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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