TI杯电子设计竞赛技术指南

刘俊雄

从赛题解析到实战经验

一、竞赛特点与赛题方向
TI杯是全国大学生电子设计竞赛（NUEDC）的重要专题赛之一，聚焦“模拟电子系统设计”，注重对基础电路设计、信号处理、电源技术等核心能力的考察。近年赛题趋势如下：  
1. 高频考点
   电源设计：如AC-AC变换电路、逆变器、能量回馈系统（参考2024年A题与2018年E题）。  
   信号处理：如无线信号模拟系统、谐波分析（2024年B/C题）。  
   嵌入式控制：需熟练使用TI MCU（如MSP430、Tiva系列）完成数据采集与算法实现。  

2. 评分重点
   性能指标：如效率、谐波失真（THD）、负载调整率等。  
   创新性与稳定性：系统需兼顾功能实现与长期运行可靠性。  

二、备赛策略与核心技术储备
1. 知识体系搭建
   模电基础：掌握放大器、滤波器、电源拓扑（如Buck/Boost）设计，重点理解稳定性分析与效率优化。  
   单片机编程：熟悉TI MCU开发环境（如CCS）、外设驱动（ADC/PWM）及实时控制算法（PID）。  
   信号与系统：傅里叶变换、频谱分析工具（如FFT）在谐波检测中的应用。  

2. 实战技能提升
   模块化训练：针对往届赛题拆解练习，如：  
     逆变器设计：采用全桥拓扑+SPWM调制，结合IR2110驱动MOS管（参考2018年E题方案）。  
     功率因数校正：使用UCC28019芯片优化能量回馈系统效率。  
   调试技巧：  
     - 使用示波器捕捉关键信号波形（如SPWM、负载电流）。  
     - 通过分阶段测试（如空载→半载→满载）验证系统稳定性。  

三、经典赛题解析——以2024年A题（AC-AC变换电路）为例
1. 任务需求
   设计并联AC-AC变换系统，实现电压可调（1-35V步进0.5V）、效率≥90%，且负载调整率<0.5%。  

2. 技术方案
   主电路设计：采用双路全桥AC-AC变换器，通过移相控制实现调压。  
   控制策略：  
     使用STM32输出PWM信号，结合电压闭环反馈（PI调节）稳定输出电压。  
     并联均流：通过电流采样+动态调整占空比实现两路电流均衡。  
   效率优化：选择低导通电阻MOS管（如IRF540N），优化散热设计。  

3. 难点突破
   谐波抑制：加入LC滤波器，THD需<5%。  
   重量优化：采用高频变压器减小体积，使用轻量化散热结构。  

四、参赛经验与避坑指南
1. 团队分工
   硬件：负责电路设计与PCB布局（注意高频信号隔离）。  
   软件：专注算法实现与调试（如FFT谐波分析）。  
   文档：实时记录设计过程，确保报告逻辑清晰。  

2. 常见问题
   电源干扰：地线分离、增加磁珠滤波。  
   MCU资源不足：优化代码结构，优先使用硬件外设（如DMA传输）。  

3. 资源推荐
   TI官方资源：TI官网提供MSP430/Tiva开发套件及参考设计。  
   培训课程：关注NUEDC培训网发布的历年赛题解析视频。  

五、结语
TI杯竞赛不仅是技术能力的试金石，更是团队协作与创新思维的锻炼场。通过系统化备赛、模块化训练与实战经验积累，参赛者能够显著提升电子系统设计能力。建议结合实验室往届作品（如杭电、西电的优秀方案）进行针对性改进，最终在竞赛中实现技术突破！