2013全国大学生电子设计竞赛电源类历届赛题分析

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1、2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析1.历届的“电源类”赛题在10届电子设计竞赛中，电源类赛题有8题[1]①简易数控直流电源（1994年A题）②直流稳压电源（1997年A题）③数控直流电流源（2005年F题）④三相正弦波变频电源（2005年G题）⑤开关稳压电源（2007年E题）【本科组】⑥光伏并网发电模拟装置（2009年A题）【本科组】⑦电能搜集充电器（2009年E题）【本科组】⑧开关电源模块并联供电系统（2011年A题）【本科组】比较历届赛题可以看到，“电源类”赛题从DC→AC，从单个电源到多个电源并联，而且设计要求是越来越高（例如，

2、精度、效率（≥80%）等）。例如：2005年G题“三相正弦波变频电源”赛题要求[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

3、护(三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。2009年A题【本科组】“光伏并网发电模拟装置”赛题要求[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，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≥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。2011年A题【本科组】“开关电源模块并联供电系统”赛题要求[1]:赛

4、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。（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）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60%。（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=4.0A且按I1:I2=1:1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的

5、相对误差绝对值不大于2%。（4）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%。（5）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）。南华大学黄智伟备战2013电子设计竞赛“电源类”赛题分析2.历届的“电源类”赛题设计要求和设计方案一2.1简易数控直流电源（1994年A题）2.1.1简易数控直流电源赛题要求[1]赛题要求设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源（1）基本要求a.输

6、出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；b.输出电流：500mA；c.输出电压值由数码管显示；d.由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；e.为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。（2）发挥部分a.输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；b.用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；c.扩展输出电压种类（比如三角波等）。2.1.2简易数控直流电源系统设计方案[2,9~14]采用单片机作为控制器的简易数控直流电源设计方案如下所示：设计方案中采用AT89S52单片

7、机完成系统的数控功能；采用8279作为键盘／显示器接口控制器，可简化接口引线，减少软件对键盘／显示器的查询时间，提高AT89S52单片机的利用率；输出部分采用DAC0832与运算放大器OP077，OP077输出电压波形与D／A变换输出波形相同，可以输出直流电平，和根据预先生成波形的量化数据产生多种波形输出；显示部分采用MXA136组成的三位半的数字电压表（DVM）直接显示输出电压值，一旦系统工作异常，出现预置值与输出值偏差过大，用户可根据该信息予以处理。采用带有ADC和DAC的微控制器系统（如STM32）系统结构会更简单。功率输出电路由运

8、算放大器LF356和达林顿管TIP122与TIP127组成，LF356和达林顿管TIP122与TIP127构成闭环推挽输出电路形式，推挽功率放大器可以保证输出电压较好地跟踪D/A变换的输出。过