2009年全国大学生电子设计竞赛试题E题--电能收集充电器

E-12009年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）2009年9月2日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。（5）参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。（6）2009年9月5日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。电能收集充电器（E题）【本科组】一、任务设计并制作一个电能收集充电器，充电器及测试原理示意图如图1。该充电器的核心为直流电源变换器，它从一直流电源中吸收电能，以尽可能大的电流充入一个可充电池。直流电源的输出功率有限，其电动势Es在一定范围内缓慢变化，当Es为不同值时，直流电源变换器的电路结构，参数可以不同。监测和控制电路由直流电源变换器供电。由于Es的变化极慢，监测和控制电路应该采用间歇工作方式，以降低其能耗。可充电池的电动势Ec=3.6V，内阻Rc=0.1Ω。充电器（包括监控电路和直流电源变换器）模拟可充电池RsRcIcRdEcEs图1测试原理示意图（Es和Ec用稳压电源提供，Rd用于防止电流倒灌）直流电源二、要求1、基本要求（1）在Rs=100Ω，Es=10V～20V时，充电电流Ic大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）。E-2（2）在Rs=100Ω时，能向电池充电的Es尽可能低。（3）Es从0逐渐升高时，能自动启动充电功能的Es尽可能低。（4）Es降低到不能向电池充电，最低至0时，尽量降低电池放电电流。（5）监测和控制电路工作间歇设定范围为0.1s～5s。2、发挥部分（1）在Rs=1Ω，Es=1.2V～3.6V时，以尽可能大的电流向电池充电。（2）能向电池充电的Es尽可能低。当Es≥1.1V时，取Rs=1Ω；当Es＜1.1V时，取Rs=0.1Ω。（3）电池完全放电，Es从0逐渐升高时，能自动启动充电功能（充电输出端开路电压＞3.6V，短路电流＞0）的Es尽可能低。当Es≥1.1V时，取Rs=1Ω；当Es＜1.1V时，取Rs=0.1Ω。（4）降低成本。（5）其他。三、评分标准设计报告项目主要内容满分系统方案电源变换及控制方法实现方案5理论分析与计算提高效率方法的分析及计算7电路与程序设计电路设计与参数计算启动电路设计与参数计算设定电路的设计10测试结果测试数据完整性测试结果分析3设计报告结构及规范性摘要，设计报告正文的结构图表的规范性5总分30基本要求实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项30完成第（2）项5完成第（3）项5完成第（4）项5其他5总分50E-3四、说明1．测试最低可充电Es的方法：逐渐降低Es，直到充电电流Ic略大于0。当Es高于3.6V时，Rs为100Ω；Es低于3.6V时，更换Rs为1Ω；Es降低到1.1V以下时，更换Rs为0.1Ω。然后继续降低Es，直到满足要求。2．测试自动启动充电功能的方法：从0开始逐渐升高Es，Rs为0.1Ω；当Es升高到高于1.1V时，更换Rs为1Ω。然后继续升高Es，直到满足要求。