽中能夠盡快的拿出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案?！叭珖髮W(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 電路設(shè)計(jì)（第2版）”（黃智偉編著，北京航空航天大學(xué)出版社2011.1，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽“十二五規(guī)劃”

54、教材）通過對9類140多個(gè)電路設(shè)計(jì)實(shí)例所采用的集成電路芯片的主要技術(shù)性能與特點(diǎn)、芯片封裝與引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用電路等內(nèi)容進(jìn)行介紹，目的是使學(xué)生全面、系統(tǒng)地掌握電路設(shè)計(jì)的基本方法，能夠在電子設(shè)計(jì)競賽中盡快的“找到”和“設(shè)計(jì)”出適用的電路?！叭珖髮W(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 技能訓(xùn)練（第2版）” （黃智偉編著，北京航空航天大學(xué)出版社2011.1，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽“十二五規(guī)劃”教材）通過對元器件的選用，印制電路板的設(shè)計(jì)與制作，元器件和導(dǎo)線的安裝和焊接；元器件的檢測，電路性能參數(shù)的測量，模擬電路、數(shù)字電路和整機(jī)的調(diào)試與故障檢測，設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告的寫作，培訓(xùn)學(xué)生全面、系統(tǒng)地掌握在電子競賽作品制作過程中必需的一些基本技能?！叭珖髮W(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽 制作實(shí)訓(xùn)（第2版）” （黃智偉編著，北京航空航天大學(xué)出版社2011.1，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽“十二五規(guī)劃”教材）與“技能訓(xùn)練”相結(jié)合，通過單片機(jī)最小系統(tǒng)、FPGA最小系統(tǒng)、模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、電源電路等30多個(gè)制作實(shí)例，掌握主要元器件特性、電路結(jié)構(gòu)、印制電路