【2016電賽】電源類題目備戰偽指南（包含升降壓開關電源設計！！！）

在這個帖子里，我會跟大家說到幾個問題：1、最大功率跟蹤的簡單方法；2、不使用PID的數控調壓3、硬件模塊上的事項；4、效率差一點達標的情況下“偷效率”；為什么說是偽指南呢畢竟我并不是什么大神，我拿我這兩年里參見電子設計相關的一些比賽，和大家交流一下心得體會，分享一下經驗。

挑戰杯啥的太多了不多說了，這里主要講的是電賽這方面的事情。那我們就結合一下題目說吧，這里我用2014年我們區，和去年過賽的題目和大家分享一下。

這兩個題目我截了圖貼在下面了，大家也可以拿去練練手看看什么感覺。

這兩年的題目有一些相同的地方，可以說今年的獲獎很大一部分是14年的基礎，在我的情況下，我覺得這兩年題目難度差不多，最讓人頭疼的就是效率的要求了，（別看14年的效率小，一般同學在竄了一個電阻之后可能開機之后有一段時間是啟動不了的），可以說現在電子設計比賽無一例外都需要用到單片機，一定程度上考驗了大家軟硬結合的能力。既然提到了單片機，推薦有一些基礎的同學使用一下STM32（DA輸出的），畢竟效率的要求有點高。象用51單片機然后外部擴展AD/DA模塊的功耗相對會大一點。這時對主電路的效率就有點壓力了。

發貼子嘛不像寫論文那么嚴謹，都是想到了什么就把什么給碼上來了；現在說第一點吧，最大功率跟蹤看起來好高大上的樣子，我剛剛拿到題目的時候也有點愣逼，到底是什么鬼？所謂的最大功率跟蹤我的理解是時時讓電源輸出的功率最大。如何最大啊？在我們的計算機控制理論上又說拿當前值和前一個時刻的值進行比較，只要當前值大于前一個時刻的值我們就繼續調大輸出功率。這是大學里說的東西，可能有些同學比沒有學過控制理論讓我這么一說更加愣逼。不知道大家有沒有想起這個東西我們中學時候就已經有學過了；我相信這個東西大家都會。我那時候第一個想到的不是前面的爬坡發法，而是我們的高中物理：如何讓讓電源的輸出功率最大？大家現在是不是都想起來了，負載和電源內阻相等的時候輸出功率最大。電源所接的負載我們是不能去改變的，但是我們可以去改變輸出電壓啊。

跟著咋就講講數控調壓這點，我上了高中之后我數學就沒有一次能超過70分（90分及格），到了大學的高數就更別提直接高高掛起，其他一些和高數情同父子的我也掛了。所以PID這些那么頭痛的東西咱是能不去觸碰就盡量躲得遠遠的。把題給扯遠了，為了少碼點字我把之前寫的論文截圖一些出來，復制文字的話后面畢業寫論文的同學會找我來打

硬件上的問題我們就說說一些模塊吧，從前面的題目大家應該也看出來了，每個題目都是要求能升壓能降壓的。可能好多同學都還不不知道開關電源有哪些基本的結構呢，就更別提用一個PWM IC 實現升壓和降壓了。學自動化專業的同學應該會有王兆安老先生的《電力電子技術》這本書對于學習電力電子技術還是很不錯的，里面講到了一些器件一些很基本的的電路；或許有些同學就要抱怨老師沒有講。其實大學都一樣基本都是要我們自己去看書。就像前面提到的運放，我們老師也是一句帶過，而且有關開關電源這些東西我們上課的老師都沒有怎么和我們說到。

大家在準備電源類點賽時候，練一練升壓/降壓這些模塊是相當必要的，在這里我推薦大家升壓的做一下UC3842、LT1170HV；UC3842太常見了我就不多說了，說下1170吧，1170是凌利爾特的東西，我是普通的二本院校沒有edu郵箱，因此TI的樣品我無法拿到。而一個社團不可能很財大氣粗什么都買回來用。而凌利爾特的東西目前還是可以申請來用用的。

LT1170為頻率100k QUOTE

· 寬輸入電壓范圍：3V 至 60V

· 低靜態電流：6mA

· 內部 5A 開關

· 停機模式僅吸收 50μA 的電源電流

· 所需的外部組件非常之少

· 具有針對過載的自保護功能

· 可在幾乎所有的開關拓撲結構中運作

· 反激式調節模式具有全浮動輸出

· 采用標準的 5 引腳封裝

· 可在外部進行同步處理

LT1170 是一種輸出功率很大的電源穩壓芯片。它可以用在很多的開關電源電路中，包括降升壓電路、反正激電路、負輸出電路構和可以同時升壓降壓的“Cuk”電路，它的內部有一個可以流過5A的開關同時它的效率很高。同時在這個芯片的內部已經有了開關電源的震蕩電路、而且當電壓、電流、溫度等可能影響模塊穩定工作的一些外部因素超過了某一個數值的時候，它就會啟動它本身集成有的保護功能。

這款開關電源芯片的供電電壓為3伏到60伏，也就是在電壓非常小的時候都能夠正常工作了。相對于其他8V到10V以上才能工作的開關電源芯片，LT1170的優勢相當突出。更加關鍵的是當它穩定工作時候且僅消耗6毫安的電流。不需要接任何外擴功率MOS管都可以輕輕松松地輸出100瓦以上的功率。

使用開關電源芯片LT1170設計升壓開關電源的升壓電路原理圖和它的PCB板布局如下圖所示：

如果畫PCB和做板子焊接很厲害的同學我推薦用一下LT8705 - 80V VIN 和 VOUT 同步、四開關、降壓-升壓型 DC/DC 控制器，特點單電感可實現 VIN 高于、低于或等于 VOUTVIN 范圍：2.8V (需要 EXTVCC > 6.4V) 至 80VVOUT 范圍：1.3V 至 80V四路 N 溝道 MOSFET 柵極驅動器同步整流：效率高達 98%輸入和輸出電流監視引腳可同步的固定頻率：100kHz 至 400kHz集成型輸入電流、輸入電壓、輸出電流和輸出電壓反饋環路時鐘輸出可用于監視芯片溫度采用 38 引腳 (5mm x 7mm) QFN 封裝和 TSSOP 封裝 (其中 TSSOP 封裝進行了修改以改善高電壓操作)

反正我申請了四片回來畫雙層板沒做成功。

升壓的講了我們講一下降壓的，降壓的我建議大家把LM2596，494拿去練一練，去年過賽LM2596做恒流源實測效率達到94.5%，494好些日子沒碰了忘了具體多少了，在這里強烈建議大家拿494練一下同步整流。LM2596就幾個腳我相信大家看PDF直接用就可以了。在這里給一下大家494降壓模塊的原理圖和PCB