开关稳压电源(E题)
开关电源的基础知识题目及答案
第1题：省电模式具有以下哪些性能特征?A高的轻负载效率B固定的开关频率C可能存在EMI 问题D在轻负载时具有较高的纹波电压快速瞬态响应正确答案：A,C,D所选答案：B,C第2题：在下面的升压型转换器中，在FET 开关断开之后，电感器电流将会?A立刻降至零B反向并通过FET 体二极管流至VinC减小并通过Catch二极管流至VoutD增大并通过Catch二极管流至Vout正确答案：C所选答案：C第3题：根据下面的电路原理图，该转换器是?A降压B升压C降压-升压D线性稳压器不知道正确答案：B所选答案：D第4题：哪种操作模式可改善轻负载效率?APFMBPWMC滞环控制D脉冲跳跃正确答案：A,C,D所选答案：A,B,C,D第5题：同步降压稳压器意味着?A开关频率同步至系统时钟B可使用开关FET场效应管替代续流二极管C无需采用整流器件D同等条件设计，效率高于非同步转换正确答案：B,D所选答案：B,D第1题：对于升压转换，占空比= DC，输出电压等于?AVinBVin*DCCVin/DCDVin/(1-DC)正确答案：D所选答案：B第2题：在轻负载条件下，转换器损耗受以下哪个因素的影响?A开关FET 导通电阻和驱动速度B开关频率C电感器的直流和交流损耗DIC 电流以上全部正确答案：E所选答案：A,B,C,D,E第3题：根据下图，该拓扑为?A正激式B反激式C降压-升压型D不知道正确答案：B所选答案：B第4题：一般而言，PWM 转换器具有以下哪些性能特征?A固定的占空比B固定的开关频率C可在轻负载时实现高效率D电磁兼容和辐射抑制电路设计考虑比PFM简单些正确答案：B,D所选答案：B,C第5题：电感器在降压拓扑中的用途是?A提供输出短路保护B在开关导通时储存能量C抑制输出电压纹波D在开关断开时储存能量正确答案：B,C所选答案：C,D一般来说，PFM 转换器具有以下哪些性能特征?A固定的占空比B可变的开关频率C可在轻负载条件下提供高效率D快速瞬态响应正确答案：B,C所选答案：A,B,C,D第2题：根据下图，该拓扑为?A正激式B反激式C降压-升压型D不知道正确答案：B所选答案：B第3题：在下面的升压型转换器中，在FET 开关断开之后，电感器电流将会?A立刻降至零B反向并通过FET 体二极管流至VinC减小并通过Catch二极管流至VoutD增大并通过Catch二极管流至Vout正确答案：C所选答案：C第4题：反激式拓扑具有以下哪些特性?A低成本B更适合于>50WC高输出纹波电流D多输出电压轨低复杂性正确答案：A,C,D,E所选答案：A,B,C,D,E第5题：当使用开关电源进行降压转换时，在输入为5V、负载电流为1A、Vout 从 3.3V 变至1V 的情况下，效率通常将会?A增高B下降C保持不变D不知道正确答案：B所选答案：B。
电力电子技术实验实验二十五 半桥型开关稳压电源性能研究
uAB
uCo
Uo/V
7、观察负载电阻为10Ω、 100Ω输出电压uo中纹波， 记录uo波形和Uo的值。
电阻
10Ω 100Ω
Uo波形
Uo/V
名称
u①
u②
u③
f①
波形及数据
4 、观察ugS1和ugS2波形、记录ugS1波形、周期T1、脉宽ton1、幅值 UGSM及上升时间t升和下降时间t降。
名称ugs1T1t n1UGSMt升
t降
波形及数据
5、接通主电路电源，观察A、B两端电压波形、记录uAB波形、 周期T、脉宽ton和幅值UABM
一、实验目的
1、掌握开关电源主电路结构和工作原理 2、熟悉PWM控制电路原理和驱动方式
二、要求学生实验前做的工作
1、预习相关理论知识 (1)复习教材中有关内容，理解电路的工作原理。 （2）学习实验指导书中有关电路的内容，掌握电路工作原
理及调试方法。
2、写预习报告 (1)实验的目的 (2)实验线路图 (3)实验仪器与设备 (4)实验内容与步骤 (5)实验注意事项 (6)预习题目的回答
名称 波形及数据
uAB波形
T
ton
UABM
6、按停止按钮，断开主电路电源，去掉A、B间的电阻负载， 并在B、B’两端换接上电容及变压器，整流电路输出(M、0） 接上电阻负载，观察uAB、uCo波形和Uo的数值，断开主电路 电源，去掉电容C，把B、B’短接，观察uAB、uCo的变化。
名称 波形及数据
三、实验设备及仪器
电力电子技术实验单元 灯箱 数字示波器 万用表 频率表
一套 一个 一台 一块 一块
四、实验电路图
五、实验内容
1、熟悉实验装置，找出所用单元板及负载。 2、按图将主电路与控制电路接好，并在主电路输出端A、B 接上电阻负载。检查无误后，方可进行实验。
开关电源复习题
开关电源复习题一、选择题（每题1分，共5分）1.开关电源的基本工作原理是：A.直接将交流电转换为直流电B.通过变压器将电压升高或降低C.利用开关器件进行高频开关，然后通过变压器进行电压转换D.通过整流滤波将交流电转换为直流电A.开关器件B.变压器C.整流桥D.发电机3.开关电源中，开关器件的作用是：A.限流B.电压放大C.高频开关D.电压稳定4.在开关电源中，PWM控制器的作用是：A.控制开关器件的开关频率B.控制开关器件的导通和关断C.控制输出电压的大小D.A和B5.开关电源的效率一般可以达到：A.50%B.70%C.80%二、判断题（每题1分，共5分）1.开关电源只能将输入电压升高。
（）2.开关电源中的开关器件工作在导通和关断状态。
（）3.开关电源的输出电压是固定的，不能调节。
（）4.开关电源的效率比线性电源高。
（）5.开关电源中的变压器只能进行电压的升高。
（）三、填空题（每题1分，共5分）1.开关电源的基本工作原理是利用开关器件进行高频开关，然后通过______进行电压转换。
3.在开关电源中，PWM控制器的作用是控制开关器件的______和______。
4.开关电源中的开关器件工作在______和______状态。
5.开关电源的输出电压是______的，可以通过PWM控制器进行调节。
四、简答题（每题2分，共10分）1.简述开关电源的基本工作原理。
2.开关电源相比线性电源有哪些优点？3.简述PWM控制器在开关电源中的作用。
4.开关电源的效率一般可以达到多少？5.开关电源中的开关器件工作在什么状态？五、应用题（每题2分，共10分）1.设计一个开关电源，输入电压为220V，输出电压为12V，输出功率为100W，求开关器件的开关频率。
2.一个开关电源的输入电压为220V，输出电压为5V，输出功率为50W，求开关电源的效率。
3.一个开关电源的输入电压为220V，输出电压为12V，输出功率为100W，如果开关器件的开关频率为50kHz，求开关器件的开关损耗。
2007全国电子设计大赛E题获奖论文报告
题目：开关稳压电源（E题）摘要本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的boost 升压电路作为DC-DC变换器主电路；PWM控制器采用低压型专用集成芯片UC3843; 主开关管采用IRF540；由内置12位A/D、D/A的高性能、低功耗单片机C8051F021组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器作为系统的状态和运行数据显示屏。
通过实际测试，作品的性能指标中，输出纹波完全达到了要求；电压调整率，整体效率，负载过流故障排除后自恢复功能，输出电压键控1V步进，电流、电压实时测量及数显功能等几项指标达均到了发挥部分要求；负载调整率也接近发挥部分指标要求。
另外，系统还增加了实时输出功率数据显示和负载过流状态下的声、光报警等实用功能。
一、引言为了满足题目发挥部分规定的电压调整率、负载调整率以及效率等几项指标要求，我们在设计中主要是尽量减少辅助控制电路的损耗。
通过单片机和脉宽调制电路来稳定输出电压，并通过单片机的控制实现对整个电路的过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常工作状态。
同时，当输出电压与设定电压误差较大时，单片机能对输出电压进行一定调节，以提高负载调整率；通过单片机实现了输出电压的键盘设定和步进调整（步进为1V）。
系统具有测量和数字显示输出电压、电流的功能。
此外，还增加了实时输出功率测量与显示、在输出过流的时候系统发出声、光报警信号等功能。
二、方案论证与比较1．DC-DC主回路拓扑方案论证方案一：采用变压器升压的隔离型PWM直流－直流变换器电路，此电路效率较低，开关辐射/纹波较大，电路较复杂。
方案二：采用非隔离型BOOST升压电路，控制电路用专用集成芯片UC3843A，这种电路使用的外部原件最少、调试容易、成本低、效率高。
因此，采用此种方案。
2. 控制方法及实现方案方案一：采用电压型脉宽调制技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。
大学生电子设计竞赛题目方向
大学生电子设计竞赛题目方向1）仪器仪表方向：音频信号分析仪：2021年a题数字取样示波器：2021年c题简易频谱分析仪：2021年c题简易逻辑分析仪：2021年d题低频相位测量仪：2021年c题数字存储示波器：2001年b题频率特性测量仪：1999年c题数字工频多用表：1999年b题简易数字频率计：1997年b题轻便rlc测量仪：1995年d题仪器仪表方向训练重点：内容：包含信号产生、采集、存储、分析、处理、显示、控制等信号处理环节中的大部分或全部。
类型：分成时域分析处置和频域分析处置两大类。
难点：强调速度、处理能力、显示性能等。
需要通过构建新技术硬件平台及运用信号处理算法来实现。
系统中的部分任务需要在训练阶段完成。
训练：dds任一信号产生、高速/宽带演示电路、滤波器、高速adc/dac取样与录像、高速数据存储（fifo）、算法（fft、卷积、有关、数字滤波等）、表明技术（lcd、绘图、实时曲线等）、弱实时性mammalian多任务软件设计、fpga/cpld与单片机的USB、仪器仪表原理、各类电参数测量、等内容。
2）电路系统方向：宽带直流放大器：2021年c题轻便程控滤波器：2021年d题正弦信号发生器：2021年a题宽带放大器：2021年b题压往下压l/c振荡器：2021年a题任一波形发生器：2001年a题轻便测量放大器：1999年a题录音与录像系统：1999年e题新颖信号源制作：1995年b题电路系统方向训练重点：内容：偏重概念和指标。
涉及到各类经典单元模块电路，及其基本概念、基本原理和新实现方法、性能指标测试方法等。
类型：分成功能型（轻在新方法）和指标型（轻在崭新设计思路）两大类。
难点：特别强调指标，通常经典设计、通用型ic就是难以完成的。
训练：（程控）放大器、（程控）滤波器、振荡器、dds任一信号产生、基本演示调理电路、电性能指标测试（电阻、增益、频宽…）、拓展设计思路等。
3）功率电子方向：光伏发电演示装置：2021年a题电能搜集充电器：2021年e题开关型稳压电源：2021年e题数控恒流源：2021年f题三相正弦变频电源：2021年g题高效d类放大器：2001年d题直流稳定电源：1997年a题实用音频放大器：1995年a 题功率电子方向训练重点：内容：小电流、大功率、三相电、斩波、dc-ac低电压、dc-dc开关电源、变频驱动、class-d功放、光伏发电、并网、mppt算法,等电力电子领域的新技术。
开关电源复习题
( l ）单向，交流，单。（2 ) 2 √2。（3 ）直流，交流。（4 ）外界，稳压电源，干扰，电网。（5 ）一次整流，二次整流，工作频率，快恢复类。
2 ．选择题
( l ) B 。（2 ) D 。（3 ) B 。
习题3
1 ．填空题
( l ）图3 一3 带有放大环节的串联式晶体管稳压电路主要由：( 采样)电路(基准电压 )电路、( 放大)电路、( 调整 )电路4 个部分组成。
2 ．选择题
( l ) D 。（2 ) D 。（3 ) E 。（4 ) B 。（5 ) B 。
习题2
1 填空题
( l ）整流就是利用二极管的（ 单向）导电性，使（交流）电变成（ 单 ）方向的脉动直流。
( 2 ）在倍压整流电路中，所有二极管的反峰电压均为（ 2 √2）U2（变压器次级电压）。
( 2 ）由2 只晶体管复合构成的调整管可以获得很高的( 电流放大倍数)，但(穿透电流)也相应增大了。
( 3 ）三端集成稳压块分为固定稳压式和可调 稳压式两类。其中：7800 是( 正)电压输出稳压电路，7900 是( 负 )电压输出稳压电路。
( 4 ）在三端78 XX 系列稳压器中，78LXX 系列最大输出电流为( 100 )ma；78MXX 系列最大输出电流为( 500 )ma；78 XX 系列最大输出电流为( 1 . 5 )A。
A ．高频旁路；B ．电源滤波；C ．锯齿波形成；D ．软启动延时
( 7 ）在图4 一15 电路中，C866 电容的作用是（ 无图不用做 D ）。
8 ）某一开关电源输出级整流滤波后的电压为20v 左右，选择整流二极管较佳的方案是（ A ）。
A ．快恢复型整流二极管；B ．肖特基整流二极管；C . IN4 x XX 系列类型整流二极管；D .2CP 系列类整流二极管。
历年电子设计大赛题目_共10篇.doc
★历年电子设计大赛题目_共10篇范文一：历年电子设计大赛电源类题目汇总1994题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下：二、设计要求1．基本要求（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）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（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）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）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。
三、评分意见1997A题直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求1．基本要求（1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能（2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV（输入电压+9V下，满载）2．发挥部分（1）扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护c．防止开、关机时产生的“过冲”（2）提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器a．提高效率（在100V、100mA下）b．提高输出电压（4）用数字显示输出电压和输出电流三、评分意见2005数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。
稳压电源设计
稳压电源设计1. 引言稳定的电源是电子设备正常运行的关键，稳压电源设计是电子电路设计中非常重要的一环。
本文将介绍稳压电源的基本原理、设计方法以及常见的稳压电源类型。
2. 稳压电源的基本原理稳压电源的主要目的是提供一个稳定的直流电压输出。
它可以通过控制电源输入端的输入电压或调整电路的工作方式来实现。
稳压电源的基本原理是通过负反馈控制来实现稳定的输出。
稳压电源电路通常由三个主要部分组成：输入部分、稳压控制部分和输出部分。
输入部分用于接受电源输入，稳压控制部分负责检测输出电压并作出相应调整，输出部分则提供稳定的输出电压。
3. 稳压电源的设计方法稳压电源的设计需要考虑多个因素，如输出电压范围、负载能力、效率、稳定性等。
下面是一些常用的稳压电源设计方法：3.1. 线性稳压电源线性稳压电源是最简单和常见的稳压电源类型之一。
它使用线性元件（如二极管、晶体管）来控制输出电压，具有较低的噪声和较高的稳定性。
但由于线性元件的特性，线性稳压电源的效率较低。
3.2. 开关稳压电源开关稳压电源通过开关元件（如开关管、MOS管）对输入电源进行开关调制，从而实现对输出电压的控制。
开关稳压电源具有较高的效率和较低的体积。
但由于开关元件的开关动作会产生噪声和干扰，对于某些应用场景可能不适用。
3.3. 切换稳压电源切换稳压电源是一种结合了线性稳压和开关稳压的设计方法。
它通过在低负载时使用线性稳压模式，在高负载时自动切换到开关稳压模式。
这样既可以提供较高效率，又能保持输出电压的稳定性。
4. 常见的稳压电源类型根据用途和应用场景的不同，稳压电源有多种类型。
以下是其中一些常见的稳压电源类型：4.1. 低压差稳压电源低压差稳压电源是一种能够在输入电压和输出电压之间产生较小压降的稳压电源。
它适用于对输入电压要求较高或供电线路较长的应用。
4.2. 可调稳压电源可调稳压电源是一种可以根据需要调整输出电压的稳压电源。
它通常由一个可调节电阻和稳压控制电路组成，可以用于满足不同的应用需求。
开关电源分类及原理
开关电源分类及原理开关电源是一种常见的电源类型，广泛应用于各种电子设备中。
根据其工作原理和特点，可以将开关电源分为多种类型。
本文将介绍几种常见的开关电源分类及其原理。
一、开关电源的分类1. 基于工作方式的分类开关电源可以根据其工作方式进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关模式电源：开关模式电源是一种常见的开关电源类型，其工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
开关模式电源具有高效率、稳定性好等特点，广泛应用于计算机、通信设备等领域。
（2）开关逆变器电源：开关逆变器电源是一种将直流电转换为交流电的开关电源。
它通过开关管的开关动作，将直流电源转换为高频交流电，再通过滤波电路得到稳定的交流电输出。
开关逆变器电源在太阳能发电、电动汽车等领域有着广泛的应用。
（3）开关稳压电源：开关稳压电源是一种能够提供稳定输出电压的开关电源。
它通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有输出电压稳定、响应速度快等特点，常用于精密仪器、医疗设备等领域。
2. 基于拓扑结构的分类开关电源还可以根据其拓扑结构进行分类，主要包括以下几种类型：（1）开关电源的原理开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作来控制电源的输出。
当开关管导通时，电源输出电压；当开关管关断时，电源停止输出。
通过不断地开关动作，可以控制输出电压的大小和稳定性。
（2）开关电源的优点开关电源相比传统的线性电源具有以下优点：- 高效率：开关电源采用开关管进行开关动作，能够实现高效率的能量转换，减少能量损耗。
- 小体积：开关电源采用高频开关动作，可以减小变压器和滤波电容的体积，使整个电源模块更加紧凑。
- 宽输入电压范围：开关电源能够适应较宽的输入电压范围，具有较好的电网适应性。
- 稳定性好：开关电源通过反馈控制电路来实现对输出电压的调节，具有较好的稳定性和响应速度。
（3）开关电源的应用领域开关电源广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、通信设备、工业自动化设备、医疗设备等。
开关电源讲解与习题
课题四开关电源开关电源是一种高效率、高可靠性、小型化、轻型化的稳压电源，是电子设备的主流电源。
广泛应用于生活、生产、军事等各个领域。
各种计算机设备、彩色电视机等家用电器等都大量采用了开关电源。
本课题介绍了开关电源的相关知识：开关器件（电力晶体管、电力场效应晶体管）、DC/DC变换电路、开关状态控制电路以及软开关技术。
一、本课题学习目标与要求1．掌握开关电源主要器件（大功率晶体管GTR、功率场效应晶体管MOSFET）的工作原理和特性。
2．掌握DC/DC变换电路的基本概念和工作原理。
3．了解PWM控制电路的基本组成和工作原理。
4．熟悉PWM控制器集成芯片。
5．了解软开关的基本概念。
二、主要概念提示及难点释疑1．电力晶体管在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态。
晶体管通常连接称共发射极电路，NPN型GTR通常工作在正偏（I b>0）时大电流导通；反偏（I b<0）时处于截止高电压状态。
因此，给GTR的基极施加幅度足够大的脉冲驱动信号，它将工作于导通和截止的开关工作状态。
2．电力场效应晶体管当D、S加正电压（漏极为正，源极为负），U GS=0时，D、S之间无电流通过；如果在G、S之间加一正电压U GS，当U GS大于某一电压U T时，栅极下P区表面的电子浓度将超过空穴浓度，从而使P型半导体反型成N型半导体而成为反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电。
电压U T称开启电压或阀值电压，U GS超过U T越多，导电能力越强，漏极电流越大。
3．DC/DC变换电路DC/DC 变换电路是将一种直流电源变换为另一种直流电源的电力电子装置。
常见的DC/DC 变换电路有非隔离型电路、隔离型电路和软开关电路。
（1）降压斩波电路降压斩波电路是一种输出电压的平均值低于输入直流电压的电路。
输出电压平均值为kU U =o式中k 为斩波器的占空比T T k ON =（2）升压斩波电路升压斩波电路的输出电压总是高于输入电压。
TPS5450数控DC-DC电源
开关稳压电源（E题）摘要本系统以BUCK斩波电路为核心，以MSP430G2553单片机为主控制器,以TI 电源管理芯片TPS5450为核心DC-DC芯片，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行硬件闭环控制，单片机通过DA控制反馈段，从而实现可调稳压输出。
系统输出直流电压0V～20V 可调，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A并实现2.2A过流保护，电压调整率和负载调整率小，DC-DC变换器的效率达到93.4%（10V 2A情况下测定）。
能对输出电压输出电流和输出功率进行测量和显示。
方案论证1.1D C-DC主回路拓扑方案一采用单片机产生PWM波控制MOS的开关，AD采样进行反馈，形成软件闭环控制系统，通过调整占空比稳压和调节输出电压。
方案二采用集成电源管理芯片，单片机控制DA经过电阻送至芯片反馈端，通过硬件欺骗的方法控制输出电压。
基于对电路结构和效率的考虑,我们选择方案二。
1.2系统总体框图图1-1 系统总体框图1.3 提高效率的方法及实现方案1）选择合适的开关电源控制芯片：集成开关电源芯片的MOS内阻对整机的效率有较大的影响，TI公司的TPS5450内部导通电阻110mΩ,工作频率500KHz，有较高的转换效率，并且带有使能端，输入最大电压36V，持续最大输出电流5A，适合本设计要求。
2）BUCK斩波电路中二极管的选取：本电路工作频率高，电压低，对二极管的开关速度要求高，对反向耐压要求不高。
与快速恢复二极管相比，肖特基二极管正向压降更小、恢复时间更短；反向耐压也已经满足要求。
故选择肖特基二极管。
本设计要求输出电流2A，可选用最大持续电流3A的1N5822二极管。
3）BUCK斩波电路中电感的选取：本设计电流较大，又由于开关频率较高，普通绕线电感会产生较大EMI，对输出电压有较大的影响，会产生较大的纹波，因次选用TDK屏蔽式额定电流4A的电感，能有效减少EMI 的产生并能满足设计的电流需求。
开关式稳压电路
第七章 *输出电压Uo的确定 输出电压为：
Uo（1R7） 5.（ 1 V） R8
分析时，注意的是R8上端接的是11脚，然后看原理 图，分析这是的压降。
第七章
7.5.3并联开关电源
一.基本构成
并联开关电源换能电路如图7.21， 储能电感，负载和输入电压是并联 的VT。饱和导通时，UI给电感L储能，同 时L自感电动势使VD截止。VT截止时， L自感使自感电动势极性立即改变， VD导通，L通过VD释放能量向C2充 电，并同时向负载供电。当VT再次饱 和导通时，L储能，VD反向截止，电 容C2向负载供电，负载上获得连续能 量。既VT导通期间，L储能，电容C2 向负载供电；VT截止时，L释放能量 对C2充电，同时向负载供电；L，C2 同时具备滤波作用，使得输出波形平 滑。
LC(C0 C) CC0 C
fp
C C1C2 C1 C2
由于
C C0C
f0 21LCfs
第六章
2.串联型石英晶体振荡电路
当振荡频率等于 fS 时， 晶体阻抗最小，且为纯电 阻，此时正反馈最强，相 移为零，电路满足自激振 荡条件。
振荡频率 f0 fs
图 6.1.30 串联型石英晶 体振荡电路
4.比较器是组成非正弦波发生电路的基本单元，在 测量、控制、D/A和A/D转换电路中应用广泛。
第六章 一、 电压比较器的传输特性
1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系
u f(u)
O
I
2.阈值电压： UT
当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所 对应的输入电压。
3.电压传输特性的三要素 (1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。 (2)阈值电压的数值UT。 (3)当uI变化且经过UT时， uO跃变的方向。
开关稳压电源(E题)
开关稳压电源（E 题）摘 要本系统以Boost 升压斩波电路为核心，以MSP430单片机为主控制器和PWM 信号发生器，根据反馈信号对PWM 信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。
系统输出直流电压30V ～36V 可调，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A ，电压调整率和负载调整率低，DC-DC 变换器的效率达到93.97%。
能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。
系统特色：1）输出电压反馈采用“同步采样”方式，能有效避免电压尖峰对信号检测的影响。
2）采用多种有效措施降低系统的电磁干扰（EMI ），增强电磁兼容性（EMC ）。
3）具有完善、可靠的保护功能，如：过流保护、反接保护、 欠压保护、过温保护、防开机“浪涌”电流保护等，保证了系统的可靠性。
1 方案论证1.1 DC-DC 主回路拓扑方案一 间接直流变流电路：结构如图1-1所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。
方案二 Boost 升压斩波电路：拓扑结构如图1-2所示。
开关的开通和关断受外部PWM 信号控制，电感L 将交替地存储和释放能量，电感L 储能后使电压泵升，而电容C 可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM 控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。
该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。
综合比较，我们选择方案二。
1.2 控制方法及实现方案方案一 利用PWM 专用芯片产生PWM 控制信号。
此法较易实现，工作较稳定，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。
方案二 利用单片机产生PWM 控制信号。
让单片机根据反馈信号对PWM 信号做出相应调整以实现稳压输出。
这种方案实现起来较为灵活，可以通过调试针对本身系统做出配套的优化。
全国大学生电子设计竞赛介绍_很有用
二、历届竞赛试题与获奖情况
1、2007年试题及获奖情况 2007年试题及获奖情况
1）试题（本科题A-F),高职题（G-J) ）试题（本科题A F),高职题（G A题、音频信号分析仪（主要属于模拟类） B题、无线识别装置（RFID,射频无线电类） 题、无线识别装置（RFID,射频无线电类） C题、数字示波器（数字电路类） D题、程控滤波器（数模结合类） E题、开关稳压电源（电源类) 题、开关稳压电源（电源类) F题、电动车跷跷板(控制类) 题、电动车跷跷板(控制类) G题、积分式直流数字电压表(数字类) 题、积分式直流数字电压表(数字类) H题、信号发生器(模拟类） 题、信号发生器( I题、可控放大器 （模数结合） J题、电动车跷跷板 （控制类） 2 ）获奖情况
6、评奖
全国大学生电子设计竞赛分为“赛区奖” 全国大学生电子设计竞赛分为“赛区奖”和“全国奖”两种形式。 全国奖” 1)、各赛区竞赛组委会负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖等级及各 1)、各赛区竞赛组委会负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖等级及各 奖项获奖比例由各赛区根据实际情况自行确定。为鼓励学生广泛参与 这一活动，建议各赛区设置“成功参赛奖” 这一活动，建议各赛区设置“成功参赛奖”或类似意义的奖项，凡按 时完成竞赛内容、达到基本要求的参赛队均可发给“成功参赛证书” 时完成竞赛内容、达到基本要求的参赛队均可发给“成功参赛证书” 或类似奖项证书。 2)、赛区评审结束后，各赛区竞赛组委会将本赛区竞赛优秀参赛队的设 2)、赛区评审结束后，各赛区竞赛组委会将本赛区竞赛优秀参赛队的设 计报告及有关材料报送全国竞赛组委会（报送的具体内容及报送时间 另行通知），报送全国竞赛组委会评奖的优秀参赛队数分别不超过本 赛区本科生组和高职高专学生组实际参赛队总数的10%。全国竞赛组 赛区本科生组和高职高专学生组实际参赛队总数的10%。全国竞赛组 委会根据全国专家组的评审结果确定全国一、二等奖，获奖总数原则 上不超过全国实际参赛队总数的8%。对于同一题目，同一所学校获得 上不超过全国实际参赛队总数的8%。对于同一题目，同一所学校获得 全国一、二等奖的队数分别不超过3 全国一、二等奖的队数分别不超过3个。 3)、本科生组和高职高专学生组分别评奖，各设索尼杯。 3)、本科生组和高职高专学生组分别评奖，各设索尼杯。 4)、全国大学生电子设计竞赛设立“赛区优秀组织奖”， 对竞赛组织中 4)、全国大学生电子设计竞赛设立“赛区优秀组织奖” 表现出色的赛区竞赛组委会给予表彰奖励；同时设立“优秀征题奖” 表现出色的赛区竞赛组委会给予表彰奖励；同时设立“优秀征题奖”， 对竞赛征题工作中表现突出的个人给予表彰奖励。
开关电源复习题(微缩版本)
开关电源复习题一、单项选择题1）滤波电路中，滤波电容放电常数愈大，输出滤波电压愈高，滤波效果愈好；2）肖特基势垒二极管适合小电压大电流整流；3）总效率η= Pout / Pin ╳100%4）整流二极管的最大反向电压是指整流管不导电时，在它俩端出现的最大反向电压；5）倍压整流一般用在，输入电压小而输出电压大、输出电流不大的场合6）利用电感具有阻止电流变化的特点，在整流电路的负载回路中串联电感起滤波作用；7）在磁性元件中，一般Ae代表磁心的横截面积；8）在磁性元件中，一般Ac代表磁心的窗口面积；9）漏感是指没有耦合到磁心或其他绕组的电感量；10）交叉调整量是指一个输出端的负载变化时，使其他输出端电压波动大小；11）在开关电源工作方式中，哪种开关方式及经济又简单实用？反激12）在正激式开关电源中，一般占空比应为(35~45)%；13）反激式开关电路的功率ＭＯＳ管的Id 一般为2Pout/Vin(min)；14）在推挽式变换器电路中，一般都是由两个正激变换器电路工作在“推挽”方式下，及两个开关交替打开和关闭；15）在正激方式工作的开关电源，往往要增加一组绕组即励磁绕组，其主要作用是磁芯复位；16）设计正激式变换器时，应选用适当的磁芯有效体积，并选择空气隙，以免磁芯饱和；17）在开关电源中，使用功率MOS管而不是用晶体管或双晶体管，这是因为MOS管有很多性能上的优势，主要表现在高频状态下；18）每个开关电源中都有一个交流电压最大的节点，这个节点就是功率开关的漏极；19）开关电源的最佳布置的流程是：a）放置变压器或电感；b) 布置功率开关管电流环路；c) 布置输出整流器电流环路；d) 把控制电路与交流功率电路连接；e) 布置输入环路和输入滤波器；f) 布置输出负载环路和输出滤波器；20）开关电源的功率可由下式计算：Pin=Pout/ η这里的η是估计的开关电源效率；21）对于无源感性负载，功率因数就是电压和电流波形之间的相位差；22）磁粉心是一种铁心结构，是一种由几类材料复合而成的复合型铁心；23）负反馈电路的核心是一个高增益的运算放大器，称作电压误差放大器；24）在单端正激式变换器电路中，隔离器件是一个纯粹的变压器；25）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ；其中Np是：初级变压器的匝数；26）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ；其中Ns是：次级变压器的匝数；27）交叉调整量是电源一个或多个输出端负载变化时，对其他输出端电压的影响量28）功率开关部分的主要作用是把直流输入电压变换成脉宽调制的交流电压；29）每个开关电源内部都有4个环路，每个环路都是相互独立的，对布ＰＣＢ板非常重要功率开关管电流环路, 输出整流器电流环路,输入环路, 输出负载环路30）开关电源功率调整管工作于开关状态，它的变化效率高；二、多项选择题1）一般开关电源采用哪几种工作方式，列出其中四中正激、反激、推挽、半桥；2）电源工作的组织结构有哪几种高效谐振开关电源、线性电源、PWM 控制开关电源；3）典型的输入整流滤波电路由三到五部分组成他们是：EMI滤波器、启动浪涌电流限制器、浪涌电压抑制器、整流级、输入滤波电容4）制作电源需要考虑哪些因素是：重量和尺寸、功率的大小、输入及输出特性、成本；5）控制电路的主要组成部分是：驱动电路、调节器电路、并机均流电路、保护电路；6）功率MOS管驱动电路十分讲究，一般有：用TTL电路驱动、用线性电路驱动、用隔离变压器驱动7）开关电源的内部损耗大致可包括：开关损耗、附加损耗、电阻损耗、导通损耗；8）磁性非晶合金可以从化学成分上分为下列几类：铁基非晶、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶9）一般高频变压器除了具有初、次级间安全隔离的作用，还具有变压器和额流圈的作用；10）光电耦合器主要由发光二极管、光敏三级管元件构成；11）电容器是各种电子设备中不可缺少的重要元器件，它广泛用于抑制电源噪声、尖峰的吸收、滤波等多种场合；12）软开关电源工作方式的电路中，一般可分为零电压电路、零电流电路；13）UPS（不间断电源）按工作的原理可分为动态式、静态式；14）动态式UPS的主要组成部分是：整流器、电池、直流电动机、惯性飞轮、交流发电机15）每个开关电源内部都有四个电流环路，每个环路都要相互分开，它们是功率开关管交流电流环路、输出整流器交流电流环路、输入电源电流环路、输出负载电流环路；16）EMI滤波器的主要作用是滤除：开关噪声、输入线引入的谐波；17）在开关电源中使用的PWM控制的IC，一般具有下列特点：自动补偿、具有充放电振荡电路，可精确的控制占空比、工作电流低、内部具有参考电源18）整流器损耗可以分为：开通损耗、导通损耗、关断损耗部分；19）线性电源有并联式、串联式几种类型；20）通常与电源相关的附加功能是：与外部电源同步、输入低电压限制、紧急调电信号21）设计开关电源，选择最合适的拓扑形式主要考虑的因数是：输入输出是否需要变压器隔离、加在变压器一次侧或电感上的电压值是多大、通过开关管的峰值电流、加在开关管上的最高峰值电压22）开关电源优点主要集中在：安全可靠、体积小重量轻、稳压范围宽、功耗小23）开关电源的技术发展动向是：高效率、模块化、低噪声、抗干扰能力强24）设计开关电源主要考虑的步骤是：主电路形式的选择、开关的工作频率、功率器件的确定、控制电路的设计25）影响高频开关电源的主电路方案的因素是：输入输出电压、电流范围与半导体器件规格的配合；电路的可靠性，工作范围的适应性；减小体积、重量和提高效率；较小损耗可减小散热器的尺寸和重量；减小对电网的污染26）未来的开关电源发展的新技术有：同步整流方式的应用、均流技术的应用、功率因数的改善27）在开关电源中，所需的整流二极管必须具有正向压降低、快速恢复、足够的输出功率等特点；28）高频变压器的漏电感和肖特基蒸馏二极管的结电容在管子截至时，会形成一个谐振电路，它会引起瞬时过压振荡；29）为防止功率管（ＭＯＳ）截至期间烧坏，会增加ＲＣ吸收电路进行抑制，它们的形式是ABC；30）在隔离式开关电源中，使用光耦作为输入输出隔离，但必须遵循的原则是：所选的光耦器件必须符合国内或国际的有关隔离击穿电压标准、若用放大电路驱动光耦，必须保证它能够补偿耦合器的温度不稳定和漂移、所选的光耦器件必须有较高的耦合系数；31）PCB板合理的装配十分重要，应采取下列顺序装配：焊装小功耗电阻及小电容；装大功率电阻、安装IC、装高频变压器、装大体积的电容器、装MOS管32）通信类电源的要求很多，主要归纳为：杂音电压小、少污染、自动保护、电压准确和稳定、自动监测和集中控制三、判断题2）负载调整率就是负载电流从半载到额定负载时，输出电流的变化率；╳7）KA(UC)3844B控制芯片，是电压型PWM控制IC；╳12）在仪器或设备中出现EMI干扰应采用合理布局、机壳正确的接地处理，出现FRI干扰应采用滤波处理；╳16）在电源的输入电路中，浪涌抑制部分要放在EMI前，整流和滤波电容后，这样效果更好；╳17）高频变压器输出电压的大小与变压器的匝数成反比；╳19）过电压保护的目的是防止控制电路出现故障时，输出电流过高烧坏元器件；╳20）为了减少滤波电容的等效串联电阻，经常会把多个电容串联使用；╳22）不管是正激式开关方式还是反激式工作方式的电源中，制作变压器都要开一定的气隙以防止变压器饱和；╳24）铁氧体性能参数是由其本身的材料和体积决定的，因此在任意温度下其饱和磁通密度都是固定不变的；╳25）我们所说的电源的效率就是电源的输出功率对输入功率的比；╳26）为减小滤波电容的等效电阻（ESR），经常用多个电容串联；╳28）整流器的导通损耗就是指整流器通过电流时的损耗；╳四、问答：1、简述集成稳压器的分类及各类稳压器优缺点：答：集成稳压器按出线端子多少和使用情况大致可分为多端可调式、三端固定式、三端可调式及单片机开关式等几种。
2019年电子设计大赛E题-开关稳压电源
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
20
电路的设计
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 10 数据是否全面、准确)
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
重点考查完整性、规范性
7
50
50
2019/10/19 9
30
⑤ 输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V （U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
⑥ DC-DC变换器的效率≥70% （U2=18V,UO=36V,IO=2A）；
⑦ 具有过流保护功能，动作电流IO=2.5±0.2A
2019/10/19 5
开关稳压电源（E题)—题目/分析
2．发挥部分 ① 进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）； ② 进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（U2=18V）； ③ 进一步提高效率，使≥85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A） ④ 排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态； ⑤ 能对输出电压进行键盘设定和步进调整，步进值1V，
开关稳压电源（E题)—题目/分析
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
① 输出电压UO可调范围：30V～36V； ② 最大输出电流IOmax：2A； ③ U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%(IO=2A)
④ IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%(U2=18V)
35.3 32.7
126 117
18个队完成较好 6
32.5
50
32.7
115.2
7
38.5
38.7
33.7
110.9
全国大学生电子设计大赛之历年全国赛题篇(Word版)历年电子竞赛归纳总结
21世纪内截止2008年电子设计竞赛题目共计：6+6+7+(5+4)=28
积分式直流数字电压表（G题）
【高职高专组】
数据采集与处理类
题目二 多路数据采集系统
E题数字化语音存储与回放系统
E题 数据采集与传输自动往返电动小汽车
简易智能电动车（E题）
液体点滴速度监控装置（F题）
悬挂运动控制系统（E题）
电动车跷跷板（F题）
电动车跷跷板（J题）
【高职高专组】
【高职高专组】
仪器仪表类
题目四 简易电阻、电容和电感测试仪
B题 简易数字频率计
B题 数字式工频有效值多用表
C题 频率特性测试仪
B题 简易数字存储示波器
低频数字式相位测量仪（C题）
简易逻辑分析仪（D题）
集成运放测试仪（B题）
简易频谱分析仪（C题）
音频信号分析仪（A题）数字示波器（C题）
程控滤波器（D题）
电压控制LC振荡器（A）
A正弦信号发生器
信号发生器（H题）
【高职高专组】
高频无线电类
题目三 简易无线电遥控系统
D题 调幅广播收音机
D题 短波调频接收机
F题 调频收音机
单工无线呼叫系统（D题）
无线识别装置（B题）
放大器类
题目一 实用低频功率放大器
A题测量放大器
D题高效率音频功率放大器
宽带放大器(B)
可控放大器（I题）
1994年
1995年
1997年
1999年
2001年
2003年
2005年
2007年
全国大学生电子设计大赛分类-电源类
电压、电流的测量和数字显示功能。 （6） 其他。
三、说明
（1）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。 （2）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
数字幅频均衡功率放大器（F 题）
【本科组大器。该放大器包括前置放大、带阻网 络、数字幅频均衡和低频功率放大电路，其组成框图如图 1 所示。
图 1 数字幅频均衡功率放大器组成框图
二、要求
1．基本要求 （1）前置放大电路要求： a. 小信号电压放大倍数不小于 400 倍（输入正弦信号电压有效值小于 10mV）。 b. -1dB 通频带为 20Hz～20kHz。 c. 输出电阻为 600Ω。 （2）制作带阻网络对前置放大电路输出信号 v1 进行滤波，以 10kHz 时输出 信号 v2 电压幅度为基准，要求最大衰减≥10dB。带阻网络具体电路见 题目说明 1。 （3）应用数字信号处理技术，制作数字幅频均衡电路，对带阻网络输出的 20Hz～20kHz 信号进行幅频均衡。要求： a. 输入电阻为 600Ω。 b. 经过数字幅频均衡处理后，以 10kHz 时输出信号 v3 电压幅度为基准， 通频带 20Hz～20kHz 内的电压幅度波动在±1.5dB 以内。
2、发挥部分
（1）在 Rs=1Ω，Es=1.2V～3.6V 时，以尽可能大的电流向电池充电。 （2）能向电池充电的 Es 尽可能低。当 Es≥1.1V 时，取 Rs =1Ω；
当 Es＜1.1V 时，取 Rs =0.1Ω。 （3）电池完全放电，Es 从 0 逐渐升高时，能自动启动充电功能（充电输出 端开路电压
2022-TI杯大学生电子设计竞赛题目
2022-TI杯大学生电子设计竞赛题目1．任务以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCSMOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。
额定输入直流电压为时，额定输出直流电压为，输出电流最大值为测试电路可参考图1。
IO＋＋UIN－降压直流稳压电源UO－RL负载识别端口R图1电源测试连接图2．要求（1）额定输入电压下，输出电压偏差：；（10分）（2）额定输入电压下，最大输出电流：；（10分）（3）输出噪声纹波电压峰峰值：；（10分）（4）从满载变到轻载时，负载调整率：；（10分）（5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率：（10分）（6）效率；（15分）（7）具有过流保护功能，动作电流；（10分）（8）电源具有负载识别功能。
增加1个2端子端口，端口可外接电阻R(1kΩ-10kΩ)作为负载识别端口，参考图1。
电源根据通过测量端口识别电阻R的阻值，确定输出电压，；（10分）（9）尽量减轻电源重量，使电源不含负载的重量。
（15分）（10）设计报告（20分）A-1项目方案论证主要内容满分3663220比较与选择方案描述降低纹波的方法理论分析与计算DC-DC变换方法稳压控制方法主回路与器件选择电路与程序设计其它控制电路与控制程序(若有)测试方案及测试条件测试方案与测试结果及其完整性测试结果测试结果分析设计报告结构摘要、报告正文结构、公式、图表的完整性和及规范性规范性总分3．说明（1）该开关稳压电源不得采用成品模块制作。
（2）稳压电源若含其它控制、测量电路都只能由端口供电，不得增加其他辅助电源。
（3）要求电源输出电压精确稳定，或，作品不参与测试。
2022年TI杯大学生电子设计竞赛题B题：物品分拣搬送装置1．任务在一个以木条（截面不大3cm某4cm，木质本色）围成的100cm某150cm的A区域内，着边长均为4cm的正方体。
设自动物体搬运系统，能够快速30cm150cmDD20cm于100cmAA散落计一将这些正方体移至指定区域。
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开关稳压电源（E题）摘要本系统以Boost升压斩波电路为核心，以MSP430单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。
系统输出直流电压30V～36V 可调，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A，电压调整率和负载调整率低，DC-DC变换器的效率达到93.97%。
能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。
系统特色：1）输出电压反馈采用“同步采样”方式，能有效避免电压尖峰对信号检测的影响。
2）采用多种有效措施降低系统的电磁干扰（EMI），增强电磁兼容性（EMC）。
3）具有完善、可靠的保护功能，如：过流保护、反接保护、欠压保护、过温保护、防开机“浪涌”电流保护等，保证了系统的可靠性。
1方案论证1.1DC-DC主回路拓扑方案一间接直流变流电路：结构如图1-1所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。
方案二 Boost升压斩波电路：拓扑结构如图1-2所示。
开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。
该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。
E LC UOR LVD图1-1 间接直流变流电路图1-2 Boost升压斩波电路拓扑结构综合比较，我们选择方案二。
1.2 控制方法及实现方案方案一 利用PWM 专用芯片产生PWM 控制信号。
此法较易实现，工作较稳定，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。
方案二 利用单片机产生PWM 控制信号。
让单片机根据反馈信号对PWM 信号做出相应调整以实现稳压输出。
这种方案实现起来较为灵活，可以通过调试针对本身系统做出配套的优化。
但是系统调试比较复杂。
在这里我们选择方案二。
1.3 系统总体框图1） B oost 升压斩波电路中开关管的选取：电力晶体管（GTR ）耐压高、工作频率较低、开关损耗大；电力场效应管（Power MOSFET ）开关损耗小、工作频率较高。
从工作频率和降低损耗的角度考虑，选择电力场效应管作为开关管。
2） 选择合适的开关工作频率：为降低开关损耗，应尽量降低工作频率；为避免产生噪声，工作频率不应在音频内。
综合考虑后，我们把开关频率设定为20kHz 。
3） B oost 升压电路中二极管的选取：开关电源对于二极管的开关速度要求较高，可从快速恢复二极管和肖特基二极管中加以选择。
与快速恢复二极管相比，肖特基二极管具有正向压降很小、恢复时间更短的优点，但反向耐压较低，多用于低压场合。
考虑到降低损耗和低压应用的实际，选择肖特基二极管。
4） 控制电路及保护电路的措施：控制电路采取超低功耗单片机MSP430，其工作电流仅280μA ；显示采取低功耗LCD ；控制及保护电路的电源采取了降低功耗的方式，具体实现见附录图2，单片机由低功耗稳压芯片HT7133单独供电。
2 电路设计与参数计算2.1 Boost 升压电路器件的选择及参数计算B oost 升压电路包括驱动电路和Boost 升压基本电路，如图2-1所示。
2.1.1 开关场效应管的选择选择导通电阻小的IRF540作为开关管，其导通电阻仅为77m Ω（V GS =10V, I D =17A ）。
IRF540击穿电压V DSS 为55V ，漏极电流最大值为28A （V GS =10 V ， 25°C），允许最大管耗P CM 可达50W ，完全满足电路要求。
2.1.2 PWM 驱动电路器件的选择单片机I/O 口输出电压较低、驱动能力不强，我们使用专用驱动芯片IR2302。
其导通上升时间和关断下降时间分别为130 ns 和50 ns ，可以实现电力场效应管的高速开通和关断。
IR2302还具有欠压保护功能。
2.1.3 肖特基二极管的选择选择ESAD85M-009型肖特基二极管，其导通压降小，通过1 A 电流时仅为0.35V ，并且恢复时间短。
实际使用时为降低导通压降将两个肖特基二极管并联。
2.1.4 电感的参数计算1） 电感值的计算： ()22OO IN O IN B fU mI U U U L -= 其中，m 是脉动电流与平均电流之比取为0.25，开关频率f=20 kHz,输出电压为36V 时，L B =527.48μH ，取530μH 。
2） 电感线径的计算：最大电流I L 为2.5A ，电流密度J 取4 A/mm 2，线径为d,则由L I d J =22*）（π得d=0.892mm,工作频率为20kHz,需考虑趋肤效应，制作中采取多线并绕方式，既不过流使用，又避免了趋肤效应导致漆包线有效面积的减小。
2.1.5 电容的参数计算 OO IN O O B U f U U U I C ∆-=）（其中，ΔU O 为负载电压变化量，取20 mV,f=20kHz,U O =36V 时,C B =1465μF,取为2000μF ，实际电路中用多只电容并联实现，减小电容的串联等效电阻（ESR ），起到减小输出电压纹波的作用，更好地实现稳压。
2.2 输出滤波电路的设计与参数计算 （见附录） 2.3 控制电路的设计与参数计算图2-1 Boost 升压电路(a)PWM 驱动电路 （b ）Boost 升压基本电路单片机根据电压的设定值和电压反馈信号调整PWM 控制信号的占空比，实现稳压输出，同时，单片机与采样电路相结合，将为系统提供过流保护、过热保护、过压保护等措施，并实现输出电压、输出电流和输入电压的测量和显示。
PWM 信号占空比OIN U UD -≈1当U2=15V ，UO=36V 时，U IN =1.2*U 2-2V=16V ， 最大值D MAX =0.556； 当U2=21V ，UO=30V 时，U IN =1.4*U 2-2V=27.4V ，最小值D MIN =0.087系统对于单片机A/D 采样精度的要求：题目中最高的精度要求为0.2%，欲达到这一精度，A/D 精度要达到1/500，即至少为9位A/D ，MP430内置A/D 为12位，只要合理设定测量范围，完全可以达到题目的精度要求。
2.4 保护电路的设计与参数计算2.4.1 过流保护 (共三级) 1） 输入过流保护在直流输入端串联一支保险丝（250V ，5A ），从而实现过流保护。
2） 输出过流保护输出端串接电流采样电阻R TEST2，材料选用温漂小的康铜丝。
电压信号需放大后送给单片机进行A/D 采样。
过流故障解除后，系统将自动恢复正常供电状态。
3） 逐波过流保护逐波过流保护在每个开关周期内对电流进行检测，过流时强行关断，防止场效应管烧坏。
具体实现电路见附录图5（a ）。
考虑到MOS 管开通时的尖锋电流可能使逐波过流保护电路误动作，加入如附录图5（b ）所示电路。
2.4.2 反接保护反接保护功能由二极管和保险丝实现，电路如附录图3（a ）。
2.4.3 过热保护通过热敏电阻检测场效应管的温度，温度过高时关断场效应管。
2.4.4 防开机“浪涌”保护用NTC 电阻实现了对开机浪涌电流的抑制，见附录图3（a ）。
2.4.5 场效应管欠压保护利用IR2302的欠压保护功能，对其电源电压进行检测，使场效应管严格工作在非饱和区或截止区，防止场效应管进入饱和区而损坏。
2.5 数字设定及显示电路的设计分别通过键盘和LCD 实现数字设定和显示。
键盘用来设定和调整输出电压；输出电压、输出电流和输入电压的量值通过LCD 显示。
电路接口见附录。
2.6 效率的分析及计算 （U 2=18V,输出电压U O =36V,输出电流I O =2A ）DC-DC 电路输入电压U IN =1.2*U 2-2V=19.6V ，信号占空比D ≈1-U IN /U O =0.456， 输入电压有效值I IN =I O /（1-D ）=3.676A ， 输出功率P O =U O *I O =72 W 下面计算电路中的损耗P 损耗：1） Boost 电路中电感的损耗： 121DCR I P IN DCR ⨯=其中，DCR 1为电感的直流电阻，取为50 m Ω，代入可得P DCR1=0.68 W2） Boost 电路中开关管的损耗开关损耗 P SW =0.5*U IN *I IN （t r +t f ）*f其中，t r 是开关上升时间，为190ns,t f 是开关下降时间，为110ns,f 是开关频率，为20 kHz,代入可得 P SW =0.2160 W导通损耗 ））（（SNS DSON IN C R R I D P +⨯=3.12其中，导通电阻R DSON =77 m Ω，电流感应电阻R SNS 取0.1 Ω，代入得P C =1.23 W 3） 肖特基二极管的损耗流过二极管的电流值与输出电流I 0相等，则二极管损耗D O D V I P = 其中，I O =2 A,取二极管压降V D 为0.35 V ，代入可得P D =0.7 W 4） 两只采样电阻上的总损耗为0.9 W （计算过程见附录2） 其他部分的损耗约为0.8 W ，具体计算过程见附录2。
综上，电路中的总损耗功率P 损耗=4.5WDC-DC 变换器的效率η= P O /（P O +P 损耗）=94%2.7 系统特色：1．输出电压反馈采用“同步采样”方式，有效地避免了电压尖峰对信号检测的影响。
软件滤波可降低毛刺干扰，但不能从根本上减小干扰。
“同步采样”法是根据开关毛刺的可预测性（集中在开关瞬间，持续时间不超过2μS ），在开关管动作后2μS 再采样，避免采到毛刺，提高了反馈信号的准确度和稳定度。
2．采用多种措施降低系统的电磁干扰（EMI ），如：开关频率较低，降低了EMI ；单片机内部的时钟源－压控震荡器（DCO ）采用了‘抖频’技术，使EMI 能量分散在各个频率点上，降低了EMI 的峰值；产生PWM 信号时也使用了‘抖频’技术，即实现了用较少位数的PWM 产生较多的控制阶数，又减少了EMI 。
3．具有多重保护措施，保证了系统的高可靠性。
3 软件设计 （主要流程图如图3-1所示）图3-1 主要流程图程序说明:本程序主要通过键盘设定输出电压值,利用PI 算法控制PWM 的占空比，实现电压稳定输出.并且为了减少干扰,软件采用同步采样的方法,即在PWM 上升沿后2微秒,再去采样,这样就可以避免采样到毛刺,进行错误的判断,导致输出电压不稳,再根据一些其它的反馈采样值进行调整,保证系统可以安全可靠稳定的工作。