2007年电子设计大赛E题-开关稳压电源

07年全国大学生电子设计竞赛电子科技大学成都学院获奖队伍论文开关稳压电源（E题）摘要本设计采用可调直流电平与三角波比较输出PWM波，控制功率开关管HUF75652G3，与铁氧体电感构成BOOST拓扑DC－DC升压主回路。

采用C8051F020单片机作为主控制器，利用其内部自带的AD完成对输出电压、电流的检测并通过DA控制PWM波产生模块完成对输出电压值的设定。

输出电压的稳定则由软件反馈控制自制PWM发生器输出脉宽变化实现。

单片机检测电流并实现过流保护，电流值正常后控制主电路恢复工作。

系统采用ZLG7290控制的键盘进行输入控制，采用128×64点阵的LCD作为输出显示，操作灵活，界面友好。

经测试，系统效率达90％，电压调整率小于0.2%，负载调整率小于0.5%，其他各项指标也都满足题目最高要求。

关键词：PWM产生，BOOST，C8051F020，软件反馈一系统核心方案论证1.1 DC-DC主回路拓扑由题意，输出电压最小值为30V，U in最大值为21×√2V，略小于30V，能判断DC-DC部分可做成升压模块。

方案一：采用电压型推挽方式加正激变压器方式升压。

升压容易实现，但控制不好会使两个开关管占空比不一致，造成单管发烫，影响效率；或死区时间达不到要求，有烧毁开关管的危险，且引入隔离变压器还会对系统及制作带来负担。

方案二：BOOST型DC-DC升压方式，如图1。

使用单开关管，能降低开关管损耗，且控制容易，电路较为简洁，但在功率较高的情况下，电感设计要求较高，经验成分多，设计不好会造成过大的冲击电流，影响效率也容易使开关管损坏。

图1 BOOST升压方案选择：根据题目要求，最大功率为70W，属于中小功率范围，可以不采用隔离变压器，故折衷考虑，采用较为简洁的方案二。

1.2 控制方案1.2.1 DC-DC模块控制方案方案一：采用集成的开关电源控制芯片，外围器件少，PWM波形精确，性能良好，但由于集成度高，功能较为固定，扩展性不强。

题目：开关稳压电源（E题）摘要本设计综合考虑题目基本部分和发挥部分的指标要求，系统采用简单的boost 升压电路作为DC-DC变换器主电路；PWM控制器采用低压型专用集成芯片UC3843; 主开关管采用IRF540；由内置12位A/D、D/A的高性能、低功耗单片机C8051F021组成系统测控与显示单元，采用液晶显示器作为系统的状态和运行数据显示屏。

通过实际测试，作品的性能指标中，输出纹波完全达到了要求；电压调整率，整体效率，负载过流故障排除后自恢复功能，输出电压键控1V步进，电流、电压实时测量及数显功能等几项指标达均到了发挥部分要求；负载调整率也接近发挥部分指标要求。

另外，系统还增加了实时输出功率数据显示和负载过流状态下的声、光报警等实用功能。

一、引言为了满足题目发挥部分规定的电压调整率、负载调整率以及效率等几项指标要求，我们在设计中主要是尽量减少辅助控制电路的损耗。

通过单片机和脉宽调制电路来稳定输出电压，并通过单片机的控制实现对整个电路的过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常工作状态。

同时，当输出电压与设定电压误差较大时，单片机能对输出电压进行一定调节，以提高负载调整率；通过单片机实现了输出电压的键盘设定和步进调整（步进为1V）。

系统具有测量和数字显示输出电压、电流的功能。

此外，还增加了实时输出功率测量与显示、在输出过流的时候系统发出声、光报警信号等功能。

二、方案论证与比较1．DC-DC主回路拓扑方案论证方案一：采用变压器升压的隔离型PWM直流－直流变换器电路，此电路效率较低，开关辐射/纹波较大，电路较复杂。

方案二：采用非隔离型BOOST升压电路，控制电路用专用集成芯片UC3843A，这种电路使用的外部原件最少、调试容易、成本低、效率高。

因此，采用此种方案。

2. 控制方法及实现方案方案一：采用电压型脉宽调制技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。

大学生电子毕业生设计论文开关稳压电源院校：湄洲湾职业技术学院系部：电子工程系姓名：学号：指导老师：2012年8月25摘要：本系统从使用简单、测试方便、功能完备、成本低廉，用户界面友好出发，以Boost DC/DC变换器作为主要功能模块，通过电压反馈实现电压的稳定输出。

采用Atmaga16单片机，开发了全程中文菜单操作环境，具有全中文提示和电压电流显示，通过键盘实现输出电压的步进调整，并且有时间和温度显示。

输出电压30-36V可调，最大输出电流达2A，并且具有过流保护和自动恢复的功能。

输出噪声纹波电压峰-峰值小于1V，变换器效率超过85%。

关键词：开关电源，电压可调，过流保护，高效率。

Abstract：We design our system at the standing point of the use of simple, convenient testing, a fully functioning, low-cost and user-friendly. The key function module of our system is a Boost DC / DC converter, and it achieved stable output voltage through voltage feedback. We developed a wholly Chinese developing and operating environment using a ATmaga16 MCU. The system can display the value of output current and voltage, and the output voltage can be adjusted from 30V to 36V through the keyboard, and the maximum output current is 2A. The system has a function of over-current protection, and it can return to the normal state automatically when the current is under the threshold value. The output-voltage ripple noise of the system is lower than 1V, and the converter efficiency of over 85%.Keywords：Switching Power Supply, Voltage adjustable, Over-current protection, High efficiency1. 方案论证根据设计要求，本系统主要由前级滤波部分、交流降压部分、整流滤波部分、DC/DC 转换部分、PWM产生及输出反馈部分、控制部分、保护部分等组成。

全国大学生电赛历年题目文章来源:互联网发表时间:2012-3-6 15:21:36文章作者:admin 浏览次数:908第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛A.直流稳定电源B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器B.宽带放大器C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板G.积分式直流数字电压表H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统。

★历年电子设计大赛题目_共10篇范文一：历年电子设计大赛电源类题目汇总1994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）。

三、评分意见1997A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～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．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10mAb．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）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2005数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。

第一部分电源与信号源类
课题1 简易数控直流电源
课题2 直流稳定电源
课题3 数控直流电流源
课题4 实用信号源的设计和制作
课题5 三相正弦波变频电源
课题6 开关稳压电源
第二类仪器仪表及放大器类
课题1 实用低频功率放大器
课题2 简易电阻、电容和电感测试仪课题3 简易数字频率计
课题4 测量放大器
课题5 数字式工频有效值多用表
课题6 频率特性测试仪
课题7 波形发生器
课题8 高效率音频功率放大器
课题9 电压控制LC振荡器
课题10 宽带放大器
课题11 低频数字式相位测量仪
课题12 简易逻辑分析仪
课题13 正弦信号发生器
课题14 集成运放参数测试仪
课题15 简易频谱分析仪
课题16 音频信号分析仪
课题17 数字示波器
课题18 程控滤波器
第三类数据采集与处理类
课题1 多路数据采集系统
课题2 简易数字存储示波器
课题3 数据采集与传输系统
第四类高频电子线路（无线电）类课题1 简易无线电遥控系统
课题2 调幅广播收音机
课题3 短波调频接收机
课题4 调频收音机
课题5 单工无线呼叫系统
课题6 无线识别装置
第五类控制类
课题1 水温控制系统
课题2 自动往返电动小汽车课题3 简易智能电动车
课题4 液体点滴速度监控装置课题5 悬挂运动控制系统
课题6 电动车跷跷板。

第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛题目——高职高专组积分式直流数字电压表（G题）【高职高专组】一、任务在不采用专用A/D转换器芯片的前提下，设计并制作积分型直流数字电压表。

二、要求1．基本要求（1）测量范围：10mV～2V（2）量程：200mV，2V（3）显示范围：十进制数0～1999（4）测量分辨率：1mV（2V档）（5）测量误差：≤±0.5％±5个字（6）采样速率：≥ 2次/秒（7）输入电阻：≥1MW（8）具有抑制工频干扰功能2．发挥部分（1）测量范围：1mV～2V（2）量程：200mV，2V（3）显示范围：十进制数0～19999（4）测量分辨率：0.1mV（2V档）（5）测量误差：≤±0.05％±5个字（6）具有自动校零功能（7）具有自动量程转换功能（8）其他三、说明在电路中应有可测得积分波形的测试点。

四、评分标准信号发生器（H题）【高职高专组】一、任务设计并制作一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波信号，其系统框图如图1所示。

二、要求1．基本要求（1）信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形；（2）输出信号频率在100Hz～100kHz范围内可调, 输出信号频率稳定度优于10-3；（3）在1kW负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0～5V 范围内可调；（4）输出信号波形无明显失真；（5）自制稳压电源。

2．发挥部分（1）将输出信号频率范围扩展为10Hz～1MHz，输出信号频率可分段调节：在10Hz～1kHz范围内步进间隔为10Hz；在1kHz～1MHz范围内步进间隔为1kHz。

输出信号频率值可通过键盘进行设置；（2）在50W负载条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0～5V 范围内可调，调节步进间隔为0.1V，输出信号的电压值可通过键盘进行设置；（3）可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值；（4）其他。

1994题目一简易数控直流电源一、设计任务设计岀有一定输岀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“ + ”、“一”两键分别控制输岀电压步进增减；(5 )为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输岀土15V, + 5Vo2.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)扩展输岀电压种类(比如三角波等)。

三、评分意见完成第三项201997A 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〜+12Vb.最大输出电流为 1.5AC.电压调整率W 0.2% （输入电压 220V变化范围+ 15%-— 20%T，空载到满载）d.负载调整率w 1%（最低输入电压下，满载）e.纹波电压（峰-峰值）w 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w 1%（输入电压+ 12V、负载电阻由200 Q〜300 Q变化时，输出电流为变化率）20mA时的相对（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10mAb.电压调整率w 1%（输入电压变化范围 +9V〜+12V）c.负载调整率w 1%（输入电压+12V下，空载到满载）d.纹波电压（峰-峰值）w 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）b.提高输岀电压（4）用数字显示输出电压和输出电流2005数控直流电流源(F题)一、任务设计并制作数控直流电流源。

全国大学生电子设计竞赛历年题目（1994－2007）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）。

三、评分意见题目二多路数据采集系统一、设计任务设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。

具体设计任务是：（1）现场模拟信号产生器。

（2）八路数据采集器。

（3）主控器。

二、设计要求1．基本要求（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。

（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。

将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。

（3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。

采集方式包括循环采集（即1路、2路……8路、……1路）和选择采集（任选一路）二种方式。

显示部分能同时显示地址和相应的数据。

2．发挥部分（1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系； （2）尽可能减少传输线数目；（3）其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能）。

1994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）。

三、评分意见项目得分基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30 实际完成情况501997A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～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．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10mAb．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）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2005数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。

音频信号分析仪（A题）【本科组】一、任务设计、制作一个可分析音频信号频率成分，并可测量正弦信号失真度的仪器。

二、要求1．基本要求（1）输入阻抗：50Ω（2）输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V（3）输入信号包含的频率成分范围：200Hz～10kHz（4）频率分辨力：100Hz（可正确测量被测信号中，频差不小于100Hz的频率分量的功率值。

）（5）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95%；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10%，总功率测量的相对误差的绝对值小于5%。

（6）分析时间：5秒。

应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。

2．发挥部分（1）扩大输入信号动态范围，提高灵敏度。

（2）输入信号包含的频率成分范围：20Hz～10kHz。

（3）增加频率分辨力20Hz档。

（4）判断输入信号的周期性，并测量其周期。

（5）测量被测正弦信号的失真度。

（6）其他。

三、说明1．电源可用成品，必须自备，亦可自制。

2．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。

无线识别装置（B 题）【本科组】一、任务设计制作一套无线识别装置。

该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。

阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。

图1 无线识别装置方框图装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。

不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。

装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm 的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。

线圈直径为6.6±0.5 cm （可用直径6.6 cm 左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。

光伏并网发电模拟装置1.1DC-AC 主回路单相全桥逆变电路，它集功率MOSFET 和双极型晶体管的优点于一体，具有驱动电路简单、电压和电流容量大、工作频率高、开关损耗低、安全工作区大、工作可靠性高等优点。

1.2 逆变电路控制方案三：单极性倍频调制方式（SPWM 波有正、负、零3个电平，SPWM 波的脉冲数是单极性调制方式的两倍）。

在一个开关周期内2只功率管以较高的开关频率互补开关，保证可以得到理想的正弦输出电压；另2个功率管以较低的输出电压基波功率工作，从而很大程度上减小了开关损耗。

1.3 光伏并网发电模拟装置中心控制采用传统的PWM 脉宽调制控制器（SG3525）作为电路的中心控制，控制可靠，性能价格比高。

单相光伏并网装置，可以采用此方法。

用直流稳压电源US 和电阻RS 模拟光伏电池，US=60V ，RS=30Ω~36Ω；uREF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率fREF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，将uF 作为输出电流的反馈信号；负载电RL=30Ω~36Ω。

R LU S图1.1 并网发电模拟装置框图1.4 SPWM 逆变器原理所谓的SPWM 波形就是与正弦波形等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形如图1 所示，等效的原则是每一区间的面积相等。

如图把一个正弦波分作几等分（如图1a 中，n=12）然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合（如图），这样由几个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波等效，称作SPWM 波形。

同样，正弦波的负半周也用同样的方法与一系列负脉冲波等效。

图2.1为SPWM 滤波线为等效正弦波U图2.1 SPWM 波形的产生示意图 mSin ω1t,SPWM 脉冲序列波的幅值为Us/2,各脉冲不等宽，但中心间距 相同为π/n ，n 为正弦波半个周期内的脉冲数，令第i 个矩形脉冲宽度为δi , 其中心点相位角为θi 则根据面积相等的等效原则，可分成这就是说，第i 个脉冲的宽度与该处正弦波值近似成正比，因此半个周期正弦波的SPWM 波是两侧窄，中间宽，脉宽按正弦规律逐渐变化的序列脉冲波形。

开关稳压电源(E题)设计报告-国赛一等奖-大学生电子设计竞赛(DOC)开关稳压电源（E题）摘要本系统以Boost升压斩波电路为核心，以MSP430单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。

系统输出直流电压30V～36V 可调，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A，电压调整率和负载调整率低，DC-DC变换器的效率达到93.97%。

能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。

系统特色：1）输出电压反馈采用“同步采样”方式，能有效避免电压尖峰对信号检测的影响。

2）采用多种有效措施降低系统的电磁干扰（EMI），增强电磁兼容性（EMC）。

3）具有完善、可靠的保护功能，如：过流保护、反接保护、欠压保护、过温保护、防开机“浪涌”电流保护等，保证了系统的可靠性。

1方案论证1.1DC-DC主回路拓扑方案一间接直流变流电路：结构如图1-1所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。

方案二 Boost升压斩波电路：拓扑结构如图1-2所示。

开关的开通和关断受外部PWM信号控制，电感L将交替地存储和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM控制信号的占空比可以相应实现输出电压的变化。

该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。

E LC UOR LVD图1-1 间接直流变流电路图1-2 Boost升压斩波电路拓扑结构综合比较，我们选择方案二。

1.2控制方法及实现方案方案一利用PWM专用芯片产生PWM控制信号。

此法较易实现，工作较稳定，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。

方案二利用单片机产生PWM控制信号。

让单片机根据反馈信号对PWM信号做出相应调整以实现稳压输出。

电子设计工程师认证综合知识考试试卷2007-12-28单位（或学校、学院名称）：姓名：一、是非题（每题1.5分共24分）1．（）通常，电容器的品质因素（Q值）要高于电感器。

2．（）在高速脉冲作用时，普通晶体二极管可能会失去单向导电性能。

3．（）信号源的输出电阻应当大一点好，如此可增大它的带载能力。

4．（）模拟示波器中，不论是连续扫描还是触发扫描，扫描信号都应与被测信号同步。

5．（）要测量某一放大器或网络的幅频特性，应选用频谱分析仪作为测量仪器。

6．（）场效应管的输入阻抗要比双极型晶体管的输入阻抗小。

7．（）负反馈放大系统的环路增益愈大，则放大器的通频带就愈宽。

8．（）与非门的一个输入端为低电平时，其输出端总为低电平，而与其它输入端的状态无关。

9．（）TTL门电路的标准高电平约为+12V。

10．（）常用的8051单片机也能对高频信号（例10MHz以上）进行处理。

11．（）单片机作串行通信时。

其波特率有固定与可变两种方式。

12．（）Flash存储芯片是属于能够直接在线快速写入与读出的存储器。

13．（）89C51单机片的P2、P0口均为双功能端口。

14．（）单机片、ARM、DSP等均可作为嵌入式处理器使用。

15．（）平行线不能远距离传送高速脉冲的主要原因是因为双线间的分布参数（例分布电容）过大而造成的。

16．（）ADC0832是与MP兼容的12位D/A转换器。

二、选择题（每题2分共26分）1．检波二极管通常选用（）。

A.硅二极管B.变容二极管C.整流二极管D.高频锗二极管2．5V电压经过10位A/D转换后，其电压分辨率近似为（）。

A.20mvB.10mvC.5mvD.2.5mv3.标称为473的贴片电阻，其阻值为（）。

A.47kΩB.473kΩC.473ΩD.47Ω4.已知某存储芯的地址线为12根，则此存储器的容量至少为（）。

A. 8KBB. 4KBC. 2KBD.1KB5.已知下图（EDP070225）,输入为周期2μs的对称方波，若要在输出端仍得到与输出近似的对称方波，则RC的乘积应（）。

开关稳压电源（E 题）摘 要本系统以Boost 升压斩波电路为核心，以MSP430单片机为主操纵器和PWM 信号发生器，依照反馈信号对PWM 信号做出调整，进行靠得住的闭环操纵，从而实现稳压输出。

系统输出直流电压30V ～36V 可调，能够通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A ，电压调整率和负载调整率低，DC-DC 变换器的效率达到%。

能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。

系统特色：1）输出电压反馈采纳“同步采样”方式，能有效幸免电压尖峰对信号检测的阻碍。

2）采纳多种有效方法降低系统的电磁干扰（EMI ），增强电磁兼容性（EMC ）。

3）具有完善、靠得住的爱惜功能，如：过流爱惜、反接爱惜、 欠压爱惜、过温爱惜、防开机“浪涌”电流爱惜等，保证了系统的靠得住性。

1 方案论证1.1 DC-DC 主回路拓扑方案一 间接直流变流电路：结构如图1-1所示，能够实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采纳多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。

方案二 Boost 升压斩波电路：拓扑结构如图1-2所示。

开关的开通和关断受外部PWM 信号操纵，电感L 将交替地存储和释放能量，电感L 储能后使电压泵升，而电容C 可将输出电压维持住，输出电压与输入电压的关系为UO=(ton+toff)，通过改变PWM 操纵信号的占空比能够相应实现输出电压的转变。

该电路采取直接直流变流的方式实现升压，电路结构较为简单，损耗较小，效率较高。

综合比较，咱们选择方案二。

1.2 操纵方式及实现方案方案一 利用PWM 专用芯片产生PWM 操纵信号。

此法较易实现，工作较稳固，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。

ELCU OR LVD图1-1 间接直流变流电路图1-2 Boost 升压斩波电路拓扑结构方案二利用单片机产生PWM操纵信号。

让单片机依照反馈信号对PWM信号做出相应调整以实现稳压输出。