2015全国电子设计大赛 开关电源类指导
2015电赛电源题详解
2015电赛电源题详解摘要：1.电赛电源题概述2.电赛电源题的解题思路3.电赛电源题的详细解答过程4.电赛电源题的注意事项正文：一、电赛电源题概述电赛电源题是电子设计竞赛中的一种题型，主要考察参赛者对电源系统的理解和应用能力。
电源系统是电子设备的基础，其性能直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。
因此，掌握电源系统的设计方法对于电子设计竞赛来说至关重要。
二、电赛电源题的解题思路1.理解题目要求：首先要认真阅读题目，明确题目所给出的条件和要求，了解电源系统的基本参数，例如输出电压、输出电流、输入电压等。
2.选择合适的电源拓扑：根据题目要求和基本参数，选择合适的电源拓扑，例如直流稳压电源、交流稳压电源、开关电源等。
3.进行电路设计：在选定电源拓扑的基础上，进行具体的电路设计，包括选择元器件、确定元器件参数、绘制电路原理图等。
4.仿真与调试：在电路设计完成后，需要对电路进行仿真和调试，以验证电路的性能是否满足题目要求。
5.撰写论文：最后，整理自己的设计思路和过程，撰写一篇完整的论文，包括摘要、引言、电路设计、仿真结果和结论等部分。
三、电赛电源题的详细解答过程以直流稳压电源为例，其详细解答过程如下：1.根据题目要求，确定电源系统的输出电压、输出电流等参数。
2.选择合适的直流稳压电源拓扑，例如串联型稳压电源、并联型稳压电源等。
3.进行电路设计，包括选择合适的晶体管、电阻、电容等元器件，并确定元器件的参数。
4.绘制电路原理图，并进行仿真和调试，验证电路的性能是否满足题目要求。
5.对电路进行优化和调整，以提高电源系统的稳定性和可靠性。
6.撰写论文，详细介绍电路设计过程和仿真结果。
四、电赛电源题的注意事项1.在设计电源系统时，要充分考虑电源的稳定性、可靠性和效率等因素。
2.选择元器件时，要综合考虑元器件的性能、价格和可获得性等因素。
3.在进行电路仿真和调试时，要确保仿真工具的准确性和可靠性。
2015年全国大学生电子设计竞赛双向DCDC电源设计报告
2013年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）2015年8月12日摘要本系统以Buck和Boost并联，实现双向DC-DC交换，以STM32为核心控制芯片。
Buck降压模块使用XL4016开关降压型转换芯片，通过单片机闭环实现恒流输出控制。
放电回路选择Boost升压模块，以UC3843作为PWM控制器，组成电压负反馈系统，通过调整PWM的占空比，实现稳压输出。
系统能自动检测外部电源电压变化，在负载端电源较高时自动切换成充电模式，反之切换为放电状态。
系统具有过流、过压保护功能，并可对输出电压、电流进行测量和显示。
关键字：DC-DC交换；Buck；Boost；PWM控制AbstractThe system is Buck and Boost parallel, to achieve two-way DC-DC exchange, STM32 as the core control chip.The Buck Buck module uses the XL4016 switch Buck converter chip, takes the current signal in the output, controls the feedback of XL4016, completes the closed-loop control, and realizes the constant current output. Boost boost module uses UC3843 as the PWM control chip, according to the output voltage negative feedback signal to adjust the PWM signal, the closed-loop control is carried out, in order to achieve the regulator output.System can automatically switch charge and discharge mode, can also be manually switch. The system has the function of over current and over voltage protection, and can measure and display the output voltage and current.Key words: bidirectional DC-DC converter, Buck, boost, PWM control目录1系统方案 (1)1.1 升、降压电路的论证与选择 (1)1.2 系统组成及控制方法 (1)2系统理论分析与计算 (2)2.1 电路设计与分析 (2)2.1.1 提高效率的方法 (2)2.1.2 控制回路分析 (2)2.2 控制方法分析 (2)2.3 升压、降压电路参数计算 (3)2.3.1 元件选取 (3)2.3.2 电感计算 (3)3电路与程序设计 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2 充电系统原理 (4)3.1.3 放电系统原理 (5)3.2程序的设计 (5)3.2.1程序功能描述与设计思路 (5)3.2.2程序流程图 (5)4测试方案与测试结果 (6)4.1测试方案 (6)4.2 测试条件与仪器 (7)4.3 测试结果及分析 (7)4.3.1测试结果(数据) (7)4.3.2测试分析与结论 (7)附录1：电路原理及实物 (8)附录2：主要程序片段 (9)双向DC-DC变换器（A题）【本科组】1系统方案系统要求效率，所以恒压输出、稳流输出都应采用开关电路，鉴于本题目要求的功能，系统主要由恒压控制模块、恒流控制模块组成，另为了灵活调整输出参数并实时监控系统工作状态，运用单片机控制技术，还有支持系统控制系统工作的辅助电源。
2015年全国大学生电子设计竞赛双向 DC-DC 变换器(A题)设计报告 (2)
2015年全国大学生电子设计竞赛双向 DC-DC 变换器（A题）【本科组】2015年8月13日目录第一章方案论证 ............................................................. 错误!未定义书签。
论证比较.......................................................................................... 错误!未定义书签。
实验方案选择 ........................................................................... 错误!未定义书签。
脉冲发生模块的选择 (2)方案描述 (3)第二章电路与程序设计 (3)系统结构框图 (3)主系统 (3)子系统与器件选择 (3)器件选择............................................ 错误!未定义书签。
程序功能描述........................................ 错误!未定义书签。
第三章理论分析与计算. (5)参数的计算 (5)电感的计算 (5)开关频率的计算 (5)其他外围参数的选择 (5)输出电流设置 (6)第四章测试方案与测试结果 (6)测试方案及测试条件 (6)测试方案 (6)测试条件 (7)测试结果及其分析 (7)测试结果 (7)测试分析 (8)附录1：电路实物图 (8)摘要本系统介绍了一种双向DC-DC变换器的基本原理和实现方法。
由SG3525芯片产生的PWM波经三极管传入到电路中，驱动MOSFET管，使其关断或导通，使电压升高或降低。
同时，可由单片机监测相应信号经判断后控制继电器选择放电或充电的模式使电路保持在一直正常情况下运行。
当充电电压超出限幅值时，单片机可自动断开主电路，以保护系统安全。
2015电赛电源题详解
2015电赛电源题详解摘要：一、引言二、电赛电源题背景介绍三、电赛电源题详解1.题目要求2.解题思路3.具体步骤四、结论正文：【引言】电赛是电子设计竞赛的简称，旨在培养大学生的电子设计能力和创新能力。
电源题是电赛中的重要题目类型，涉及到电路设计、电源变换、稳压等方面的知识。
本文将对2015年电赛电源题进行详细解析，帮助大家更好地理解电源题的解题思路和方法。
【电赛电源题背景介绍】2015年电赛电源题要求参赛者设计一个直流稳压电源，主要技术指标为：输出电压为1.5V，输出电流为100mA，输入电压范围为3V~12V。
此题综合考察了参赛者的电源变换、稳压、电路设计等多方面能力。
【电赛电源题详解】【题目要求】设计一个直流稳压电源，输出电压为1.5V，输出电流为100mA，输入电压范围为3V~12V。
电源应具备以下功能：1.能够将输入电压稳定输出；2.具备短路保护功能；3.具备过压保护功能；4.电源效率不低于70%。
【解题思路】1.采用LM317线性稳压器作为主稳压器件，其内部包含一个误差放大器、参考电压源、调整电阻等，可以方便地实现输出电压的稳定；2.使用光耦合器作为输入和输出隔离，保护电路；3.使用二极管、电容等元器件组成输入和输出滤波电路，降低输出电压的纹波；4.使用MOSFET或继电器等实现短路保护；5.使用二极管、电容等实现过压保护。
【具体步骤】1.设计LM317稳压电路。
将LM317的ADJ引脚与外部调整电阻相连，使输出电压达到1.5V。
同时，连接反馈电阻以保证电源的稳定输出；2.设计输入输出隔离电路。
将光耦合器的输入端连接到LM317的OUTPUT引脚，输出端连接到负载；3.设计输入输出滤波电路。
在输入端串联一个10uF的电解电容，并联一个10nF的陶瓷电容，以降低输入电压的纹波。
在输出端串联一个10uF的电解电容，并联一个10nF的陶瓷电容，以降低输出电压的纹波；4.设计短路保护电路。
在输出端串联一个MOSFET或继电器，当短路发生时，MOSFET或继电器迅速切断电源，保护电路；5.设计过压保护电路。
2015年全国大学生电子设计大赛F题技术报告
1.2 频率/周期测量模块的论证与选择
方案一：时间门限测量法，包括直接频率测量和直接周期测量。测频法即在一定的 时间门限 T 内，若测得输入信号的脉冲数为 N，则待测信号的频率
f
x
N / T ，通过改
变 T 即可改变所测频率范围，但此法在频率较低时误差较大；而测周法恰与测频相反， 即被测信号用来控制闸门电路的开关，标准时基信号作为计数脉冲。若时基信号的周期 为 T 0 ，则被测信号周期
fpga频率计等精度测量verilogiii目录目录11信号放大整形模块的论证与选择12频率周期测量模块的论证与选择13单片机控制及显示模块的论证与选择21前置放大整形电路的分析22各被测参数测量方法的分析221信号频率周期测量的分析222同频率方波时间间隔测量的分析223矩形波占空比的分析23提高仪器灵敏度措施的分析31电路的设计311系统总体框图312信号整形子系统框图313信号参数测量子系统框图314单片机控制及显示子系统框图315电源32程序的设计321程序功能描述与设计思路322程序流程图1041测试方案1042测试条件与仪器1143测试结果及分析11431测试结果数据11432测试分析与结论13附录1
III
数字频率计（F 题） 【本科组】 1 系统方案
本系统主要由如下三部分组成：信号整形、信号参数测量、单片机控制及显示。其中， 信号参数测量又可细分为频率/周期测量，时间间隔测量，占空比测量等模块，下面分别 论证这几个子系统的选择。
1.1 信号放大整形模块的论证与选择
方案一：采用分立元件实现前置放大整形功能，用两只三极管对信号放大后送入反 相器整形。设计电路详见附录图 6.1.1，通过仿真发现当被测信号幅度较小，频率较高 时所得到的波形品质较差，而频率超过 50MHz 时输出信号完全无法满足要求。另外，此 方案需要大量采用分立元件，系统设计复杂，调试困难，尤其是增益的定量调节很难， 而且，稳定性差，容易自激震荡也是该电路另外一个缺点。 方案二： AD811 同比例放大电路放大小信号， 大信号直接输入比较器， 由于 AD811 带 宽积太小放大高频信号的时候衰减严重。 方案三：AD8099 同相比例放大电路，迟滞比较器，输入输出阻抗匹配；这种电路放 大电路的输出信号杂波较多，放大器的输出信号波形较粗，适当调节迟滞比较器的门限 电压可以有效抑制杂波对后级比较器的影响， 这样输入信号为方波时信号的频率以及有 效值的范围都比题目要求宽，输入为正弦波时也能满足题目要求。 综合以上三种方案，选择方案三。
2015年全国大学生电子设计竞赛项目策划方案
2015年全国大学生电子设计竞赛1设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个风板控制装置。
该装置能通过控制风量来控制风板完成规定动作，风板控制装置参考示意图见图1。
图1 风板控制装置参考示意图1.2技术指标（1）预置风板控制角度（控制角度在45°~135°之间设定）。
由起点开始启动装置，控制风板达到预置角度，过渡过程中时间不大于10s,控制角度误差不小于5°，在预置角度上的稳定停留时间为5s，误差不小于1s。
动作完成后风板平稳停留在终点位置上；（2）在45°~145°范围内预置两个角度值（Φ1和Φ2）。
由终点开始启动装置，在10s 内控制风板到达第一个预置角度上；然后到达第二个预置角度，在两个预置角度之间做3次摆动，摆动周期不大于5s，摆动幅角误差不大于5°，动作完成后风板平稳停留在起点位置上；（3）显示风板设置的控制角度。
风板从一个状态转变到另一个状态时应有明显的声光提示。
（4）其他自主发挥功能。
（5）设计报告。
1.3题目评析根据设计要求，对题目评析如下：本题的重点：①设计合适的机械结构，选择适当的风机。
②传感器和转动轴灵敏度的选择。
③编写合适的算法使风板停在预置角度。
本题的难点：①既要保证风板摆动稳定，又要保证不超时。
②减小角度误差。
③来回摆动不稳定，难以精确控制角度。
2方案比较与选择2.1 主控MCU选择方案一：采用ARM作为系统的核心控制芯片。
ARM芯片，运算速度快，内存大，功耗低，功能强大，但是其成本高，操作指令复杂，用在该系统中还会使ARM大量资源闲置，无疑是大材小用了。
方案二：采用STC公司生产的STC12C5A60S2单片机作为系统的核心控制芯片。
STC12C5A60S2单片机具有很多优点：速度快，是传统51单片机的8~12倍；功耗低、抗干扰性能强；指令代码完全兼容传统的8051，程序编写简单、价格低廉，缺点是不能再线调试，外部IO口不太丰富。
2015年全国大学生电子设计竞赛双向DCDC电源设计报告概论
2013年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）2015年8月12日摘要本系统以Buck和Boost并联，实现双向DC-DC交换，以STM32为核心控制芯片。
Buck降压模块使用XL4016开关降压型转换芯片，通过单片机闭环实现恒流输出控制。
放电回路选择Boost升压模块，以UC3843作为PWM控制器，组成电压负反馈系统，通过调整PWM的占空比，实现稳压输出。
系统能自动检测外部电源电压变化，在负载端电源较高时自动切换成充电模式，反之切换为放电状态。
系统具有过流、过压保护功能，并可对输出电压、电流进行测量和显示。
关键字：DC-DC交换；Buck；Boost；PWM控制AbstractThe system is Buck and Boost parallel, to achieve two-way DC-DC exchange, STM32 as the core control chip.The Buck Buck module uses the XL4016 switch Buck converter chip, takes the current signal in the output, controls the feedback of XL4016, completes the closed-loop control, and realizes the constant current output. Boost boost module uses UC3843 as the PWM control chip, according to the output voltage negative feedback signal to adjust the PWM signal, the closed-loop control is carried out, in order to achieve the regulator output.System can automatically switch charge and discharge mode, can also be manually switch. The system has the function of over current and over voltage protection, and can measure and display the output voltage and current.Key words: bidirectional DC-DC converter, Buck, boost, PWM control目录1系统方案 (1)1.1 升、降压电路的论证与选择 (1)1.2 系统组成及控制方法 (1)2系统理论分析与计算 (2)2.1 电路设计与分析 (2)2.1.1 提高效率的方法 (2)2.1.2 控制回路分析 (2)2.2 控制方法分析 (2)2.3 升压、降压电路参数计算 (3)2.3.1 元件选取 (3)2.3.2 电感计算 (3)3电路与程序设计 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2 充电系统原理 (4)3.1.3 放电系统原理 (5)3.2程序的设计 (5)3.2.1程序功能描述与设计思路 (5)3.2.2程序流程图 (5)4测试方案与测试结果 (6)4.1测试方案 (6)4.2 测试条件与仪器 (7)4.3 测试结果及分析 (7)4.3.1测试结果(数据) (7)4.3.2测试分析与结论 (7)附录1：电路原理及实物 (8)附录2：主要程序片段 (9)双向DC-DC变换器1系统方案系统要求效率，所以恒压输出、稳流输出都应采用开关电路，鉴于本题目要求的功能，系统主要由恒压控制模块、恒流控制模块组成，另为了灵活调整输出参数并实时监控系统工作状态，运用单片机控制技术，还有支持系统控制系统工作的辅助电源。
2015全国电子设计大赛开关电源类指导
LOGO
Page 15
BOOST拓扑分析
LOGO
以上是BOOST电路工作的两种状态，那么BOOST电路输出与输入有什
么关系呢，有很多方法可以推倒出来，我们不妨以电感为对象，由能量
守恒可知电感在开关导通时充的能量与开关关断时释放的能量相等。
设开关导通时间为Ton，关断时间为Toff，IL为整个工作周期电感的平均
LOGO
何为电源？
答： 1.电源是功率系统，是其它系统最基本的输入，有电力系统的地方就有电源。 2.按照其它系统的要求，电源可以分为一下几大类：线性电源，开关（DC-DC)电源，
逆变（DC-AC）电源，“顺”变（AC-DC）电源。这些当ห้องสมุดไป่ตู้开关电源和逆变电源是难 点，也是常考点。
电源一般有哪些指标？
⑥ 制作时应考虑方便测试，合理设置测试点.
⑦ 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。
Page 6
评分标准
LOGO
Page 7
评分标准
LOGO
Page 8
评分标准
LOGO
Page 9
题目分析
电流。
开关导通时电感积累的能量为 Pin=Uin*IL*Ton。
开关关断时电感释放的能量为Pout=（Uo-Uin）*IL*Toff。
由于Pin=Pout可得:
Ton VoVin
TonToff Vo
上式左边便是开关PWM占空比D。
需要注意的是这个结果是电感电流始终不为零推倒的，实际上在不加负 载时电感上的电流不是连续的，但是仍然可以借助于能量守恒来分析， 请同学们自己看书。
开关稳压电源全国大学生电子设计竞赛全国一等奖
开关稳压电源全国大学生电子设计竞赛全国一等奖摘要：本系统从使用简单、测试方便、功能完备、成本低廉，用户界面友好出发，以Boost DC/DC变换器作为主要功能模块，通过电压反馈实现电压的稳定输出。
采用Atmaga16单片机，开发了全程中文菜单操作环境，具有全中文提示和电压电流显示，通过键盘实现输出电压的步进调整，并且有时间和温度显示。
输出电压30-36V可调，最大输出电流达2A，并且具有过流保护和自动恢复的功能。
输出噪声纹波电压峰-峰值小于1V，变换器效率超过85%。
关键词：开关电源，电压可调，过流保护，高效率。
Abstract：We design our system at the standing point of the use of simple, convenient testing, a fully functioning, low-cost and user-friendly. The key function module of our system is a Boost DC / DC converter, and it achieved stable output voltage through voltage feedback. We developed a wholly Chinese developing and operating environment using a ATmaga16 MCU. The system can display the value of output current and voltage, and the output voltage can be adjusted from 30V to 36V through the keyboard, and the maximum output current is 2A. The system has a function of over-current protection, and it can return to the normal state automatically when the current is under the threshold value. The output-voltage ripple noise of the system is lower than 1V, and the converter efficiency of over 85%.Keywords：Switching Power Supply, Voltage adjustable, Over-current protection, High efficiency1. 方案论证根据设计要求，本系统主要由前级滤波部分、交流降压部分、整流滤波部分、DC/DC转换部分、PWM产生及输出反馈部分、控制部分、保护部分等组成。
历年年全国大学生电子设计竞赛题目
2015年全国大学生电子设计竞赛题目【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛直流稳定电源A.B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器宽带放大器B.C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板积分式直流数字电压表G.H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统第十届（2011年）A.开关电源模块并联供电系统B.基于自由摆的平板控制系统C.智能小车D. LC 谐振放大器E.简易数字信号传输性能分析仪F.帆板控制系统简易自动电阻测试仪G.H.波形采集、存储与回放系统第十一届（2013年）A.单相AC-DC变换电路B.四旋翼自主飞行器C.简易旋转倒立摆及控制装置D.射频宽带放大器E.简易频率特性测试仪F.红外光通信装置G.手写绘图板J.电磁控制运动装置K.简易照明线路探测仪L.直流稳压电源及漏电保护装置第十二届（2015年）【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）【高职高专组】LED闪光灯电源（H题）风板控制装置（I题）小球滚动控制系统（J题）获奖状况．。
2015年电源国赛题的优秀国奖报告
2015年电源国赛题的优秀国奖报告（最新版）目录1.2015 年电源国赛题的背景和意义2.优秀国奖报告的概述3.报告的主要内容和亮点4.对未来电源技术发展的启示正文一、2015 年电源国赛题的背景和意义2015 年，我国举办了一场全国性的电源设计比赛，旨在选拔优秀的电源技术人才，推动我国电源技术的发展。
该比赛汇聚了众多优秀的电源设计师和学者，他们通过展示自己的设计作品和研究成果，为我国电源技术的进步做出了贡献。
二、优秀国奖报告的概述在这次比赛中，涌现出了许多优秀的作品，其中一些作品因其独特的设计理念、科学的理论依据和出色的实践效果而获得了国家奖励。
这些获奖报告不仅展示了我国电源技术领域的最新研究成果，还为我国电源技术的发展提供了有益的借鉴。
三、报告的主要内容和亮点这些优秀国奖报告的主要内容包括以下几个方面：1.先进的设计理念：报告中提出了许多创新的设计理念，如高效率、低噪音、小型化等，这些理念为电源技术的发展指明了方向。
2.科学的理论依据：报告中运用了丰富的理论知识，对电源的设计和性能进行了深入的分析，为电源技术的研究提供了理论支持。
3.出色的实践效果：报告中展示了许多实践成果，如实际应用中的高效率、稳定性等，这些成果为电源技术的应用提供了有力的证明。
四、对未来电源技术发展的启示这些优秀国奖报告为我国电源技术的发展提供了许多有益的启示：1.坚持创新：电源技术需要不断创新，才能满足不断变化的市场需求。
2.注重理论研究：理论研究是电源技术发展的基础，只有深入开展理论研究，才能为电源技术的发展提供持续的动力。
3.强化实践应用：电源技术的研究需要紧密结合实际应用，才能真正发挥其价值。
全国电子设计大赛论文-电源设计
全国电子设计大赛论文-电源设计作者: 日期:交流电 220V隔离变压器整流滤波J 主DC-DC 升压 副DC-DC 降压供电.…补…偿 _______ ：j 控制器 -I-样 <—过流保护键盘设定 液晶显示I in = I L1•系统总体设计方案根据题目要求，总体设计方案如下：将交流电 220V 送进隔离变压器，一级 输出18V 交流电。
通过整流滤波，将交流电转为直流电，进行 DC-DC 升压和降 压。
副DC-DC 实现的降压值为5V ，用于给单片机控制系统供电。
通过键盘可以 对主DC-DC 升压的输出电压进行设定和步进调整，并由 AD 对输出进行采样， 通过在单片机内预置的算法对输出进行补偿调整， 同时从液晶屏上数字显示出电 流和电压值。
当开关稳压电源输出电流达到上限时，启动过流保护； 当故障排除 后，开关电源恢复正常工作。
系统总体框图如图 1.1所示。
开关稳压电流图1.1系统总体框图2•主DC-DC 升压电路设计方案DC - DC 升压电路采用自举式升压方式，如图1.2所示，当晶体管导通时， 电感与电源接地端直接相连，形成回路。
随着能量存储到电感的磁场中， 流过电 感的电流斜线上升，磁力线增强当晶体管截止时，磁场开始消失。
随着它的减弱，会切割电感的导线，产生 一个电压。
由于磁场的运动方向与磁场建立时的方向相反，所以感应电压反向。
从而实现升压的过程。
晶体管截止时电流方向。
匚I inC outU 0f 2晶体管导通 时电感充电-V-图1.2 自举式主DC-DC 回路拓扑图3•控制方法及实现方案对主DC-DC 升压转换器的控制方法采用硬件闭环控制为主、 软件补偿和测量 相结合的方法对DC-DC 的输出进行精确控制。
硬件控制采用国家半导体公司的 LM2587-ADJ 开关电源控制芯片组成对输出主回路的电压闭环控制，实现对系统:方案论证的粗调。
软件控制选用STC12C5412AD单片机作为系统控制器，系统的显示、按键、A/D、D/A全部集中在核心控制板上，通过预置算法实现对系统的精调。
备战2015全国大学生电子设计竞赛 电源类赛题分析
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 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[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0.5A 时动作)功能，保护时自动切断输入交流电源。
2015电赛电源题详解
2015电赛电源题详解摘要：1.引言2.电赛电源题概述3.电源题的解题思路与方法4.电源题的详细解答5.总结正文：【引言】电赛是电子设计竞赛的简称，是我国电子行业的一项重要赛事。
2015年电赛电源题是一道具有代表性的题目，通过对该题的详解，可以更好地理解电源题的解题思路和方法。
【电赛电源题概述】2015年电赛电源题要求参赛者在给定的条件下，设计一个稳定、高效的电源系统。
该题主要考察参赛者对电源系统原理的理解和实际应用能力，以及对电路设计和元器件选型的掌握。
【电源题的解题思路与方法】解题思路：1.分析题目要求，明确设计目标。
2.根据电源系统原理，进行电路设计。
3.选择合适的元器件，进行参数计算。
4.分析电路性能，优化设计方案。
解题方法：1.熟练掌握电源系统原理，了解各种电源拓扑结构的特点和适用场景。
2.灵活运用电路设计方法和技巧，如模块化设计、仿真分析等。
3.对元器件性能参数有深入了解，能够根据设计要求选择合适的元器件。
4.具备良好的分析和解决问题的能力，能够在实际应用中不断优化和改进设计方案。
【电源题的详细解答】1.分析题目要求：设计一个稳定、高效的电源系统，输入电压范围为120V±10%，输出电压为12V±1%，输出功率为100W。
2.电源系统设计：根据题目要求，选择合适的电源拓扑结构。
在此例中，采用Buck-Boost变换器结构，具有输入电压范围宽、输出电压稳定等特点。
3.电路设计：设计Buck-Boost变换器的电路，包括输入滤波、变换器、输出滤波等部分。
同时，设计保护电路，如过压保护、过温保护等。
4.元器件选型：根据电路设计，选择合适的元器件，如MOSFET、变压器、电感、电容等。
在此过程中，需要考虑元器件的性能、成本、可靠性等因素。
5.性能分析：分析电源系统的性能，如输入电压范围、输出电压稳定性、输出功率等。
根据分析结果，对电路进行优化和改进。
【总结】通过对2015年电赛电源题的详解，我们了解到了电源题的解题思路与方法，以及如何具体设计和实现一个电源系统。
2015全国电子设计大赛本科清单
2015年全国竞赛仪器和主要元器件清单
文章日期：2015-08-05 16:44:33 文章点击率：70 2015年全国大学生电子设计竞赛
仪器和主要元器件清单
【本科组】
1. 仪器清单
60MHz双通道数字示波器
100MHz双通道数字示波器
500MHz双通道数字示波器
低频信号发生器（1Hz~1MHz）
高频信号发生器（1MHz~120MHz）
300MHz信号源
双通道函数信号发生器（100MHz，DDS）
函数发生器（10 MHz，DDS）
低频毫伏表
高频毫伏表
150 MHz频率计
数字风速仪
电子称（最大称重5kg）
五位半数字万用表
秒表
量角器
单片机开发系统
PLD开发系统
2. 主要元器件清单
RL78/G13 MCU板（芯片型号R5F100LEA），已下发到赛区组委会
带防撞圈的多旋翼飞行器，外形尺寸：长度≤50cm，宽度≤50cm；续航时间大于10分钟
带保护板的18650型、容量2000~3000mAh的锂离子电池
滑线变阻器（10Ω/3A）
光电传感器
100MHz晶体振荡器
无线收发模块
具有AV端子输出的彩色摄像头（彩色制式不限）
大功率电阻（30Ω/50W, 5Ω/25W）
大功率开关管、大功率二极管
小型轴流风机（直径5~10cm，5~12V DC）
万向节（连接杆直径10mm以下）
三维角度传感器或电子陀螺仪
变容二极管（2~20pF。
2015年全国大学生电子设计竞赛(LED闪光灯电源) (2).
201*年全国大学生电子设计竞赛LED闪光灯电源（H题）【高职高专组】参赛学生：指导老师：201*年8月16日目录摘要 (3)第一章系统方案论证 (4)1.1电源变换方案论证 (4)1.2显示方案论证 (5)第二章理论分析与计算 (6)2.1效率提高的分析 (6)2.2效率计算 (6)第三章电路与程序设计 (7)3.1电源总体系统方案设计 (7)3.2单元电路设计 (7)3.2.1 XL6009开关电源升压单元电路 (7)3.2.2 MC34063无外接三极管的降压变换电路 (7)3.2.3 过压报警单元电路 (8)3.2.4 升降压转换电路 (8)3.2.5 电流检测电路 (8)3.2.6 设定电路 (9)3.2程序流程图 (9)第四章测试方案与测试结果 (11)4.1调试方法与仪器 (11)4.2测试结果分析 (11)4.2.1 基本功能测试 (11)4.2.2 扩展功能测试 (11)4.2.3 测试结果分析 (12)附录 (13)附录1 主电路板电路原理图 (13)附录2 元器件清单 (14)附录3 部分程序清单 (14)摘要该电源采用由升/降压转换模块（核心部件为XL6009和MC34063芯片）、电流检测模块（运放OP295）、升降压切换模块、显示与报警模块、MCU系统组成。
该电源能实现连续输出或脉动输出两种模式。
该电源能够实现要求的恒流输出，并达到要求的电流相对误差和效率。
当输出电压高于10.5V时发出蜂鸣报警。
在脉动输出时，脉冲周期在10、30、100ms 三档时，脉冲占空比为1∕3，相对误差小于2%。
通过数码管对当前恒流输出的模式进行显示。
关键词：升降压电路；电流检测；升降压转换电路；A T89S52单片机；过压报警第一章 系统方案论证1.1电源变换方案论证通过分析题目任务与要求，将3.0～3.6V 的直流电转换为稳定的直流电源，即实现直流-直流电压的变换。
方案一：Boost 电源变换方案Boost 电源转换方案如图1-1所示。
全国大学生电子设计大赛报告
题目名称：开关电源模块并联供电系统（A题）摘要开关电源模块并联供电系统是采用8位Atmega88的开关电源，主电路采用LM2576和LM2596作为两块并联的开关电源。
LM2576作为恒压源，LM2596作为恒流源。
该两块开关电源保证系统的效率，电流电压调整率和输出精度要求。
系统具有限流保护功能，HD7279键盘输入输出等多种功能。
该系统主要采用硬件反馈调节，调整能力强，使单片机负载小。
本系统功能完善，在支路在0.5-2A输出范围内，干路电流输出范围使1-4A其分压比由外界输入。
由AD采用，读出干路电流，经数字电位器调整恒流源工作状态，使其自调整实现固定分压比，并且电流精度满足在百分之五以内。
关机或过流保护收后，具有可以记忆参数、自恢复功能。
AbstractSwitching power supply modules in parallel power supply system is the use of 8-bit Atmega88 switching power supply, the main circuit LM2576 and LM2596 as two parallel switching power supply. LM2576 as the voltage source, LM2596 as a constant current source. The two switching power supply to ensure efficiency of the system, current and output voltage regulation accuracy requirements. System has a current limit protection,HD7279 keyboard input and output functions. The system uses hardware feedback regulation, adjust the ability to make a small single-chip load.The system is functional, the branch in the output range of 0.5-2A, distributors current output range 1-4A the partial pressure than by the external input. Used by the AD, to read out the current trunk, the digital potentiometer to adjust the current source working condition, to self-adjust to achieve a fixed partial pressure ratio, and accuracy to meet the current five percent or less. After closing down or over-current protection, with memory parameters can be, since the recovery.1 方案论证与比较 (3)1.1系统方案论证 ..................................................................... 错误!未定义书签。
2015电赛电源题详解
2015电赛电源题详解【最新版】目录1.电赛电源题简介2.电赛电源题详解步骤3.电赛电源题的注意事项正文一、电赛电源题简介电赛电源题是电子设计竞赛中的一个重要组成部分，它主要考察参赛者对电源系统设计与分析的能力。
电源系统是电子设备的核心，为整个系统提供稳定的电压和电流。
在电赛电源题中，参赛者需要根据题目要求设计出一个满足特定性能指标的电源系统。
二、电赛电源题详解步骤1.理解题目要求：在开始设计之前，参赛者需要仔细阅读题目，明确电源系统的各项性能指标，例如输出电压、输出电流、效率、波特瑞特等。
2.选择合适的电源拓扑结构：根据题目要求和参赛者的技术水平，选择一个合适的电源拓扑结构。
常见的电源拓扑结构包括线性稳压器、开关稳压器、变换器等。
3.确定主要元器件参数：根据所选电源拓扑结构，确定主要元器件的参数，例如变压器、整流二极管、滤波电容等。
4.进行电路仿真与优化：利用电路仿真软件，对电源系统进行仿真，并根据仿真结果对电路参数进行优化，以满足题目要求的性能指标。
5.制作电路原型：根据优化后的电路参数，制作电源系统的电路原型，并对其进行测试。
6.测试与调试：对电源系统进行测试，检测其各项性能指标是否满足题目要求。
如果存在问题，需要进行调试和优化。
三、电赛电源题的注意事项1.在设计过程中，要充分考虑电源系统的稳定性、可靠性和安全性。
2.选择元器件时，要考虑其性能、价格和可获取性等因素。
3.在进行电路仿真时，要确保仿真模型的准确性，以避免误导设计。
4.在制作电路原型时，要注意焊接质量和电路布局，以保证电源系统的稳定性和可靠性。
2015年电源国赛题的优秀国奖报告
2015年电源国赛题的优秀国奖报告摘要：一、引言二、2015 年电源国赛题背景及意义三、优秀国奖报告的评选标准和过程四、优秀国奖报告的主要内容与创新点五、结论与展望正文：一、引言随着科技的飞速发展，电源技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
为了推动我国电源技术的研究与发展，提高我国在国际电源领域的竞争力，我国每年都会举办电源国赛。
2015 年电源国赛吸引了众多参赛者，其中一些优秀的国奖报告为我国电源技术的发展做出了重要贡献。
本文将对2015 年电源国赛题的优秀国奖报告进行总结与分析。
二、2015 年电源国赛题背景及意义2015 年电源国赛题紧密结合国家科技发展战略，以提高电源系统的效率、可靠性和稳定性为目标，涵盖了新能源、节能减排、电力电子等多个领域。
此次比赛旨在选拔出具有创新精神和实践能力的电源技术人才，为我国电源产业的发展提供有力支持。
三、优秀国奖报告的评选标准和过程2015 年电源国赛的优秀国奖报告经过层层选拔，最终在众多参赛作品中脱颖而出。
评选过程严格遵循公平、公正、公开的原则，主要从创新性、技术难度、实用性、报告撰写质量等方面进行综合评价。
经过初赛、复赛、决赛的激烈角逐，最终评选出一批具有代表性和借鉴意义的优秀国奖报告。
四、优秀国奖报告的主要内容与创新点2015 年电源国赛的优秀国奖报告涵盖了多个领域，主要内容包括：新能源发电技术的研究、高效节能电源系统的开发、电力电子器件的优化与应用等。
这些报告在研究方法、技术路线和成果应用等方面均具有较高的创新性，为我国电源技术的发展提供了有益借鉴。
五、结论与展望2015 年电源国赛的优秀国奖报告展示了我国电源技术研究的新进展和新成果，为我国电源产业的发展提供了有力支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Page 23
BOOST参数设计——电感
LOGO
上表横坐标是安匝（电流乘匝数），纵坐标是AL，随着安匝数的上升， AL下降，也就意味着电感值在下降，本题中IL=Io/(1-D)=6A。匝数之前 算过为24匝，安匝=144。查看上表AL下降略低于80%，因为设计有裕 量（题目要求2A，我们以3A计算的），所以本设计没有太大问题。 磁芯圈数都设计好了，最后一步是漆包线线径的确定，我们提供一个原则， 一般导线截面积单位cm^2上流过的电流为400A，本题IL=6A，可得导 线截面积为0.015cm^2，实验室直径0.8mm的铜线截面积为 0.005cm^2，所以三股（两根勉强也可以）一并绕制。
AD采 样
Page 19
BOOST参数设计——电感
LOGO
前面介绍了BOOST电路基本组成和控制策略，下面将要介绍BOOST 电路内部具体参数的设计，首先是电感的设计。 设计电感的前提是要知道流过电感的最大电流平均值，就是在满载的 情况下，这里不加证明的给出电感电流公式（精通开关电源设计P38 页）： Io
Page 27
各部分电路
BOOST主电路采用UC3843为PWM控制器的电路，如下：
LOGO
Page 28
各部分电路
电压电流采样电路如下： (不要忘记去耦电容）
LOGO
Page 29
各部分电路
辅助电源电路如下：
LOGO
Page 30
布局布线
LOGO
在对电源系统焊接之前，我们必须要清楚的知道哪些地方过大电流，哪些地 方是小电流。很显然，BOOST主电路是大电流必经之地。 这两图中显示BOOST主电路有两个电流环，对这个电路的布局要领是让这 两个环所包围的圈尽量小。
下面是学长的布局实例：
Page 31
布局布线
BOOST主电 路 UIN UC3842电 路 辅助电源
Page 32
LOGO
电压电流采样
AD / DA 单片机接口
UOU T
布局布线
LOGO
UOUT
UIN
电压电流 采样
UC3842 辅助电源
AD/DA
Page 33
谢谢
细心，大胆，努力，成功
Page 22
BOOST参数设计——电感
LOGO
选定磁芯后电感圈数如何确定呢，进入美磁官网，找到77254A7的PDF文 档，打开看到 AL=168。电感L=AL*N^2。计算出圈数N=24。 是不是这样就完成了电感的设计呢？不是，之前我们说过电感感值会随着 电流增大而变小，我们要求设计出来的电感在最大电流时其值下降不低于 电流为0时的80%。看PDF文档最下面有个图表：
设开关导通时间为Ton，则： Ton 从而可以得出电感：
Uin * Ton Uin * D * (1 D) L (0.3 ~ 0.5) * IL (0.3 ~ 0.5) * f * Io
对于本题Uin（min)=18V，Uo（max）=36V，Io=2.5A，我们以3A 计算，f取50KHz，从而可以算出电感值为100uH。
Page 4
题目
LOGO
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UOPP。 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IO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/ PIN，其中PO＝UOIO，PIN＝UINIIN。
Page 11
题目分析
LOGO
系统方案设计时最简单的方案才是最稳定的，我们不计成本，用最 好的芯片力求换取最简单的方案。 比如我们在测量本题的30至36V输出电压时，简单的分压跟随测量 进入AD的电压是3至3.5V左右，与AD的满量程相差甚远，因此有 人考虑采用线性运算电路，将30至36V转换到0至5V测量，这样甚 好，但是电路相对就复杂了，我们可以用更准确的AD（如 ADS1118）来测量，问题迎刃而解。 所以本题我们不考虑什么反激电路，半桥电路等，我们就用最简单 的BOOST电路：
整个周期电感电流波形是这样的：
LOGO
Page 15
BOOST拓扑分析
LOGO
以上是BOOST电路工作的两种状态，那么BOOST电路输出与输入有什 么关系呢，有很多方法可以推倒出来，我们不妨以电感为对象，由能量 守恒可知电感在开关导通时充的能量与开关关断时释放的能量相等。 设开关导通时间为Ton，关断时间为Toff，IL为整个工作周期电感的平均 电流。 开关导通时电感积累的能量为 Pin=Uin*IL*Ton。 开关关断时电感释放的能量为Pout=（Uo-Uin）*IL*Toff。 由于Pin=Pout可得:
Page 17
BOOST电路分析
LOGO
经典开关电源控制芯片UC3842是硬件反馈很常用的器件，以下是 UC3842在BOOST电路中的应用：
Page 18
BOOST电路分析
LOGO
软件反馈则是指单片机或者FPGA用AD采集BOOST电路输出电压然 后与设定电压相比较来改变开关PWM占空比，继而调节输出。软件 反馈相比于硬件反馈更显灵活，是后期常用的方式，硬件反馈是基础， 软件反馈是升华。
Page 21
BOOST参数设计——电感
LOGO
仅仅算出电感值不够，我们还要确定用什么样的磁芯和多少线径的铜线绕 制，在这之前，我们要简单说说电感电感电流 的变大而变小，甚至完全消失，电感成为了一根导线，引发短路！ 我们带着这个特性来尝试设计它。 首先我们要知道有哪些常用的磁芯： 从大到小：77191A7 77254A7 77930A7 分别常用于80~200W，20~80W， 20W以下。本题要求输出36V，2A， 最大功率72W，所以尝试使用 77254A7。
Page 6
评分标准
LOGO
Page 7
评分标准
LOGO
Page 8
评分标准
LOGO
Page 9
题目分析
何为电源？
LOGO
答： 1.电源是功率系统，是其它系统最基本的输入，有电力系统的地方就有电源。 2.按照其它系统的要求，电源可以分为一下几大类：线性电源，开关（DC-DC)电源， 逆变（DC-AC）电源，“顺”变（AC-DC）电源。这些当中开关电源和逆变电源是难 点，也是常考点。
Page 25
系统整体结构
LOGO
整流滤波
升压电路
电压电流 取样电路
DA
AD
控制器显示和按键
Page 26
各部分电路
整流滤波采用以下电路：
LOGO
保险丝必须使用，本题8A保险丝足够。滤波电容用的是大的电解电容， 注意耐压值至少是滤波后电压的2倍，正负极性不要弄反。整流桥建议 使用成品模块，也可以使用二极管搭建（注意二极管的耐压值和电流限 制）。
LOGO
要求:
① ② ③ 输出电压UO可调范围：30V～36V； 最大输出电流IOmax：2A； 保护功能
开关稳压电源
I IN IO U IN
隔离 U1= 220V AC 变压器
U2=18VAC
整流 滤波
DC-DC 变换器
UO
RL
U2=15~21V
UIN=(1.2)U2=18-26V
升压电路
升压1.15~2倍
Vo Vin D Vo
那么是不是我们给定了一个占空比，就能得到一个稳定的输出了 吗，答案是不可能的，其一输入电压Vin在不断变化，其二负载的 变化也会让电感电流进入不连续工作状态，因此我们需要反馈， 当输出电压小于期望值时我们将开关占空比增加，同理，大于时 减小占空比。 反馈的方式有两种，一种是最常用的硬件反馈，一种是软件反馈。 我们先来讨论硬件反馈。
IL
其中Io是输出电流，D是开关管最大占空比。之前说过电感电流波形 是这样的：
1 D
Page 20
BOOST参数设计——电感
我们建立这样一个原则：I
LOGO
(0.3 ~ 0.5) * IL
D ,f为开关频率。 f Uin 导通时电感电流上升斜率为： Ki L Uin * Ton 那么： I Ki * Ton (0.3 ~ 0.5) * IL L
Page 3
题目 2．发挥部分
LOGO
进一步提高电压调整率，使SU≤0.2%（IO=2A）； 进一步提高负载调整率，使SI≤0.5%（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。
电源一般有哪些指标？
答：直流电源：输出功率，效率，精度，交流纹波，负载调整率，电压调整率。
交流电源：输出功率，效率，精度，总谐波失真，频率稳定性，幅值稳定性。
电源难不难？
答：相比于仪器和控制，电源重在实践，但是不轻于理论。要敢于尝试，创 新。要有自己的想法和积累的经验。
Page 10
题目分析
Ton Vo Vin Ton Toff Vo
上式左边便是开关PWM占空比D。 需要注意的是这个结果是电感电流始终不为零推倒的，实际上在不加负 载时电感上的电流不是连续的，但是仍然可以借助于能量守恒来分析， 请同学们自己看书。
Page 16
BOOST拓扑分析
LOGO
在上述分析中我们得到BOOST拓扑在电感电流连续的情况下输入输 出电压与开关占空比的关系：