導(dǎo)語：如何才能寫好一篇穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)原理，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。

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關(guān)鍵詞：無級(jí)；可調(diào)直流電壓源；晶振測(cè)試

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）05-0235-02

The Design of Stepless DC Regulated Power Supply with Crystal Test

ZHENG Qi ， SHANG Dong-mei ， BAI Yun ， AN Jing-yu ， HAN Juan

（Xi'an University of Science and Technology，Engineering Training Center， Xi'an 710000， China）

Abstract： As an important part in quality-oriented education of undergraduate education practice， our school is a compulsory training course in science and engineering， electrical and electronic design in this course， with no exception of adjustable regulated power supply is used， as well as the crystal vibration tester. In order to meet the urgent needs of the electrical and electronic training courses in our school， has been developed with the test crystals stepless adjustable dc regulated power supply. This paper mainly introduces the stepless adjustable with the test crystals is main part of dc regulated power supply， working principle and application.

Key words： stepless. adjustable dc voltage source； crystal vibration test

作為理工科類大學(xué)生鍛煉動(dòng)手能力的最基礎(chǔ)的電工電子實(shí)訓(xùn)課程-電工電子設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程是我校面向理工類本科生的必選基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)課程，覆蓋面大、學(xué)生多、工作量大。提供給學(xué)生選擇及要求學(xué)生選做的多個(gè)實(shí)訓(xùn)套件需要的電源不同。為了能夠提供實(shí)訓(xùn)中不同套件的電源，需要具有可調(diào)直流電源。本文所述電源分為無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源及測(cè)試晶振兩個(gè)模塊?；谠搶?shí)訓(xùn)課程需要的所購的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源成本較高，數(shù)量有限，故研制該儀器以解決現(xiàn)存問題。該帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源比專門的儀器相比，體積小巧，價(jià)格低廉、使用方便。晶振測(cè)試可用于51單片機(jī)12MHZ晶振的測(cè)試，市面上測(cè)試晶振的儀器比較少、且價(jià)格較高，51單片機(jī)的晶振經(jīng)測(cè)試后再焊，可避免焊上壞的導(dǎo)致不易拆除、更換。

1 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的主要性能

可調(diào)直流穩(wěn)壓電源能夠任意輸出1.3-36V以內(nèi)的直流電壓，誤差達(dá)到10%左右；實(shí)訓(xùn)所用晶振的測(cè)試誤判率5%左右。

2 電原理圖、方案及設(shè)計(jì)

2.1 無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源模塊

電路主要應(yīng)用了LM317。LM317是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。其輸出電壓范圍是1.2V-37V，最大負(fù)載電流為1.5A。使用時(shí)只需外接兩個(gè)電阻即可設(shè)置輸出電壓。它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率比標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)壓器好。LM317過載保護(hù)、輸出短路保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高得多的紋波抑制比。典型線性調(diào)整率0.01%，典型負(fù)載調(diào)整率0.1%。80dB紋波抑制比。輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，安全區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。

Vout≈1.25V*（1+R3/R2）

用LM317制作可調(diào)穩(wěn)壓電源，常因電位器接觸不良使輸出電壓升高而燒毀負(fù)載。如果增加一只三極管（如下圖所示），在正常情況下，T1的基極電位為0，T1截止，對(duì)電路無影響；而當(dāng)W1接觸不良時(shí)，T1的基極電位上升，當(dāng)升至0.7V時(shí)，T1導(dǎo)通，將LM317T的調(diào)整端電壓降低，輸出電壓也降低，從而對(duì)負(fù)載起到保護(hù)作用。

2.2 晶振測(cè)試模塊

主要通過三極管和周邊元件構(gòu)成電路滿足“巴克豪森準(zhǔn)則”（即公式a），（環(huán)路增益不能太大，否則也不起振，）形成震蕩，使晶振起振，如果不起振，那么晶振就是壞的，從而鑒別晶振的好壞。

|H（jω0）|R1

2.3 儀器設(shè)備硬件設(shè)計(jì)電原理圖

2.3.1晶振測(cè)試模塊電路原理圖如圖1所示。 印制板為PCB板1。

2.3.2可調(diào)直流電壓源模塊電原理圖如圖2所示。印制板為PCB板2。

3 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用及使用

3.1 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用

該設(shè)備可作為需要直流電壓源套件的電源：收音機(jī)電源、門鈴電源、報(bào)警器電源、功放電源、收音機(jī)電源、51單片機(jī)電源，另外晶振測(cè)試模塊可用于51單片機(jī)晶振測(cè)試。

3.2 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的使用

輸出端正極（紅鱷魚夾）接電路正極，輸出端負(fù)極（黑鱷魚夾）接電路負(fù)極。將220V的電源線插頭插在市電插座上。打開開關(guān)1，直流電壓源指示燈（紅）亮，調(diào)節(jié)旋鈕，輸出電壓變化，其值顯示在電壓表頭上；另外，打開開關(guān)K2，測(cè)試晶振，晶振電源指示燈（紅）亮，如果晶振是好的，晶振質(zhì)量綠指示燈亮，否則綠指示燈不亮。

3.3 帶測(cè)試晶振的無級(jí)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試

調(diào)試過程：測(cè)試晶振的電源指示燈串聯(lián)的限流電阻阻值1.8K，原先過于偏低，發(fā)光二極管發(fā)燙，經(jīng)過多次試驗(yàn)最終選定合適值為5.1K；無級(jí)可調(diào)直流電壓源原先設(shè)計(jì)的可調(diào)電位器（用于調(diào)節(jié)輸出電壓）為4.7K，電壓輸出偏低，經(jīng)過調(diào)試，最終確定為6.8K，電壓輸出符合要求；LM317選用鐵殼封裝，否則溫度過高容易高溫?fù)p壞。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜愛婷，楊毅，楊靜. 高頻開關(guān)直流屏的設(shè)計(jì)[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2013（12）：41-38.

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關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；生產(chǎn)過程；項(xiàng)目；任務(wù)

中圖分類號(hào)：TM44-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.03.056

1 教材分析

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電子技術(shù)公共的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)與技能分析問題、解決問題的能力，以及繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程的能力，為學(xué)生職業(yè)生涯的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

教學(xué)內(nèi)容選自第一章和第四章的整流器、濾波器和穩(wěn)壓器三部分內(nèi)容。它們是模擬電路的基本電路，也是模擬電路應(yīng)用的基礎(chǔ)，因此在電子技術(shù)中占有非常重要的地位。

教材上的對(duì)三部分內(nèi)容上的設(shè)計(jì)是獨(dú)立分離的，對(duì)理論知識(shí)依然偏重。為了體現(xiàn)體現(xiàn)“三以一化”課程理念，本人對(duì)教材進(jìn)行項(xiàng)目課例開發(fā)，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，開發(fā)了基于生產(chǎn)過程的《直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)與制作》項(xiàng)目，融合了多門學(xué)科（電子CAD課程、仿真軟件課程和電子技能課程），由單一能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合職業(yè)能力的提升。

2 教學(xué)目標(biāo)及重點(diǎn)

2.1 知識(shí)與技能目標(biāo)

①理解整流、濾波和穩(wěn)壓電路的原理；②熟悉橋式整流電路、電容濾波電路和穩(wěn)壓器的作用并能正確應(yīng)用；③掌握直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)與制作并能實(shí)現(xiàn)+5V、+15V、-15V、+18V和-18V穩(wěn)壓電源功能；④掌握檢測(cè)元器件、使用常用儀器儀表、裝配和調(diào)試直流穩(wěn)壓電源電路的能力；⑤會(huì)用Multsim仿真軟件驗(yàn)證直流穩(wěn)壓電源電路功能；⑥會(huì)用Protel2004軟件設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源電路板；⑦掌握資料檢索、信息收集、制定方案及撰寫報(bào)告的能力。

2.2 方法和過程目標(biāo)

①學(xué)會(huì)自主探究、嘗試性學(xué)習(xí)的方法；②學(xué)會(huì)小組分工合作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)的方法；③學(xué)會(huì)在相互討論、評(píng)價(jià)中提高能力；④通過對(duì)任務(wù)要求的解讀，提高分析問題和解決問題的能力。

2.3 情感和態(tài)度價(jià)值觀目標(biāo)

①培養(yǎng)學(xué)生自信、勤奮、樂于動(dòng)腦、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和精神；②培養(yǎng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境主動(dòng)獲取信息的意識(shí)；③通過探索、自主學(xué)習(xí)，體驗(yàn)成功的喜悅和實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值；④培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)道德、團(tuán)隊(duì)精神、組織協(xié)調(diào)能力及創(chuàng)新意識(shí)。

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)學(xué)校人才培養(yǎng)要求，確立本項(xiàng)目的教學(xué)重點(diǎn)為：①橋式整流電路、電容濾波電路和三端集成穩(wěn)壓器的工作原理；②直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)和制作方法和過程。

3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

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關(guān)鍵詞：二次電源； 開關(guān)電源； 接地； 線性穩(wěn)壓電源

中圖分類號(hào)：TN71034 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X(2012)10013903

電源是一切電子設(shè)備的動(dòng)力源，是保證電子設(shè)備正常工作的基礎(chǔ)部件。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，電源故障約占電子設(shè)備征集故障率的40％～50％。為此，對(duì)電源必須提出一些基本要求，包括實(shí)用性能要求和電氣性能要求。對(duì)于彈載二次電源更是如此，一定要考慮細(xì)致，除了滿足供電能力以外還要考慮其接地方式、效率、開關(guān)電源與線性電源的取舍情況。

1 二次電源基本要求

1.1 高的可靠性

平均無故障時(shí)間MTBF是衡量電源可靠性重要指標(biāo)，在通用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，可靠性指標(biāo)大于等于3 000 h是最低要求。

1.2 高的安全性

設(shè)計(jì)制造出的開關(guān)電源，應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中規(guī)定的安全指標(biāo)要求，如散熱要求，抗電強(qiáng)度要求，防人身觸電要求等，以防止在極限狀態(tài)或者惡劣環(huán)境條件下，出現(xiàn)電源故障危及人身和設(shè)備安全。

1.3 好的可維修性

電源出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)能及時(shí)診斷出故障現(xiàn)象及部位，并且可以有效地解決故障或者更換故障模塊。

2 二次電源設(shè)計(jì)思路

彈載電源由于其空間和系統(tǒng)性要求，需要二次電源設(shè)計(jì)的小型化、電磁兼容性好，DCDC效率高，可以滿足各個(gè)組件的用電需求，線性集成穩(wěn)壓電源的測(cè)試和調(diào)試相對(duì)簡(jiǎn)單，如果兩者結(jié)合對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)階段設(shè)計(jì)提供了方便［1］。綜合考慮線性穩(wěn)壓電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源或者復(fù)合型設(shè)計(jì)等方案，分析各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性后，此二次電源將采用線性集成穩(wěn)壓電源與DCDC結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是復(fù)合型設(shè)計(jì)。采用該設(shè)計(jì)有比較高的效率，可滿足各組件的用電需求，對(duì)于紋波要求比較高的供電電路采用線性穩(wěn)壓電源。

3 二次電源具體設(shè)計(jì)分析

3.1 電源接地設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電源還有個(gè)重點(diǎn)也是難點(diǎn)，就是接地。接地從字面來十分簡(jiǎn)單，但是對(duì)于經(jīng)歷過電磁干擾挫折的人來說可能是一個(gè)最難掌握的技術(shù)。實(shí)際上，在電磁兼容設(shè)計(jì)中，接地是最難的技術(shù)。面對(duì)一個(gè)系統(tǒng)，沒有一個(gè)人能夠提出一個(gè)絕對(duì)正確的接地方案，多少會(huì)遺留一些問題。造成這種情況的原因是接地沒有一個(gè)系統(tǒng)的理論或模型，人們?cè)诳紤]接地時(shí)只能依靠過去的經(jīng)驗(yàn)或從書上看到的經(jīng)驗(yàn)。但接地是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，在其他場(chǎng)合很好的方案在這里不一定最好。關(guān)于接地設(shè)計(jì)在很大程度上依賴設(shè)計(jì)師的直覺，也就是他對(duì)“接地”這個(gè)概念的理解程度和經(jīng)驗(yàn)［23］。接地的方法很多，具體使用那一種方法取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

3.1.1 單點(diǎn)接地

單點(diǎn)接地有單元電路的、電路間的和設(shè)備間的單點(diǎn)接地。如圖1所示為單點(diǎn)接地示意圖\[45\]。其優(yōu)點(diǎn)是可以抑制傳導(dǎo)干擾。單點(diǎn)接地時(shí)，由于各電路和設(shè)備都接在一個(gè)接地點(diǎn)上，從而消了信號(hào)地系統(tǒng)中的干擾電流的閉合回路。設(shè)備地上的干擾電壓也不會(huì)通過接地電路進(jìn)入信號(hào)電路。這樣的接地使用導(dǎo)線長，接地線本身的阻抗可觀，對(duì)于高頻信號(hào)接地效果不好。當(dāng)接線長度達(dá)到1/4信號(hào)波長或其奇數(shù)倍時(shí)，地線阻抗變得很高，它就不是接地線而更像是輻射天線。

3.1.2 多點(diǎn)接地

在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，各電路和設(shè)備有多點(diǎn)并聯(lián)接地。因?yàn)榭梢跃徒拥?，接地?dǎo)線短，可以減少高頻駐波效應(yīng)。但這種接地方法出現(xiàn)了多個(gè)地回路。公共地中的50 Hz市電容易經(jīng)公共地回路耦合到信號(hào)回路中去。工程實(shí)踐表明，如能將電源和信號(hào)的回流線分開，強(qiáng)信號(hào)和弱信號(hào)的回流線分開，微弱信號(hào)和火工品信號(hào)等敏感信號(hào)采用單獨(dú)的回流線，就會(huì)大大減少的回路引起的干擾。圖2所示為多點(diǎn)接地示意圖。

圖1 單點(diǎn)接地示意圖 圖2 多點(diǎn)接地示意圖

3.1.3 混合接地

混合接地既包含了單點(diǎn)接地的特性，又包含了多點(diǎn)接地的特性。例如，系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點(diǎn)接地，而射頻信號(hào)又要求多點(diǎn)接地，這時(shí)就可以采用圖3所示的混合接地。對(duì)于直流，電容是開路的，電路是單點(diǎn)接地，對(duì)于射頻，電容是導(dǎo)通的，電路是多點(diǎn)接地。圖3所示為混合接地示意圖。

實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)頻率低于1 MHz時(shí)，采用單點(diǎn)接地；高于10 MHz時(shí)，多點(diǎn)接地；頻率在1～10 MHz之間時(shí)，如果接地線長度大于1/20波長，采用單點(diǎn)接地；否則，應(yīng)采用多點(diǎn)接地。該彈載二次電源是低頻電路，所以選擇單點(diǎn)接地，并且設(shè)計(jì)電路板時(shí)也要注意地線盡量寬并且走直線，保證接地干凈。

3.2 電源切換設(shè)計(jì)

因產(chǎn)品在工作時(shí)包括“預(yù)熱”與“準(zhǔn)備”，正常工作時(shí)僅包括“預(yù)熱”，所以還要設(shè)計(jì)電源切換部分，見圖4。

圖3 混合接地示意圖 圖4 電源切換原理圖

電源在預(yù)熱狀態(tài)時(shí)，27 V電源的瞬態(tài)電流達(dá)到5.6 A；在準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，27 V預(yù)熱和28.5 V準(zhǔn)備同時(shí)供電，電流達(dá)到5.25 A；在脫離載機(jī)后，電源為單一28.5 V準(zhǔn)備供電，電流達(dá)到5.25 A。根據(jù)電壓和電流特性，選取的二極管應(yīng)滿足額定電流大，反向工作電壓高，滿足使用要求，其封裝容易安裝，并且安裝在放置艙殼體上利于二極管的散熱［6］。

3.3 線性穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)

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關(guān)鍵詞：電子技術(shù) Proteus仿真 高等職業(yè)教育

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（b）-0014-02

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高職電子類專業(yè)的核心課程之一，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它包括了模擬電路和數(shù)字電路兩部分的內(nèi)容，在教學(xué)過程中，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解比較困難。如何針對(duì)職業(yè)教育的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，深入淺出地講解內(nèi)容，使學(xué)生熟練掌握電子技術(shù)方面的知識(shí)，是電子技術(shù)課程教學(xué)需要解決的重要問題?；诟呗氹娮蛹夹g(shù)教學(xué)中存在的問題，教學(xué)與Proteus仿真方法結(jié)合起來，可有效提高教學(xué)效果。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司研發(fā)的EAD工具軟件。它是一個(gè)集模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路以及多種微控制器系統(tǒng)為一體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)。是目前同類軟件中最先進(jìn)、最完整的電子類仿真平臺(tái)之一。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到PCB板生成的完整的電子產(chǎn)品研發(fā)過程。Proteus的功能特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

（1）智能原理布圖。

（2）混合電路仿真與精確分析。

（3）單片機(jī)軟件調(diào)試。

（4）單片機(jī)與電路的協(xié)同仿真。

（5）PCB自動(dòng)布局與布線。

2 直流穩(wěn)壓電源的原理

直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖1所示。

（1）電網(wǎng)供電電壓交流220 V（有效值）50 Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。

（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓，但其幅度變化大。

（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路去除它的交流分量，變成比較平直，脈動(dòng)小的直流電壓，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。

（4）濾波后的直流電壓，會(huì)隨著交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出。

3 Proteus仿真在直流穩(wěn)壓電源教學(xué)中的應(yīng)用

從上面直流穩(wěn)壓電源的工作原理上可以看出，這部分的教學(xué)比較抽象，學(xué)生對(duì)各部分產(chǎn)生的波形只是停留在理論的理解上，不夠直觀。利用Proteus仿真對(duì)這部分進(jìn)行講解，由利于學(xué)生能夠直觀的感受波形的變化過程。

圖2所示電路是由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路圖。其整流部分包括單相橋式整流電路、電容濾波電路。穩(wěn)壓部分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，主要組成部分包括：調(diào)整元件Q1，比較放大器Q2、R1、R2、RW、組成的取樣電路，DW、R3、組成的基準(zhǔn)電壓控制電路和Q3、R4、R5、R6組成的過流保護(hù)電路。整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出直流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入調(diào)整管Q1的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

在電路（圖2）中接示波器的四個(gè)接線端A、B、C、D應(yīng)分別接四路輸入信號(hào)，信號(hào)的另一端應(yīng)接地。該虛擬示波器能同時(shí)觀看四路信號(hào)的波形。

在該電路中定義了一個(gè)有效值為220 V，

頻率為50 Hz的正弦波激勵(lì)源。同時(shí)，在需要顯示波形的幾處接上了示波器的引腳，用來顯示輸入波形、輸出波形以及一些中間波形。

直接單擊仿真軟件中的仿真開始按鈕，可以開始全速仿真，此時(shí)，點(diǎn)擊Proteus軟件中的Debug下拉菜單中的3.Digital Oscilloscope命令，就會(huì)出現(xiàn)虛擬示波器以及輸入波形、輸出波形、以及中間波形。如圖3所示。

如圖3所示，自上至下各波形所表示的含義依次為，最上面的波形表示5∶1變壓后的波形；第二個(gè)波形表示橋式整流后的脈動(dòng)波形；第三個(gè)波形表示經(jīng)過濾波過后的波形；最下面的波形表示經(jīng)過穩(wěn)壓過后的波形。

從仿真波形上可以看出，通過這個(gè)波形顯示器顯示仿真后的一系列的波形得到一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的低壓直流信號(hào)。

4 結(jié)語

從直流穩(wěn)壓電源的教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，Proteus軟件在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，它能把比較抽象的知識(shí)點(diǎn)通過仿真結(jié)果直觀的展示在學(xué)生面前，取得比較好的效果。Proteus仿真還可在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2] 蘇麗萍.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.

篇5

本文結(jié)合國內(nèi)相關(guān)技術(shù)研究成果，綜合考慮投資成本及應(yīng)用效果，提出了井組數(shù)字化控制柜交直交穩(wěn)壓電源解決方案。

【關(guān)鍵詞】交直交穩(wěn)壓電源 感應(yīng)電壓 電源浪涌

數(shù)字化技術(shù)在油田的廣泛應(yīng)用，讓油田的管理效率得到大幅度的提高。但由于生產(chǎn)區(qū)電壓質(zhì)量不高、天氣原因、燃?xì)獍l(fā)電等原因造成數(shù)字化前端系統(tǒng)供電電壓不穩(wěn)定，電源浪涌，頻繁切換，對(duì)沒有供電保護(hù)的井組數(shù)字化設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生了一定影響，甚至造成設(shè)備損壞，增加維護(hù)成本。因此給井組數(shù)字化設(shè)備提供一款穩(wěn)壓電源是非常重要的。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 油區(qū)供電現(xiàn)狀分析

1.1.1 電壓質(zhì)量不高對(duì)供電的影響

我廠白豹油田供電情況復(fù)雜，白7增、白19增、白一聯(lián)附近區(qū)域供電電壓偏低，白13增附近區(qū)域供電電壓偏高，無法提供平衡穩(wěn)定的三相正弦波形的供電壓，供電質(zhì)量差會(huì)引起用抽油機(jī)、井組數(shù)字化設(shè)備的效率和功率因數(shù)降低，損耗增加，壽命縮短，損壞率較高。

1.1.2 浪涌造成的影響

浪涌現(xiàn)象對(duì)數(shù)字化設(shè)備正常運(yùn)行造成的影響主要有兩方面原因：

白豹油田因各類供電線路檢修造成各區(qū)塊累計(jì)停電次數(shù)每年高達(dá)50次以上，來電后抽油機(jī)與井組數(shù)字化設(shè)備同時(shí)直接供電啟動(dòng)，強(qiáng)大的浪涌現(xiàn)象伴隨產(chǎn)生過大的瞬間電流，造成井組數(shù)字化設(shè)備的損壞。

白豹油田變壓器安裝地勢(shì)高，易受雷擊產(chǎn)生過大的瞬間電流，造成井組數(shù)字化設(shè)備的損壞。

1.1.3 燃?xì)獍l(fā)電對(duì)供電的影響

我廠白豹油田應(yīng)用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)供電井組較多，達(dá)20%左右。由于井組供氣量不穩(wěn)或發(fā)電設(shè)備自身原因造成輸出電壓不穩(wěn)，無法提供較穩(wěn)定的電壓，直接損壞井組數(shù)字化設(shè)備。

1.2 由于供電品質(zhì)低造成的損失

1.2.1 直接損失

2010年白豹油田由于電壓質(zhì)量不高造成井場(chǎng)數(shù)字化設(shè)備的燒毀現(xiàn)象較多，設(shè)備更換及維護(hù)費(fèi)用偏高，共計(jì)損失費(fèi)用64萬。

1.2.2 間接損失

供電系統(tǒng)不正常導(dǎo)致數(shù)字化設(shè)備損壞，造成數(shù)據(jù)采集中斷，嚴(yán)重影響數(shù)字化系統(tǒng)的正常使用，資料錄取、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等功能的失效為生產(chǎn)管理帶來諸多不便。

2 對(duì)策研究

2.1 目前的保護(hù)措施

按照油田公司相關(guān)數(shù)字化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，僅有的浪涌保護(hù)器也未規(guī)定型號(hào)及具體的技術(shù)要求。根據(jù)運(yùn)行現(xiàn)狀來看，目前的保護(hù)措施不能有效對(duì)井組數(shù)字化設(shè)備起到保護(hù)作用。主要原因有兩點(diǎn)：

（1）目前使用的浪涌保護(hù)器質(zhì)量不高，自然氣候條件惡劣易造成電氣保護(hù)設(shè)施的損壞。

（2）由于抽油機(jī)啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)的峰值電流與電壓，以及雷擊產(chǎn)生的瞬間電流過大，都會(huì)擊穿浪涌保護(hù)器，造成井組數(shù)字化設(shè)備損壞。

2.2 需求分析

2.2.1 所需穩(wěn)壓電源分析

由于井組數(shù)字化設(shè)備使用環(huán)境比較惡劣，所以電源應(yīng)能在高溫及低溫條件下穩(wěn)定運(yùn)行。所需穩(wěn)壓電源應(yīng)能消除電網(wǎng)供電電壓變化大、供電頻率不穩(wěn)定、電壓畸變嚴(yán)重（諧波分量高）、閃變等綜合性電壓質(zhì)量問題，并具有輸出波形純凈、穩(wěn)壓范圍寬、精度高、重量輕、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。

2.2.2 市場(chǎng)調(diào)研

根據(jù)所需穩(wěn)壓電源特點(diǎn)，調(diào)研目前市場(chǎng)主流的穩(wěn)壓電源主要有三類：

（1）磁飽和穩(wěn)壓電源：其性能優(yōu)良，但價(jià)格很高且體積龐大而笨重，電壓反應(yīng)電路是工作在線性狀態(tài)，調(diào)整管上有一定的電壓降，在輸出較大工作電流時(shí)，致使調(diào)整管的功耗太大，轉(zhuǎn)換效率低。

（2）UPS電源：具有一定的穩(wěn)壓效果且停電后在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)供電的功能。但UPS電源運(yùn)行受環(huán)境影響較大，主要對(duì)室內(nèi)用電設(shè)備起到保護(hù)措施，所以無法應(yīng)用在井組。

（3）電子式穩(wěn)壓電源：大多為民用產(chǎn)品，達(dá)不到工業(yè)使用要求，且變壓范圍較?。?60V～220V），不能滿足井組數(shù)字化建設(shè)需求。

3 解決方案

3.1 交直交穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)技術(shù)原理

一般交直交電源主要有兩大種類：線性放大型和PWM開關(guān)型，根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展，我們采用了目前最先進(jìn)的雙PWM正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)，主動(dòng)元件IGBT模塊設(shè)計(jì)，瞬時(shí)值反饋、正弦脈寬調(diào)制等技術(shù)。

本電源為適應(yīng)供電電源電壓波動(dòng)范圍大、浪涌、畸變、閃變的供電特點(diǎn)，采用了整流、調(diào)制、穩(wěn)壓、中間回路電壓反饋的直流穩(wěn)壓輸出。

3.2 交直交穩(wěn)壓電源特點(diǎn)

體積?。悍€(wěn)壓電源內(nèi)部采用集成度高、功能強(qiáng)大的大規(guī)模集成電路，并使用全新的現(xiàn)代化器件，如新型高頻功率半導(dǎo)體器件使電源高頻化，電源高頻化可以縮小體積重量，新型磁性材料和新型變壓器，如集成磁路、平面磁芯、新型元器件。特別改善二次整流管的損耗，變壓器及電容小型化，并同時(shí)采用表面安裝技術(shù)，使電源體積和重量都可減少許多。并且使用模塊化電源組成電源系統(tǒng)，功率器件的模塊化、電源單元的模塊化，將開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路安裝到功率模塊中；將一些硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中，使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接達(dá)到縮小體積和重量的目的。

價(jià)格低：隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，集成度高、功能強(qiáng)大的大規(guī)模集成電路和全新的高性能低價(jià)器件的出現(xiàn)，并且大規(guī)模生產(chǎn)使之價(jià)格降低。此電源采用了大規(guī)模集成電路和全新的高性能低價(jià)器件，使用模塊化電源組成電源系統(tǒng)，并且以數(shù)字電路為基礎(chǔ)，大大減少了硬件數(shù)量，降低故障率，且數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟，這些都使此電源的價(jià)格更低。

3.3 技術(shù)指標(biāo)

（1）輸入電壓范圍 130-300V；

（2）輸出電壓 220V±3%；

（3）波形失真度

（4）功率因數(shù)大于0.95；

（5）工作溫度 -15～60℃；

（6）具有輸出短路、過流保護(hù)；

4 效果分析

4.1 性能對(duì)比

交直交電源與性能較高的磁飽和參數(shù)穩(wěn)壓電源比的優(yōu)點(diǎn)：

（1）體積小、重量輕（便于客戶裝卸）

（2）輸入功率因數(shù)達(dá)到0.95，使得自身的損耗大大降低。

（3）可與發(fā)電機(jī)組搭配使用（磁飽和穩(wěn)壓電源因輸入的頻率范圍窄，所以當(dāng)用戶那里停電并采用發(fā)電機(jī)組供電時(shí)，則不能使用）

（4）輸出電壓穩(wěn)定

（5）輸出的波形好（失真度小

（6）能消除電網(wǎng)供電電壓變化大、供電頻率不穩(wěn)定、電壓畸變嚴(yán)重（諧波分量高）、閃變等綜合性電壓質(zhì)量問題，為數(shù)字化系統(tǒng)提供電壓穩(wěn)定、凈化的交流電源。

5 結(jié)論

交直交穩(wěn)壓電源的實(shí)驗(yàn)成功，能為井組數(shù)字化系統(tǒng)提供一款性價(jià)比高、穩(wěn)定可靠的交流供電電源，徹底解決供電質(zhì)量問題，有效保護(hù)井場(chǎng)數(shù)字化設(shè)備，避免經(jīng)濟(jì)及其它損失。

篇6

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。按照國家有關(guān)規(guī)定,在沒有特定說明的情況下,一般按變化±10%來考慮。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。但是過載能力差,瞬時(shí)過載會(huì)使調(diào)整元件損壞,需要添加過載保護(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?？刂戚斎腚妷航?jīng)過二極管后作用到運(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)無需驅(qū)動(dòng)級(jí),具有高輸入阻抗,工作頻率寬,開關(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,具體過程如圖6所示。

MOSFET的控制電壓由計(jì)算機(jī)提供,經(jīng)過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的電壓信號(hào)同時(shí)作用在比較放大器的輸入端,通過與基準(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)生短路或者過載時(shí)會(huì)有很大的電流流過調(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)人過流保護(hù)

狀態(tài),且一旦進(jìn)入過電流保護(hù)狀態(tài)后,即使過電流狀態(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 過熱保護(hù)

在電源處于長時(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熱損壞,必須對(duì)電源的溫度進(jìn)行控制。通過控制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

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,可以采用開關(guān)型過電流保護(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。

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篇7

關(guān)鍵詞 三端可調(diào)正穩(wěn)壓器LM317;單片機(jī)AT89S51;模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片

中圖分類號(hào)TM91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2010)20-0060-02

0 引言

隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,直流電源應(yīng)用非常廣泛,小至家用電器的供電電源,大至大型發(fā)電廠、水電廠、超高壓變電站、無人值守變電站作為控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)重合閘操作、事故照明、直流油泵、,各種直流操作機(jī)構(gòu)的分合閘,二次回路的儀表,自動(dòng)化裝置的控制交流不停電電源等用電裝置的直流供電電源。與此同時(shí)直流電源的好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能,目前,市場(chǎng)上各種直流電源的基本環(huán)節(jié)大致相同,都包括交流電源、交流變壓器(有時(shí)可以不用)、整流電路、濾波穩(wěn)壓電路等。針對(duì)以上概述,我們?cè)O(shè)計(jì)了一套足夠調(diào)壓范圍和帶負(fù)載能力的直流穩(wěn)壓電源電路,要求是輸出電壓連續(xù)可調(diào);所選器件和電路必須達(dá)到在較寬范圍內(nèi)輸出電壓可調(diào);輸出電壓應(yīng)通過AD轉(zhuǎn)換電路以及單片機(jī)自動(dòng)控制電路實(shí)現(xiàn)了輸出電壓動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示能夠適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動(dòng)性能。

1 系統(tǒng)方案

1.1 設(shè)計(jì)方案

1)晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路

電路框圖如圖1所示,輸出電壓UO經(jīng)取樣電路取樣后得到取樣電壓,取樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較得到誤差電壓,對(duì)調(diào)整管的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整,從而使輸出電壓發(fā)生變化,與由于供電電壓UI發(fā)生變化引起的輸出電壓的變化正好相反,從而保證輸出電壓UO為恒定值(穩(wěn)壓值)。

2)采用三端集成穩(wěn)壓器電路

如圖2所示,他采用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護(hù)的三端集成穩(wěn)壓器,輸出電壓調(diào)整范圍較寬,設(shè)計(jì)一電壓補(bǔ)償電路可實(shí)現(xiàn)輸出電壓從0 V起連續(xù)可調(diào),因要求電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力,需設(shè)計(jì)一軟啟動(dòng)電路以適應(yīng)所帶負(fù)載的啟動(dòng)性能。

3)用單片機(jī)制作的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

該電路可通過AT89CS51單片機(jī)控制繼電器改變電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值,從而改變調(diào)壓元件的參數(shù),使用軟啟動(dòng)電路,獲得3~26 V,驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)1.5A。其硬件電路主要包括變壓器、整流濾波電路、壓差控制電路、穩(wěn)壓及輸出電壓控制電路、電壓電流采樣電路、掉電前重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、單片機(jī)、鍵盤顯示等幾部分。

4)整流電路的方案論證

橋式整流電路利用變壓器的一個(gè)副邊繞組和4個(gè)二極管,使得在交流電源的正、負(fù)半周內(nèi),整流電路的負(fù)載上都有方向不變的脈動(dòng)直流電壓和電流。

5)濾波電路的方案論證

利用電容兩端電壓不能突變的特性,實(shí)現(xiàn)濾波。電容濾波電路簡(jiǎn)單,負(fù)載直流電壓較高,紋波也較小,但輸出特性欠缺,適用于負(fù)載電壓較高,負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。

6)數(shù)顯電路方案論證

利用單片機(jī)對(duì)ADC0809的接口技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入模擬量的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示。

1.2 具體電路

說明:如圖3原理圖中包含了采樣電路,基準(zhǔn)電路,比較放大電路,調(diào)整電路以及過載電路;本基礎(chǔ)電路的輸出端(可看作C3兩端)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池等的充電功能,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R5的阻值,可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)電池的充電功能;采用兩個(gè)放大器,兩放大器輸出電壓大小相等、符號(hào)相反;在兩放大器輸出端分別加一個(gè)電阻,保證最大輸出電壓;使用集成芯片DAC0832,ADC0809。

參考文獻(xiàn)

[1]狄京等主編.電子工藝實(shí)習(xí)教程.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[2]胡漢才編著.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).清華大學(xué)出版社.

篇8

關(guān)鍵詞:1394協(xié)議;電源管理;接口電路;硬盤

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

文章編號(hào):1004-373X(2009)21-052-03

Data Transmission Circuit Based on 1394

WANG Haipeng,WANG Lizhi,WANG Zhuo

(Science Institute,Air Force Engineering University,Xi′an,710051,China)

Abstract:IEEE1394 is a high performance serial bus standard with small size,low cost,high transfer rate,supporting synchronous and asynchronous data transfer mode and plug-play and hot-swappable.And it also has flexible topology to provide power for peripherals and to support point to point transmission,which should be in extensive use for PC products in the future.The exploration of 1394 protocol,power management,1394-based hard disk interface circuit,and a preliminary plan for the multi-functional interface circuit theory are discussed.

Keywords:1394 agreement;power management;interface circuit;hard disk

0 引 言

目前硬盤上流行的接口標(biāo)準(zhǔn)有IDE,SCSI,SATA,光纖通道四種。IEEE1394是一種高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn),它具有體積小,價(jià)格低廉,傳輸速率高,支持同步和異步兩種數(shù)據(jù)傳輸模式,支持即插即用和熱插拔,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活,為外設(shè)提供電源,支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)忍攸c(diǎn),基于這些特點(diǎn),1394廣泛應(yīng)用于多媒體領(lǐng)域,特別是數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、移動(dòng)硬盤和組建家庭網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域[1,2]。

1 1394協(xié)議簡(jiǎn)介

IEEE1394分為兩種傳輸方式:Backplane模式和Cable模式。Backplane模式最小的速率也比USB 1.1最高速率高,分別為12.5 Mb/s,25 Mb/s,50 Mb/s,可以用于多數(shù)的高帶寬應(yīng)用。Cable模式是速度非常快的模式,分別為100 Mb/s,200 Mb/s,400 Mb/s和800 Mb/s幾種,而通常在200 Mb/s下即可傳輸不經(jīng)壓縮的高質(zhì)量音視頻數(shù)據(jù)[2-4]。

1394b是1394技術(shù)的升級(jí)版本,是僅有的專門針對(duì)多媒體――視頻、音頻、控制及計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。它通過低成本、安全的CAT5(五類)實(shí)現(xiàn)了高性能家庭網(wǎng)絡(luò)。1394b能提供800 Mb/s或更高的傳輸速度。近年來隨著成本的下降,1394卡正迅速普及,也逐漸出現(xiàn)了其他一些相關(guān)設(shè)備,如數(shù)碼相機(jī)、硬盤、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等。

2004年1394有兩個(gè)新的規(guī)范宣布:其一是結(jié)合1394b標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)協(xié)議的物理層而制定的1394c標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)將家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域納入1394的應(yīng)用領(lǐng)域范圍。其二是無線1394標(biāo)準(zhǔn)(Wireless1394),該規(guī)范主要實(shí)現(xiàn)在超寬帶技術(shù)UWB(Ultra Wide Band)設(shè)備間實(shí)現(xiàn)1394無線傳輸,該協(xié)議也可參考802.15.3,該協(xié)議可以更加優(yōu)化室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接(in-room cluster connectivity),諸如數(shù)字錄像機(jī)、DVD錄像機(jī)等便攜式設(shè)備與桌面設(shè)備(Tabletop Device)的互聯(lián)問題。2005年在The 1394 Trade Association的領(lǐng)導(dǎo)下Wireless1394標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善;1394c規(guī)范(1394c standard)于2005年最后得到IEEE委員會(huì)的正式批準(zhǔn)通過,1394協(xié)議以基于以太網(wǎng)的物理層為切入點(diǎn),1394c協(xié)議想以此為契機(jī)而成為一種網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)(Net Working Technology),但是這一點(diǎn)得到認(rèn)可還需要許多工作,預(yù)計(jì)近幾年,基于1394汽車網(wǎng)絡(luò)(Automotive Network)的小汽車將下線[5]。

1394接口具有把一個(gè)輸入信息源傳來的數(shù)據(jù)向多個(gè)輸出機(jī)器廣播的功能,特別適用于家庭視聽AV(Audio Visual)的連接。由于該接口具有等時(shí)間的傳送功能,確保視聽AV設(shè)備重播聲音和圖像數(shù)據(jù)質(zhì)量,具有好的重播效果。目前市場(chǎng)上的1394卡可以簡(jiǎn)單的分成兩類:帶有硬件DV實(shí)時(shí)編碼功能的DV卡和用軟件實(shí)現(xiàn)壓縮編碼的1394卡。帶有硬件編碼功能的DV卡一般價(jià)格在數(shù)千元,帶有硬件編碼的DV卡可以大大提高DV編輯的速度,可以實(shí)時(shí)地處理一些特技轉(zhuǎn)換,而且許多此類卡帶有處理MPEG-2視頻流的功能。

IEEE1394規(guī)范的未來將是無比光明的。隨著新的USB 2.0技術(shù)的推出,USB的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到了480 Mb/s,而最近完成的IEEE1394b規(guī)范的傳輸速度則可以達(dá)到最大800 Mb/s的傳輸速度。在將來,人們還計(jì)劃推出P1394b規(guī)范,該規(guī)范將可以使用光纖和CAT-5電纜,而且速度也將提高到3 200 Mb/s,需要使用SCSI接口的很多設(shè)備都將轉(zhuǎn)而使用IEEE1394。在軟件上,各種操作系統(tǒng)也積極提供對(duì)IEEE1394設(shè)備的支持。微軟公司在Win 98中正式支持1394接口,并逐步提供了一系列Windows環(huán)境和NT環(huán)境下的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具和API函數(shù),方便了1394驅(qū)動(dòng)的開發(fā),加快了1394設(shè)備的普及。目前,Windows 2000/XP操作系統(tǒng)對(duì)1394接口的產(chǎn)品可以完全支持。

IEEE1394的特點(diǎn):

(1) 多媒體應(yīng)用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸;

(2) 現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸率為100 Mb/s,200 Mb/s,400 Mb/s;將來可達(dá)到800 Mb/s或1.6 Gb/s,甚至3.2 Gb/s;

(3) 實(shí)時(shí)連接或斷開時(shí)數(shù)據(jù)不丟失或中斷;

(4) 支持即插即用自動(dòng)配置;

(5) 實(shí)時(shí)應(yīng)用的寬帶寬傳輸;

(6) 不同設(shè)備和應(yīng)用的通用連接;

(7) 遵循IEEE1394高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn)。

2 電源管理

穩(wěn)定可靠的直流電源是目前大部分電子產(chǎn)品和家用電器安全工作的保障,是一切電子設(shè)備的心臟,其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。而目前人們?nèi)粘Ｉ钏璧碾娔芏鄟碜允薪涣麟娋W(wǎng),因此,使交流電變成穩(wěn)定直流電的穩(wěn)壓電源一直是人們關(guān)心和研究的對(duì)象。從穩(wěn)壓電源的工作方式上看,有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩種。線性穩(wěn)壓電源亦稱串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源,其穩(wěn)壓性好,輸出紋波電壓很小,但它必須使用工頻變壓器與電網(wǎng)進(jìn)行隔離,并且調(diào)整管的功率損耗較大,致使電源的體積和重量大、效率低。開關(guān)穩(wěn)壓電源(簡(jiǎn)稱開關(guān)電源)主要是利用功率器件的開關(guān)交流工作原理,關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài),本身消耗的能量很低,電源效率可達(dá)80%~90%,比普通線性穩(wěn)壓電源效率提高近一倍。并且由于開關(guān)頻率高(幾十至幾百千赫茲),去掉了工頻變壓器和低頻濾波電感,減小整機(jī)體積和重量、提高了工作效率,使之與線性穩(wěn)壓電源相比具有效率高、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。因此,近幾年市面上的開關(guān)電源已經(jīng)逐步替代了傳統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品[7]。

開關(guān)電源由主電路與控制電路兩大部分組成,主電路的能量傳遞給負(fù)載電路,控制電路則按照輸入/輸出條件控制主電路工作狀態(tài),將控制電路集成化即成為開關(guān)電源。開關(guān)電源的控制模式,大致有以下三種:

(1) 脈寬調(diào)制方式,簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)式。其特點(diǎn)是固定開關(guān)頻率,通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)占空比。因開關(guān)周期也是固定的,這就為設(shè)計(jì)濾波電路提供了方便。受功率開關(guān)最小導(dǎo)通時(shí)間的限制,對(duì)輸出電源不能做寬范圍的調(diào)節(jié);另外輸出端一般要接假負(fù)載,以防止空載時(shí)輸出高電壓。目前,集成開關(guān)電源大多采用PWM方式

(2) 脈沖頻率調(diào)制方式,簡(jiǎn)稱脈頻調(diào)制(Pulse Frequency Modulation,PFM)式。它是將脈沖寬度固定,通過改變開關(guān)頻率來調(diào)節(jié)占空比的。在電路設(shè)計(jì)上要用固定脈寬發(fā)生器來代替脈寬調(diào)制器中的鋸齒波發(fā)生器,并利用電壓頻率轉(zhuǎn)換器(例如壓控振蕩器VCO)改變頻率。其穩(wěn)壓原理是:當(dāng)輸出電壓Vo升高時(shí),控制器輸出信號(hào)的脈沖寬度不變而周期變長,使占空比減小,Vo降低。PFM式開關(guān)電源的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很寬,輸出端可不接假負(fù)載。

(3) 混合調(diào)制方式,是指脈沖寬度與脈沖頻率均不固定,彼此都能改變的方式,它屬于PWM和PFM的混合方式。

基于1394的接口電路采用雙層供電模式,一路是通過1394數(shù)據(jù)接口輸入8~40 V電壓源,再經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換芯片提供電路所需電壓;另一路是通過直流電壓源直接輸入電路所需電壓。接口電路電源塊框圖如圖1所示。

3 基于1394 的數(shù)據(jù)傳輸電路

基于1394的接口電路是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié),電路采用1394&USB雙輸出端口芯片PL-3507,在移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備與PC機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸,接口電路框圖如圖2所示。

4 IEEE1394的發(fā)展

IEEE1394作為一種高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn),支持高速點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸,在 PC產(chǎn)品中有著不可替代的地位,P1394b,1394c,Wireless1394等新協(xié)議的出現(xiàn)將大大推動(dòng)1394技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)PC產(chǎn)品的革新?lián)Q代,學(xué)習(xí)研究1394相關(guān)技術(shù)將有著很好的應(yīng)用前景[9,10]。

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篇9

1.合理安排學(xué)時(shí)

根據(jù)項(xiàng)目化教學(xué)的特點(diǎn)，為了更好地組織課堂教學(xué)，項(xiàng)目化教學(xué)采用了四節(jié)連排的方法，并且把實(shí)訓(xùn)室作為課堂來組織教學(xué)。以前“電子技術(shù)”課程教學(xué)主要考慮課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)，按照章節(jié)分配學(xué)時(shí)。而項(xiàng)目化教學(xué)是以學(xué)習(xí)情境為獨(dú)立授課單元，既要考慮理論知識(shí)的學(xué)時(shí)，又要考慮完成任務(wù)載體的學(xué)時(shí)。例如，學(xué)習(xí)情境一是二極管整流穩(wěn)壓電源的組裝與調(diào)試，安排課堂教學(xué)時(shí)，首先由教師用1學(xué)時(shí)講解半導(dǎo)體的基本知識(shí)，PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?，二極管的基本結(jié)構(gòu)等。然后，再用1學(xué)時(shí)由教師指導(dǎo)學(xué)生講授萬用表的使用方法，完成二極管的識(shí)別與檢測(cè)，并由學(xué)生填寫表格記錄數(shù)據(jù)。

2.改進(jìn)教學(xué)方法

在完成學(xué)習(xí)情境一的教學(xué)任務(wù)中，教師首先講解二極管橋式整流電路的工作原理，整流電路的種類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分析計(jì)算及濾波電路、波形分析等知識(shí)內(nèi)容。然后采用小組學(xué)習(xí)法開展教學(xué)。小組學(xué)習(xí)法是指多個(gè)學(xué)生在沒有教師或其他同學(xué)的直接幫助下，學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，解決實(shí)際問題。它是較獨(dú)立學(xué)習(xí)要求更高的、以學(xué)生為中心的主要教學(xué)步驟。方法為①教師布置題目，明確學(xué)習(xí)目標(biāo);②所有小組得到同樣的任務(wù);③完成任務(wù)協(xié)調(diào)組內(nèi)事物;④小組總結(jié)工作成果;⑤全班對(duì)工作成果進(jìn)行比較和討論;⑥確定最終結(jié)果。班級(jí)以小組為單位，學(xué)習(xí)討論如何制作學(xué)習(xí)情境一中的工作任務(wù)載體，即二極管整流穩(wěn)壓電源的組裝與調(diào)試。同學(xué)結(jié)合教材和相關(guān)參考書，自主設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的原理電路圖，選用元器件，制定技術(shù)參數(shù)及各項(xiàng)性能指標(biāo)。采用“頭腦風(fēng)暴法”在全班進(jìn)行集中討論?！邦^腦風(fēng)暴法”的教學(xué)方法是教師引導(dǎo)學(xué)生就某一課題，自由地發(fā)表意見。學(xué)生在發(fā)表意見時(shí)，教師不對(duì)其正確性或準(zhǔn)確性進(jìn)行任何評(píng)價(jià)。采用這種教學(xué)方法，教師和學(xué)生可以討論和收集解決問題的意見及建議。讓每個(gè)小組都將本組設(shè)計(jì)的方案拿到班上全體討論。通過集體討論，集思廣益，促使學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生自己的意見，通過同學(xué)間的相互討論，從而獲得大量的構(gòu)思，經(jīng)過組合和改進(jìn)，達(dá)到創(chuàng)造性解決問題的目的。經(jīng)過全班的集體討論，最終確定完成二極管整流穩(wěn)壓電源的制作方案。每人填一份材料清單，經(jīng)指導(dǎo)教師簽字后，到實(shí)訓(xùn)室領(lǐng)工具材料，每人作一套穩(wěn)壓電源，自己完成焊接和調(diào)試。

3.注重課堂實(shí)際訓(xùn)練

為了更好地完成工作任務(wù)載體，必須進(jìn)行基礎(chǔ)訓(xùn)練。首先進(jìn)行焊接訓(xùn)練。每個(gè)同學(xué)發(fā)一塊電路板，進(jìn)行焊接練習(xí)，由指導(dǎo)教師檢查每位同學(xué)的焊接練習(xí)情況，重點(diǎn)檢查焊接點(diǎn)是否光滑飽滿，有無虛焊，堆焊等問題。為保證穩(wěn)壓電源能順利調(diào)試，再用1學(xué)時(shí)進(jìn)行常用儀器使用的練習(xí)，學(xué)生學(xué)會(huì)使用示波器，信號(hào)發(fā)生器，直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行測(cè)量和調(diào)試。以上是學(xué)習(xí)情境一課堂教學(xué)的組織過程。經(jīng)過學(xué)習(xí)情境一的學(xué)習(xí)訓(xùn)練后，學(xué)生掌握了二極管的基本知識(shí)，穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試，學(xué)會(huì)了元器件的焊接，二極管的識(shí)別與檢測(cè)，掌握了產(chǎn)品組裝與調(diào)試的基本技能，同時(shí)也學(xué)會(huì)了常用儀器儀表的使用。項(xiàng)目化教學(xué)過程中，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和動(dòng)手操作的積極性，真正使學(xué)生成為教學(xué)過程中的主體，學(xué)生用學(xué)習(xí)到的相關(guān)理論知識(shí)，進(jìn)行了實(shí)際電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試，培養(yǎng)了工作的基本方法和基本技能，為培養(yǎng)造就技術(shù)素質(zhì)優(yōu)秀的人才奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、考核評(píng)價(jià)體系是搞好項(xiàng)目教學(xué)的保障

1.采用考核表考核

為進(jìn)一步提高考核的可操作性和準(zhǔn)確性，建立詳細(xì)的考核表進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)課程的考核?？己税ㄐ纬尚钥己?學(xué)習(xí)態(tài)度，實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的報(bào)告等)和終結(jié)性考核(成果展示和技術(shù)說明書等)，考核表改掉過去考核內(nèi)容過多、表格種類過多的缺點(diǎn)，只保留考核內(nèi)容、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、同學(xué)自評(píng)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等內(nèi)容，并做成一張表格，便于操作執(zhí)行。教師參與課堂全過程管理，隨時(shí)巡察考核記錄表，并隨機(jī)抽樣考核部分同學(xué)，采取抓兩頭，帶中間的辦法，使考核具有可操作性，公平公正性。2.最終成績的確定“電子技術(shù)”課程項(xiàng)目化教學(xué)最終成績由以下幾個(gè)方面確定:①各個(gè)學(xué)習(xí)情境中實(shí)際電子產(chǎn)品的制作。這項(xiàng)成績通過考核表最終確定,占該門課程成績的60%。②實(shí)訓(xùn)報(bào)告。為了使同學(xué)養(yǎng)成良好的撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告的能力，養(yǎng)成細(xì)心縝密的工作作風(fēng)和觀察實(shí)訓(xùn)過程、分析實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)的工作能力，把每一個(gè)學(xué)習(xí)情境中的任務(wù)載體制作完成后，要求每個(gè)同學(xué)都要認(rèn)真完成實(shí)訓(xùn)報(bào)告，并占總成績的10%。③期末理論考核。讓學(xué)生在掌握職業(yè)技能和培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)，更好地鞏固所學(xué)的相關(guān)專業(yè)的理論知識(shí)，在學(xué)期末集中系統(tǒng)復(fù)習(xí)本學(xué)期所講的相關(guān)理論知識(shí)，并進(jìn)行理論考試，卷面成績占課程總成績的30%。

三、實(shí)訓(xùn)室開放是搞好項(xiàng)目化教學(xué)的措施

1.補(bǔ)充完成任務(wù)載體制作

部分同學(xué)在課堂上沒有完成所作的項(xiàng)目載體，可以另外找時(shí)間到實(shí)訓(xùn)室完成。實(shí)訓(xùn)室上班時(shí)間是全部開放的，各個(gè)實(shí)訓(xùn)室都有實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師進(jìn)行輔導(dǎo)。

2.完成補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)

項(xiàng)目化教學(xué)占用學(xué)時(shí)較多，有些基本的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容鼓勵(lì)同學(xué)以小組為單位自己去實(shí)訓(xùn)室作實(shí)驗(yàn)。自己結(jié)合教材編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原理圖的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)所需的儀器設(shè)備及原材料等。由任課老師審閱簽字后，送交實(shí)訓(xùn)室教師，學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間去實(shí)訓(xùn)室完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

3.實(shí)驗(yàn)的重要性

篇10

教學(xué)做合一教學(xué)模式，是陶行知先生所創(chuàng)建的“生活教育”理論體系中最富有建設(shè)性、最具有可操作性的分支理論。教學(xué)做一體化教學(xué)模式，是通過設(shè)計(jì)和組織，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合于一體的一種教學(xué)模式。一體化教學(xué)模式應(yīng)該充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的技能為目標(biāo)”的教學(xué)理念，師生雙方共同參入教學(xué)的全過程，在教中學(xué)、學(xué)中做，做中學(xué)，融教、學(xué)、做于一體。筆者通過在教學(xué)一線的實(shí)踐探索經(jīng)歷，來介紹航空電子技術(shù)與應(yīng)用課程在教學(xué)做合一教學(xué)模式下項(xiàng)目———串聯(lián)穩(wěn)壓電源的制作的具體實(shí)施過程。

二、串聯(lián)穩(wěn)壓電源項(xiàng)目的教學(xué)過程及內(nèi)容

通常對(duì)于原理圖的學(xué)習(xí)對(duì)高職院校的學(xué)生是一個(gè)難點(diǎn)，傳統(tǒng)教學(xué)按照半導(dǎo)體二極管、三極管等等的介紹完了之后，學(xué)生仍然不能識(shí)讀原理圖。教學(xué)做合一的方法運(yùn)用到原理圖的識(shí)別這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，筆者采用倒推法教學(xué)，先給出原理圖，讓學(xué)生先查找、歸納元器件，進(jìn)而帶著問題學(xué)習(xí)圖中元器件性能，識(shí)讀單元電路，最終完成原理圖的學(xué)習(xí)任務(wù)。下面介紹項(xiàng)目具體如何通過5個(gè)任務(wù)模塊進(jìn)行實(shí)施。

1、任務(wù)一元器件符號(hào)的認(rèn)知

學(xué)生先查找元器件符號(hào)、歸納元器件的種類，并且列表，教師分類講解這些元器件，使學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)元器件性能及作用。比較傳統(tǒng)教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣大大增強(qiáng)了。

2、任務(wù)二單元電路的認(rèn)知

學(xué)生學(xué)習(xí)完元器件的認(rèn)知后，老師把圖一勾出原理圖中的單元電路:橋式全波整流電路、電容濾波電路、調(diào)整電路、基準(zhǔn)電路、取樣電路。讓后引導(dǎo)學(xué)生逐一學(xué)習(xí)，畫出每部分單元電路處理后的信號(hào)波形，講解清楚電路的原理圖結(jié)構(gòu)。

3、任務(wù)三元器件的識(shí)別與檢測(cè)

參照原理圖一，以小組為單位發(fā)放電路板中所需要的元器件，進(jìn)行元器件的識(shí)別與清點(diǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)。通過元器件的識(shí)別完成元器件符號(hào)與實(shí)際元器件的對(duì)照，然后結(jié)合元器件的性能與作用，進(jìn)行元器件檢測(cè)的教學(xué)任務(wù)。

4、任務(wù)四電路板的安裝與焊接

指導(dǎo)學(xué)生按照工藝要求進(jìn)行電路板的安裝:小功率元件貼底板安裝，色環(huán)電阻順序一致，先裝配矮的元件再裝配高的元件，元件安裝前必須先矯形，有極性的元器件安裝前必須要注意正負(fù)極等等。這些工藝要求在任務(wù)實(shí)施的過程中以投影的方式打出來，提醒學(xué)生邊做邊學(xué)。電路板的焊接需要學(xué)生由老師指導(dǎo)焊接要領(lǐng)練習(xí)4學(xué)時(shí)再進(jìn)行項(xiàng)目電路板的焊接。

5、任務(wù)五電路板的調(diào)試與參數(shù)測(cè)試

電路板安裝完成之后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電路板的好壞進(jìn)行調(diào)試，并對(duì)電路中關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試需要外接變壓器輸出12伏交流電對(duì)電路進(jìn)行供電，整流濾波后輸出15伏的直流電，經(jīng)過取樣電路中RP1中心抽頭的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)輸出8－14伏可調(diào)的直流電壓。根據(jù)這些基本參數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生找到電路板上對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

三、串聯(lián)穩(wěn)壓電源項(xiàng)目的實(shí)施結(jié)果及評(píng)價(jià)