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.docx
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全国大学生电子设计大赛备战方案
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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。
资料word
.
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)
二.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
资料word
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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)
资料word
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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资料word
.
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
方案设计与论证、理论计算与30分析、电路图基本要50求实际完成情况20总结报告
5完成第一项发挥部15完成第二项分20
完成第三项
资料word
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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
资料word
.
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
资料word
.
设计与总结报告:
方案设计与论证50理论分析与计算,电路图,测试方基本与数据,对测试结果的分50实际制作完成情9)完成第15完成第)
发挥6完成第)10完成第)10
特色与创
资料word
.
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;
。
其原理示意图如下所示。
≤10V输出直流电压
二、要求1、基本要求2000mA;1)输出电流范围:
200mA~()可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给(2≤给定值的定值偏差的绝对值;1%+10mA10mA;≤”、“-”步进调整功能,步进3()具有“+以内变化时,要求)改变负载电阻,输出电压在10V(4;+10mA1输出电流变化的绝对值≤输出电流值的%;)纹波电流5≤2mA()自制电源。
6(资料word
.
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%+1
mA;
(4)纹波电流≤0.2mA;
(5)其他。
三、评分标准
项目
满分
基本要求
设计与论证,设计与总结报告:
方案比较、电路图及有关设计文件,理论分析与计算,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
(1)完成第项
4
完成第
(2)项
20
(3)项完成第
16
(4)项完成第
5
资料word
.
其他
5
四、说明、需留出输出电流和电压测量端子;1如果没有高精度电2、输出电流可用高精度电流表测量;流表,可在采样电阻上测量电压换算成电流;纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压,、3换算成纹波电流。
资料word
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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。
隔离三相逆变整流220VAC负载变压器
控制器
二、要求1、基本要求各~输出频率范围为20Hz100Hz的三相对称交流电,1()相电压有效值之差小于0.5V;用示波器观察无明)输出电压波形应尽量接近正弦波,(2显失真;~3()当输入电压为198V~0.5,负载电流有效值为242V,误差的绝对36V时,输出线电压有效值应保持在3A值小于5%;、负(4()具有过流保护输出电流有效值达)3.6A时动作三相电流中任意两相载缺相保护及负载不对称保护(资料word
.
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,电路图测试方法与仪器,及有关设计文件,测试数据及测试结果分析
50
实际完成情况
50
发挥部分
)项完成第(1
10
完成第
(2)项
24
)项完成第(3
11
其它
5
资料word
.
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。
资料word
.
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。
开关稳压电源
IIOINDC-DC隔离整流RUU=18VACUU=220VAC变压器滤波变换器OLIN12
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
U可调范围:
30V~36V输出电压;)(1OI:
2A;最大输出电流)(2OmaxUSI=2A)(;时,变到21V电压调整率≤2%15V从3()UO2SIU=18V);(时,负载调整率变到2A从≤5%04)(I2OU≤峰值1V出噪声纹波电压峰输-)(5OPPUUI=2A);=18V,=36V,(O2OUUI=2A)=18V,;=36V,70%C-DCD变换器的效率≥(?
(6)O2OI=2.5±0.2A;具有过流保护功能,动作电流7)()th(O2.发挥部分
资料word
.
SI=2A);0.2%(进一步提高电压调整率,使≤)(1UOSU=18V);0.5%(进一步提高负载调整率,使≤2)(I2UUI=2A);=18V,=36V,(进一步提高效率,使≥85%?
(3)O2O排除过流故障后,电源能自动恢复为正常状态;)(4能对输出电压进行键盘设定和步进调整,步进值)(51V,同时具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。
其他。
(6)三、说明
DC-DC变换器不允许使用成品模块,但可使用开关
(1)电源控制芯片。
UU来调整。
DC-DC可通过交流调压器改变变换器2)(12U端口供电,不得另加辅助(含控制电路)只能由IN电源。
本题中的输出噪声纹波电压是指输出电压中的所有3)(非直流成分,要求用带宽不小于20MHz模拟示波器U。
)测量20ms/div(AC耦合、扫描速度OPPSU在指定范围内变化时,指本题中电压调整率输(4)U2USI在指定范围的变化率;负载调整率出电压指IOOU的变化率;DC-DC内变化时,输出电压变换器效O?
PPPUIPUI。
=,,其中率=/=INININOOINOO资料word
.
电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的(5)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(参考图(6)1)。
设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原7)(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。
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
计数及参的路器件选择回主控制电路设计与参数计算;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
与测试方法数据
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
10
资料word
.
)
确
分结果测试析
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
设及电路图计文件
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
发挥部分
)项完成第(1
10
2)项完成第(
10
)项完成第(3
15
)项完成第(4
4
)项5完成第(
6
其他
5
总分
50
资料word
.
2009年全国大学生电子设计竞赛试题
光伏并网发电模拟装置(A题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个光伏并网发电模拟装置,其结构框图如URU=60V,所示。
用直流稳压电源模拟光伏电池,和电阻图1SSSRu为模拟电网电压的正弦参考信号,其峰峰~36Ω;=30ΩREFSf为45Hz~55Hz;频率T为工频隔离变压器,变比值为2V,REFnnnnu作为输出电流的反馈信号;:
为,将:
=1:
10=2:
1、F1231R=30Ω~36Ω。
负载电阻LRiIiSo1do
T
+nn
21+滤UACDC-U波RuudLSo1o器--n3uuREF控制电路F图1并网发电模拟装置框图
二、要求
1.基本要求
RR在给定MPPT)功能:
和)具有最大功率点跟踪((1LS1,相对偏差的绝对值不大范围内变化时,使U?
U
Sd2于1%。
资料word
.
f在给定范围内变化时,)具有频率跟踪功能:
当(2REFuff,相对偏差绝对值不大于1%=使。
的频率REFFFRR=30Ω时,DC-AC变换器的效率=≥60%。
(3)当?
LSRRuTHD≤5%。
=30Ω时,输出电压(4)当的失真度=oLSU=(25动作电压±0.5)(5)具有输入欠压保护功能,)thd(V。
I=(1.56)具有输出过流保护功能,动作电流±()(tho0.2)A。
2.发挥部分
RR=30Ω=DC-AC变换器的效率,使≥80%(1()提高?
LS时)。
THDRR=30Ω时)。
=
(2)降低输出电压失真度,使≤1%(LSf在给定范围内变化以及)实现相位跟踪功能:
当(3REFuu同相,相位偏加非阻性负载时,均能保证与REFF差的绝对值≤5°。
(4)过流、欠压故障排除后,装置能自动恢复为正常状态。
(5)其他。
三、说明
1.本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。
U采用实验室可调直流稳压电源,不需自制。
2.S3.控制电路允许另加辅助电源,但应尽量减少路数和损资料word
.
耗。
P,其中,。
变换器效率.DC-AC4?
I?
U?
P?
U?
IPo?
dodo1o1dPd5.基本要求
(1)、
(2)和发挥部分(3)要求从给定或条件发生变化到电路达到稳态的时间不大于1s。
6.装置应能连续安全工作足够长时间,测试期间不能出现过热等故障。
7.制作时应合理设置测试点(参考图1),以方便测试。
8.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。
四、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证
比较与选择方案描述
4
析论理分与计算
MPPT的控制方法与参数计算同频、同相的控制方法与参数计算
提高效率的方法滤波参数计算
9
路电与程
主回路与器件选择DC-AC
9
资料word
.
序设计
控制电路或控制程序保护电路
试方案测结与测试果
测试方案及测试条件测试结果及其完整性测试结果分析
5
告报设计结构及规范性
摘要设计报告正文的结构图标的规范性
3
总分
30
基本要求
实际制作完成情况
50
发挥部分
)项完成第(1
10
2)项完成第(
5
完成第(3)项
24
)项完成第(4
5
其他
6
总分
50
资料word
.
电能收集充电器(E题)
【本科组】
一、任务
设计并制作一个电能收集充电器,充电器及测试原理示意图如图1。
该充电器的核心为直流电源变换器,它从一直流电源中吸收电能,以尽可能大的电流充入一个可充Es在一定范围直流电源的输出功率有限,其电动势电池。
Es为不同值时,当直流电源变换器的电路结内缓慢变化,构,参数可以不同。
监测和控制电路由直流电源变换器供Es的变化极慢,监测和控制电路应该采用间歇工电。
由于Ec=3.6V作方式,以降低其能耗。
可充电池的电动势,内Rc=0.1Ω。
阻
RcRsEs直流电源
充电器(包括监控电路和直流电源变换器)
Ic
Rd
模拟可充电池
c
图1测试原理示意图()用于防止电流倒灌R和EE用稳压电源提供,dsc二、要求
资料word
.
1、基本要求
REsIc大于20Vs=100Ω,时,充电电流=10V)在(1~EERRc)。
/((s+s-c)REs尽可能低。
2)在Ω时,能向电池充电的s=100(EEs逐渐升高时,能自动启动充电功能的尽s从0(3)可能低。
Es降低到不能向电池充电,最低至04)时,尽量降低(电池放电电流。
(5)监测和控制电路工作间歇设定范围为0.1s~5s。
2、发挥部分
REs=1.2V~3.6V时,)在以尽可能大的电流s=1Ω,1(向电池充电。
EEs≥1.1V2)能向电池充电的时,s尽可能低。
当(Rs=1Ω;取ERs=0.1Ω。
<1.1V时,取当sEs从)电池完全放电,0逐渐升高时,能自动启动(3充电功能(充电输出端开路电压
EEs≥1.1Vs尽可能低。
当的,>3.6V短路电流>0)RERs=0.1Ω。
Ω;当s=11.1Vs<时,取时,取(4)降低成本。
(5)其他。
资料word
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三、评分标准
设计报告
项目
主要内容
满分
系统方案
电源变换及控制方法实现方案
5
理论分析与计算
提高效率方法的分析及计算
7
电路与程序设计
电路设计与参数计算启动电路设计与参数计算设定电路的设计
10
测试结果
测试数据完整性测试结果分析
3
设计报告结构及规范性
设计报告正文的结摘要,构图表的规范性
5
总分
30
基本要求
实际制作完成情况
50
发
)项完成第(1
30
资料word
.
挥部分
)项完成第(2
5
完成第(3)项
5
4)项完成第(
5
其他
5
总分
50
四、说明EE,直到充电电s的方法:
逐渐降低1.测试最低可充电sERIEs1003.6V时,Ω;s流为c略大于0。
当s高于ER以下时,降低到1Ω;1.1Vs低于3.6V时,更换s为ER,直到满足要求。
0.1Ω。
然后继续降低更换ss为E,0开始逐渐升高s2.测试自动启动充电功能的方法:
从RER1s升高到高于1.1V时,更换Ω;当s为0.1为sEΩ。
然后继续升高,直到满足要求。
s
资料word
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2011年全国大学生电子设计竞赛试题
开关电源模块并联供电系统(A题)
【本科组】
一、任务
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(见图1)。
二、要求
1.基本要求
(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。
资料word
.
(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=1.0A且按I1:
I2=1:
1模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对
误差绝对值不大于5%。
(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%。
2.发挥部分
(1)调整负载电阻,保持输出电压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)调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±
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