20KHz电磁组电源设计指南——全国大学生智能汽车竞赛

"该文档提供了一个针对电磁组智能汽车竞赛的20KHz电源参考设计方案，旨在帮助参赛队伍设计满足比赛技术要求的电源。电源需驱动20KHz的交流电流，驱动直径0.1-0.3mm的漆包线，频率在20K±2KHz，电流50-150mA。文档分析了赛道线圈的电阻和电感，并提供了电源技术指标要求，以及电源的组成模块，包括振荡电路、功率输出电路、恒流控制电路和电源保护电路等。" 在第五届全国大学生智能汽车竞赛中，电磁组新增了一个比赛项目，参赛队伍需要设计的智能车能根据20KHz交流电流产生的磁场导航。为了满足这个需求，电源的设计至关重要。电源必须能驱动赛道中心线下0.1-0.3mm直径的漆包线，工作频率在20KHz±2KHz之间，电流大小介于50-150mA。 首先，根据赛道条件，计算得出赛道中心线电阻约为29.4欧姆，而电感量约为16.5欧姆。由于电感量小于电阻值，且电感量会因线圈形状而有所不同，设计电源时可以通过串联电容来抵消电感的感抗。考虑到实际应用中的不确定性，电源设计采用对称方波输出，以适应线圈中缓变的电流波形。为确保电压足够驱动线路，电源的峰值电压被设定为6V，即使在150mA的最大电流下，也能保证输出功率约为0.9W。 电源的电路设计主要包括以下几个部分： 1. **振荡电路**：用于产生20KHz±2KHz的交流信号，是整个电源的核心，决定了电源的工作频率。 2. **功率输出电路**：负责将振荡产生的高频信号转化为足够的能量输出，驱动赛道线圈。根据计算，需要提供0.9W的功率，以满足最大电流需求。 3. **恒流控制电路**：确保电流输出稳定在50-150mA之间，以满足比赛规定，同时保护电路不受过流影响。 4. **电源保护电路**：包括过压、过流保护，防止电源损坏或对赛道线圈造成损害。 综合以上信息，设计一个满足比赛要求的电磁组电源需要考虑电感与电阻的平衡、电压与电流的稳定性，以及电路的安全保护措施。通过精确计算和合理设计，确保电源能在各种条件下可靠工作，支持智能车辆的稳定导航。