歷年電源試題

1、1994 簡易數(shù)控直流電源一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源。其原理示意圖如下：二、設(shè)計要求1基本要求（1）輸出電壓：范圍09.9V，步進0.1V，紋波不大于10mV；（2）輸出電流：500mA；（3）輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；（4）由“”、“”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減；（5）為實現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出15V，5V。2發(fā)揮部分（1）輸出電壓可預(yù)置在09.9V之間的任意一個值；（2）用自動掃描代替人工按鍵，實現(xiàn)輸出電壓變化（步進0.1V不變）；（3）擴展輸出電壓種類（比如三角波等）。三、評分意見項 目得 分基本要求方案設(shè)計與論證、理論計算與分析、電路圖30

2、實際完成情況50總結(jié)報告20發(fā)揮部分完成第一項5完成第二項15完成第三項201995 實用信號源的設(shè)計和制作一、任務(wù)在給定15V電源電壓條件下，設(shè)計并制作一個正弦波和脈沖波信號源。二、要求1基本要求（1）正弦波信號源信號頻率：20Hz20kHz步進調(diào)整，步長為5Hz頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于10-4非線性失真系數(shù)3%（2）脈沖波信號源信號頻率：20Hz20kHz步進調(diào)整，步長為5Hz上升時間和下降時間：1s平頂斜降：5%脈沖占空比：2%98%步進可調(diào)，步長為2%（3）上述兩個信號源公共要求頻率可預(yù)置。在負載為600時，輸出幅度為3V。完成5位頻率的數(shù)字顯示。2發(fā)揮部分（1）正弦波和脈沖波頻率步長改為1H

3、z。（2）正弦波和脈沖波幅度可步進調(diào)整，調(diào)整范圍為100mV3V，步長為100mV。（3）正弦波和脈沖波頻率可自動步進，步長為1Hz。（4）降低正弦波非線性失真系數(shù)。三、評分標準項 目得 分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案設(shè)計與論證，理論計算與分析，電路圖，測試方法與數(shù)據(jù)，結(jié)果分析50實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第一項10完成第二項10完成第三項5完成第四項5特色與創(chuàng)新201997 A題 直流穩(wěn)定電源一、任務(wù)設(shè)計并制作交流變換為直流的穩(wěn)定電源。二、要求1基本要求（1）穩(wěn)壓電源在輸入電壓220V、50Hz、電壓變化范圍15%20%條件下：a輸出電壓可調(diào)范圍為 9V 12Vb最大輸出電流為1.5A

4、c電壓調(diào)整率0.2%（輸入電壓220V變化范圍15%20%下，空載到滿載）d負載調(diào)整率1%（最低輸入電壓下，滿載）e紋波電壓（峰-峰值）5mV（最低輸入電壓下，滿載）f效率40%（輸出電壓9V、輸入電壓220V下，滿載）g具有過流及短路保護功能（2）穩(wěn)流電源在輸入電壓固定為12V的條件下：a輸出電流：420mA可調(diào)b負載調(diào)整率1%（輸入電壓12V、負載電阻由200300變化時，輸出電流為20mA時的相對變化率）（3）DC-DC變換器在輸入電壓為 9V 12V條件下：a輸出電壓為 100V，輸出電流為10mAb電壓調(diào)整率1%（輸入電壓變化范圍 9V 12V）c負載調(diào)整率1%（輸入電壓 12V下，

5、空載到滿載）d紋波電壓（峰-峰值）100mV （輸入電壓 9V下，滿載）2發(fā)揮部分（1）擴充功能a排除短路故障后，自動恢復(fù)為正常狀態(tài)b過熱保護c防止開、關(guān)機時產(chǎn)生的“過沖”（2）提高穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標a提高電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率b擴大輸出電壓調(diào)節(jié)范圍和提高最大輸出電流值（3）改善DC-DC變換器a提高效率（在100V、100mA下）b提高輸出電壓（4）用數(shù)字顯示輸出電壓和輸出電流三、評分意見項 目得 分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案設(shè)計與論證，理論分析與計算，電路圖，測試方法與數(shù)據(jù)，對測試結(jié)果的分析50實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項9完成第（2）項15完成第（3）項6完成第（4）項1

6、0特色與創(chuàng)新102001 A題波形發(fā)生器 一、任務(wù)設(shè)計制作一個波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和由用戶編輯的特定形狀波形。示意圖如下：二、要求1基本要求（1）具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種周期性波形的功能。（2）用鍵盤輸入編輯生成上述三種波形（同周期）的線性組合波形，以及由基波及其諧波（5次以下）線性組合的波形。（3）具有波形存儲功能。（4）輸出波形的頻率范圍為100Hz20kHz（非正弦波頻率按10次諧波計算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進間隔100Hz。（5）輸出波形幅度范圍05V（峰-峰值），可按步進0.1V（峰-峰值）調(diào)整。（6）具有顯示輸出波形的類型、重復(fù)頻率（周期）和

7、幅度的功能。2發(fā)揮部分（1）輸出波形頻率范圍擴展至100Hz200kHz。（2）用鍵盤或其他輸入裝置產(chǎn)生任意波形。（3）增加穩(wěn)幅輸出功能，當(dāng)負載變化時，輸出電壓幅度變化不大于3%（負載電阻變化范圍：100）。（4）具有掉電存儲功能，可存儲掉電前用戶編輯的波形和設(shè)置。（5）可產(chǎn)生單次或多次（1000次以下）特定波形（如產(chǎn)生1個半周期三角波輸出）。（6）其它（如增加頻譜分析、失真度分析、頻率擴展200kHz、掃頻輸出等功能）。三、評分標準項 目滿分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。50實際制作完成情況50發(fā)揮

8、部分完成第（1）項10完成第（2）項10完成第（3）項10完成第（4）項5完成第（5）項5完成第（6）項102005 正弦信號發(fā)生器一、要求1、基本要求（1）正弦波輸出頻率范圍：1kHz10MHz；（2）具有頻率設(shè)置功能，頻率步進：100Hz；（3）輸出信號頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于10-4；（4）輸出電壓幅度：在負載電阻上的電壓峰-峰值Vopp1V；（5）失真度：用示波器觀察時無明顯失真。2、發(fā)揮部分在完成基本要求任務(wù)的基礎(chǔ)上，增加如下功能：（1）增加輸出電壓幅度：在頻率范圍內(nèi)負載電阻上正弦信號輸出電壓的峰-峰值Vopp=6V1V；（2）產(chǎn)生模擬幅度調(diào)制(AM)信號：在1MHz10MHz范圍內(nèi)調(diào)制度m

9、a可在10%100%之間程控調(diào)節(jié)，步進量10%，正弦調(diào)制信號頻率為1kHz，調(diào)制信號自行產(chǎn)生；（3）產(chǎn)生模擬頻率調(diào)制(FM)信號：在100kHz10MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生10kHz最大頻偏，且最大頻偏可分為5kHz/10kHz二級程控調(diào)節(jié)，正弦調(diào)制信號頻率為1kHz，調(diào)制信號自行產(chǎn)生；（4）產(chǎn)生二進制PSK、ASK信號：在100kHz固定頻率載波進行二進制鍵控，二進制基帶序列碼速率固定為10kbps，二進制基帶序列信號自行產(chǎn)生；（5）其他。三、評分標準項目滿分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較，理論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析50實際制作完成情況50發(fā)揮

10、部分完成第（1）項12完成第（2）項10完成第（3）項13完成第（4）項10其他5數(shù)控直流電流源（F題）一、任務(wù)設(shè)計并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流200240V，50Hz；輸出直流電壓10V。其原理示意圖如下所示。二、要求1、基本要求（1）輸出電流范圍：200mA2000mA；（2）可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值給定值的110 mA；（3）具有“”、“-”步進調(diào)整功能，步進10mA；（4）改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值輸出電流值的110 mA；（5）紋波電流2mA；（6）自制電源。2、發(fā)揮部分（1）輸出電流范圍為20mA2000

11、mA，步進1mA；（2）設(shè)計、制作測量并顯示輸出電流的裝置 (可同時或交替顯示電流的給定值和實測值)，測量誤差的絕對值測量值的0.1 3個字；（3）改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值輸出電流值的0.11 mA；（4）紋波電流0.2mA；（5）其他。三、評分標準項目滿分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。50實際完成情況50發(fā)揮部分完成第(1)項4完成第(2)項20完成第(3)項16完成第(4)項5其他5四、說明1、需留出輸出電流和電壓測量端子；2、輸出電流可用高精度電流表測量

12、；如果沒有高精度電流表，可在采樣電阻上測量電壓換算成電流；3、紋波電流的測量可用低頻毫伏表測量輸出紋波電壓，換算成紋波電流。三相正弦波變頻電源（G題）一、任務(wù)設(shè)計并制作一個三相正弦波變頻電源，輸出線電壓有效值為36V，最大負載電流有效值為3A，負載為三相對稱阻性負載(Y接法)。變頻電源框圖如下圖所示。二、要求1、基本要求（1）輸出頻率范圍為20Hz100Hz的三相對稱交流電，各相電壓有效值之差小于0.5V；（2）輸出電壓波形應(yīng)盡量接近正弦波，用示波器觀察無明顯失真；（3）當(dāng)輸入電壓為198V242V，負載電流有效值為0.53A時，輸出線電壓有效值應(yīng)保持在36V，誤差的絕對值小于5%；（4）具有

13、過流保護(輸出電流有效值達3.6A時動作)、負載缺相保護及負載不對稱保護(三相電流中任意兩相電流之差大于0.5A時動作)功能，保護時自動切斷輸入交流電源。2、發(fā)揮部分（1）當(dāng)輸入電壓為198V242V，負載電流有效值為0.53A時，輸出線電壓有效值應(yīng)保持在36V，誤差的絕對值小于1%；（2）設(shè)計制作具有測量、顯示該變頻電源輸出電壓、電流、頻率和功率的電路，測量誤差的絕對值小于5%；（3）變頻電源輸出頻率在50Hz以上時，輸出相電壓的失真度小于5%；（4）其他。三、評分標準項目滿分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)

14、果分析50 實際完成情況50 發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項24完成第（3）項11其它5四、說明1、在調(diào)試過程中，要注意安全；2、不能使用產(chǎn)生SPWM（正弦波脈寬調(diào)制）波形的專用芯片；3、必要時，可以在隔離變壓器前使用自耦變壓器調(diào)整輸入電壓，可用三相電阻箱模擬負載；4、測量失真度時，應(yīng)注意輸入信號的衰減以及與失真度儀的隔離等問題；5、輸出功率可通過電流、電壓的測量值計算。2007 一、任務(wù)設(shè)計并制作如圖1所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源。圖1電源框圖二、要求在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：1基本要求（1） 輸出電壓UO可調(diào)范圍：30V36V；（2） 最大輸出電流IOmax：2A；（3） U2

15、從15V變到21V時，電壓調(diào)整率SU2%（IO=2A）；（4） IO從0變到2A時，負載調(diào)整率SI5%（U2=18V）；（5） 輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPP1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（6） DC-DC變換器的效率70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（7） 具有過流保護功能，動作電流IO（th）=2.50.2A；2發(fā)揮部分（1） 進一步提高電壓調(diào)整率，使SU0.2%（IO=2A）；（2） 進一步提高負載調(diào)整率，使SI0.5%（U2=18V）；（3） 進一步提高效率，使85%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）；（4） 排除過流故障后，電源能自動恢復(fù)為

16、正常狀態(tài)；（5） 能對輸出電壓進行鍵盤設(shè)定和步進調(diào)整，步進值1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。（6） 其他。三、說明（1） DC-DC變換器不允許使用成品模塊，但可使用開關(guān)電源控制芯片。（2） U2可通過交流調(diào)壓器改變U1來調(diào)整。DC-DC變換器（含控制電路）只能由UIN端口供電，不得另加輔助電源。（3） 本題中的輸出噪聲紋波電壓是指輸出電壓中的所有非直流成分，要求用帶寬不小于20MHz模擬示波器（AC耦合、掃描速度20ms/div）測量UOPP。（4） 本題中電壓調(diào)整率SU指U2在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓UO的變化率；負載調(diào)整率SI指IO在指定范圍內(nèi)變化時，輸出電壓UO的變

17、化率；DC-DC變換器效率=PO/ PIN，其中POUOIO，PINUINIIN。（5） 電源在最大輸出功率下應(yīng)能連續(xù)安全工作足夠長的時間（測試期間，不能出現(xiàn)過熱等故障）。（6） 制作時應(yīng)考慮方便測試，合理設(shè)置測試點（參考圖1）。（7） 設(shè)計報告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結(jié)果用附件給出。四、評分標準項目應(yīng)包括的主要內(nèi)容或考核要點滿分設(shè)計報告方案論證DC-DC主回路拓撲；控制方法及實現(xiàn)方案；提高效率的方法及實現(xiàn)方案8 電路設(shè)計與參數(shù)計算主回路器件的選擇及參數(shù)計算；控制電路設(shè)計與參數(shù)計算；效率的分析及計算；保護電

18、路設(shè)計與參數(shù)計算；數(shù)字設(shè)定及顯示電路的設(shè)計20 測試方法與數(shù)據(jù)測試方法；測試儀器；測試數(shù)據(jù)(著重考查方法和儀器選擇的正確性以及數(shù)據(jù)是否全面、準確)10 測試結(jié)果分析與設(shè)計指標進行比較，分析產(chǎn)生偏差的原因，并提出改進方法5 電路圖及設(shè)計文件重點考查完整性、規(guī)范性7 總分50 基本要求實際制作完成情況50 發(fā)揮部分完成第（1）項10 完成第（2）項10 完成第（3）項15 完成第（4）項4 完成第（5）項6 其他5 總分50 光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置（A題）【本科組】一、任務(wù)設(shè)計并制作一個光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。用直流穩(wěn)壓電源US和電阻RS模擬光伏電池，US=60V，RS=3036

19、；uREF為模擬電網(wǎng)電壓的正弦參考信號，其峰峰值為2V，頻率fREF為45Hz55Hz；T為工頻隔離變壓器，變比為n2:n1=2:1、n3:n1=1:10，將uF作為輸出電流的反饋信號；負載電阻RL=3036。圖1 并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置框圖二、要求1基本要求（1）具有最大功率點跟蹤（MPPT）功能：RS和RL在給定范圍內(nèi)變化時，使，相對偏差的絕對值不大于1%。（2）具有頻率跟蹤功能：當(dāng)fREF在給定范圍內(nèi)變化時，使uF的頻率fF=fREF，相對偏差絕對值不大于1%。（3）當(dāng)RS=RL=30時，DC-AC變換器的效率60%。（4）當(dāng)RS=RL=30時，輸出電壓uo的失真度THD5%。（5）具有輸入欠

20、壓保護功能，動作電壓Ud（th）=（250.5）V。（6）具有輸出過流保護功能，動作電流Io（th）=（1.50.2）A。2發(fā)揮部分（1）提高DC-AC變換器的效率，使80%（RS=RL=30時）。（2）降低輸出電壓失真度，使THD1%（RS=RL=30時）。（3）實現(xiàn)相位跟蹤功能：當(dāng)fREF在給定范圍內(nèi)變化以及加非阻性負載時，均能保證uF與uREF同相，相位偏差的絕對值5。（4）過流、欠壓故障排除后，裝置能自動恢復(fù)為正常狀態(tài)。（5）其他。三、說明1本題中所有交流量除特別說明外均為有效值。2US采用實驗室可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，不需自制。3控制電路允許另加輔助電源，但應(yīng)盡量減少路數(shù)和損耗。4DC-A

21、C變換器效率，其中，。5基本要求（1）、（2）和發(fā)揮部分（3）要求從給定或條件發(fā)生變化到電路達到穩(wěn)態(tài)的時間不大于1s。6裝置應(yīng)能連續(xù)安全工作足夠長時間，測試期間不能出現(xiàn)過熱等故障。7制作時應(yīng)合理設(shè)置測試點（參考圖1），以方便測試。8設(shè)計報告正文中應(yīng)包括系統(tǒng)總體框圖、核心電路原理圖、主要流程圖、主要的測試結(jié)果。完整的電路原理圖、重要的源程序和完整的測試結(jié)果用附件給出。四、評分標準項目主要內(nèi)容滿分設(shè)計報告方案論證比較與選擇方案描述4理論分析與計算MPPT的控制方法與參數(shù)計算同頻、同相的控制方法與參數(shù)計算提高效率的方法濾波參數(shù)計算9電路與程序設(shè)計DC-AC主回路與器件選擇控制電路或控制程序保護電路9

22、測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件測試結(jié)果及其完整性測試結(jié)果分析5設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)圖標的規(guī)范性3總分30基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項10完成第（2）項5完成第（3）項24完成第（4）項5其他6總分50寬帶直流放大器（C題）【本科組】一、任務(wù)設(shè)計并制作一個寬帶直流放大器及所用的直流穩(wěn)壓電源。二、要求1基本要求（1）電壓增益AV40dB，輸入電壓有效值Vi20mV。AV可在040dB范圍內(nèi)手動連續(xù)調(diào)節(jié)。（2）最大輸出電壓正弦波有效值Vo2V，輸出信號波形無明顯失真。（3）3dB通頻帶05MHz；在04MHz通頻帶內(nèi)增益起伏1dB。（4）放大器的輸入

23、電阻50，負載電阻（502）。（5）設(shè)計并制作滿足放大器要求所用的直流穩(wěn)壓電源。2發(fā)揮部分（1）最大電壓增益AV60dB，輸入電壓有效值Vi10 mV。（2）在AV60dB時，輸出端噪聲電壓的峰峰值VONPP0.3V。（3）3dB通頻帶010MHz；在09MHz通頻帶內(nèi)增益起伏1dB。（4）最大輸出電壓正弦波有效值Vo10V，輸出信號波形無明顯失真。（5）進一步降低輸入電壓提高放大器的電壓增益。（6）電壓增益AV可預(yù)置并顯示，預(yù)置范圍為060dB，步距為5dB（也可以連續(xù)調(diào)節(jié)）；放大器的帶寬可預(yù)置并顯示（至少5MHz、 10MHz 兩點）。（7）降低放大器的制作成本，提高電源效率。（8）其他（

24、例如改善放大器性能的其它措施等）。三、說明1寬帶直流放大器幅頻特性示意圖如圖1所示。圖1 幅頻特性示意圖2負載電阻應(yīng)預(yù)留測試用檢測口和明顯標志，如不符合（502）的電阻值要求，則酌情扣除最大輸出電壓有效值項的所得分數(shù)。3放大器要留有必要的測試點。建議的測試框圖如圖2所示，可采用信號發(fā)生器與示波器/交、直流電壓表組合的靜態(tài)法或掃頻儀進行幅頻特性測量。圖2 幅頻特性測試框圖四、評分標準設(shè)計報告項目主要內(nèi)容分數(shù)系統(tǒng)方案比較與選擇方案描述2理論分析與計算帶寬增益積通頻帶內(nèi)增益起伏控制線性相位抑制直流零點漂移放大器穩(wěn)定性9電路與程序設(shè)計電路設(shè)計8測試方案與測試結(jié)果測試方案及測試條件測試結(jié)果完整性測試結(jié)果分析8設(shè)計報告結(jié)構(gòu)及規(guī)范性摘要設(shè)計報告正文的結(jié)構(gòu)圖表的規(guī)范性3總分30基本要求實際制作完成情況50發(fā)揮部分完成第（1）項7完成第（2）項2完成第（3）項7完成第（4）項6完成第（5）項12完成第（6）項5完成第（7）項6其他5總分50電能收集充電器（E題）【本科組】一、任務(wù)設(shè)計并制作一個電能收集充電器，充電器及測試原理示意圖如圖1。該充電器的核心為直流電源變換器，它從一直流電源中吸收電能，以盡可能大的電流充入一個可充電池。直流電源的輸出功率有限，其電動勢Es在一定范圍內(nèi)緩慢變化，當(dāng)Es為不同值時，直流電源變換器的電路結(jié)構(gòu)，參數(shù)可以不同。監(jiān)