【2016电赛】电源类题目备战伪指南（包含升降压开关电源设计！！！）

在这个帖子里，我会跟大家说到几个问题：1、最大功率跟踪的简单方法；2、不使用PID的数控调压3、硬件模块上的事项；4、效率差一点达标的情况下“偷效率”；为什么说是伪指南呢毕竟我并不是什么大神，我拿我这两年里参见电子设计相关的一些比赛，和大家交流一下心得体会，分享一下经验。

挑战杯啥的太多了不多说了，这里主要讲的是电赛这方面的事情。那我们就结合一下题目说吧，这里我用2014年我们区，和去年过赛的题目和大家分享一下。

这两个题目我截了图贴在下面了，大家也可以拿去练练手看看什么感觉。

这两年的题目有一些相同的地方，可以说今年的获奖很大一部分是14年的基础，在我的情况下，我觉得这两年题目难度差不多，最让人头疼的就是效率的要求了，（别看14年的效率小，一般同学在窜了一个电阻之后可能开机之后有一段时间是启动不了的），可以说现在电子设计比赛无一例外都需要用到单片机，一定程度上考验了大家软硬结合的能力。既然提到了单片机，推荐有一些基础的同学使用一下STM32（DA输出的），毕竟效率的要求有点高。象用51单片机然后外部扩展AD/DA模块的功耗相对会大一点。这时对主电路的效率就有点压力了。

发贴子嘛不像写论文那么严谨，都是想到了什么就把什么给码上来了；现在说第一点吧，最大功率跟踪看起来好高大上的样子，我刚刚拿到题目的时候也有点愣逼，到底是什么鬼？所谓的最大功率跟踪我的理解是时时让电源输出的功率最大。如何最大啊？在我们的计算机控制理论上又说拿当前值和前一个时刻的值进行比较，只要当前值大于前一个时刻的值我们就继续调大输出功率。这是大学里说的东西，可能有些同学比没有学过控制理论让我这么一说更加愣逼。不知道大家有没有想起这个东西我们中学时候就已经有学过了；我相信这个东西大家都会。我那时候第一个想到的不是前面的爬坡发法，而是我们的高中物理：如何让让电源的输出功率最大？大家现在是不是都想起来了，负载和电源内阻相等的时候输出功率最大。电源所接的负载我们是不能去改变的，但是我们可以去改变输出电压啊。

跟着咋就讲讲数控调压这点，我上了高中之后我数学就没有一次能超过70分（90分及格），到了大学的高数就更别提直接高高挂起，其他一些和高数情同父子的我也挂了。所以PID这些那么头痛的东西咱是能不去触碰就尽量躲得远远的。把题给扯远了，为了少码点字我把之前写的论文截图一些出来，复制文字的话后面毕业写论文的同学会找我来打

硬件上的问题我们就说说一些模块吧，从前面的题目大家应该也看出来了，每个题目都是要求能升压能降压的。可能好多同学都还不不知道开关电源有哪些基本的结构呢，就更别提用一个PWM IC 实现升压和降压了。学自动化专业的同学应该会有王兆安老先生的《电力电子技术》这本书对于学习电力电子技术还是很不错的，里面讲到了一些器件一些很基本的的电路；或许有些同学就要抱怨老师没有讲。其实大学都一样基本都是要我们自己去看书。就像前面提到的运放，我们老师也是一句带过，而且有关开关电源这些东西我们上课的老师都没有怎么和我们说到。

大家在准备电源类点赛时候，练一练升压/降压这些模块是相当必要的，在这里我推荐大家升压的做一下UC3842、LT1170HV；UC3842太常见了我就不多说了，说下1170吧，1170是凌利尔特的东西，我是普通的二本院校没有edu邮箱，因此TI的样品我无法拿到。而一个社团不可能很财大气粗什么都买回来用。而凌利尔特的东西目前还是可以申请来用用的。

LT1170为频率100k QUOTE

· 宽输入电压范围：3V 至 60V

· 低静态电流：6mA

· 内部 5A 开关

· 停机模式仅吸收 50μA 的电源电流

· 所需的外部组件非常之少

· 具有针对过载的自保护功能

· 可在几乎所有的开关拓扑结构中运作

· 反激式调节模式具有全浮动输出

· 采用标准的 5 引脚封装

· 可在外部进行同步处理

LT1170 是一种输出功率很大的电源稳压芯片。它可以用在很多的开关电源电路中，包括降升压电路、反正激电路、负输出电路构和可以同时升压降压的“Cuk”电路，它的内部有一个可以流过5A的开关同时它的效率很高。同时在这个芯片的内部已经有了开关电源的震荡电路、而且当电压、电流、温度等可能影响模块稳定工作的一些外部因素超过了某一个数值的时候，它就会启动它本身集成有的保护功能。

这款开关电源芯片的供电电压为3伏到60伏，也就是在电压非常小的时候都能够正常工作了。相对于其他8V到10V以上才能工作的开关电源芯片，LT1170的优势相当突出。更加关键的是当它稳定工作时候且仅消耗6毫安的电流。不需要接任何外扩功率MOS管都可以轻轻松松地输出100瓦以上的功率。

使用开关电源芯片LT1170设计升压开关电源的升压电路原理图和它的PCB板布局如下图所示：

如果画PCB和做板子焊接很厉害的同学我推荐用一下LT8705 - 80V VIN 和 VOUT 同步、四开关、降压-升压型 DC/DC 控制器，特点单电感可实现 VIN 高于、低于或等于 VOUTVIN 范围：2.8V (需要 EXTVCC > 6.4V) 至 80VVOUT 范围：1.3V 至 80V四路 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器同步整流：效率高达 98%输入和输出电流监视引脚可同步的固定频率：100kHz 至 400kHz集成型输入电流、输入电压、输出电流和输出电压反馈环路时钟输出可用于监视芯片温度采用 38 引脚 (5mm x 7mm) QFN 封装和 TSSOP 封装 (其中 TSSOP 封装进行了修改以改善高电压操作)

反正我申请了四片回来画双层板没做成功。

升压的讲了我们讲一下降压的，降压的我建议大家把LM2596，494拿去练一练，去年过赛LM2596做恒流源实测效率达到94.5%，494好些日子没碰了忘了具体多少了，在这里强烈建议大家拿494练一下同步整流。LM2596就几个脚我相信大家看PDF直接用就可以了。在这里给一下大家494降压模块的原理图和PCB