智能小车20KHz_电源参考设计方案

120KHz 电源参考设计方案 （设计、制作由电子设计与创新实验室完成） 三峡大学第三届大学生电子设计竞赛要求设计、制作电磁感应智能电动车。根据比赛技术要求，参赛选手设计的智能车能够检测到道路中心线下电线中20KHz交表电流产生的磁场来导引小车沿着道路行驶。在平时调试和比赛过程中需要能够满足比赛技术要求的20KHz 的交流电源驱动赛道中心线下的线圈。本文给出了电源设计参考方案，参赛选手可以到实验室来使用有交变电流引导线的赛道进行训练、调试和比赛。 一、 电源技术指标要求： 20KHz 电源技术要求如下： 1、赛道中心线下铺设0.1-0.3mm 直径的漆包线； 2、 频率范围：20K±2K； 3、 电流范围：50-150mA； 我们按照普通的练习赛道总长度50，使用直径为0.2mm 漆包线。在30 摄氏 度下，铜线的电阻率大约为 0.0185 欧姆平方毫米/米。计算可以得到中心线的电 阻大约为29.4 欧姆。 按照导线电感量计算公式： 其中l, d 的单位均为cm。可以计算出直径为0.2mm，长度50 米的铜线电感量为131 微亨。对应20KHz 下，感抗约为16.5 欧姆。 可以看出，线圈的电感量小于其电阻值。由于导线的电感量与铺设的形状有 关系，上述计算所得到的电感量不是准确数值。另外，我们可以在输出时串接电 容来抵消电感的感抗。所以估算电源电压输出范围的时候，我们不再特别考虑线 圈的电感对于电流的影响。 为了方便设计，我们设计电源输出电压波形为对称方波。由于线圈电感的影 响，线圈中的电流为上升、下降沿缓变的方波波形。如下图1所示 图1 线圈驱动电压与电流示意图 对于电阻为29.4 欧姆的赛道导线，流过100mA 的电流，电压峰值应该大于 3V。考虑到赛道长度有可能进一步增加、漆包线的直径减少等原因，设计电源 输出电压的峰值为6V。 在输出电流为 150mA 的时候，电源输出功率大约为 20.9W。 二、 电源组成 电源电路包括振荡电路、功率输出电路、恒流控制电路以及电源等组成。 如下图2所示： 图2 电源组成框图 如上各部分功能可以采用不同的电路实现。下面分别给出各个电流的参考设 计方案。 1、 振荡电路： 产生中心频率为20KHz 的对称方波信号。为了满足功率输出电路的需要，一般输出极性相反的信号。可以使用普通的555 时基电路产生振荡信号，也可以使用简易的单片机产生振荡信号。为了方便调试，信号频率能够在一定范围内进行调整。由555时基电路组成的振荡电路如图3所示。由MEGA8 单片机组成...