备战2015全国大学生电子设计竞赛 电源类赛题分析.pdf

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1、1南华大学黄智伟备战2015全国大学生电子设计竞赛电源类赛题分析一、电源类作品1.1电源类赛题分析1.1.1历届的“电源类”赛题在11届全国大学生电子设计竞赛中，电源类赛题有10题[1]：①简易数控直流电源（第1届，1994年A题）②直流稳压电源（第3届，1997年A题）③数控直流电流源（第7届，2005年F题）④三相正弦波变频电源（第7届，2005年G题）⑤开关稳压电源（第8届，2007年E题，本科组）⑥光伏并网发电模拟装置（第9届，2009年A题，本科组）⑦电能搜集充电器（第9届，2009年E

2、题，本科组）⑧开关电源模块并联供电系统（第10届，2011年，A题，本科组）⑨单相AC-DC变换电路（第11届，2013年A题，本科组）⑩直流稳压电源及漏电保护装置（第11届，2013年L题，高职高专组）从历届赛题可以看到，“电源类”赛题从AC→DC，从DC→AC，从单相电到3相电，从线性稳压器到开关稳压器，从单个电源到多个电源并联，已经涉及到电源设计基础的和先进的技术，而且赛题要求的技术参数指标也是越来越高（例如，精度、效率η（≥95%）等）。例1：2005年G题“三相正弦波变频电源”赛题要求[

3、1]：（1）输出频率范围为20Hz～100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V；（2）当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%；（3）设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量误差的绝对值小于5%；（4）变频电源输出频率在50Hz以上时，输出相电压的失真度小于5%；（5）具有过流保护(输出电流有效值达3.6A时动作)、负载缺相保护及负载不对称保护(三相电流中任意两相电流之差大于0

4、.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。例2：2009年A题（本科组）“光伏并网发电模拟装置”赛题要求[1]：1（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：RS和RL在给定范围内变化时，使UUdS=，2相对偏差的绝对值不大于1%。（2）具有频率跟踪功能：当fREF在给定范围内变化时，使uF的频率fF=fREF，相对偏差绝对值不大于1%。（3）DC-AC变换器的效率，使η≥80%（RS=RL=30Ω时）。（4）具有输入欠压保护功能，具有输出过流保护功能。例3：2011年A题（本科组）“开关电源

5、模块并联供电系统”赛题要求[1]:赛题要求设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。12（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.0±0.4V，使负载电流IO在1.5~3.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。（2）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=4.0A且按I1:I2=1:1模式自动分配电

6、流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于2%。（3）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=1.5A且按I1:I2=1:2模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允许有±0.2A的偏差）。例4：2013年A题（本科组）“单相AC-DC变换电路”赛题要求[1]:设计并制作一个单相AC-DC变换电路，输入交流电压US=24V、输出直流电压UO=36V，输出电流IO=2A，

7、输入侧功率因数不低于0.98，AC-DC变换效率不低于95%。1.1.2历届“电源类”赛题的主要知识点从历届“电源类”赛题来看，主攻“电源类”赛题方向的同学需要了解的主要知识点如下：ò变频电源、PWM开关电源等工作原理、系统结构和电路组成òAC电源变压器的设计与制作ò高频开关电源变压器的设计与制作òAC整流和滤波电路设计与制作ò斩波和驱动电路设计与制作ò逆变和驱动电路设计与制作ò电流、电压检测电路设计与制作ò过流和过压保护电路设计与制作ò真有效值检测电路设计与制作òAC-DC开关电源电路设计与制作

8、òDC-DC升压型开关电源电路设计与制作òDC-DC降压型开关电源电路设计与制作ò直流稳压电路设计与制作ò单片机、FPGA、ARM最小系统电路设计与制作ò微控制器外围电路（显示器、键盘、开关等）的设计与制作òADC和DAC电路设计与制作1.1.3“电源类”赛题培训的一些建议“电源类””赛题中所涉及到的一些知识点，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。这一点很重要。理论用来指导行动。没有理论基础，盲人摸象，行动一定会有困难。另外，“电源类””赛题的实践性要求很