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h≥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h≥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h=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。
四、评分标准
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项
目 |
应包括的主要内容或考核要点 |
满
分 |
设计
报告 |
方案论证 |
DC-DC主回路拓扑;控制方法及实现方案;提高效率的方法及实现方案 |
8
|
电路设计
与参数计算
|
主回路器件的选择及参数计算;控制电路设计与参数计算;效率的分析及计算;保护电路设计与参数计算;数字设定及显示电路的设计 |
20
|
测试方法与数据 |
测试方法;测试仪器;测试数据
(着重考查方法和仪器选择的正确性以及数据是否全面、准确) |
10
|
测试结果分析 |
与设计指标进行比较,分析产生偏差的原因,并提出改进方法 |
5
|
电路图及设计文件 |
重点考查完整性、规范性 |
7
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总分 |
50
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基本要求 |
实际制作完成情况 |
50
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发挥
部分 |
完成第(1)项 |
10 |
完成第(2)项 |
10 |
完成第(3)项 |
15 |
完成第(4)项 |
4 |
完成第(5)项 |
6 |
其他 |
5 |
总分 |
50
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