电子设计大赛E题开关稳压电源

2020/5/20,1,2008年湖北省高校电子信息类专业教学改革与电子设计竞赛工作研讨会-2007年全国大学生电子设计竞赛题解析E题-开关稳压电源,三峡大学高学军,2020/5/20,2,开关稳压电源（E题）【本科组】,2020/5/20,3,题目、分析测试、评分,题目分析,方案选择,计算,其他,控方案,2020/5/20,4,开关稳压电源（E题)题目/分析,一、任务设计并制作如图1所示的开关稳压电源。,2020/5/20,5,二、要求在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：1基本要求输出电压UO可调范围：30V36V；最大输出电流IOmax：2A；U2从15V变到21V时，电压调整率SU2%(IO=2A)IO从0变到2A时，负载调整率SI5%(U2=18V)输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；DC-DC变换器的效率70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；具有过流保护功能，动作电流IO=2.50.2A,开关稳压电源（E题)题目/分析,2020/5/20,6,2发挥部分进一步提高电压调整率，使SU0.2%（IO=2A）；进一步提高负载调整率，使SI0.5%（U2=18V）；进一步提高效率，使85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态；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。其他。,开关稳压电源（E题)题目/分析,2020/5/20,7,三、说明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。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。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。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POUOIO，PINUINIIN。,开关稳压电源（E题)题目/分析,2020/5/20,8,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）。制作时应考虑方便测试，合理设置测试点.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。,开关稳压电源（E题)题目/分析,2020/5/20,9,四、评分标准,开关稳压电源（E题)题目/分析,2020/5/20,10,30,36,36,2020/5/20,11,开关稳压电源（E题)题目/分析,2020/5/20,12,2020/5/20,13,DC-DC电路选择（六种电路分析比较）,方案选择,参数计算,其他,控制方案,题目分析,2020/5/20,14,要求:输出电压UO可调范围：30V36V；最大输出电流IOmax：2A；保护功能,开关稳压电源（E题)方案选择,U2=1521V,UIN=(1.2)U2=18-26V,升压1.152倍,升压电路,2020/5/20,15,根据题目分析，可以利用简单的升压（Boost）电路实现要求；“开关稳压电源”查资料，利用变压器等电路就复杂；本题一般学过电力电子的同学都可以作出来，实现相对容易-与2005年三相电源比较,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,16,第七届（2005年）三相正弦波变频电源（G题）1、基本要求（1）输出频率范围为20Hz100Hz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198V242V，负载电流有效值为0.53A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。,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,17,主电路方案选择：单管反激式4半桥逆变-整流9全桥逆变-整流3降压电路1双Boost电路2Boost电路32合计51,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,18,主电路方案选择：单管反激式,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,19,主电路方案选择：半桥逆变-整流,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,20,主电路方案选择：全桥逆变-整流,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,21,主电路方案选择：降压电路比较容易实施，不会出现问题,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,22,主电路方案选择：双Boost电路,开关稳压电源（E题)方案选择,Uin,2020/5/20,23,主电路方案选择双Boost电路电路结构：相当于2个升压斩波电路并联而成；总输出电流为2个电路单元输出电流之和，其平均值为单元输出电流平均值的2倍，脉动频率也为2倍-总的输出电流脉动幅值变得很小；多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单元可互为备用。,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,24,开关稳压电源（E题)方案选择,主电路方案选择：Boost升压电路不能开路必须有一定负载容易烧坏开关管控制问题,2020/5/20,25,主电路方案选择：Boost升压电路,开关稳压电源（E题)方案选择,2020/5/20,26,电路器件计算、选择,参数计算,其他,控制方案,题目分析,方案选择,2020/5/20,27,开关稳压电源（E题)参数计算,主电路方案选择：Boost升压电路,占空比D的计算,2020/5/20,28,器件选择1.变压器：容量大电流时(2A)，输出电压达不到36V,U2电压降低,开关稳压电源（E题)参数计算,测试时，电流增大时，U2电压降低，输出电压下降达不到36V,2020/5/20,29,器件选择2.整流滤波,开关稳压电源（E题)参数计算,大电容时的启动保护问题,2020/5/20,30,器件选择3.电感(f=10kHz)一般取电感电流的变化量为半载时输入电流的30%.,开关稳压电源（E题)参数计算,临界连续电流:,电感L=0.856mH,2020/5/20,31,器件选择4.电容,开关稳压电源（E题)参数计算,纹波电压选取200mV时,C=750uF,2020/5/20,32,器件选择5.开关器件、二极管,开关稳压电源（E题)参数计算,电流为输入电流最大值电压为最大输出电压,2020/5/20,33,采用PWM控制芯片采用CPU直接控制,其他,控制方案,题目分析,方案选择,参数计算,2020/5/20,34,采用PWM控制芯片UC3842采用CPU直接控制,开关稳压电源（E题)控制方案,UC3842,2020/5/20,35,开关稳压电源（E题)控制方案,UC3842,2020/5/20,36,开关稳压电源（E题)控制方案,2020/5/20,37,开关稳压电源（E题)控制方案,2020/5/20,38,频率:f=1.72/RTCT,开关稳压电源（E题)控制方案,2020/5/20,39,采用CPU直接控制,开关稳压电源（E题)控制方案,2020/5/20,40,电压电流测量,Ui,U01,i,开关稳压电源（E题)控制方案,其他传感器,2020/5/20,41,控制电源过流保护,其他,控制方案,题目分析,方案选择,参数计算,2020/5/20,42,控制电源,开关稳压电源（E题)控制电源,控制电源,显示CPU控制电路等,开关电源中控制电源,开关电源7805等,2020/5/20,43,正常：SW闭合故障：SW断开,开关稳压电源（E题)过流保护,U0,U01,U02,方案1,R变化时，U02变化负载改变,2020/