全国大学生电子设计大赛备战方案.docx
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全国大学生电子设计大赛备战方案
全国大学生电子设计大赛
电源类赛题准备计划书
一.前期基本知识储备与能力要求
1.1基本课程学习:
1.《电路基础》《模拟电路》《数字电路》《单片机原理,汇编语言和接口技术》《C语言》《电力电子技术》《电源技术》等
1.2基本软件学习:
2.CPLD/FPGA编程/模拟用QuartusII
单片机模拟用Proteus
模电模拟用Multisim
单片机编程用Keil,用的C语言和汇编语言
嵌入式还要用到Linux的内核
电路设计Protel99SE或者“AltiumDesigner”
1.3基本能力掌握:
a.掌握基本模块电路的原理和分析,设计,并学会搜集资料辅助设计。
b.运用Protel99SEOR“AltiumDesigner设计电路,并完成相应的PCB板的设计。
c.运用C语言或其他语言对单片机进行编程,完成电路相应的控制功能。
d.运用Multisim和Proteus对电路进行仿真测试。
e.元器件选用,排版,印制电路板,焊接技术的掌握和各类基本机械及焊接所需的电器的运用。
f.熟练运用万用表、示波器、直流电源、信号发生器、频率计等仪表的使用。
g.熟悉并掌握基本竞赛论文(设计报告)的书写格式,大致内容组成。
(运用Word文档软件)
2.具体计划内容与训练
2.1电源类赛题基本模块学习与掌握
a.变频电源、PWM开关电源等工作原理、系统结构和电路组成
b.AC电源变压器的设计与制作
c.高频开关电源变压器的设计与制作
d.AC整流和滤波电路设计与制作
e.斩波和驱动电路设计与制作
f.逆变和驱动电路设计与制作
g.电流、电压检测电路设计与制作
h.过流和过压保护电路设计与制作
i.真有效值检测电路设计与制作
j.AC-DC开关电源电路设计与制作
k.DC-DC升压型开关电源电路设计与制作
l.DC-DC降压型开关电源电路设计与制作
m.直流稳压电路设计与制作
n.单片机、FPGA、ARM最小系统电路设计与制作
o.微控制器外围电路(显示器、键盘、开关等)的设计与制作
p.ADC和DAC电路设计与制作
另外,电源类赛题所涉及的新技术也需要关注:
它们可是今后比赛出题的方向:
高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、多相变换器技术、饱和电感技术、电磁兼容相关技术、各种形式的功率因数校正技术、各种保护技术、各种变频技术、各种智能监测技术、各种智能化充电技术、微电网技术、各种形式的驱动技术等。
2.2电源类赛题日常训练方向及计划
(主要是往届全国竞赛电源题和省级电赛电源题)
全国大学生电子设计竞赛历年电源题目(1994-2011)
第一届(1994年)全国大学生电子设计竞赛题目
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
项目
得分
基本要求
方案设计与论证、理论计算与分析、电路图
30
实际完成情况
50
总结报告
20
发挥部分
完成第一项
5
完成第二项
15
完成第三项
20
第三届(1997年)全国大学生电子设计竞赛题目
A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~+12V
b.最大输出电流为1.5A
c.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10mA
b.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
项目
得分
基本要求
设计与总结报告:
方案设计与论证,理论分析与计算,电路图,测试方法与数据,对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
9
完成第
(2)项
15
完成第(3)项
6
完成第(4)项
10
特色与创新
10
第七届2005年全国大学生电子设计竞赛试题
数控直流电流源(F题)
一、任务
设计并制作数控直流电流源。
输入交流200~240V,50Hz;输出直流电压≤10V。
其原理示意图如下所示。
二、要求
1、基本要求
(1)输出电流范围:
200mA~2000mA;
(2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的
1%+10mA;
(3)具有“+”、“-”步进调整功能,步进≤10mA;
(4)改变负载电阻,输出电压在10V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1%+10mA;
(5)纹波电流≤2mA;
(6)自制电源。
2、发挥部分
(1)输出电流范围为20mA~2000mA,步进1mA;
(2)设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值),测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字;
(3)改变负载电阻,输出电压在10V以内变化时,要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1%+1mA;
(4)纹波电流≤0.2mA;
(5)其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析。
50
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
4
完成第
(2)项
20
完成第(3)项
16
完成第(4)项
5
其他
5
四、说明
1、需留出输出电流和电压测量端子;
2、输出电流可用高精度电流表测量;如果没有高精度电流表,可在采样电阻上测量电压换算成电流;
3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压,换算成纹波电流。
三相正弦波变频电源(G题)
一、任务
设计并制作一个三相正弦波变频电源,输出线电压有效值为36V,最大负载电流有效值为3A,负载为三相对称阻性负载(Y接法)。
变频电源框图如下图所示。
二、要求
1、基本要求
(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)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。
2、发挥部分
(1)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%;
(2)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%;
(3)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%;
(4)其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与总结报告:
方案比较、设计与论证,理论分析与计算,电路图及有关设计文件,测试方法与仪器,测试数据及测试结果分析
50
实际完成情况
50
发挥部分
完成第
(1)项
10
完成第
(2)项
24
完成第(3)项
11
其它
5
四、说明
1、在调试过程中,要注意安全;
2、不能使用产生SPWM(正弦波脉宽调制)波形的专用芯片;
3、必要时,可以在隔离变压器前使用自耦变压器调整输入电压,可用三相电阻箱模拟负载;
4、测量失真度时,应注意输入信号的衰减以及与失真度仪的隔离等问题;
5、输出功率可通过电流、电压的测量值计算。
第八届2007年全国大学生电子设计竞赛试题
开关稳压电源(E题)
【本科组】
一、任务
设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
图1电源框图
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);
(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(th)=2.5±0.2A;
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,同时具有输出电压、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)只能由UIN端口供电,不得另加辅助电源。
(3)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。
(4)本题中电压调整率SU指U2在指定
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- 全国大学生 电子设计 大赛 备战 方案