歷年電子設計大賽電源類題目匯總

1、1994題目一 簡易數(shù)控直流電源 一、設計任務設計出有一定輸出電壓圍和功能的數(shù)控電源。其原理示意圖如下： 二、設計要求1基本要求 （1）輸出電壓：圍09.9V，步進0.1V，紋波不大于10mV；（2）輸出電流：500mA； （3）輸出電壓值由數(shù)碼管顯示； （4）由“”、“”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減； （5）為實現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出±15V，5V。2發(fā)揮部分 （1）輸出電壓可預置在09.9V之間的任意一個值； （2）用自動掃描代替人工按鍵，實現(xiàn)輸出電壓變化（步進0.1V不變）； （3）擴展輸出電壓種類（比如三角波等）。三、評分意見 項 目得 分基本要求方案設計

2、與論證、理論計算與分析、電路圖30實際完成情況50總結報告20發(fā)揮部分完成第一項5完成第二項15完成第三項201997A題 直流穩(wěn)定電源一、任務設計并制作交流變換為直流的穩(wěn)定電源。二、要求1基本要求（1）穩(wěn)壓電源 在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化圍15%20%條件下：a輸出電壓可調(diào)圍為+9V+12Vb最大輸出電流為1.5Ac電壓調(diào)整率0.2%（輸入電壓220V變化圍15%20%下，空載到滿載）d負載調(diào)整率1%（最低輸入電壓下，滿載）e紋波電壓（峰-峰值）5mV（最低輸入電壓下，滿載）f效率40%（輸出電壓9V、輸入電壓220V下，滿載）g具有過流及短路保護功能（2）穩(wěn)流電源 在輸入電壓固

3、定為12V的條件下：a輸出電流：420mA可調(diào)b負載調(diào)整率1%（輸入電壓12V、負載電阻由200300變化時，輸出電流為20mA時的相對變化率）（3）DC-DC變換器 在輸入電壓為+9V+12V條件下：a輸出電壓為+100V，輸出電流為10mAb電壓調(diào)整率1%（輸入電壓變化圍+9V+12V）c負載調(diào)整率1%（輸入電壓+12V下，空載到滿載）d紋波電壓（峰-峰值）100mV （輸入電壓+9V下，滿載）2發(fā)揮部分（1）擴充功能a排除短路故障后，自動恢復為正常狀態(tài)b過熱保護c防止開、關機時產(chǎn)生的“過沖”（2）提高穩(wěn)壓電源的技術指標a提高電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率b擴大輸出電壓調(diào)節(jié)圍和提高最大輸出電流值（

4、3）改善DC-DC變換器a提高效率（在100V、100mA下）b提高輸出電壓（4）用數(shù)字顯示輸出電壓和輸出電流三、評分意見項 目得 分基本要求設計與總結報告：方案設計與論證，理論分析與計算，電路圖，測試方法與數(shù)據(jù)，對測試結果的分析50實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項9完成第（2）項15完成第（3）項6完成第（4）項10特色與創(chuàng)新102005數(shù)控直流電流源（F題）一、任務設計并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流200240V，50Hz；輸出直流電壓10V。其原理示意圖如下所示。二、要求1、基本要求（1）輸出電流圍：200mA2000mA；（2）可設置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值

5、偏差的絕對值給定值的1+10 mA；（3）具有“+”、“-”步進調(diào)整功能，步進10mA；（4）改變負載電阻，輸出電壓在10V以變化時，要求輸出電流變化的絕對值輸出電流值的1+10 mA；（5）紋波電流2mA；（6）自制電源。2、發(fā)揮部分（1）輸出電流圍為20mA2000mA，步進1mA；（2）設計、制作測量并顯示輸出電流的裝置 (可同時或交替顯示電流的給定值和實測值)，測量誤差的絕對值測量值的0.1+3個字；（3）改變負載電阻，輸出電壓在10V以變化時，要求輸出電流變化的絕對值輸出電流值的0.1+1 mA；（4）紋波電流0.2mA；（5）其他。三、評分標準項目滿分基本要求設計與總結報告：方案比

6、較、設計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關設計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結果分析。50實際完成情況50發(fā)揮部分完成第(1)項4完成第(2)項20完成第(3)項16完成第(4)項5其他5四、說明1、需留出輸出電流和電壓測量端子；2、輸出電流可用高精度電流表測量；如果沒有高精度電流表，可在采樣電阻上測量電壓換算成電流；3、紋波電流的測量可用低頻毫伏表測量輸出紋波電壓，換算成紋波電流。2005三相正弦波變頻電源（G題）一、任務 設計并制作一個三相正弦波變頻電源，輸出線電壓有效值為36V，最大負載電流有效值為3A，負載為三相對稱阻性負載(Y接法)。變頻電源框圖如下圖所示。二、要求1、基本要

7、求（1）輸出頻率圍為20Hz100Hz的三相對稱交流電，各相電壓有效值之差小于0.5V；（2）輸出電壓波形應盡量接近正弦波，用示波器觀察無明顯失真；（3）當輸入電壓為198V242V，負載電流有效值為0.53A時，輸出線電壓有效值應保持在36V，誤差的絕對值小于5%；（4）具有過流保護(輸出電流有效值達3.6A時動作)、負載缺相保護及負載不對稱保護(三相電流中任意兩相電流之差大于0.5A時動作)功能，保護時自動切斷輸入交流電源。2、發(fā)揮部分（1）當輸入電壓為198V242V，負載電流有效值為0.53A時，輸出線電壓有效值應保持在36V，誤差的絕對值小于1%；（2）設計制作具有測量、顯示該變頻電

8、源輸出電壓、電流、頻率和功率的電路，測量誤差的絕對值小于5%；（3）變頻電源輸出頻率在50Hz以上時，輸出相電壓的失真度小于5%；（4）其他。三、評分標準 項目滿分基本要求設計與總結報告：方案比較、設計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關設計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結果分析50 實際完成情況50 發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項24完成第（3）項11其它5四、說明 1、在調(diào)試過程中，要注意安全；2、不能使用產(chǎn)生SPWM（正弦波脈寬調(diào)制）波形的專用芯片；3、必要時，可以在隔離變壓器前使用自耦變壓器調(diào)整輸入電壓，可用三相電阻箱模擬負載；4、測量失真度時，應注意輸入信號

9、的衰減以及與失真度儀的隔離等問題；5、輸出功率可通過電流、電壓的測量值計算。2007開關穩(wěn)壓電源（E題）【本科組】一、任務設計并制作如圖1所示的開關穩(wěn)壓電源。圖1電源框圖二、要求在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：1基本要求（1） 輸出電壓UO可調(diào)圍：30V36V；（2） 最大輸出電流IOmax：2A；（3） U2從15V變到21V時，電壓調(diào)整率SU2%（IO=2A）；（4） IO從0變到2A時，負載調(diào)整率SI5%（U2=18V）；（5） 輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（6） DC-DC變換器的效率70%（U2=18V,UO=36V,IO=2

10、A）；（7） 具有過流保護功能，動作電流IO（th）=2.5±0.2A；2發(fā)揮部分（1） 進一步提高電壓調(diào)整率，使SU0.2%（IO=2A）；（2） 進一步提高負載調(diào)整率，使SI0.5%（U2=18V）；（3） 進一步提高效率，使85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（4） 排除過流故障后，電源能自動恢復為正常狀態(tài)；（5） 能對輸出電壓進行鍵盤設定和步進調(diào)整，步進值1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。（6） 其他。三、說明（1） DC-DC變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關電源控制芯片。（2） U2可通過交流調(diào)壓器改變U1來調(diào)整。DC-DC變換器（含控制

11、電路）只能由UIN端口供電，不得另加輔助電源。（3） 本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中的所有非直流成分，要求用帶寬不小于20MHz模擬示波器（AC耦合、掃描速度20ms/div）測量UOPP。（4） 本題中電壓調(diào)整率SU指U2在指定圍變化時，輸出電壓UO的變化率；負載調(diào)整率SI指IO在指定圍變化時，輸出電壓UO的變化率；DC-DC變換器效率h=PO/ PIN，其中POUOIO，PINUINIIN。（5） 電源在最大輸出功率下應能連續(xù)安全工作足夠長的時間（測試期間，不能出現(xiàn)過熱等故障）。（6） 制作時應考慮方便測試，合理設置測試點（參考圖1）。（7） 設計報告正文中應包括系統(tǒng)總體框圖、核心

12、電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結果用附件給出。四、評分標準項 目應包括的主要容或考核要點滿 分設計報告方案論證DC-DC主回路拓撲；控制方法及實現(xiàn)方案；提高效率的方法及實現(xiàn)方案8 電路設計與參數(shù)計算主回路器件的選擇及參數(shù)計算；控制電路設計與參數(shù)計算；效率的分析及計算；保護電路設計與參數(shù)計算；數(shù)字設定及顯示電路的設計20 測試方法與數(shù)據(jù)測試方法；測試儀器；測試數(shù)據(jù)(著重考查方法和儀器選擇的正確性以及數(shù)據(jù)是否全面、準確)10 測試結果分析與設計指標進行比較，分析產(chǎn)生偏差的原因，并提出改進方法5 電路圖及設計文件重點考查完整性、規(guī)性7 總分50 基

13、本要求實際制作完成情況50 發(fā)揮部分完成第（1）項10 完成第（2）項10 完成第（3）項15 完成第（4）項4 完成第（5）項6 其他5 總分50 2009光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（A題）【本科組】一、任務設計并制作一個光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置，其結構框圖如圖1所示。用直流穩(wěn)壓電源US和電阻RS模擬光伏電池，US=60V，RS=3036；uREF為模擬電網(wǎng)電壓的正弦參考信號，其峰峰值為2V，頻率fREF為45Hz55Hz；T為工頻隔離變壓器，變比為n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，將uF作為輸出電流的反饋信號；負載電阻RL=3036。圖1 并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置框圖二、要求1基本要求（1）具有最大

14、功率點跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定圍變化時，使，相對偏差的絕對值不大于1%。（2）具有頻率跟蹤功能：當fREF在給定圍變化時，使uF的頻率fF=fREF，相對偏差絕對值不大于1%。（3）當RS=RL=30時，DC-AC變換器的效率60%。（4）當RS=RL=30時，輸出電壓uo的失真度THD5%。（5）具有輸入欠壓保護功能，動作電壓Ud（th）=（25±0.5）V。（6）具有輸出過流保護功能，動作電流Io（th）=（1.5±0.2）A。2發(fā)揮部分（1）提高DC-AC變換器的效率，使80%（RS=RL=30時）。（2）降低輸出電壓失真度，使THD1%（RS=RL=3

15、0時）。（3）實現(xiàn)相位跟蹤功能：當fREF在給定圍變化以及加非阻性負載時，均能保證uF與uREF同相，相位偏差的絕對值5°。（4）過流、欠壓故障排除后，裝置能自動恢復為正常狀態(tài)。（5）其他。三、說明1本題中所有交流量除特別說明外均為有效值。2US采用實驗室可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，不需自制。3控制電路允許另加輔助電源，但應盡量減少路數(shù)和損耗。4DC-AC變換器效率，其中，。5基本要求（1）、（2）和發(fā)揮部分（3）要求從給定或條件發(fā)生變化到電路達到穩(wěn)態(tài)的時間不大于1s。6裝置應能連續(xù)安全工作足夠長時間，測試期間不能出現(xiàn)過熱等故障。7制作時應合理設置測試點（參考圖1），以方便測試。8設計報告正文

16、中應包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結果用附件給出。四、評分標準項目主要容滿分設計報告方案論證比較與選擇方案描述4理論分析與計算MPPT的控制方法與參數(shù)計算同頻、同相的控制方法與參數(shù)計算提高效率的方法濾波參數(shù)計算9電路與程序設計DC-AC主回路與器件選擇控制電路或控制程序保護電路9測試方案與測試結果測試方案及測試條件測試結果及其完整性測試結果分析5設計報告結構及規(guī)性摘要設計報告正文的結構圖標的規(guī)性3總分30基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項5完成第（3）項24完成第（4）項5其他6總分50

17、2009電能收集充電器（E題）【本科組】一、任務設計并制作一個電能收集充電器，充電器及測試原理示意圖如圖1。該充電器的核心為直流電源變換器，它從一直流電源中吸收電能，以盡可能大的電流充入一個可充電池。直流電源的輸出功率有限，其電動勢Es在一定圍緩慢變化，當Es為不同值時，直流電源變換器的電路結構，參數(shù)可以不同。監(jiān)測和控制電路由直流電源變換器供電。由于Es的變化極慢，監(jiān)測和控制電路應該采用間歇工作方式，以降低其能耗。可充電池的電動勢Ec=3.6V，阻Rc=0.1。二、要求1、基本要求（1）在Rs=100，Es=10V20V時，充電電流Ic大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）。（2）在Rs=100時

18、，能向電池充電的Es盡可能低。（3）Es從0逐漸升高時，能自動啟動充電功能的Es盡可能低。（4）Es降低到不能向電池充電，最低至0時，盡量降低電池放電電流。（5）監(jiān)測和控制電路工作間歇設定圍為 0.1 s5s。2、發(fā)揮部分（1）在Rs=1，Es=1.2V3.6V時，以盡可能大的電流向電池充電。（2）能向電池充電的Es盡可能低。當Es1.1V時，取Rs =1；當Es1.1V時，取Rs =0.1。（3）電池完全放電，Es從0逐漸升高時，能自動啟動充電功能（充電輸出端開路電壓3.6V，短路電流0）的Es盡可能低。當Es1.1V時，取Rs =1；當Es1.1V時，取Rs=0.1。（4）降低成本。（5）其他。三、評分標準設計報告項 目主要容滿分系統(tǒng)方案電源變換及控制方法實現(xiàn)方案5理論分析與計算提高效率方法的分析及計算7電路與程序設計電路設計與參數(shù)計算啟動電路設計與參數(shù)計算設定電路的設計1