20KHz电源参考设计方案

第 五 届 全 国 大 学 生 智 能 汽 车 竞 赛 20KHz 电 源 参 考 设 计 方 案 （ 竞 赛 秘 书 处 技 术 组 版 本 1.0） 第 五 届 全 国 大 学 “ 飞 思 卡 尔 杯 ” 智 能 汽 车 竞 赛 新 增 加 了 “ 电 磁 组 ”。 根 据 比赛 技 术 要 求 ， 电 磁 组 竞 赛 ， 需 要 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 档 给 出 了 电 源 设 计 参 考 方 案 ，参 赛 队 伍 可 以 根 据 这 些 参 考 设 计 方 案 自 行设 计 制 作 所 使 用 电 源 。 一 、 电 源 技 术 指 标 要 求 ： 根 据 《 竞 赛 比 赛 细 则 》 附 件 三 关 于 电 磁 组 赛 道 说 明 ， 20KHz电 源 技 术 要 求 如下 ： 1、 驱 动 赛 道 中 心 线 下 铺 设 的0.1-0.3mm 直 径 的 漆 包线 ； 2、 频率范围： 20K±2K； 3、 电 流 范围： 50-150mA； 下 图是赛 道 起跑区示意图， 在 中 心 线 铺 设 有漆 包线 。 图 1 竞 赛 跑道 起跑区示意图 首先分析赛道铺设铜线的电抗，从而得到电源输出的电压范围。 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机公式：42ln0.75()lLln Hd⎛⎞=×−⎜⎟⎝⎠。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...