2.2.1 直流稳定电源系统赛题要求[1]
赛题要求设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
(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~+12V;
b.最大输出电流为 1.5A;
c.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 10mA;
b. 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
2.2.2 直流稳定电源系统设计方案[2,9~14]
所设计的直流稳定电源系统由稳压电源、稳流电源、DC-DC 变换器和显示模块四个模块
电路构成。稳压电源采用两级稳压电路,前级为 DC-DC 开关稳压电源,后级为线性稳压电
路。为进一步提高效率,两级间采用了恒压差控制技术。稳流电路采用由运算放大器构成
的恒流源电路,或者利用 3 端稳压器 LM317 构成的恒流电路。DC-DC 变换器采用降压型
开关电源,具有效率高,输出电压范围宽,输出电流大的特点。显示模块由 7107 A/D 及显
示译码芯片和 LED 数码管构成。
1.稳压电源电路设计
根据赛题要求,在线性稳压电路前端加入一个 DC-DC 变换器, 利用 DC-DC 变换器来