導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

設(shè)計(jì)并制作開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。

要求：在電阻負(fù)載條件下，①輸出電壓Uo可調(diào)范圍：30V～36V；②最大輸出電流LOmax：2A；③U2從15V變到21V時(shí)，電壓調(diào)整率SU≤0.2%（Io=2A）；④Io從0變到2A時(shí)，負(fù)載調(diào)整率S1≤0.5%（U2=18V）；⑤輸出噪聲紋波電壓峰—峰值UOPP≤1V（U2=18V，Uo=36V，Io=2A）；⑥D(zhuǎn)C—DC變換器的效率%`≥85%（U2=18V，Uo=36V，Io=2A）；⑦具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流Io（th）=2.5？.2A，排除過(guò)流故障后，電源能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)；⑧能對(duì)輸出電壓進(jìn)行鍵盤設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，步進(jìn)值1V，同時(shí)具有輸出電壓、電流的測(cè)量和數(shù)字顯示功能；⑨變換器（含控制電路）只能由UIN端口供電，不得另加輔助電源。

總體分析

首先我們需要確定出系統(tǒng)方案。輸出電壓Uo可調(diào)范圍30～36V，而隔離變壓器副邊輸出為15～21V，整流濾波后最大約27V，小于30V，顯然在整個(gè)電壓范圍內(nèi)都需要升壓輸出。

其次，要求變換器整體效率大于85%，對(duì)小功率電源來(lái)說(shuō)，這個(gè)要求已經(jīng)比較高了，可以計(jì)算，在72W的額定功率、85%的效率下，變換器的損耗不能超過(guò)12.7W，要達(dá)到此項(xiàng)要求，就必須使用盡量少的器件，不論是功率主電路，還是控制測(cè)量電路，都應(yīng)該使其盡量簡(jiǎn)單。

器件選擇

（1）輸入電感和輸出濾波電容的選取。首先計(jì)算升壓電感的大小。整流輸出電壓的大小為19～27V，輸出電壓范圍為30—36V，由臨界電流公式Iob=Uo/2Lf8lD（1—D）（2），當(dāng)D=1/3時(shí)，臨界電流有最大值1obm=2Uo/27Lfs，要使電感電流連續(xù)，則最小負(fù)載電流（題目要求可空載，這里取0.1A）應(yīng)大于Iobm，由此解得

L≥2Uo/27fsIobm=2*36/27*30*0.1

=1.33mH，取L=2mH。

（2）開(kāi)關(guān)管的選取。開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)承受的正向電壓為36V，考慮一定的尖峰余地，IRF3205的正向擊穿電壓為55v，導(dǎo)通電阻僅為8m%R，所以不會(huì)擊穿同時(shí)導(dǎo)通損耗也很小。輸出整流二極管選取導(dǎo)通電阻小的肖特基二極管MBR20100，其導(dǎo)通壓降為0.7V，反向擊穿電壓為100V。MOSFET的驅(qū)動(dòng)選專用驅(qū)動(dòng)芯片IR2110.

（3）其它元件的選取。測(cè)量控制電路的損耗跟元件的工作電壓有關(guān)，信號(hào)放大用的運(yùn)放選低電源電壓、Rail—To—Rail型運(yùn)放INA132和OPA350，可降低功耗。

單片機(jī)的功耗與CPU時(shí)鐘頻率有關(guān)，降低單片機(jī)時(shí)鐘頻率也可使損耗減小，此設(shè)計(jì)中凌陽(yáng)單片機(jī)的CPU時(shí)鐘為24.576MHz。

制作

第一個(gè)問(wèn)題是整流橋（耐流能力為10A）總是被燒毀。濾波電容越大、二極管的導(dǎo)通角0越小，流過(guò)二極管的電流峰值就越大。其值很容易大于10A。后來(lái)我們?cè)谡鳂蚝竺娲腚姼蠰1，因?yàn)殡姼杏幸欢ɡm(xù)流作用而使二極管導(dǎo)通角變大，從而減小電流峰值以保護(hù)整流橋，改進(jìn)后整流橋不再燒毀。但是開(kāi)機(jī)時(shí)保險(xiǎn)管（額定電流10A）常被熔斷，分析發(fā)現(xiàn)，開(kāi)機(jī)時(shí)整流橋后的濾波電容呈瞬時(shí)短路狀態(tài)，所以開(kāi)機(jī)存在較大沖擊電流，所以我們?cè)谡鳂蚯按?lián)NTC、問(wèn)題也得到解決。其原理是，開(kāi)機(jī)時(shí)NTC溫度較低而呈現(xiàn)很大電阻，所以開(kāi)機(jī)電流不會(huì)很大，隨著電路接通，NTC發(fā)熱而呈現(xiàn)很小電阻，所以正常工作時(shí)NTC上電壓降很小，不會(huì)影響電路正常工作。（見(jiàn)圖1）

遇到的第二個(gè)問(wèn)題就是電壓調(diào)節(jié)慢和穩(wěn)壓不好，剛開(kāi)始我們以為是軟件調(diào)節(jié)器的問(wèn)題，檢查很久后發(fā)現(xiàn)是測(cè)量電壓不準(zhǔn)造成的。負(fù)載兩端電壓正比于節(jié)點(diǎn)1與2之間電壓，我們剛開(kāi)始直接測(cè)量節(jié)點(diǎn)2與地之間電壓，表面上看來(lái)0.1%R的采樣電阻影響不大，但電路中流過(guò)的電流為2A時(shí)，電流采樣電阻上的壓降為0.2V，誤差約為0.5%，可見(jiàn)誤差并不小。另一方面，若用此種采樣方案，會(huì)因電路中電流的不同，造成的測(cè)量誤差也不同，隨電壓變化誤差呈現(xiàn)一定的非線性，這會(huì)給電壓調(diào)節(jié)帶來(lái)麻煩。所以，我們后來(lái)改用差分的方式采集電壓，也就是使用差分運(yùn)放在節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2之間采樣，這樣可大大減小誤差，改進(jìn)后取得了很好的效果。測(cè)量電路的各個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)準(zhǔn)確可靠，采樣電阻也應(yīng)盡量準(zhǔn)確穩(wěn)定。類似，若在AD轉(zhuǎn)換的入端需要對(duì)待測(cè)電壓或電流信號(hào)濾波，則濾波電容不宜過(guò)大，否則會(huì)影響響應(yīng)時(shí)間而造成測(cè)量滯后，自然會(huì)使調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確。這些問(wèn)題雖然簡(jiǎn)單卻影響很大，若能快速準(zhǔn)確的測(cè)量，單片機(jī)的調(diào)節(jié)將順利得多。

篇2

關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；恒流控制；負(fù)載調(diào)整率

1 概述

電子負(fù)載具有體積小，調(diào)節(jié)方便，工作方式靈活，性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電源類產(chǎn)品和各類電子元器件的試驗(yàn)、測(cè)試、檢定和老化環(huán)節(jié)。該方案基于盛群AD型單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一種智能電子負(fù)載，與其他同類設(shè)計(jì)相比，具有直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)試功能。

系統(tǒng)原理整個(gè)智能電子負(fù)載系統(tǒng)由單片機(jī)、恒流控制電路、功率負(fù)載器件、電壓電流檢測(cè)電路、過(guò)壓保護(hù)、供電電源等構(gòu)成，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

電子負(fù)載工作在定電流模式時(shí)，被測(cè)直流穩(wěn)壓電源輸出的電流不變（以被測(cè)電源能提供相應(yīng)電流為前提）。測(cè)試直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率時(shí)，連接好測(cè)試電路，按鍵選定電源負(fù)載調(diào)整率測(cè)試功能，輸入被測(cè)電源的額定電流、電壓值，即可自動(dòng)測(cè)試被測(cè)電源的負(fù)載調(diào)整率。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)恒流電路使流過(guò)功率負(fù)載器件的電流值與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓成線性關(guān)系。單片機(jī)控制數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出電壓，使恒流控制電路控制功率負(fù)載器件流過(guò)所需電流。電壓電流檢測(cè)電路把被測(cè)電源的輸出電壓和電流線性地轉(zhuǎn)化成適合盛群?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部集成12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量的量程，單片機(jī)切換多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量電壓和電流檢測(cè)電路的輸出電壓，完成測(cè)量被測(cè)電源輸出電壓和電流的功能。恒流及電壓電流檢測(cè)電路如圖2 所示，其中Q1 是功率負(fù)載器件，用于吸收被測(cè)電源輸出的功率。

圖2中數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓經(jīng)過(guò)電壓跟隨器U1B輸入運(yùn)算放大器U3 的同相輸入端，運(yùn)算放大器U3 通過(guò)采樣電阻R6，差分放大器U4 等建立了深度負(fù)反饋，將運(yùn)算放大器看做理想的放大器，由“虛短”、“虛斷”可得：

UDAC=IR6A

式中：UDAC是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓；I 是流過(guò)功率負(fù)載器件的電流；A 是由差分放大器U4 及R4 ，R5 等所組成電路的放大倍數(shù)，差分放大器U4 選用的型號(hào)為INA2134。從式（1）中可以看出，流過(guò)功率負(fù)載器件的電流與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出的電壓成線性關(guān)系，因此可以通過(guò)單片機(jī)控制功率負(fù)載器件的電流。通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器分別測(cè)量圖2中ADC1 ，ADC2 處的電壓，可以得到被測(cè)負(fù)載電源輸出的電壓和電流.

被測(cè)電源輸出電壓U 與ADC1 處的電壓UADC1 之間關(guān)系式為：

被測(cè)電源輸出電流I 與ADC2 處的電壓UADC2 之間關(guān)系式為：

UADC2=IR6A

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序采用模塊編程，主程序調(diào)用各模塊的方式實(shí)現(xiàn)。主要由定電流、被測(cè)電源輸出電壓檢測(cè)、被測(cè)電源輸出電流檢測(cè)、負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)試、按鍵檢測(cè)、顯示驅(qū)動(dòng)等模塊組成。

整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)工作模式：定電流工作模式和負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)試模式。

定電流工作模式同時(shí)顯示被測(cè)電源輸出的電壓和電流，系統(tǒng)上電后單片機(jī)首先進(jìn)行各模塊的初始化，最后在主循環(huán)中不斷地檢測(cè)各個(gè)標(biāo)志位，以判斷工作模式，通過(guò)檢測(cè)按鍵來(lái)改變標(biāo)志位。

直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率S 表達(dá)式為：

式中：U 表示直流穩(wěn)壓電源設(shè)定的額定電壓值；Uo 表示空載輸出的電壓值；Um表示滿載時(shí)的輸出電壓值。

直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)試功能在定電流的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)試流程圖如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

以盛群?jiǎn)纹瑱C(jī)HT45XX為主控芯片設(shè)計(jì)了一種新型智能電子負(fù)載，使運(yùn)算放大器工作在深度負(fù)反饋條件下實(shí)現(xiàn)功率負(fù)載恒流，該單片機(jī)自帶12位ADC轉(zhuǎn)換器，選用12 位串行數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)測(cè)試功能。實(shí)際設(shè)計(jì)與制作表明，該方案滿足設(shè)計(jì)要求。

篇3

關(guān)鍵詞：電子 制圖 驅(qū)動(dòng)

隨著電子技術(shù)、電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期不斷加快，傳統(tǒng)的職業(yè)院校電子專業(yè)課程已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)對(duì)電子專業(yè)技能人才的要求。從筆者學(xué)院近幾年畢業(yè)的電子專業(yè)學(xué)生的跟蹤反饋中，我們發(fā)現(xiàn)企業(yè)迫切需要職業(yè)院校加快課程體系的建設(shè)。為此，筆者學(xué)院根據(jù)企業(yè)調(diào)研的結(jié)果，在學(xué)院的電子類相關(guān)專業(yè)增設(shè)了電子工程制圖課程。為使課程教學(xué)真正貫徹落實(shí)“堅(jiān)持以就業(yè)為導(dǎo)向，深化職業(yè)教育教學(xué)改革”的原則，筆者學(xué)院組織電子教研室與計(jì)算機(jī)教研室具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的一線教師共同開(kāi)展專項(xiàng)教改課題研究，力求使課堂內(nèi)容貼近教學(xué)實(shí)際，滿足學(xué)生成才與企業(yè)電子專業(yè)崗位群的需要。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者學(xué)院已逐步將該課程建設(shè)成有特色、實(shí)用性強(qiáng)的精品課程。

一、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)任務(wù)

電子工程制圖作為職業(yè)院校電子類相關(guān)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)中首先必須把握住課程的教學(xué)任務(wù)。根據(jù)企業(yè)崗位群的需要，我們將該課程的教學(xué)任務(wù)定位于使學(xué)生掌握運(yùn)用相關(guān)軟件完成電路原理圖的繪制、電路仿真、PCB板的設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)則的檢查、輸出文檔報(bào)表等一系列的技能，對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)意識(shí)培養(yǎng)和職業(yè)道德教育，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)與職業(yè)能力，增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)職業(yè)變化的能力，為學(xué)生職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)內(nèi)容

通過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐與摸索，筆者學(xué)院逐漸建立起一套適應(yīng)學(xué)院實(shí)際教學(xué)狀況的教學(xué)模式。首先在教學(xué)軟件的選擇上，不盲目追求“品牌”，而是選擇最適合學(xué)院職校生當(dāng)前知識(shí)、能力素質(zhì)的軟件。經(jīng)過(guò)多方比較、試用、反饋，特別是征求企業(yè)一線電子技術(shù)工程師的意見(jiàn)，最終決定采用Protel DXP 2004軟件。該軟件是基于Windows操作平臺(tái)的一款支持中文操作的電子電路設(shè)計(jì)軟件，它具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，能夠滿足電子電路設(shè)計(jì)的需要，為用戶提供全面的設(shè)計(jì)解決方案，也是目前用戶群最大、實(shí)際工程應(yīng)用最廣泛的版本。其次在教師隊(duì)伍的培養(yǎng)上“走出去，請(qǐng)進(jìn)來(lái)”。筆者學(xué)院的許多電子專業(yè)教師是大學(xué)畢業(yè)直接分配進(jìn)入學(xué)校任教的，其中有很多老教師對(duì)于電子工程制圖的軟件應(yīng)用十分陌生，特別是都缺乏企業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷。為此，學(xué)院一方面利用校企合作的模式，鼓勵(lì)相關(guān)專業(yè)教師利用寒暑假去企業(yè)第一線調(diào)研、培訓(xùn)，同時(shí)聘請(qǐng)企業(yè)的電子工程師、技師以及技術(shù)人員來(lái)校擔(dān)任外聘教師，這樣“兩條腿走路”，就使教學(xué)真正實(shí)現(xiàn)與企業(yè)需求的“無(wú)縫對(duì)接”。

三、職業(yè)院校電子工程制圖教學(xué)模式

由于學(xué)院學(xué)生的層次差異較大，因此在教學(xué)中必須根據(jù)不同層次學(xué)生的需求展開(kāi)教學(xué)。為了幫助學(xué)生迅速掌握Protel DXP 2004設(shè)計(jì)系統(tǒng)的使用方法和操作技巧，學(xué)院在教學(xué)中摒棄傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為主線的知識(shí)架構(gòu)，而是以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)來(lái)推動(dòng)，依托具體的工作項(xiàng)目和任務(wù)將有關(guān)專業(yè)課程的內(nèi)容逐次展開(kāi)，這樣才能實(shí)現(xiàn)預(yù)定教學(xué)目標(biāo)。

1.項(xiàng)目教學(xué)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)

項(xiàng)目教學(xué)法已被證明是比較適合于職業(yè)院校專業(yè)課程教學(xué)的一種教學(xué)方法。針對(duì)電子工程制圖課程的教學(xué)特點(diǎn)，我們將整個(gè)教學(xué)內(nèi)容分為九個(gè)項(xiàng)目，即初識(shí)Protel 的發(fā)展及作用、繪制串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖、生成串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖相關(guān)報(bào)表、制作原理圖元件庫(kù)、熟悉PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作環(huán)境、制作新的PCB元件庫(kù)、制作串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路PCB板、層次原理圖的設(shè)計(jì)、制作模擬烘 手機(jī)顯示與控制電路的PCB板。各個(gè)項(xiàng)目設(shè)置不同難度的任務(wù)，如“繪制串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖”項(xiàng)目安排設(shè)置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖環(huán)境、原理圖元件庫(kù)、放置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源元件、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的元件布局、放置串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的導(dǎo)線、放置電源/接地端口等任務(wù)，在每個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)都完成后，教師布置所講授內(nèi)容的“自我測(cè)評(píng)”。這樣將完成這些項(xiàng)目任務(wù)作為目的精選課堂教學(xué)內(nèi)容，各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的分布由淺入深，從簡(jiǎn)到繁，循序漸進(jìn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性得到了充分的激發(fā)。

2.案例導(dǎo)入，理實(shí)一體

篇4

【關(guān)鍵詞】電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝 學(xué)做一體 設(shè)計(jì) 制作

《電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝》是一門綜合性的應(yīng)用型邊緣學(xué)科，專業(yè)理論和實(shí)踐性都很強(qiáng)。職高生學(xué)習(xí)有困難。在多年教學(xué)中，筆者嘗試實(shí)行“學(xué)做一體”的教學(xué)模式，借助項(xiàng)目式教學(xué)，通過(guò)一套行之有效的教學(xué)方案，把課程各章節(jié)抽象的理論知識(shí)融合進(jìn)實(shí)踐項(xiàng)目的各個(gè)實(shí)施階段。這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)降低了學(xué)習(xí)難度，提升了教學(xué)效果。

為了更好地從學(xué)生出發(fā)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程和內(nèi)容，由實(shí)踐到理論，提高課堂教學(xué)有效性，本人設(shè)計(jì)了《電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作任務(wù)書(shū)》，以指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐。

1.目的與要求

通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的電子產(chǎn)品的整機(jī)設(shè)計(jì)與制作，全面了解電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程，鞏固和提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力、PCB板設(shè)計(jì)和PCB板的制作能力，電子元器件的選擇與檢測(cè)能力，電路安裝能力與電路的調(diào)試及檢修能力等等，以檢測(cè)學(xué)生知識(shí)的掌握程度和綜合能力，同時(shí)也了培養(yǎng)適應(yīng)電子企業(yè)相應(yīng)崗位的能力。

2.任務(wù)：完成一個(gè)實(shí)用電子產(chǎn)品的PCB板設(shè)計(jì)與整機(jī)制作。

3.具體任務(wù)操作

（1）選定一個(gè)簡(jiǎn)單的電子線路。寫(xiě)出其性能指標(biāo)及電路功能。

（2）按照元件清單，選擇電子產(chǎn)品材料。

（3）設(shè)計(jì)PCB板。PCB板大小根據(jù)選定電路具體情況而定。要求打印出電子產(chǎn)品原理圖、印制電路板圖、元件清單，并有布局和布線說(shuō)明、基本電氣檢測(cè)（ERC）及設(shè)計(jì)規(guī)則檢測(cè)（DRC）結(jié)果說(shuō)明。注意元件封裝必須與實(shí)際元器件相符。

（4）PCB制作。要有制作過(guò)程說(shuō)明。

（5）電路組裝應(yīng)符合工藝要求，既考慮電氣性能要求又考慮美觀要求。

（6）電路調(diào)試并寫(xiě)出調(diào)試報(bào)告。檢測(cè)、調(diào)試的過(guò)程，方法及調(diào)試的結(jié)果。

4.組織方法

分組教學(xué)，3人一組，選定一個(gè)電路，每人獨(dú)立完成PCB板的設(shè)計(jì)，選出設(shè)計(jì)最好的印制電路板制作出電子產(chǎn)品。

5.具體實(shí)施時(shí)間安排

6.考核評(píng)價(jià)（每個(gè)任務(wù)評(píng)價(jià)，老師與學(xué)生評(píng)分各占50%）

7.課題舉例（學(xué)生可另選）

（1）直流穩(wěn)壓電源；

（2）閃光燈電路；

（3）晶閘管調(diào)光電路；

（4）晶體管延時(shí)電路。

8.課題報(bào)告（格式）

（1）封面。

（2）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。

（3）課題內(nèi)容（包括課題目的、課題選用器材、設(shè)計(jì)總體方案、電路原理圖、PCB設(shè)計(jì)圖、PCB制作過(guò)程說(shuō)明、整機(jī)調(diào)試原理、方法及性能指標(biāo)、整機(jī)維修過(guò)程說(shuō)明等）。

（4）整機(jī)特點(diǎn)、功能和使用說(shuō)明。

（5）課題總結(jié)。

下面以《直流穩(wěn)壓電源印制電路板的制作及裝配》為例，具體說(shuō)明“邊做邊學(xué)、學(xué)做一體”的實(shí)施方法和過(guò)程。

1.課程設(shè)計(jì)思路

電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)。由于電子技術(shù)的特性，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電能的直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。學(xué)生在之前的《電子線路》學(xué)習(xí)中已對(duì)直流穩(wěn)壓電源有所了解，加上直流穩(wěn)壓電路比較簡(jiǎn)單，便于實(shí)踐操作，故將此電路作為學(xué)生學(xué)習(xí)《電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝》的實(shí)例。

2.課前準(zhǔn)備工作

穩(wěn)壓電源散件一套、覆銅板一塊、腐蝕液（三氯化鐵水溶液）、烙鐵一把、毛筆、電鉆、裝配工具等

3.預(yù)備知識(shí)：覆銅板

（1）覆銅板是制作PCB板的材料，一般選用的是1.5mm和2.0mm的覆銅板。

（2）根據(jù)覆銅面的不同又分為單面覆銅板、雙面覆銅板、多層覆銅板。本課題只需采用單面板。

4.任務(wù)一：印制電路板的設(shè)計(jì)

（1）選擇電路圖及理論知識(shí)回顧：電路原理分析，計(jì)算輸出電壓的范圍。

（2）繪制電路原理圖（PROTEL DXP2004）

電路原理圖、元件清單、ERC、DRC檢測(cè)。

（3）繪制印制電路板（PCB）圖。

①元件封裝必須與實(shí)際元器件相符。

②合理安排電路中的元器件。

③選擇合適的導(dǎo)線安全間距和走線寬度。

5.任務(wù)二：印制電路板的制作

（1）覆銅板的處理

根據(jù)電路選好一塊大小合適的覆銅板，去掉氧化層，將覆銅板四周打磨平整。

（2）圖形轉(zhuǎn)?。ㄓ捎趯?shí)習(xí)條件的限制，我們采用手工描繪法）

具體操作：將設(shè)計(jì)好的PCB的圖紙通過(guò)打印機(jī)按照1：1比例打印出來(lái)，然后通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙印到覆銅板上。用耐水洗、抗腐蝕的油性記號(hào)筆涂描焊盤和印制導(dǎo)線。本環(huán)節(jié)要求線條清晰、無(wú)斷線、無(wú)砂眼、無(wú)短接，且耐水洗、抗腐蝕。

（3）腐蝕、鉆孔

將自配的三氯化鐵水溶液（三氯化鐵和水可按1：2配制）腐蝕液放入塑料盒中，將待腐蝕的PCB板線路朝上放入盒內(nèi)，用長(zhǎng)毛軟刷往返均勻輕刷，待不需要的銅箔完全消除后取出，清洗并擦干，再用電鉆將PCB板鉆孔和進(jìn)行防表面氧化處理即可。

通過(guò)任務(wù)一和任務(wù)二的實(shí)施，學(xué)生對(duì)電子設(shè)備的防護(hù)的基本知識(shí)有了簡(jiǎn)單直觀的認(rèn)識(shí)，并且結(jié)合課程第三章內(nèi)容能對(duì)電路的元器件進(jìn)行較為合理的布局，又動(dòng)手DIY了一塊由自己設(shè)計(jì)的印制電路板，同時(shí)也基本掌握了簡(jiǎn)單的印制電路板的設(shè)計(jì)及制作過(guò)程，對(duì)本課程第四章印制電路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝有一定的了解。感興趣的學(xué)生在制作自己的電路板過(guò)程中也開(kāi)始研究企業(yè)雙面孔金屬化印制板和常規(guī)多層板的制作工藝。

6.任務(wù)三：穩(wěn)壓電源的焊接裝配與調(diào)試

注意元器件裝配流程及元件安裝技術(shù)要求。

7.任務(wù)四：調(diào)試與檢測(cè)

（1）安裝完畢，經(jīng)檢查無(wú)誤后方可通電調(diào)試檢測(cè)。

（2）電壓測(cè)量：測(cè)量三極管各極電位并判斷其工作狀態(tài)、電路輸出電壓可調(diào)范圍。

（3）調(diào)試：本環(huán)節(jié)意在讓學(xué)生明白電路調(diào)試的內(nèi)容，能選擇正確的儀器儀表，分析調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題并進(jìn)行排故，對(duì)調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，作出產(chǎn)品是否合格的結(jié)論，也要提出電

路改進(jìn)的意見(jiàn)。

實(shí)踐證明，以《電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作任務(wù)書(shū)》來(lái)實(shí)施教學(xué)，可以優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過(guò)程，提高教學(xué)效率。在教學(xué)實(shí)踐中，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，制定切實(shí)可行的實(shí)施方案，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，發(fā)揮學(xué)生主體作用，進(jìn)而提高教學(xué)效率。

【參考文獻(xiàn)】

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[3] 王衛(wèi)平 主編.《電子產(chǎn)品制造技術(shù)》，清華大學(xué)出版社，2005年.

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篇5

關(guān)鍵詞:電渦流測(cè)功機(jī);直流線性穩(wěn)壓;二級(jí)電壓控制;模擬故障

中圖分類號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1004-373X(2009)10-189-04

New Type of High-power Linear DC Voltage-stabilized Power

Source in Eddy Current Dynamometer

ZHANG Xukai,ZHANG Wenming,ZHOU Haiyong

(Shanghai Internal Combustion Engine Research Institute,Shanghai,200438,China)

Abstract:A new type of power source used for excitation voltage control in eddy current dynamometer in designed.Based on the SCR rectification circuit and analog technology,using the fully three phase position controlled bridge of SCR and power MOSFET regulation to output linear DC voltage.Over-load protection circuit,open-phase protection circuit and thermal-shutdown circuit are designed for equipment reliability.Experimental results show that the equipment can output linear DC voltage and the voltage stablilty fulfil the needs of eddy dynamometer.The equipment also can quickly shutdown when at fault status such as over-loads,open-phase and overheat.The power source designed by the fully three phase position controlled bridge of SCR and power Mosfet regulation can fulfil the needs of voltage of eddy dynamometer.

Keywords:eddy dynamometer;DC linear voltagecd

stabilized;secondary voltage control;analog fault

測(cè)功機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架檢測(cè)系統(tǒng)中重要的組成部分,用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率。對(duì)測(cè)功機(jī)來(lái)講,為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)所有轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍內(nèi)都保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工況,并且可以平順且精細(xì)地調(diào)節(jié)負(fù)荷,需要一個(gè)穩(wěn)定的加載器來(lái)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求,需要對(duì)加載器提供穩(wěn)定且可線性變化的電源。在電渦流測(cè)功機(jī)中,需要對(duì)勵(lì)磁電機(jī)提供的直流電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng),以完成發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架檢測(cè)。

由于電渦流測(cè)功機(jī)勵(lì)磁電機(jī)要求磁場(chǎng)恒定,故要求電源提供的負(fù)載電壓恒定不變,而且磁場(chǎng)一般都是穩(wěn)定的,還要求有較好的電壓穩(wěn)定度,即要求即使輸入電壓發(fā)生一定變化時(shí),輸出電壓應(yīng)保持不變。

為了達(dá)到平順調(diào)節(jié)負(fù)荷的目的,輸出電壓應(yīng)有適當(dāng)?shù)木€性調(diào)節(jié)范圍,并且還要有一定的保護(hù)措施。根據(jù)設(shè)計(jì)需要,該電源輸出電壓的變化范圍為0～180 V,要求最大負(fù)載功率為5.4 kW,輸出電壓穩(wěn)定度應(yīng)優(yōu)于1%。

1 工作原理

由于要求的電壓調(diào)節(jié)范圍較寬,要求的功率較大,目前電渦流測(cè)功機(jī)勵(lì)磁加載電源采用較多的方法是可控整流器,在此通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行調(diào)壓。其工作原理是對(duì)晶閘管的控制極進(jìn)行控制,通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角,可以在輸出端獲得平均值和有效值都隨導(dǎo)通角變化而變化的直流脈動(dòng)電壓。采用該原理設(shè)計(jì)的電源可以達(dá)到很高的輸出功率,但是電壓穩(wěn)定性差,而且控制呈顯著的非線性,不適合電渦流測(cè)功機(jī)對(duì)電壓的要求。因此,該電源采用晶閘管三相橋式移相控制和功率MOSFET調(diào)整兩個(gè)控制環(huán)聯(lián)合控制的方法,使輸出電壓可以滿足大功率、高穩(wěn)定度和可寬范圍線性調(diào)節(jié)的要求。

1.1 系統(tǒng)方框圖

由于該電源要求功率較大,并且對(duì)電壓穩(wěn)定度也有較高的要求,所以采用如圖1所示的電源方框圖。

1.2 可控整流原理

如圖2所示,通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角,可以在整流電路輸出端獲得隨控制電壓變化的電壓。

可控整流電路是指在輸入交流電壓的波形和幅值一定時(shí),輸出電壓的平均值可以通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用可控整流電路可以提高變壓器的初、次級(jí)利用率,具有較大的功率因數(shù)和較小的脈動(dòng)率,因此選作為主回路。

由于采用整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路構(gòu)成兩級(jí)控制環(huán)。因此選擇對(duì)整流濾波電路要考慮兩點(diǎn):考慮調(diào)整管的工作狀態(tài),確保調(diào)整管能工作在線性放大區(qū);考慮交流電網(wǎng)波動(dòng)的影響。交流電網(wǎng)的波動(dòng)會(huì)反映到整流濾波電路的輸出電壓上。按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定,在沒(méi)有特定說(shuō)明的情況下,一般按變化±10%來(lái)考慮。這就要求當(dāng)電網(wǎng)電壓變化±10%時(shí),調(diào)整管要處于線性放大區(qū),從而使穩(wěn)壓電路能保持正常工作。在該電源設(shè)計(jì)中,由于負(fù)載容量較大,使用單相電源會(huì)造成三相電網(wǎng)的不平衡,影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常工作,所以采用的是三相橋式全控整流調(diào)節(jié)方式。三相可控整流的脈動(dòng)頻率比單相高,紋波因數(shù)顯著低于單相。三相全控橋式整流電路電路可以在負(fù)載上得到比三相半控橋式整流電路更為均勻的波形。

采用市場(chǎng)上常見(jiàn)的三相整流功率模塊,集成了晶閘管三相橋式整流電路以及觸發(fā)電路,通過(guò)對(duì)模塊的輸入電壓進(jìn)行控制,即可完成整流與調(diào)相功能。通過(guò)在功率模塊輸入端連接三相隔離變壓器,將輸出電路與交流輸入隔離。隔離變壓器具有電壓變換功能及有源濾波抗干擾功能。隔離變壓器在交流電源輸入端的特點(diǎn)為: 若電網(wǎng)三次諧波和干擾信號(hào)比較嚴(yán)重,采用隔離變壓器,可以去掉三次諧波和減少干擾信號(hào);

采用隔離變壓器可以產(chǎn)生新的中性線,避免由于電網(wǎng)中性線不良造成設(shè)備運(yùn)行不正常;非線性負(fù)載引起的電流波形畸變(如三次諧波)可以隔離而不污染電網(wǎng)。

隔離變壓器在交流電源輸出端的特點(diǎn)為:防止非線性負(fù)載的電流畸變影響到交流電源的正常工作及對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,起到凈化電網(wǎng)的作用;在隔離變壓器輸入端采樣,使得非線性負(fù)載電流的畸變不影響取樣的準(zhǔn)確性,得到能反應(yīng)實(shí)際情況的控制信號(hào)。

對(duì)于小功率或者中等功率的使用場(chǎng)合,可以采用單相橋式半控的方法作為其整流主回路。電路組成可以選擇晶閘管模塊作為主回路,使用KC04芯片作為晶閘管模塊的移相觸發(fā)電路。通過(guò)調(diào)節(jié)KC04的控制電壓控制晶閘管的導(dǎo)通角,從而得到隨控制電壓變化的直流脈動(dòng)電壓。

1.3 串聯(lián)反饋晶體管電路

可控整流輸出的電壓經(jīng)電容整形濾波后的電壓仍然具有較大的紋波,波動(dòng)很大,而且很容易受電網(wǎng)電壓的影響,并且單純控制晶閘管的導(dǎo)通角得到的輸出電壓呈明顯的脈動(dòng)和非線性。這就要求系統(tǒng)在可控整流電壓輸出端添加串聯(lián)反饋調(diào)整電路,使輸出電壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其穩(wěn)壓原理是調(diào)整元件的動(dòng)態(tài)電阻,它是隨輸出電壓的變化而自動(dòng)變化的。當(dāng)負(fù)載電阻變小使輸出電壓降低時(shí),調(diào)整元件的動(dòng)態(tài)電阻便會(huì)自動(dòng)變小,從而使調(diào)整元間兩端的壓降降低,確保輸出電壓趨近原來(lái)的數(shù)值。串聯(lián)反饋調(diào)整電路的框圖如圖3所示,包括調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源和比較放大器等部分。輸入電壓經(jīng)過(guò)調(diào)整元件調(diào)節(jié)后,變成穩(wěn)定的輸出電壓,取樣電路與基準(zhǔn)電壓相比較,并把比較后的誤差信號(hào)送入放大器,增強(qiáng)反饋控制效果。采用串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電路,輸出電壓范圍不受調(diào)整元件本身耐壓的限制,而且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可以做得很高。但是過(guò)載能力差,瞬時(shí)過(guò)載會(huì)使調(diào)整元件損壞,需要添加過(guò)載保護(hù)電路。

1.4 調(diào)整元件控制電路設(shè)計(jì)

在該電源系統(tǒng)中,采用大功率MOSFET作為調(diào)整元器件,與三相橋式移向控制一起組成輸出電壓控制環(huán)。

1.4.1 三相調(diào)壓模塊的控制

由于采用三相調(diào)壓模塊,所以只需對(duì)調(diào)壓模塊進(jìn)行控制,即可完成整流輸出功能。盡管三相模塊中控制電壓與晶閘管的導(dǎo)通角呈線性關(guān)系,如圖2所示,晶閘管的輸出電壓與晶閘管導(dǎo)通角的變化卻呈非線性關(guān)系;同時(shí),為了保證電源功率輸出調(diào)整管集-射級(jí)之間的電壓差基本穩(wěn)定,便于控制功耗,提高電源安全性,需要使電源功率調(diào)整管的輸入電壓基本呈線性變化。這里采用對(duì)控制電壓進(jìn)行非線性處理后,再輸入到三相整流模塊控制端的方法。控制輸入電壓經(jīng)過(guò)二極管后作用到運(yùn)算放大器,利用二極管的非線性特性與三相模塊的非線性進(jìn)行匹配,基本上可以使計(jì)算機(jī)輸出的控制電壓與晶閘管整流輸出的電壓呈現(xiàn)線性比例關(guān)系。電壓輸入/輸出特性如圖4所示,線路如圖5所示。

1.4.2 功率MOSFET的控制

該電源選用功率MOSFET作為調(diào)整元件,為電壓控制型器件,在驅(qū)動(dòng)大電流時(shí)無(wú)需驅(qū)動(dòng)級(jí),具有高輸入阻抗,工作頻率寬,開(kāi)關(guān)速度高以及優(yōu)良的線性區(qū)。為了保證電源的可靠性與安全性,需要將強(qiáng)電控制部分與弱電控制部分進(jìn)行隔離。在此采用光電耦合器完成地的隔離,具體過(guò)程如圖6所示。

MOSFET的控制電壓由計(jì)算機(jī)提供,經(jīng)過(guò)F/V變換器、光電耦合器、V/F變換器變換后與取樣電路取來(lái)的電壓信號(hào)同時(shí)作用在比較放大器的輸入端,通過(guò)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,比較放大器將輸出相應(yīng)的電壓去控制MOSFET,以穩(wěn)定輸出電壓。由于負(fù)載電流較大,因此MOSFET需采用并聯(lián)連接方式,增加輸出電流,確保在大電流情況下電源的正常工作。并聯(lián)運(yùn)用時(shí),各管的參數(shù)盡量一致,可以在發(fā)射極串聯(lián)均流電阻,利用負(fù)反饋減小電流分配的不均勻。電路如圖7所示。

2 監(jiān)控管理設(shè)計(jì)

2.1 電源保護(hù)電路

由于采用串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路作為電壓控制環(huán),因此在測(cè)功機(jī)發(fā)生短路或者過(guò)載時(shí)會(huì)有很大的電流流過(guò)調(diào)整管MOSFET,并且所有輸入電壓幾乎都加在調(diào)整管的集-射級(jí)之間,很容易將其燒壞,因此添加保護(hù)電路是必需的。常用的過(guò)電流保護(hù)電路有限流型、截止型和減流型。這里采用晶體管截止型保護(hù)電路,其原理是當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到限流值,過(guò)電流保護(hù)電路使穩(wěn)壓電源進(jìn)人截止?fàn)顟B(tài),并不再恢復(fù),使穩(wěn)壓電源與負(fù)載得到有效的保護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是:這時(shí)的電源調(diào)整管功耗為零,最大缺點(diǎn)是:屬?zèng)_擊性負(fù)載時(shí),容易誤動(dòng)作,使穩(wěn)壓電源進(jìn)人過(guò)流保護(hù)

狀態(tài),且一旦進(jìn)入過(guò)電流保護(hù)狀態(tài)后,即使過(guò)電流狀態(tài)解除,也不能自動(dòng)復(fù)位。具體線路如圖8所示,當(dāng)電流超過(guò)額定負(fù)載時(shí),采樣電阻R4兩端電壓上升,使晶閘管SCR導(dǎo)通,晶體管NPN1導(dǎo)通,NPN2截止,這時(shí)MOSFET的柵級(jí)輸入電壓(即R3處的電壓)被強(qiáng)制拉底,使MOSFET輸出為零;同時(shí),串聯(lián)在過(guò)載保護(hù)線路中的光耦導(dǎo)通,使三相功率整流模塊的控制信號(hào)輸入端接地,串聯(lián)反饋穩(wěn)壓線路的輸入電壓為零,起到保護(hù)元件的作用。

由于電網(wǎng)自身原因或者電源輸入接線不可靠,電源有可能會(huì)運(yùn)行在缺相的情況下,而且掉相運(yùn)行不易被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電源缺相運(yùn)行時(shí),整流橋上的電流會(huì)不平衡,容易造成損毀,因此必須加入缺相保護(hù)電路,以進(jìn)行缺相保護(hù)。電路原理圖如圖9所示,當(dāng)ABC三相有一相發(fā)生缺相時(shí),其對(duì)應(yīng)的電源指示燈熄滅,缺相指示燈亮起,并且通過(guò)光耦輸出信號(hào)到繼電器驅(qū)動(dòng),此時(shí)繼電器吸合,將三相功率模塊的控制輸入與地短接,使可控整流輸出為零,起到保護(hù)電源的作用。

2.3 過(guò)熱保護(hù)

在電源處于長(zhǎng)時(shí)間大電流工作狀態(tài)或者工作環(huán)境比較惡劣時(shí),電源的內(nèi)部溫度很高,會(huì)影響電源的可靠性。有資料表明,電子元器件溫度每升高2 ℃,可靠性下降10%,這就意味著溫度升高50 ℃時(shí)的工作壽命只有溫度升高25 ℃時(shí)的1/6。因此,為了避免功率器件過(guò)熱損壞,必須對(duì)電源的溫度進(jìn)行控制。通過(guò)控制MOSFET的管壓降可以控制MOSFET上的功率,從而減少發(fā)熱量,降低溫度的升高。

在電路設(shè)計(jì)中增加一個(gè)光電耦合器反饋可以完成這個(gè)目的,當(dāng)MOSFET兩端管壓降過(guò)高時(shí),光耦導(dǎo)通,光耦輸出信號(hào)反饋至三相調(diào)壓模塊的控制輸入,使其輸出的控制電壓降低,從而降低MOSFET兩端的管壓降,在保證電源正常工作的前提下,使MOSFET的功率保持在額定范圍以內(nèi)。

當(dāng)使用環(huán)境較為惡劣或者出現(xiàn)電路故障時(shí),即使對(duì)MOSFET兩端電壓進(jìn)行控制,MOSFET的管芯也可達(dá)到很高的溫度,這就需要對(duì)MOSFET進(jìn)行散熱處理,并在MOSFET附近安裝溫度繼電器;當(dāng)溫度高于溫度繼電器的額定值時(shí),溫度繼電器導(dǎo)通,通過(guò)一個(gè)光耦將導(dǎo)通信號(hào)傳遞到三相功率模塊的輸入端,使其輸入為零,從而使電源功率調(diào)整管的輸入電壓為零,起到保護(hù)調(diào)整元件的作用。當(dāng)溫度回到正常時(shí),電路可自動(dòng)恢復(fù)工作。

各種保護(hù)電路與主回路的關(guān)系如圖10所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)連續(xù)負(fù)載試驗(yàn),該設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)要求。經(jīng)過(guò)不斷的完善和改進(jìn),使其性能穩(wěn)定,工作可靠。采用晶閘管三相橋式移相控制和功率MOSFET調(diào)整兩個(gè)控制環(huán)聯(lián)合控制,可以有效提高電源的穩(wěn)定度,降低電源的紋波;采用三相隔離變壓器接入電網(wǎng),可以提高電源的安全性,降低對(duì)電網(wǎng)功率的要求;采用集成三相功率調(diào)壓模塊,減少了電路的復(fù)雜程度;通過(guò)添加各種保護(hù)電路,在設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),及時(shí)切斷三相輸入,保護(hù)元件不受到損壞。由于采用截止型保護(hù)電路,電源不能自動(dòng)復(fù)位,所以在環(huán)境條件允許的情況下,可以采用開(kāi)關(guān)型過(guò)電流保護(hù),解決了限流型的高功率損耗,減流型的鎖定效應(yīng)和截止型的手動(dòng)復(fù)位等問(wèn)題。該電源主要用于需要大功率線性調(diào)壓的場(chǎng)合,也可用作大功率高穩(wěn)定度線性穩(wěn)壓電源使用。

參考文獻(xiàn)

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篇6

關(guān)鍵詞：電子束曝光機(jī)； 高壓電源； 制版精度； 復(fù)合補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TN710-34； TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-373X(2011)24-0014-04

A Precision High-voltage Power Supply with Compound Regulation Mode

CHEN Zhen-sheng1, LIU Bo-qiang2, YIN Shu-xia1, QI Shuang1

(1. Shandong Kaiwen College of Science & Techlology, Jinan 250200, China;

2. Shangdong University, Jinan 250061, China)

Abstract： In order to ensure the high static accuracy and the high dynamic stability of high-voltage power supply used for elctron beam exposure apparatus, two schemes of compound regulation (in combination with direct regulation and indirect regulation) and compound compensation (in combination with centralized compensation and dispersed compensation) are adopted in the high-voltage powe supply. Some reasonable circuit design items and effective processing measures are used to guarantee the achievement of high stabiliy and the low ripple voltage. The testing of the performace indexes and the practical usage show that the power supply can satisfy the high precision requivements of the electron beam exposure apparatus. All of its performance indexes can reach or exceed the original design reqirements.

Keywords： elctron beam exposure apparatus; high-voltage power supply; plate making accuracy; compound compensation

由于電子束曝光機(jī)的高壓電源波動(dòng)對(duì)曝光機(jī)的束流大小、束斑直徑及掃描尺寸都有直接影響，因而提高高壓電源的穩(wěn)定性和可靠性，降低高壓電源的紋波，是保證電子束曝光圖形高精度的必要措施［1］。為了滿足新型電子束曝光機(jī)對(duì)高壓電源高精度的要求，在電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了直接調(diào)整和間接調(diào)整相結(jié)合的系統(tǒng)調(diào)整方案，還采用了集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合的系統(tǒng)補(bǔ)償方式，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)采取了針對(duì)性的有效措施，研制出了輸出電壓高達(dá)30 kV的精密高壓穩(wěn)壓電源。

1 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

30 kV精密高壓電源原理框圖如1所示。主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 采用交流預(yù)穩(wěn)與直流預(yù)穩(wěn)

如圖1所示，220 V工頻電壓經(jīng)穩(wěn)壓變壓器交流預(yù)穩(wěn)壓后再給高壓電源系統(tǒng)各單元電路進(jìn)行交流供電。穩(wěn)壓變壓器的電壓調(diào)整率小于等于1%，負(fù)載穩(wěn)定度小于等于2%，它對(duì)甚低頻、音頻和高頻干擾都有比較強(qiáng)的抑制作用。穩(wěn)壓變壓器還有過(guò)載保護(hù)特性，當(dāng)輸出電流達(dá)到保護(hù)值時(shí)，輸出電壓急聚下降。穩(wěn)壓變壓器的采用，對(duì)電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性和可靠性起到重要的保證作用。

圖1 30 kV精密高壓電源原理框圖本電源系統(tǒng)有5個(gè)前級(jí)穩(wěn)壓電源，分別為各相應(yīng)單元電路提供直流電源。這些穩(wěn)壓電源必須有足夠高的穩(wěn)定性，才能保證高壓輸出高技術(shù)指標(biāo)要求。其中，基準(zhǔn)電壓源和前置放大器K1的工作電源性能指標(biāo)要求最高，電壓調(diào)整率小于等于2×10-4,負(fù)載調(diào)整小于等于5×10-4,紋波電壓有效值小于等于1 mV,溫度系數(shù)小于等于5×10－5 ℃-1。

1.2 采用復(fù)合調(diào)整方案

復(fù)合調(diào)整方案指直接調(diào)整和間接調(diào)整相結(jié)合的電源系統(tǒng)調(diào)整方案。直接調(diào)整是在高壓回路內(nèi)進(jìn)行的直接調(diào)整方式。它的調(diào)整閉合環(huán)路由圖1中的取樣分壓器、比較放大器（K1，K2，K3）、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Ⅰ、倍壓整流濾波器和調(diào)整管組成。直接調(diào)整具有調(diào)整速度快，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可在高環(huán)路增益和具有交流負(fù)反饋的情況下不自激，從而有利于實(shí)現(xiàn)高靜態(tài)精度的要求［2］。間接調(diào)整是調(diào)整器件設(shè)置在低壓側(cè)的調(diào)整方式，調(diào)整閉合環(huán)路由取樣分壓器、比較放大器、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Ⅱ、跟隨器、5 kHz振蕩器和倍壓整流濾波電路等組成。間接調(diào)整通過(guò)調(diào)整5 kHz正弦振蕩器的輸出幅度，進(jìn)而使倍壓整流濾波器的輸出電壓得到前級(jí)預(yù)穩(wěn)，使直接調(diào)整環(huán)路中調(diào)整管有一個(gè)盡可能低的管壓降設(shè)計(jì)值。這樣既能改善系統(tǒng)性能，又能延長(zhǎng)調(diào)整管的使用壽命。間接調(diào)整環(huán)路是一個(gè)大閉環(huán)系統(tǒng)，為防止自激，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，間接調(diào)整環(huán)路增益應(yīng)適當(dāng)?shù)汀?/p>

1.3 采用復(fù)合補(bǔ)償電路方案

復(fù)合補(bǔ)償是指集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合的電路結(jié)構(gòu)，其目的是為了解決因直接調(diào)整環(huán)路的高增益設(shè)計(jì)而帶來(lái)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。集中補(bǔ)償是通過(guò)將放大器K2設(shè)計(jì)為PID放大器而實(shí)現(xiàn)的，電路見(jiàn)圖2所示。為了減小各參數(shù)之間的影響，使C2C1,R1R2,PID放大器的傳輸函數(shù)為［3］：G1(s)≈(T1s+1)(T2s+1)T0s

(1)式中:T1，T2為微分時(shí)間常數(shù)， T1＝C1R1 ，T2＝C2R2；T0為積分時(shí)間常數(shù)，T0＝C1R0。

圖2 PID放大器原理圖分散補(bǔ)償是指在比較放大器的輸出端（K2的輸出端）分別對(duì)兩調(diào)整環(huán)路設(shè)置兩個(gè)電路結(jié)構(gòu)相同，但參數(shù)不同的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其電路如圖3所示。網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)為:G2 (s)≈T1′s + 1T2′s + 1

(2)式中:T1′為微分時(shí)間常數(shù)，T1′＝R2C ；T2′為積分時(shí)間常數(shù)，T2′＝（R1+R2）C。

1.4 逆變器選用5 kHz正弦振蕩器

通常，高壓電源均采用高效率的飽和式逆變器，但它不適合高精度高壓穩(wěn)壓電源，原因是輸出波形中有大的尖峰脈沖，會(huì)使高壓輸出呈現(xiàn)出很大的紋波電壓［4］ 。為此，采用5 kHz正弦振蕩器，將700 V直流電壓變換為振幅高達(dá)320 V的5 kHz正弦電壓。正弦電壓再經(jīng)升壓變壓器升壓、倍壓整流濾波器后，可獲得33 kV的高電壓。由于正弦振蕩器輸出不存在尖峰脈沖，這就有效地降低了高壓輸出中的紋波電壓。

圖3 分散補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.5 采用交流平衡器

為了抑制高壓電源輸出工頻紋波，采用了交流平衡器，它可輸出幅度和相位均可調(diào)的工頻電壓。該電壓經(jīng)比較放大器放大后，傳遞到電源輸出端，可有效地抑制抵消輸出端的工頻紋流電壓。

1.6 采用雙通道放大器作為比較放大器

直流通道由K1，K2構(gòu)成，交流通道由K3，K2構(gòu)成。采用雙通道放大器可兼顧直流增益和交流增益的不同要求，使電源系統(tǒng)既有高的靜態(tài)精度和好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，又能有效地降低輸出紋波電壓。

2 提高穩(wěn)定度的措施

穩(wěn)壓電源的精密度和穩(wěn)定性主要取決于基準(zhǔn)電壓的精度、比較放大器的增益高低及其穩(wěn)定性、取樣分壓比的穩(wěn)定性［5］。為此，采取了以下針對(duì)性措施。

2.1 比較放大器的增益核定

由于電源系統(tǒng)采取前級(jí)交流預(yù)穩(wěn)和直流預(yù)穩(wěn)，并且比較放大器前置級(jí)和基準(zhǔn)電壓源都置于電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)，再加上采樣電阻采用絕緣油冷腳，因此輸出電壓受輸入工頻電壓和溫度的影響可以忽略。這樣放大器的增益僅由電源的負(fù)載效應(yīng)核算即可。根據(jù)直接調(diào)整環(huán)路Ⅰ，可得圖4所示的信號(hào)流圖。

圖4 調(diào)整環(huán)路Ⅰ信號(hào)流圖圖中：Rd為調(diào)整管內(nèi)阻；Ri為整流濾波器內(nèi)阻；ΔUo為輸出電壓變化量；μ為調(diào)整管放大系數(shù)；n為取樣分壓比；K為比較放大器增益絕對(duì)值；P為補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的衰減系數(shù)；ΔUg為調(diào)整管柵陰電壓變化量；ΔIh為負(fù)載電流變化量；ΔId為整流電路輸出電流變化量；圖4中，μKnPμ1，RiRd。由圖4可推出：K≈Ri|ΔIh|μnPUo|ΔUo|/Uo

(3) 設(shè)計(jì)要求在|ΔIh|=100 μA時(shí)， |ΔUoUo|≤2×10－5,K應(yīng)滿足下式：K≥Ri|ΔIh|2×10－5μnP|Uo|

(4) 由式（4）計(jì)算出輸出電壓為20 kV的K值應(yīng)滿足K≥3×105。為留有余量，K的設(shè)計(jì)值為6×105。

2.2 比較放大器前置級(jí)設(shè)計(jì)

對(duì)多級(jí)直流放大器來(lái)說(shuō)，零點(diǎn)漂移、噪聲系數(shù)、增益穩(wěn)定性等重要技術(shù)指標(biāo)主要由前置級(jí)決定，并且前置級(jí)增益越高，其決定作用就越強(qiáng)［6-7］。因此前置級(jí)放大器的精密度對(duì)比較放大器的精度起決定作用。前置放大器電路如圖5所示。電路中運(yùn)算放大器選用目前精密極高的斬波穩(wěn)零集成運(yùn)放ICL7650［8］,其失調(diào)電壓溫漂小于等于0.01 μV/℃,輸入失調(diào)電流大于等于0.5 pA，開(kāi)環(huán)增益大于等于5×106,共模抑制比小于等于1×106。電路所用電阻均用精度為0.01%的Rx700.5 W型高精密電阻。前置級(jí)增益設(shè)定值應(yīng)盡可能高，設(shè)定值為2×104。把前置級(jí)電路置于電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)，以減小增益溫漂和電磁干擾。

2.3 采用精密電壓基準(zhǔn)源

采用REF102型高精度電壓基準(zhǔn)源，其輸出電壓10 V，溫漂小于等于2.5 PPM/℃,長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定為10 PPM/100 h，在0.1～10 kHz頻段內(nèi)，噪聲電壓小于等于6 μV［9］。對(duì)REF102的電路進(jìn)行嚴(yán)格的低溫漂、低噪聲設(shè)計(jì)，并將整個(gè)電壓基準(zhǔn)電路設(shè)置在電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)，進(jìn)一步減小基準(zhǔn)電壓的溫漂和電磁干擾［10］。

2.4 保證取樣分壓比的穩(wěn)定性

取樣分壓器的高壓臂電阻全部選用4 MΩ，2 W的Rx70型精密電阻，并將其全部鑲?cè)朊芊獾挠袡C(jī)玻璃圓筒內(nèi)，再把圓筒放入絕緣油箱內(nèi)。低壓臂電阻選用0.5 W的Rx70型精密電阻。低壓臂電阻全部放入電磁屏蔽恒溫槽內(nèi)。分壓器高壓端電阻的電暈放電將嚴(yán)重影響分壓比的穩(wěn)定性和可靠性。為防止分壓器電暈放電發(fā)生，在分壓器的高壓端裝有直徑為400 mm,表面光潔度在7以上的橢圓球，使高壓端的最大場(chǎng)強(qiáng)小于2.6 kV/cm。這一措施，切實(shí)有效地消除了電暈放電發(fā)生，保證了分壓比的穩(wěn)定性。

3 技術(shù)指標(biāo)測(cè)試與測(cè)試結(jié)果

測(cè)試電路如圖6所示。圖中負(fù)載電阻RL的電流用來(lái)模擬電子束曝光機(jī)電子槍的束流。調(diào)整RL可調(diào)節(jié)高壓電源負(fù)載電流。μA表用來(lái)檢測(cè)電源負(fù)載電流；自耦變壓器用來(lái)調(diào)整設(shè)定高壓電源工頻輸入電壓。

圖6 性能指標(biāo)測(cè)試電路3.1 技術(shù)指標(biāo)測(cè)試

（1） 紋波電壓測(cè)試

電源輸入電壓Ei維持220 V不變,在額定負(fù)載電流100 μA情況下，高壓輸出經(jīng)過(guò)0.035 μF，35 kV的高壓電容隔直后，其交流分量耦合到10 MΩ電阻上，用LM400型示波器測(cè)量其上的紋波電壓。

紋波的主要成份為5 kHz分量，其次是50 Hz分量?？紤]高壓電容的容抗以及示波器的輸入阻抗，根據(jù)上述情況可由測(cè)得的4 MΩ上的紋波電壓換算出輸出紋波系數(shù)。

（2） 電壓調(diào)整率的測(cè)量

維持額定負(fù)載電流100 μA不變，輸入工頻電壓Ei改變±10%。輸出高壓經(jīng)分壓器分壓得一低值電壓。用7位半數(shù)字電壓表HD3455A測(cè)量這一低值電壓。由此可換算出電壓調(diào)整率。

（3） 負(fù)載調(diào)整率的測(cè)量

維持輸入的工頻電源電壓Ei為220 V不變，改變負(fù)載電流100 μA,用數(shù)字電壓表測(cè)量分壓器的輸出電壓，由此換算出負(fù)載調(diào)整率。

（4） 長(zhǎng)期穩(wěn)定度的測(cè)量

維持工頻輸入電壓不變和額定負(fù)載電流不變。用數(shù)字電壓表HD3455A連續(xù)測(cè)量9 h，由此測(cè)算出長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定度。

3.2 測(cè)得技術(shù)指標(biāo)

輸出電壓：20 kV,25 kV,30 kV。

輸出電流：額定值100 μA,最大值300 μA。

電壓調(diào)整率(～220 V＋10%)：

20 kV :≤3.5×106；

25 kV :≤2×106；

30 kV :≤3×106。

負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電流變化100 μA）:

20 kV :≤2×106；

25 kV :≤4×106；

30 kV :≤3×106。

紋波系數(shù)（負(fù)載電流為100 μA）:

P-P/Uo≤5×10－6

長(zhǎng)期穩(wěn)定度（負(fù)載電流為100 μA）:

≤2.5×105／h；

≤4×105／4h。

3.3 高壓電源的實(shí)際應(yīng)用

高壓電源給電子束曝光機(jī)電子槍提供加速電壓。高壓輸出的正級(jí)與電子槍陽(yáng)極相接、負(fù)極與電子槍陰極相接。投入實(shí)際應(yīng)用1年多以來(lái)，性能穩(wěn)定，效果良好，提高了電子束曝光機(jī)的制版精度。對(duì)于4 mm×4 mm的掃描場(chǎng)，因高壓電源波動(dòng)引起的掃描場(chǎng)波動(dòng)僅有0.01 μm，精度可達(dá)0.3×105。由于加速電壓的長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，大大提高了電子束曝光機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)的制版合格率。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文提出了既采用直接調(diào)整與間接調(diào)整相結(jié)合，又采用集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，使實(shí)現(xiàn)高壓穩(wěn)壓電源系統(tǒng)既有高靜態(tài)精度，又有高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的切實(shí)有效的設(shè)計(jì)方案。對(duì)前置級(jí)放大器、基準(zhǔn)電壓源和取樣分壓器的高精度設(shè)計(jì)是提高高壓電源精密度的關(guān)鍵措施。采用交流平衡器、交流負(fù)反饋和交直流前級(jí)預(yù)穩(wěn)，是實(shí)現(xiàn)低紋波輸出的強(qiáng)有力措施。

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作者簡(jiǎn)介: 陳振生 男，1946年出生，山東東平人，教授。從事電子技術(shù)應(yīng)用及精密高壓電源的研究工作。

劉伯強(qiáng) 男，1956年出生，山東棗莊人，博士研究生，教授。從事電工電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的研究工作。

篇7

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓；雙向流動(dòng)彩燈控制器；時(shí)鐘脈沖；循環(huán)顯示；Multisim 電路板

中圖分類號(hào)：TM923

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374（2012）23-0046-02

1　工作原理

本文主要介紹彩燈循環(huán)控制電路的設(shè)計(jì)組成及工作原理。

電路中的220V電壓通過(guò)以小型交流變壓器轉(zhuǎn)為12V的交流電壓，再經(jīng)過(guò)直流穩(wěn)壓電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供直流5V電壓。

由以555為核心的時(shí)鐘發(fā)生器電路產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖送入計(jì)數(shù)器，隨著時(shí)鐘脈沖的不斷輸入，計(jì)數(shù)器的各輸出端的信號(hào)通過(guò)反饋到芯片的同步置數(shù)端，從而開(kāi)始從0000到0111四位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)，形成時(shí)序控制信號(hào)。

時(shí)序控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路送入發(fā)光二極管，從而控制相應(yīng)彩燈被依次點(diǎn)亮（熄滅），實(shí)現(xiàn)循環(huán)。

此外，我運(yùn)用Multisim仿真軟件，對(duì)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。

2　設(shè)計(jì)要求

控制五路彩燈，每路以100W、220V的白熾燈為負(fù)載或以霓虹燈為負(fù)載，也可以用發(fā)光二極管為負(fù)載，要求彩燈雙向流動(dòng)點(diǎn)亮，其閃爍頻率在1～10Hz內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

3　設(shè)計(jì)方案的選擇

方案采用555定時(shí)器連接成多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率在1～10Hz內(nèi)連續(xù)可調(diào)的時(shí)鐘信號(hào)，將時(shí)鐘信號(hào)輸出，通過(guò)計(jì)數(shù)器接受。然后，經(jīng)過(guò)八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的循環(huán)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)功能。最后，通過(guò)譯碼器譯碼，選擇某一彩燈進(jìn)行亮燈。

4　硬件電路的設(shè)計(jì)

4.1　單元電路的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)電路由直流穩(wěn)壓電源電路、時(shí)鐘發(fā)生器電路、彩燈點(diǎn)亮方向控制電路等部分組成。

4.1.1　直流穩(wěn)壓電源電路。市電220V首先通過(guò)交流電源變壓器降壓為12V交流電，通過(guò)單項(xiàng)橋式整流電路形成脈動(dòng)直流電壓，再通過(guò)單項(xiàng)橋式整流電容濾波形成平滑的直流電壓，最后通過(guò)穩(wěn)壓電路給負(fù)載提供穩(wěn)定電壓。

4.1.2　時(shí)鐘發(fā)生器電路。時(shí)鐘發(fā)生器電路，即為555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路，最核心的組成部分就是555定時(shí)器。

主要參數(shù)計(jì)算：

T＝（R1+2R2+R3）Cln2≈0.7（R1+2R2+R3）C

這樣，通過(guò)控制電容充放電時(shí)間，使多諧振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，然后，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使多諧振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)頻率在1～10Hz內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

實(shí)驗(yàn)中由于元器件的限制，我們選擇C＝3.3uF，R2＝18千歐，R1＝7.3千歐，滑動(dòng)變阻器R3＝500千歐，由實(shí)驗(yàn)要求得知頻率為1～10Hz，經(jīng)計(jì)算得滑動(dòng)變阻器的使用范圍為0～390千歐。

4.1.3　循序脈沖發(fā)生電路。本部分電路的核心器件為74LS160。74LS160是一個(gè)BCD碼的計(jì)數(shù)器。74LS160具有同步置數(shù)端與異步置數(shù)端，它受時(shí)鐘脈沖控制，當(dāng)下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的有效到來(lái)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)置數(shù)。循環(huán)脈沖發(fā)生電路即利用74LS160制作八進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器從0000～0111正常運(yùn)行，到0111時(shí)，計(jì)數(shù)狀態(tài)經(jīng)四輸入與非門反饋到同步置數(shù)端，此時(shí)同步置數(shù)端為低電平有效信號(hào)，當(dāng)下一個(gè)有效脈沖來(lái)的時(shí)候，進(jìn)行同步置數(shù)使其變?yōu)?000，再?gòu)?000依次遞加，實(shí)現(xiàn)八進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)。此電路的反饋部分還用到了四輸入與非門74LS20。

4.1.4　彩燈點(diǎn)亮方向控制器電路。由循序脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生從0000到0111的信號(hào)進(jìn)入譯碼器74LS138D，產(chǎn)生相應(yīng)的彩燈控制信號(hào)，設(shè)定0000間接控制彩燈1，使0001和0111間接控制彩燈2，使0010和0110間接控制彩燈3，使0011和0101間接控制彩燈4，使0100間接控制彩燈5。循序脈沖輸出信號(hào)與彩燈點(diǎn)亮順序如下表所示：

控制

信號(hào) 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111

彩燈

序號(hào) LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED4 LED3 LED2

控制信號(hào)從0000到0111不斷循環(huán)，又因?yàn)?4LS138D輸出端為低電平有效信號(hào)，故在控制LED2、LED3、LED4的兩種不同的信號(hào)由或非門74LS03D后，再接一級(jí)非門74LS04D，由此實(shí)現(xiàn)五路彩燈雙向流動(dòng)功能。

5　實(shí)驗(yàn)仿真及運(yùn)行

圖1　制作成品圖

篇8

作者簡(jiǎn)介：王鳳英（1977-），女，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)市，碩士，副教授，主要從事FPGA應(yīng)用和圖像處理方面的研究

摘要：模擬電子技術(shù)課程是電子技術(shù)基礎(chǔ)的一個(gè)部分，是一門技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的主干課程。綜合項(xiàng)目式教學(xué)方法的特點(diǎn)和模擬電子技術(shù)課程的特點(diǎn)，將項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用到“模擬電子技術(shù)”教學(xué)中，讓學(xué)生參與教學(xué)，自己動(dòng)手實(shí)踐，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)改為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。本文闡述了模擬電子技術(shù)課程項(xiàng)目教學(xué)的必要性，詳細(xì)說(shuō)明了任務(wù)設(shè)計(jì)基本思路、項(xiàng)目設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)及具體項(xiàng)目任務(wù)，指出了項(xiàng)目教學(xué)中存在問(wèn)題，并給出存在問(wèn)題的解決方案。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù) 項(xiàng)目教學(xué) 任務(wù)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

0引言

模擬電子技術(shù)課程是電子技術(shù)基礎(chǔ)的一個(gè)部分，是自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器、電子信息、通信工程等專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，是一門技術(shù)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的主干課程。該課程知識(shí)點(diǎn)多、散、碎，概念抽象、原理難懂，很多學(xué)生感到入門很難，被同學(xué)們稱為“魔電”。模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)絕大部分停留在簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)上，學(xué)生只是機(jī)械上、被動(dòng)地按照教師講解的步驟和方法插線，測(cè)量一些參數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生體會(huì)不到模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的精髓，不能與實(shí)際結(jié)合，完全達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。通過(guò)何種方式重新整合理論和實(shí)踐，真正提高學(xué)生的素質(zhì)， 盡可能縮短學(xué)生與企業(yè)的距離是擺在每個(gè)教師面前的重要課題。

1 模擬電子技術(shù)課程項(xiàng)目教學(xué)的必要性

項(xiàng)目式教學(xué)是國(guó)內(nèi)外專家近年倡導(dǎo)的一種教學(xué)方法，是師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。老師根據(jù)課程特點(diǎn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，分解任務(wù)，通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)來(lái)完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。項(xiàng)目教學(xué)適用于各類實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，積極主動(dòng)地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。項(xiàng)目教學(xué)是一種建立在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生從直接感知、項(xiàng)目制作、任務(wù)歸納中學(xué)習(xí)知識(shí)，之后，再將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化成為實(shí)踐應(yīng)用，自主地用知識(shí)去實(shí)踐或創(chuàng)新實(shí)踐， 從而提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力?！?，2】

模擬電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課，可將課程內(nèi)容按照器件劃分，實(shí)現(xiàn)模塊化教學(xué)。學(xué)生們不但學(xué)會(huì)基本的理論和基本分析方法，而且還要掌握各種元件識(shí)別、檢測(cè)、選用的方法，以及利用自己所學(xué)到的知識(shí)設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)單的電路。

綜合項(xiàng)目式教學(xué)方法的特點(diǎn)、模擬電子技術(shù)課程的特點(diǎn)和社會(huì)對(duì)電子類人才的需求，將項(xiàng)目式教學(xué)方法應(yīng)用到模擬電子技術(shù)課程中，不僅能夠解決傳統(tǒng)模式下教學(xué)中的弊端，更重要的是學(xué)生參與教學(xué)，自己動(dòng)手實(shí)踐，這樣能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立獲取信息和自主建構(gòu)知識(shí)的能力。

2模擬電子技術(shù)課程項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)

2.1 課程核心知識(shí)

模擬電子技術(shù)是電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。模擬電子技術(shù)課程在理論知識(shí)上由半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路、半導(dǎo)體三極管及其放大電路、場(chǎng)效應(yīng)管及其放大電路、運(yùn)算放大器及其應(yīng)用電路、負(fù)反饋放大器、功率放大電路、信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路和穩(wěn)壓電源組成。

2.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)的基本思路是由典型的電子電路的設(shè)計(jì)、制作規(guī)律設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目明確教學(xué)目標(biāo)接受工作任務(wù)按實(shí)際電路設(shè)置不同模塊進(jìn)行電路分析和相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用學(xué)會(huì)電子電路分析、設(shè)計(jì)和制作技能型人才。

在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)， 需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題： [2]

1） 在選擇項(xiàng)目時(shí)候，不能貪大求全，從學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)出發(fā)，選擇與專業(yè)相關(guān)的課題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2） 在項(xiàng)目任務(wù)安排時(shí)，根據(jù)模擬電子技術(shù)課程課時(shí)要求以及可操作性等，分解任務(wù)，任務(wù)一般不宜過(guò)大、過(guò)難， 考慮各個(gè)任務(wù)時(shí)，應(yīng)將知識(shí)的難點(diǎn)和重點(diǎn)分散開(kāi)。這樣，學(xué)生能夠按時(shí)把每個(gè)任務(wù)完成，頻繁地獲得成就感，保持學(xué)習(xí)興趣的持續(xù)性。

3） 設(shè)定項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)時(shí)， 一定要有明確每個(gè)任務(wù)要做到什么程度， 學(xué)生在此過(guò)程中應(yīng)掌握哪些相關(guān)知識(shí)方法，實(shí)現(xiàn)哪些技能素質(zhì)都應(yīng)明確。只有這樣， 學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中， 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)， 帶著問(wèn)題去主動(dòng)學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)， 并將零散的知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)， 形成一個(gè)系統(tǒng)的理論。

4）在任務(wù)實(shí)施過(guò)程中， 應(yīng)有效地安排理論的講解。教師課題制作一些實(shí)驗(yàn)PPT，比如常用的實(shí)驗(yàn)儀器使用及注意事項(xiàng)、技能操作等。這樣，學(xué)生在遇到相關(guān)問(wèn)題時(shí)候可以查閱PPT自行解決。另外，教師應(yīng)適時(shí)安排對(duì)知識(shí)的講解和技能操作的演示，這樣才能讓學(xué)生真正在“做中學(xué)，學(xué)中做 ”。

按照項(xiàng)目教學(xué)法的特點(diǎn)，該課程的主要項(xiàng)目任務(wù)及能力要求如表1所示【3】：

表1 主要項(xiàng)目任務(wù)及能力要求

序號(hào) 項(xiàng)目名稱 工作任務(wù) 能力要求與素質(zhì)

1 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)制作與調(diào)試 1. 制作二極管整流、濾波電路

2. 制作并聯(lián)型穩(wěn)壓電源

3. 設(shè)計(jì)并制作穩(wěn)壓電源 （1） 會(huì)查閱電子元器件手冊(cè)，熟悉元器件的識(shí)別檢測(cè)方法；

（2） 會(huì)檢測(cè)使用普通二極管、穩(wěn)壓管及發(fā)光二極管；

（3） 會(huì)進(jìn)行電路分析以及參數(shù)估算，會(huì)根據(jù)要求制作整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路；

（4） 熟悉常用工具、儀表的使用，能使用儀器、儀表對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行調(diào)試；

（5） 能正確測(cè)量直流穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)；

（6） 會(huì)撰寫(xiě)誰(shuí)家總結(jié)報(bào)告；

（7） 工作細(xì)致，善于觀察問(wèn)題，處理問(wèn)題，沉著冷靜、安全操作。

2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作 1. 設(shè)計(jì)并制作正弦波振蕩電路

2. 設(shè)計(jì)并制作方波發(fā)生電路

3. 調(diào)試、測(cè)量函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出波形 （1） 會(huì)根據(jù)工作任務(wù)查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料；

（2） 會(huì)設(shè)計(jì)制作集成運(yùn)放的線性和非線性電路；

（3） 會(huì)根據(jù)要求制作函數(shù)信號(hào)發(fā)生電路；

（4） 會(huì)進(jìn)行電路分析以及參數(shù)估算，會(huì)使用示波器等分析、調(diào)試信號(hào)發(fā)生器的輸出波形、性能指標(biāo)并加以改進(jìn)；

（5） 熟悉常用工具、儀表的使用，能使用儀器、儀表對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試與排故；

（6） 會(huì)撰寫(xiě)誰(shuí)家總結(jié)報(bào)告；

（7） 工作細(xì)致，善于觀察問(wèn)題，處理問(wèn)題，沉著冷靜、安全操作。

3結(jié)束語(yǔ)

目前，項(xiàng)目教學(xué)的重要性已被較充分的認(rèn)識(shí)。項(xiàng)目教學(xué)法在“模擬電子技術(shù)”教學(xué)中的應(yīng)用，使得學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)，獨(dú)立思考問(wèn)題，將使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)改為主動(dòng)學(xué)習(xí)，鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的交流，溝通與協(xié)作能力，掌握了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法，同時(shí)有利于學(xué)生加深理解和掌握課程的理論知識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐中還存在一些需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。比如項(xiàng)目教學(xué)教材缺乏、課堂組織難、管理難、考核難等問(wèn)題，值得大家深究。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳小玲.項(xiàng)目式教學(xué)方法在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊， 2010（17）：199-200

篇9

進(jìn)入大學(xué)第一學(xué)期，通過(guò)同學(xué)的介紹我初次接觸了機(jī)器貓控制這個(gè)項(xiàng)目，看著同學(xué)制作好的機(jī)器貓成品，我非常羨慕，于是在短學(xué)期選課時(shí)選了大一下的機(jī)器貓控制。作為焊接技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)器貓控制這個(gè)項(xiàng)目主要涉及焊接和貼片兩項(xiàng)主要技術(shù)，并在PCB板制作完畢后將其裝入機(jī)器貓進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試應(yīng)該達(dá)到能夠?qū)C(jī)器貓的移動(dòng)進(jìn)行聲控或者光控的效果。具體來(lái)說(shuō)，在啟動(dòng)機(jī)器貓控制開(kāi)關(guān)后，機(jī)器貓向前移動(dòng)，人在附近拍手可以使機(jī)器貓靜止，當(dāng)再次拍手時(shí)，機(jī)器貓又運(yùn)動(dòng)。第一節(jié)課老師簡(jiǎn)單介紹了機(jī)器貓控制的原理并且發(fā)給我們所需要的電子器件，第二節(jié)課去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了貼片，由于貼片的器件比較小，所以操作都是在放大鏡下進(jìn)行的，貼片沒(méi)有什么技巧和難度，只要足夠細(xì)心和耐心，按照桌上圖紙上標(biāo)注的位置一個(gè)一個(gè)將器件用鑷子放上就行了。第三節(jié)課我們就直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手焊接了，對(duì)于之前從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)焊接的我來(lái)說(shuō)，剛進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室腦袋一片空白，完全不知道什么是焊接，怎么焊接，甚至都搞不清楚焊錫和電烙鐵，幸好周圍的學(xué)長(zhǎng)都是比較有經(jīng)驗(yàn)的，我去認(rèn)真觀察了他們?nèi)绾魏附?，然后回到自己的位置依樣?huà)葫蘆做好了第一步，雖然焊的不太美觀，但至少了解了焊接的基本操作和操作要領(lǐng)，也算收獲頗豐。PCB板處理完畢后，最后一步，將PCB板裝入機(jī)器貓進(jìn)行調(diào)試，順利通過(guò)。

大一下學(xué)期，電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心還在周四晚上開(kāi)設(shè)的數(shù)碼照片修飾和影視制作這門課，當(dāng)時(shí)覺(jué)得照片修飾和視頻處理這兩項(xiàng)技術(shù)是應(yīng)用很廣的基本技能，所以想學(xué)一下，不過(guò)當(dāng)時(shí)選課人數(shù)太多，我沒(méi)能選上，但是后來(lái)去找了教這門課的宋瑤君老師，說(shuō)明我的想法，剛好后來(lái)有人放棄了這門課，于是我有幸參加了這門課的學(xué)習(xí)。這門課歷時(shí)8周，主要教授Photoshop和會(huì)聲會(huì)影兩個(gè)軟件的應(yīng)用。同樣是以前從來(lái)沒(méi)有接觸過(guò)，Photoshop軟件相對(duì)比較復(fù)雜，工具較多，雖然老師講的很好，我上課也很認(rèn)真的聽(tīng)講和練習(xí)，但是學(xué)起來(lái)始終很吃力，所以Photoshop我也只是學(xué)了點(diǎn)皮毛。這里主要談一下學(xué)習(xí)會(huì)聲會(huì)影的感受，對(duì)會(huì)聲會(huì)影軟件印象比較深，主要來(lái)源于在上完這么課之后兩次應(yīng)用會(huì)聲會(huì)影軟件處理視頻的經(jīng)歷。一次是幫同學(xué)處理二專課要求拍攝的一個(gè)英語(yǔ)短劇，由于是初次應(yīng)用，所以用起來(lái)還是比較生疏，那次視頻從中午一直處理到晚上斷電，不過(guò)最終同學(xué)的視頻還在二專課上獲得了第一名，雖然只是做了少部分后期處理工作，但是當(dāng)時(shí)心里還是很欣慰。另一次是處理我們自己二專課上的視頻，那次老師要求每個(gè)小組做一個(gè)以環(huán)保為主題的presentation，我們決定用拍攝視頻的方式來(lái)展示，有過(guò)一次視頻處理經(jīng)驗(yàn)我信誓旦旦的包攬了視頻的后期處理工作，拍攝完大量視頻后，我們聚在一起討論后期處理，這次再用會(huì)聲會(huì)影我明顯感覺(jué)得心應(yīng)手了，很快的按照我們想要達(dá)到的效果處理完了視頻，后來(lái)展示的時(shí)候我們的presentation獲得了一致好評(píng)。

電子信息創(chuàng)新基地開(kāi)設(shè)的創(chuàng)新課程是一系列具有連貫性的項(xiàng)目，在大一下學(xué)到這么多實(shí)用技術(shù)之后，我決定堅(jiān)持下去，繼續(xù)參加創(chuàng)新基地的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，大一下的時(shí)候我選擇創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)還懷有獲得創(chuàng)新學(xué)分的目的，但是到大二上，創(chuàng)新學(xué)分已經(jīng)修完，我選擇創(chuàng)新基地的項(xiàng)目已經(jīng)是完全出于自己的興趣了，而并不在乎創(chuàng)新學(xué)分的多少了。

篇10

【關(guān)鍵詞】保護(hù)電路;移相;振蕩電路;比例積分電路

TC787是參照國(guó)外最新集成移相觸發(fā)集成電路而設(shè)計(jì)的單片專用集成電路。它可 單電源工作，亦可雙電源工作，適用于三相晶閘管移相觸發(fā)，它是目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上廣泛使用的TCA785及KJ（或KC）系列移相觸發(fā)集成電路的換代產(chǎn)品，與TCA785及KJ（或KC）系列移相觸發(fā)集成電路相比，具有功耗小、功能強(qiáng)、輸入阻抗高、抗干擾性能好、移相范圍寬、外接元件少等優(yōu)點(diǎn)。只需要一塊這樣的集成電路，就可以完成三塊TCA785與一塊KJ041、一塊KJ042或五塊KJ（三塊KJ004、一塊KJ042、一塊KJ041、或KC）系列器件組合才能具有的三相移相功能。因此TC787可廣泛應(yīng)用于三相全控、三相半控、三相過(guò)零等電力電子、機(jī)電一體化產(chǎn)品的移相觸發(fā)系統(tǒng)，從而取代TCA785、KJ009、KJ004、KJ041、KJ042等同類電路，可提高觸發(fā)板的可靠性、縮小體積和降低成本。

一、TC787芯片技術(shù)指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)：

1.同步信號(hào)要求三個(gè)分立電源變壓器采樣輸入，以便在缺相時(shí)能正確判斷。

2.同步濾波網(wǎng)絡(luò)可消除同步信號(hào)的干擾，有30度相移調(diào)節(jié)，能對(duì)三相同步均衡進(jìn)行微調(diào)，使控制板與系統(tǒng)有良好配合。

3.觸發(fā)電路采用TC787DS，電路設(shè)計(jì)集中式恒流源，三相鋸齒波線性好，一致性好。

4.電路對(duì)同步信號(hào)的正反序有識(shí)別能力，并改變相應(yīng)的補(bǔ)脈沖。在缺相時(shí)電路禁止脈沖輸出。

5.電路有軟起功能，加電和復(fù)位電路都將軟起動(dòng)。

6.設(shè)計(jì)有比例積分電路，輸入輸出從板上引出，可以手動(dòng)開(kāi)環(huán)控制，也可以閉環(huán)自動(dòng)控制。

7.有過(guò)流或過(guò)壓的鎖定保護(hù)控制，域值可調(diào)，故障排除后有復(fù)位鍵復(fù)位。

8.缺相、過(guò)壓和禁止輸出有發(fā)光二極管指示。

9.輸出為雙調(diào)制脈沖列，適配脈沖變壓器觸發(fā)，寬度可調(diào)。

10.板上有整流穩(wěn)壓電路，用戶只需外接雙16-18V的電源即可工作;15V的雙路穩(wěn)壓電源和+24V電源從板上引出。

二、TC787芯片結(jié)構(gòu)框圖

（一）基本構(gòu)成

圖1 TC787結(jié)構(gòu)框圖

（二）電路原理

三相同步電壓經(jīng)整形進(jìn)入電路，同步電壓的零點(diǎn)設(shè)計(jì)為1/2電源電壓（電路輸入端同步電壓峰值不宜大于電源電壓），通過(guò)過(guò)零檢測(cè)和極性判別電路后，在Ca、Cb、Cc三個(gè)電容上積分形成鋸齒波。由于采用集中式恒流源，相對(duì)誤差小，鋸齒波有良好的線性;要求電容選取應(yīng)相對(duì)誤差小，容值大小決定鋸齒波幅度（TC787DS的積分電容約為0.033μ）。移相電壓由4腳通過(guò)電位器或外電路產(chǎn)生，和鋸齒波在比較器中比較取得交相點(diǎn)，抗干擾電路保證交相唯一和穩(wěn)定。

脈沖形成電路是由脈沖發(fā)生器對(duì)輸出脈沖進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制脈沖的寬度可通過(guò)改變Cx電窬的值來(lái)確定，Cx大則寬。（Cx的值為0.01μ）

三相同步的過(guò)零脈沖通過(guò)缺相檢測(cè)電路和相序檢測(cè)電路對(duì)相序和缺相進(jìn)行判別，相序判別后對(duì)脈沖分配電路進(jìn)行不同的控制;而如有缺相產(chǎn)生，電路5腳（為一雙向口）將輸出高電平，同時(shí)禁止輸出脈沖。同時(shí)5腳為保護(hù)端，5腳置高電平時(shí)，輸出脈沖即被禁止。

脈沖分配及驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)電路內(nèi)部相序判別的結(jié)果和6腳控制脈沖分配的輸出方式，正序時(shí)6腳接低電平，輸出為半控方式，12、11、10、9、8、7分別輸出A、-C、B、-A、C、-B的單調(diào)制脈沖，6腳接高電平，輸出為全控方式，12、11、10、9、8、7分別輸出A-C、-CB、B-A、-AC、C-B、-BA的雙調(diào)制脈沖;反序時(shí)6腳接低電平，輸出為半控方式，12、11、10、9、8、7分別輸出A、-B、C、-A、B、-C的單調(diào)制脈沖，6腳接高電平，輸出為全控方式，12、11、10、9、8、7分別輸出A-B、-BC、C-A、-AB、B-C、-CA的雙調(diào)制脈沖。輸出端可驅(qū)動(dòng)功率管，經(jīng)脈沖變壓器觸發(fā)可控硅。

三、管腳圖和管腳功能表

圖2 787管腳圖

圖3 TC787管腳功能圖

圖4 三相同步變壓器采樣輸入電路

四、TC787觸發(fā)板的電路設(shè)計(jì)

（一）三相同步變壓器采樣輸入電路

三相同步信號(hào)從三個(gè)分立變壓器上采樣，輸入板上A，B，C和地線，經(jīng)RC移相濾波，調(diào)整WA、WB、WC三只電位器可產(chǎn)生0-30的滯后相移，微調(diào)各同步電壓相位，以保證同步的均衡性（見(jiàn)圖4）。

（二）移相電路

同步電壓整形后輸入電路TC787DS的18、2、1腳，在電路16、15、14腳上的Ca、Cb、Cc上形成鋸齒波，并與電路4腳上的移相電壓進(jìn)行比較確定導(dǎo)通角。移相電壓通過(guò)運(yùn)放轉(zhuǎn)換極性輸入電路4腳，W2用于調(diào)整電壓轉(zhuǎn)折點(diǎn)，W1用于調(diào)整運(yùn)放增益（板子測(cè)試時(shí)巳調(diào)好），運(yùn)放輸出設(shè)計(jì)有負(fù)電壓限幅電路以保證電路的工作區(qū)間。輸入端IN由板上引出，通過(guò)外接正電壓的電位器調(diào)整移相電壓。可從此端進(jìn)行手動(dòng)控制，移相電壓增加，輸出導(dǎo)通角增大。

圖5 移相電路

（三）比例積分放大電路

比例積分放大器有2個(gè)輸入端，分別從板上I1和I2引出。I1為給定輸入端，輸入電壓為負(fù)電壓0-8V;I2為反饋電壓輸入端，輸入電壓為正電壓0-8V。O1為放大器的輸出端。在閉環(huán)控制使用時(shí)，將O1與IN端連接，反饋輸入端I2根據(jù)要求采電壓樣輸入和I1的給定電壓進(jìn)行比較，以達(dá)到穩(wěn)壓或穩(wěn)流的目的。

圖6 比例積分放大電路

（四）功放放大電路

功放電路通過(guò)中功率晶體三極管C2073進(jìn)行放大，使得后續(xù)高低壓隔離電路不需要再進(jìn)行放大，電路更加簡(jiǎn)單化。

圖7 功放放大電路

（五）電源電路

電源電路是實(shí)訓(xùn)設(shè)備上的電源，用分立元件組成的最基本的并聯(lián)穩(wěn)壓電源，雖然適應(yīng)性較廣，但其輸出電流小只有穩(wěn)壓管工作電流的二分之一，并且采用降壓電阻降壓，降壓電阻壓降高、功耗大。本電路采用三端集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器又叫集成穩(wěn)壓電路，將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流（下轉(zhuǎn)第155頁(yè)）（上接第153頁(yè)）電壓的集成電路，近年來(lái)，集成穩(wěn)壓電源已得到廣泛應(yīng)用，其中小功率的穩(wěn)壓電源以三端式串聯(lián)型穩(wěn)壓器應(yīng)用最為普遍。其具有輸出電流大，輸出電壓高， 體積小，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

圖8 電源電路

五、調(diào)試

本電路還設(shè)計(jì)有電壓超限鎖定保護(hù)電路，可以用采樣電壓從板上PE端輸入，W3為門限調(diào)節(jié)電位器，調(diào)節(jié)范圍0-10V，當(dāng)外電壓采樣值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，電路將禁止TC787DS的輸出脈沖。板上的輕觸開(kāi)關(guān)為復(fù)位鍵，同時(shí)由0C引出，與地相觸則可復(fù)位。

同時(shí)板上PI端為禁止脈沖輸出控制，高電平禁止。在缺相、鎖定保護(hù)和禁止輸出時(shí)，板上發(fā)光二極管亮。

電路板加電和復(fù)位時(shí)，輸出脈沖將從最小導(dǎo)通角移向給定導(dǎo)通角，進(jìn)行軟起動(dòng)。

正序時(shí)觸發(fā)脈沖輸出由板上A，-C，B，-A，C，-B端分別輸出。按正序接好線，外電反序時(shí)電路能自動(dòng)識(shí)別。輸出脈沖寬度的調(diào)節(jié)由電路13腳的Cx調(diào)節(jié)，Cx大則調(diào)制脈沖寬。+24V從+V腳引出提供脈沖變壓器電源。

雙～18腳為電源輸入端，中間抽頭接地。

1.手動(dòng)移相控制電壓：0-8V;閉環(huán)移相控制電壓0-8V。

2.移相范圍：0-180。

3.觸發(fā)脈沖形式：調(diào)制脈沖5-10K。

4.輸出級(jí)負(fù)載電流<800mA。

5.輸入交流電源：雙～16-18V。

6.波形圖（圖9）。

圖9

六、總結(jié)

直流調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍廣、精度高、動(dòng)態(tài)性能好和易于控制等優(yōu)點(diǎn)，所以在 電氣傳動(dòng)中獲得了廣泛應(yīng)用。在調(diào)試過(guò)程中，故障是不可避免的，產(chǎn)生故障的原因很多，情況也很復(fù)雜，有的是一種原因引起的簡(jiǎn)單故障，有的上多種原因相互作用引起的復(fù)雜故障，因此需要掌握故障的一般診斷方法，故障診斷過(guò)程就是以故障現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)反復(fù)測(cè)試，做出分析判斷，逐步找出故障的過(guò)程。要通過(guò)對(duì)原理圖的分析，把系統(tǒng)分成不同功能的電路模塊，通過(guò)逐一測(cè)量找出故障模塊，然后再對(duì)故障模塊內(nèi)部加以測(cè)量找出故障，查找故障，分析故障和排除故障，這樣可以提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

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