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南华大学黄智伟备战2015全国大学生电子设计竞赛
电源类赛题分析
一、电源类作品
1.1电源类赛题分析
1.1.1历届的“电源类”赛题
在11届全国大学生电子设计竞赛中，电源类赛题有10题[1]：
①简易数控直流电源（第1届，1994年A题）
②直流稳压电源（第3届，1997年A题）
③数控直流电流源（第7届，2005年F题）
④三相正弦波变频电源（第7届，2005年G题）
⑤开关稳压电源（第8届，2007年E题，本科组）
⑥光伏并网发电模拟装置（第9届，2009年A题，本科组）
⑦电能搜集充电器（第9届，2009年E题，本科组）
⑧开关电源模块并联供电系统（第10届，2011年，A题，本科组）
⑨单相AC-DC变换电路（第11届，2013年A题，本科组）
⑩直流稳压电源及漏电保护装置（第11届，2013年L题，高职高专组）
从历届赛题可以看到，“电源类”赛题从AC→DC，从DC→AC，从单相电到3相电，
从线性稳压器到开关稳压器，从单个电源到多个电源并联，已经涉及到电源设计基础的和先
进的技术，而且赛题要求的技术参数指标也是越来越高（例如，精度、效率η（≥95%）等）。
例1：2005年G题“三相正弦波变频电源”赛题要求[1]：
（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）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%；
（3）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%；
（4）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%；
（5）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。
例2：2009年A题（本科组）“光伏并网发电模拟装置”赛题要求[1]：
（1）具有最大功率点跟踪（MPPT）功能：R
S
和R
L
在给定范围内变化时，使
dS
1
2
UU=，
相对偏差的绝对值不大于1%。
（2）具有频率跟踪功能：当f
REF
在给定范围内变化时，使u
F
的频率f
F
=f
REF
，相对偏差绝
对值不大于1%。
（3）DC-AC变换器的效率，使η≥80%（R
S
=R
L
=30?时）。
（4）具有输入欠压保护功能，具有输出过流保护功能。
例3：2011年A题（本科组）“开关电源模块并联供电系统”赛题要求[1]:
赛题要求设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联
供电系统。
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（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压U
O
=8.0±0.4V，使负
载电流I
O
在1.5~3.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比
例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。
（2）调整负载电阻，保持输出电压U
O
=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和I
O
=4.0A且按
I
1
:I
2
=1:1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于2%。
（3）调整负载电阻，保持输出电压U
O
=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和I
O
=1.5A且按
I
1
:I
2
=1:2模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。
（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允许有±0.2A的偏
差）。
例4：2013年A题（本科组）“单相AC-DC变换电路”赛题要求[1]:
设计并制作一个单相AC-DC变换电路，输入交流电压U
S
=24V、输出直流电压U
O
=36V，
输出电流I
O
=2A，输入侧功率因数不低于0.98，AC-DC变换效率不低于95%。
1.1.2历届“电源类”赛题的主要知识点
从历届“电源类”赛题来看，主攻“电源类”赛题方向的同学需要了解的主要知识点如下：
z变频电源、PWM开关电源等工作原理、系统结构和电路组成
zAC电源变压器的设计与制作
z高频开关电源变压器的设计与制作
zAC整流和滤波电路设计与制作
z斩波和驱动电路设计与制作
z逆变和驱动电路设计与制作
z电流、电压检测电路设计与制作
z过流和过压保护电路设计与制作
z真有效值检测电路设计与制作
zAC-DC开关电源电路设计与制作
zDC-DC升压型开关电源电路设计与制作
zDC-DC降压型开关电源电路设计与制作
z直流稳压电路设计与制作
z单片机、FPGA、ARM最小系统电路设计与制作
z微控制器外围电路（显示器、键盘、开关等）的设计与制作
zADC和DAC电路设计与制作
1.1.3“电源类”赛题培训的一些建议
“电源类””赛题中所涉及到的一些知识点，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没
有的，需要自己去搞清楚。这一点很重要。理论用来指导行动。没有理论基础，盲人摸象，
行动一定会有困难。
另外，“电源类””赛题的实践性要求很强，例如变压器的制作，特别是高频开关电源变
压器的制作，电感线圈的设计与制作、PCB的设计等。
站在岸上是学不会游泳的。建议从简单的基本的电源类电路做起，如简单的直流稳压器
电路等，通过一些作品的制作和训练，找到感觉。
（1）主攻“电源类”赛题方向的同学在训练过程中，以历届赛题为基础，可以选择已经出现
过的一些赛题做一些训练；主要训练这类赛题的共用部分，如变压器、AC-DC模块、DC-DC
模块、滤波器、微控制器最小系统、ADC/DAC模块等。完成相关模块的设计制作，以备竞
赛需要。
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（2）主攻“电源类”赛题方向的同学还应该注意与电源特性和指标参数测试有关的仪器仪表
的设计与制作。一些赛题会包含这方面的内容。例如，2007年本科组E题“开关稳压电源”
要求测量输出电压和电流。2013年本科组A题“单相AC-DC变换电路”要求使用数字式单
相电参数测量仪，测量单相交流电参数（交流电压、电流和功率因数）。
（3）主攻“电源类”赛题方向的同学还可以发挥自己的想象力，考虑一下：
①还有哪些“电源类”的赛题在竞赛中没有出现过？如大功率电流源等，在培训过程中
事先训练一下。
②已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能会在放大器、仪器仪表、高频、控制类
等赛题中出现？
③已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在指标和功能方面会有哪些变化？如效
率、稳定度、输出功率等。
④已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在制作工艺要求方面会有哪些变化？
（4）主攻其他方向的同学，也需要注意电源的设计与制作。
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