1、三三 峽峽 大大 學學 高高 學學 軍軍標題標題/分析分析 1.方案選擇方案選擇2.參數計算參數計算3.控制方案控制方案 4.其他其他5.題目題目分析分析方案方案選擇選擇計算計算其他其他控控 方案方案一、義務一、義務設計并制作如圖設計并制作如圖1 1所示的開關穩壓電源。所示的開關穩壓電源。二、要求二、要求在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：1 1基本要求基本要求輸出電壓輸出電壓UOUO可調范圍：可調范圍：30V30V36V36V；最大輸出電流最大輸出電流IOmaxIOmax：2A2A；U2U2從從15V15V變到變到21V21V時，電壓調整率時，電壓調整

2、率SU2%(IO=2A)SU2%(IO=2A)IOIO從從0 0變到變到2A2A時，負載調整率時，負載調整率SI5%(U2=18V)SI5%(U2=18V)輸出噪聲紋波電壓峰輸出噪聲紋波電壓峰- -峰值峰值UOPP1VUOPP1VU2=18V,UO=36V,IO=2AU2=18V,UO=36V,IO=2A）；）；DC-DCDC-DC變換器的效率變換器的效率70%70%（U2=18V,UO=36V,IO=2AU2=18V,UO=36V,IO=2A）；）；具有過流保護功能，動作電流具有過流保護功能，動作電流IO=2.5IO=2.50.2A0.2A2 2發揮部分發揮部分進一步提高電壓調整率，使進一步

3、提高電壓調整率，使SU0.2%SU0.2%（IO=2AIO=2A）；）；進一步提高負載調整率，使進一步提高負載調整率，使SI0.5%SI0.5%（U2=18VU2=18V）；）；進一步提高效率，使進一步提高效率，使85%85%（U2=18V,UO=36V,IO=2AU2=18V,UO=36V,IO=2A）排除過流故障后，電源能自動恢復為正常狀態；排除過流故障后，電源能自動恢復為正常狀態；能對輸出電壓進行鍵盤設定和步進調整，步進值能對輸出電壓進行鍵盤設定和步進調整，步進值1V1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數字顯示功能。同時具有輸出電壓、電流的測量和數字顯示功能。其他。其他。三、闡明三、闡明

4、DC-DCDC-DC變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關電源變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關電源控制芯片?？刂菩酒?。U2U2可通過交流調壓器改變可通過交流調壓器改變U1U1來調整。來調整。DC-DCDC-DC變換器含變換器含控制電路只能由控制電路只能由UINUIN端口供電，不得另加輔助電源。端口供電，不得另加輔助電源。本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中的所有非直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，要求用帶寬不小于流成分，要求用帶寬不小于20MHz20MHz模擬示波器模擬示波器ACAC耦耦合、掃描速度合、掃描速度20ms/div20ms/div測量測量UOPPUO

5、PP。本題中電壓調整率本題中電壓調整率SUSU指指U2U2在指定范圍內變化時，輸出電在指定范圍內變化時，輸出電壓壓UOUO的變化率；負載調整率的變化率；負載調整率SISI指指IOIO在指定范圍內變化在指定范圍內變化時，輸出電壓時，輸出電壓UOUO的變化率；的變化率；DC-DCDC-DC變換器效率變換器效率=PO/ =PO/ PINPIN，其中，其中POPOUOIOUOIO，PINPINUINIINUINIIN。電源在最大輸出功率下應能連續安全工作足電源在最大輸出功率下應能連續安全工作足夠長的時間測試期間，不能出現過熱等故夠長的時間測試期間，不能出現過熱等故障）。障）。制作時應考慮方便測試，合理

6、設置測試點制作時應考慮方便測試，合理設置測試點. .設計報告正文中應包括系統總體框圖、核心設計報告正文中應包括系統總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結果。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。測試結果用附件給出。項項 目目應包括的主要內容或考核要點應包括的主要內容或考核要點滿滿 分分設計設計報告報告方案論證方案論證DC-DCDC-DC主回路拓撲；控制方法及實現方案；主回路拓撲；控制方法及實現方案；提高效率的方法及實現方案提高效率的方法及實現方案8 8 電路設計電路設計與參數計算與參數

7、計算主回路器件的選擇及參數計算；控制電路主回路器件的選擇及參數計算；控制電路設計與參數計算；效率的分析及計算；保設計與參數計算；效率的分析及計算；保護電路設計與參數計算；數字設定及顯示護電路設計與參數計算；數字設定及顯示電路的設計電路的設計20 20 測試方法與數據測試方法與數據測試方法；測試儀器；測試數據測試方法；測試儀器；測試數據( (著重考查方法和儀器選擇的正確性以及著重考查方法和儀器選擇的正確性以及數據是否全面、準確數據是否全面、準確) )10 10 測試結果分析測試結果分析與設計指標進行比較，分析產生偏差的原與設計指標進行比較，分析產生偏差的原因，并提出改進方法因，并提出改進方法5

8、5 電路圖及設計文件電路圖及設計文件重點考查完整性、規范性重點考查完整性、規范性7 7 總分總分50 50 基本基本要求要求實際制作完成情況實際制作完成情況50 50 303636方案方案選擇選擇參數參數計算計算其他其他控制控制方案方案題目題目分析分析要求要求: :輸出電壓輸出電壓UOUO可調范圍：可調范圍：30V30V36V36V；最大輸出電流最大輸出電流IOmaxIOmax：2A2A；保護功能保護功能U2=1521V UIN=(1.2)U2=18-26V升壓升壓1.152倍倍升壓電路升壓電路 根據題目分析，可以利用簡單的升壓根據題目分析，可以利用簡單的升壓Boost電路實現要求；電路實現要

9、求； “開關穩壓電源開關穩壓電源”查資料，利用變壓器等電查資料，利用變壓器等電路就復雜；路就復雜； 本題一般學過電力電子的同學都可以作出來，本題一般學過電力電子的同學都可以作出來，實現相對容易實現相對容易-與與2019年三相電源比較年三相電源比較 第七屆第七屆2019年三相正弦波變頻電源年三相正弦波變頻電源G題）題） 1、基本要求、基本要求 （1輸出頻率范圍為輸出頻率范圍為20Hz100Hz的三相對稱交流的三相對稱交流電，各相電壓有效值之差小于電，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；察無明顯失真；

10、（3當輸入電壓為當輸入電壓為198V242V，負載電流有效值為，負載電流有效值為0.53A時，輸出線電壓有效值應保持在時，輸出線電壓有效值應保持在36V，誤差，誤差的絕對值小于的絕對值小于5%； （4具有過流保護具有過流保護(輸出電流有效值達輸出電流有效值達3.6A時動作時動作)、負載缺相保護及負載不對稱保護負載缺相保護及負載不對稱保護(三相電流中任意兩三相電流中任意兩相電流之差大于相電流之差大于0.5A時動作時動作)功能，保護時自動切斷功能，保護時自動切斷輸入交流電源。輸入交流電源。整流逆變控制器三相負載220VAC隔離變壓器 主電路方案選擇：主電路方案選擇： 單管反激式單管反激式 4 4

11、半橋逆變半橋逆變- -整流整流 9 9 全橋逆變全橋逆變- -整流整流 3 3 降壓電路降壓電路 1 1 雙雙BoostBoost電路電路 2 2 Boost Boost電路電路 3232 合計合計 5151 主電路方案選擇：主電路方案選擇： 單管反激式單管反激式 主電路方案選擇：主電路方案選擇： 半橋逆變半橋逆變- -整流整流 主電路方案選擇：主電路方案選擇： 全橋逆變全橋逆變- -整流整流 主電路方案選擇：主電路方案選擇： 降壓電路降壓電路比較容易實施，不會出現問題比較容易實施，不會出現問題 主電路方案選擇：主電路方案選擇： 雙雙BoostBoost電路電路Uin 主電路方案選擇主電路方案

12、選擇 雙雙BoostBoost電路電路 電路結構：相當于電路結構：相當于2 2個升壓斬波電路并聯而成；個升壓斬波電路并聯而成； 總輸出電流為總輸出電流為2 2個電路單元輸出電流之和，其個電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的平均值為單元輸出電流平均值的2 2倍，脈動頻倍，脈動頻率也為率也為2 2倍倍-總的輸出電流脈動幅值變得很小；總的輸出電流脈動幅值變得很??； 多相多重斬波電路還具有備用功能，各斬波多相多重斬波電路還具有備用功能，各斬波電路單元可互為備用。電路單元可互為備用。 主電路方案選擇：主電路方案選擇： BoostBoost升壓電路升壓電路 不能開路不能開路必須有一定必須有

13、一定負載負載 容易燒壞開關管容易燒壞開關管控制控制問題問題 主電路方案選擇：主電路方案選擇： BoostBoost升壓電路升壓電路 參數參數計算計算其他其他控制控制方案方案題目題目分析分析方案方案選擇選擇2maxmin1521 ,18261118 ,360.526 ,300.13INOININOINOUv UvUUDUv UvDUv Uv D 主電路方案選擇：主電路方案選擇： BoostBoost升壓電路升壓電路 占空比占空比D的計算的計算 器件選擇器件選擇 1.1.變壓器：容量變壓器：容量 大電流時大電流時(2A)(2A)，輸出電壓達不到，輸出電壓達不到36V,U236V,U2電壓電壓降低降

14、低測試時，電流增大時，測試時，電流增大時，U2U2電壓電壓降低，輸出電壓下降達不到降低，輸出電壓下降達不到36V36V 器件選擇器件選擇 2.2.整流濾波整流濾波 大電容時的啟動保護問題大電容時的啟動保護問題 器件選擇器件選擇 3.3.電感電感(f=10kHz)(f=10kHz) 一般取電感電流的變化一般取電感電流的變化量為半載時輸入電流的量為半載時輸入電流的30%.30%.130%30% ()21OLINIIID臨界連續電流臨界連續電流: :2(1)22OLOBVIIDDL f電感電感 L=0.856mHL=0.856mH 器件選擇器件選擇 4.4.電容電容OODVIC f 紋波電壓選取紋波

15、電壓選取200mV200mV時時, C=750uF, C=750uF 器件選擇器件選擇 5.5.開關器件、二極管開關器件、二極管 電流為輸入電流最大值電流為輸入電流最大值 電壓為最大輸出電壓電壓為最大輸出電壓其他其他控制控制方案方案題目題目分析分析方案方案選擇選擇參數參數計算計算采用采用PWMPWM控制芯片控制芯片UC3842UC3842采用采用CPUCPU直接控制直接控制 UC3842 UC3842 頻率: f=1.72/RTCT 采用CPU直接控制 電壓電流測量UiU01i 其他傳感器其他傳感器其他其他控制控制方案方案題目題目分析分析方案方案選擇選擇參數參數計算計算 控制電源控制電源控制電

16、源顯示顯示 CPU控制電路等控制電路等 開關電源中控制電源開關電源中控制電源 開關電源開關電源 7805等等正常：SW閉合缺點：SW斷開U0U01U02方案1 R變化時，變化時，U02變化變化負載改變負載改變 再加一個降壓電路再加一個降壓電路U0PWM方案2 思路較好，控制靈活思路較好，控制靈活-電路復雜電路復雜序號序號設計報告設計報告基本部分基本部分發揮部分發揮部分總分總分1435045.7138.7240.74945.7135.4335.249.743.3128.244149.735.3126540.543.832.7117632.55032.7115.2738.538.733.7110.984036.534.4110.9934.239.8311051041.731.122.595.31136.334.223.794.21232.341.216.890.31325.53327.886.31439.5331082.51539.522.713.8761631.324.312.367.9173518.7760.71822.721.31054 52個隊選擇E題 51個隊參加測試 18個隊完成較好一等一等湖北湖北E E華中科技大學華中科技大學饒饒 波波朱良合朱良合陳構宜陳構宜一等一等湖北湖北E E空軍雷達學院