历届全国大学生电子设计竞赛电源题目汇编
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历届全国大学生电子设计竞赛电源题目总和
历届全国大学生电子设计竞赛题目汇编
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)。
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三、评分意见
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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
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)
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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
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第五届(2001年)全国大学生电子设计竞赛题目
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第七届(2005年)全国大学生电子设计竞赛题目
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%+10 mA;
(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%+10 mA; (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%+1 mA; (4)纹波电流≤0.2mA;
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(5)其他。
三、评分标准
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。
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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。
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。
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三、评分标准
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。
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第八届(2007年)全国大学生电子设计竞赛试题
【本科组】
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
U1=RL
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。
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(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在指定范围内变化时,输出电压UO的变化
率;负载调整率SI指IO在指定范围内变化时,输出电压UO的变化率;DC-DC变换器效率 =PO/ PIN,其中PO=UOIO,PIN=UINIIN。
(5) 电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间(测试期间,
不能出现过热等故障)。
(6) 制作时应考虑方便测试,合理设置测试点(参考图1)。 (7) 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。
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总分
50
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第九届(2009年)全国大学生电子设计竞赛题目
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电池。直流电源的输出功率有限,其电动势Es在一定范围内缓慢变化,当Es为不同值时,直流电源变换器的电路结构,参数可以不同。监测和控制电路由直流电源变换器供电。由于Es的变化极慢,监测和控制电路应该采用间歇工作方式,以降低其能耗。可充电池的电动势Ec=3.6V,内阻Rc=0.1Ω。
图1 测试原理示意图
(Es和Ec用稳压电源提供,Rd用于防止电流倒灌)
二、要求
1、基本要求
(1)在Rs=100Ω,Es=10V~20V时,充电电流Ic大于(Es-Ec)/(Rs+Rc)。 (2)在Rs=100Ω时,能向电池充电的Es尽可能低。
(3)Es从0逐渐升高时,能自动启动充电功能的Es尽可能低。 (4)Es降低到不能向电池充电,最低至0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 0.1 s~5s。 2、发挥部分
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(1)在Rs=1Ω,Es=1.2V~3.6V时,以尽可能大的电流向电池充电。 (2)能向电池充电的Es尽可能低。当Es≥1.1V时,取Rs =1Ω;
当Es<1.1V时,取Rs =0.1Ω。
(3)电池完全放电,Es从0逐渐升高时,能自动启动充电功能(充电输出端开路电压
>3.6V,短路电流>0)的Es尽可能低。当Es≥1.1V时,取Rs =1Ω;当Es<1.1V时,取Rs=0.1Ω。 (4)降低成本。 (5)其他。
三、评分标准
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四、说明
1.测试最低可充电Es的方法:逐渐降低Es,直到充电电流Ic略大于0。当Es高于3.6V时,Rs为100Ω;Es低于3.6V时,更换Rs为1Ω;Es降低到1.1V以下时,更换Rs为0.1Ω。然后继续降低Es,直到满足要求。 2.测试自动启动充电功能的方法:从0开始逐渐升高Es,Rs为0.1Ω;当Es升高到高于1.1V时,更换Rs为1Ω。然后继续升高Es,直到满足要求。
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