20KHz电磁组电源设计：竞赛技术要求与参考方案

电磁组电源设计123是针对第五届全国大学生智能汽车竞赛中新增设的“电磁组”部分的技术支持文档。该竞赛要求参赛者设计的智能汽车能够通过检测由20KHz交流电流产生的磁场来引导车辆行驶，赛道中心线下的漆包线充当了关键感应元件。电源设计的核心技术指标包括： 1. 频率范围：20KHz±2KHz，这意味着电源需要产生稳定且精确的20千赫兹信号。 2. 电流范围：50-150mA，电源需要有能力提供从50毫安到150毫安的电流，以驱动赛道上的线圈。 为了满足这些要求，电源的设计首先考虑了赛道上0.1-0.3mm直径漆包线的电抗和电感。通过计算得知，赛道中心线的电阻约为29.4欧姆，而131微亨的电感使得在20KHz下感抗约为16.5欧姆。考虑到线圈电感对电压的影响较小，设计中假设电源输出电压为对称方波，电流则是上升和下降沿缓慢变化的方波。 电源电路主要由振荡电路、功率输出电路、恒流控制电路以及电源滤波器等组成。振荡电路负责产生稳定的20KHz信号，而功率输出电路则确保电流能满足赛道线圈的需求。恒流控制电路确保在不同负载下电流保持在规定范围内，防止电流波动过大。滤波器用于减小电源噪声，提高信号质量。 设计时，考虑到赛道长度可能的变化以及可能的线径减小，电源的电压峰值被设定为6V，以便应对最坏情况。当电流达到150mA时，电源的输出功率约为0.9W，这表明电源需要具备一定的功率容量以满足比赛的持续运行需求。 电磁组电源设计123着重于提供一个能够精确控制电流频率和幅度，同时具有足够功率和稳定性的电源解决方案，以支持智能汽车在复杂电磁环境中准确导航。