单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2008年湖北省高校电子信息类专业教学改革与电子设计竞赛工作研讨会,-2007年全国大学生电子设计竞赛题解析,E题-,开关稳压电源,三 峡 大 学,高 学 军,10/29/2024,1,开关稳压电源（E题）【本科组】,题目/分析,1.,方案选择,2.,参数计算,3.,控制方案,4.,其他,5.,10/29/2024,2,题目、分析,测试、评分,题目分析,方案,选择,计算,其他,控,方案,10/29/2024,3,开关稳压电源（E题)题目/分析,一、任务,设计并制作如图1所示的开关稳压电源10/29/2024,4,二、要求,在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：,1基本要求,输出电压,U,O,可调范围：,30V,36V,；,最大输出电流,I,Omax,：,2A,；,U,2,从,15V,变到,21V,时，电压调整率,SU2%(I,O,=2A),I,O,从,0,变到,2A,时,，负载调整率,SI5%(U2=18V),输出噪声纹波电压峰,-,峰值,U,OPP,1V,（,U,2,=18V,U,O,=36V,I,O,=2A,）；,DC-DC,变换器的效率,70%,（,U,2,=18V,U,O,=36V,I,O,=2A,）；,具有过流保护功能，动作电流,I,O,=2.50.2A,开关稳压电源（E题)题目/分析,10/29/2024,5,2发挥部分,进一步提高电压调整率，使,SU0.2%,（,IO=2A,）；,进一步提高负载调整率，使,SI0.5%,（,U2=18V,）；,进一步提高效率，使,85%,（,U2=18V,UO=36V,IO=2A,）,排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；,能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值,1V,，同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。
其他开关稳压电源（E题)题目/分析,10/29/2024,6,三、说明,DC-DC,变换器,不允许使用成品模块,，但可使用开关电源控制芯片U2,可通过交流调压器改变,U1,来调整DC-DC,变换器（含控制电路）只能由,UIN,端口供电,，不得另加辅助电源本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于,20MHz,模拟示波器（,AC,耦合、扫描速度,20ms/div,）测量,U,OPP,本题中电压调整率,SU,指,U2,在指定范围内变化时，输出电压,UO,的变化率；负载调整率,SI,指,I,O,在指定范围内变化时，输出电压,UO,的变化率；,DC-DC,变换器效率,=PO/P,IN,，其中,P,O,U,O,I,O,，,P,IN,U,IN,I,IN,开关稳压电源（E题)题目/分析,10/29/2024,7,电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点,.,设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出开关稳压电源（E题)题目/分析,10/29/2024,8,四、评分标准,项 目,应包括的主要内容或考核要点,满 分,设计,报告,方案论证,DC-DC主回路拓扑；控制方法及实现方案；提高效率的方法及实现方案,8,电路设计,与参数计算,主回路器件的选择及参数计算；控制电路设计与参数计算；效率的分析及计算；保护电路设计与参数计算；数字设定及显示电路的设计,20,测试方法与数据,测试方法；测试仪器；测试数据,(着重考查方法和仪器选择的正确性以及数据是否全面、准确),10,测试结果分析,与设计指标进行比较，分析产生偏差的原因，并提出改进方法,5,电路图及设计文件,重点考查完整性、规范性,7,总分,50,基本,要求,实际制作完成情况,50,开关稳压电源（E题)题目/分析,10/29/2024,9,30,36,36,10/29/2024,10,开关稳压电源（E题)题目/分析,10/29/2024,11,10/29/2024,12,DC-DC,电 路选择,（六种电路分析比较）,方案,选择,参数,计算,其他,控制,方案,题目分析,10/29/2024,13,要求:,输出电压,U,O,可调范围：,30V,36V,；,最大输出电流,I,Omax,：,2A,；,保护功能,开关稳压电源（E题)方案选择,U2=1521V,U,IN,=(1.2)U2=18-26V,升压1.152倍,升压电路,10/29/2024,14,根据题目分析，可以利用简单的升压（Boost）电路实现要求；,“,开关稳压,电源”查资料，利用变压器等电路就复杂；,本题一般学过电力电子的同学都可以作出来，实现相对容易-与2005年三相电源比较,开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,15,第七届（2005年）三相正弦波变频电源（G题）,1、基本要求,（1）输出频率范围为20Hz100Hz的三相对称交流电，各相电压有效值之差小于0.5V；,（2）输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真；,（3）当输入电压为198V242V，负载电流有效值为0.53A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于5%；,（4）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0.5A时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源,。
开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,16,主电路方案选择：,单管反激式,4,半桥逆变-整流 9,全桥逆变-整流,3,降压电路 1,双Boost电路 2,Boost电路 32,合计 51,开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,17,主电路方案选择：,单管反激式,开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,18,主电路方案选择：,半桥逆变-整流,开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,19,主电路方案选择：,全桥逆变-整流,开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,20,主电路方案选择：,降压电路比较容易实施，不会出现问题,开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,21,主电路方案选择：,双Boost电路,开关稳压电源（E题)方案选择,Uin,10/29/2024,22,主电路方案选择,双Boost电路,电路结构：相当于2个升压斩波电路并联而成；,总输出电流为2个电路单元输出电流之和，其平均值为单元输出电流平均值的2倍，脉动频率也为2倍-总的输出电流脉动幅值变得很小；,多相多重,斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单元可互为备用。
开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,23,开关稳压电源（E题)方案选择,主电路方案选择：,Boost升压电路,不能开路,必须有一定负载,容易烧坏开关管,控制问题,10/29/2024,24,主电路方案选择：,Boost升压电路,开关稳压电源（E题)方案选择,10/29/2024,25,电路器件计算、选择,参数,计算,其他,控制,方案,题目分析,方案,选择,10/29/2024,26,开关稳压电源（E题)参数计算,主电路方案选择：,Boost升压电路,占空比D的计算,10/29/2024,27,器件选择,1.变压器：容量,大电流时(2A)，输出电压达不到36V,U,2,电压降低,开关稳压电源（E题)参数计算,测试时，电流增大时，,U,2,电压降低，输出电压下降达不到,36V,10/29/2024,28,器件选择,2.整流滤波,开关稳压电源（E题)参数计算,大电容时的启动保护问题,10/29/2024,29,器件选择,3.电感,(f=10kHz),一般取电感电流的变化量为半载时输入电流的30%.,开关稳压电源（E题)参数计算,临界连续电流:,电感 L=0.856mH,10/29/2024,30,器件选择,4.电容,开关稳压电源（E题)参数计算,纹波电压选取200mV时,C=750uF,10/29/2024,31,器件选择,5.开关器件、二极管,开关稳压电源（E题)参数计算,电流为输入电流最大值,电压为最大输出电压,10/29/2024,32,采用,PWM,控制芯片,采用,CPU,直接控制,其他,控制,方案,题目分析,方案,选择,参数,计算,10/29/2024,33,采用,PWM,控制芯片,UC3842,采用,CPU,直接控制,开关稳压电源（E题)控制方案,UC3842,10/29/2024,34,开关稳压电源（E题)控制方案,UC3842,10/29/2024,35,开关稳压电源（E题)控制方案,10/29/2024,36,开关稳压电源（E题)控制方案,10/29/2024,37,频率:f=1.72/R,T,C,T,开关稳压电源（E题)控制方案,10/29/2024,38,采用CPU直接控制,开关稳压电源（E题)控制方案,10/29/2024,39,电压电流测量,Ui,U,01,i,开关稳压电源（E题)控制方案,其他传感器,10/29/2024,40,控制电源,过流保护,其他,控制,方案,题目分析,方案,选择,参数,计算,10/29/2024,41,控制电源,开关稳压电源（E题)控制电源,控制电源,显示 CPU,控制电路等,开关电源中控制电源,开关电源,7805,等,10/29/2024,42,正常：SW闭合,故障：SW断开,开关稳压电源（E题)过流保护,U0,U01,U02,方案1,R,变化时，,U,02,变化,负载改变,10/29/2024,43,再加一个降压电路,U0,PWM,开关稳压电源（E题)过流保护,方案2,思路较好，控制灵活,-,电路复杂,10/29/2024,44,序号,设计报告,基本部分,发挥部分,总分,1,43,50,45.7,138.7,2,40.7,49,45.7,135.4,3,35.2,49.7,43.3,128.2,4,41,49.7,35.3,126,5,40.5,43.8,32.7,117,6,32.5,50,32.7,115.2,7,38.5,38.7,33.7,110.9,8,40,36.5,34.4,110.9,9,34.2,39.8,31,105,10,41.7,31.1,22.5,95.3,11,36.3,34.2,23.7,94.2,12,32.3,41.2,16.8,90.3,13,25.5,33,27.8,86.3,14,39.5,33,10,82.5,15,39.5,22.7,13.8,76,16,31.3,24.3,12.3,67.9,17,35,18.7,7,60.7,18,22.7,21.3,10,54,52个队选择E题,51个队参加测试,18个队完成较好,10/29/2024,45,一等,湖北,E,华中科技大学,饶 波,朱良合,陈构宜,一等,湖北,E,空军雷达学院,孙祥波,张 真,石 猛,一等,湖北,E,三峡大学,胡绍新,乐绪鑫,邓翔天,一等,湖北,E,武汉理工大学,刘剑锋,徐振祥,刘炳森,二等,湖北,E,海军工程大学,刘 俊,邬 沛,李程辉,二等,湖北,E,空军雷达学院,牛广宇,贾月朋,张银峰,全国97个队获奖：21个一等、76个二等,湖北省：4个一等、2个二等,10/29/2024,46,Thank You!,三峡大学欢迎您！,10/29/2024,47,。