導語：如何才能寫好一篇穩壓電源設計原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：無級；可調直流電壓源；晶振測試

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：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

作為理工科類大學生鍛煉動手能力的最基礎的電工電子實訓課程-電工電子設計實訓課程是我校面向理工類本科生的必選基礎實訓課程，覆蓋面大、學生多、工作量大。提供給學生選擇及要求學生選做的多個實訓套件需要的電源不同。為了能夠提供實訓中不同套件的電源，需要具有可調直流電源。本文所述電源分為無級可調直流穩壓電源及測試晶振兩個模塊。基于該實訓課程需要的所購的可調直流穩壓電源成本較高，數量有限，故研制該儀器以解決現存問題。該帶測試晶振的無級可調直流穩壓電源比專門的儀器相比，體積小巧，價格低廉、使用方便。晶振測試可用于51單片機12MHZ晶振的測試，市面上測試晶振的儀器比較少、且價格較高，51單片機的晶振經測試后再焊，可避免焊上壞的導致不易拆除、更換。

1 帶測試晶振的無級可調直流穩壓電源的主要性能

可調直流穩壓電源能夠任意輸出1.3-36V以內的直流電壓，誤差達到10%左右；實訓所用晶振的測試誤判率5%左右。

2 電原理圖、方案及設計

2.1 無級可調直流穩壓電源模塊

電路主要應用了LM317。LM317是美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路。其輸出電壓范圍是1.2V-37V，最大負載電流為1.5A。使用時只需外接兩個電阻即可設置輸出電壓。它的線性調整率和負載調整率比標準的穩壓器好。LM317過載保護、輸出短路保護、安全區保護等多種保護電路。使用輸出電容能改變瞬態響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩壓器高得多的紋波抑制比。典型線性調整率0.01%，典型負載調整率0.1%。80dB紋波抑制比。輸出短路保護，過流、過熱保護，安全區保護。標準三端晶體管封裝。

Vout≈1.25V*（1+R3/R2）

用LM317制作可調穩壓電源，常因電位器接觸不良使輸出電壓升高而燒毀負載。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，對電路無影響；而當W1接觸不良時，T1的基極電位上升，當升至0.7V時，T1導通，將LM317T的調整端電壓降低，輸出電壓也降低，從而對負載起到保護作用。

2.2 晶振測試模塊

主要通過三極管和周邊元件構成電路滿足“巴克豪森準則”（即公式a），（環路增益不能太大，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 儀器設備硬件設計電原理圖

2.3.1晶振測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 帶測試晶振的無級可調直流穩壓電源的應用及使用

3.1 帶測試晶振的無級可調直流穩壓電源的應用

該設備可作為需要直流電壓源套件的電源：收音機電源、門鈴電源、報警器電源、功放電源、收音機電源、51單片機電源，另外晶振測試模塊可用于51單片機晶振測試。

3.2 帶測試晶振的無級可調直流穩壓電源的使用

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

3.3 帶測試晶振的無級可調直流穩壓電源的調試

調試過程：測試晶振的電源指示燈串聯的限流電阻阻值1.8K，原先過于偏低，發光二極管發燙，經過多次試驗最終選定合適值為5.1K；無級可調直流電壓源原先設計的可調電位器（用于調節輸出電壓）為4.7K，電壓輸出偏低，經過調試，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損壞。

參考文獻：

[1] 姜愛婷，楊毅，楊靜. 高頻開關直流屏的設計[J]. 山東工業技術，2013（12）：41-38.

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關鍵詞：直流穩壓電源；生產過程；項目；任務

中圖分類號：TM44-4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.03.056

1 教材分析

通過本課程的學習，使學生掌握電子技術公共的基礎知識和基本技能，培養和提高學生運用所學專業基礎與技能分析問題、解決問題的能力，以及繼續學習專業課程的能力，為學生職業生涯的發展奠定基礎。

教學內容選自第一章和第四章的整流器、濾波器和穩壓器三部分內容。它們是模擬電路的基本電路，也是模擬電路應用的基礎，因此在電子技術中占有非常重要的地位。

教材上的對三部分內容上的設計是獨立分離的，對理論知識依然偏重。為了體現體現“三以一化”課程理念，本人對教材進行項目課例開發，打破傳統的教學模式，開發了基于生產過程的《直流穩壓電源電路的設計與制作》項目，融合了多門學科（電子CAD課程、仿真軟件課程和電子技能課程），由單一能力培養轉變為綜合職業能力的提升。

2 教學目標及重點

2.1 知識與技能目標

①理解整流、濾波和穩壓電路的原理；②熟悉橋式整流電路、電容濾波電路和穩壓器的作用并能正確應用；③掌握直流穩壓電源電路的設計與制作并能實現+5V、+15V、-15V、+18V和-18V穩壓電源功能；④掌握檢測元器件、使用常用儀器儀表、裝配和調試直流穩壓電源電路的能力；⑤會用Multsim仿真軟件驗證直流穩壓電源電路功能；⑥會用Protel2004軟件設計直流穩壓電源電路板；⑦掌握資料檢索、信息收集、制定方案及撰寫報告的能力。

2.2 方法和過程目標

①學會自主探究、嘗試性學習的方法；②學會小組分工合作、團隊協作學習的方法；③學會在相互討論、評價中提高能力；④通過對任務要求的解讀，提高分析問題和解決問題的能力。

2.3 情感和態度價值觀目標

①培養學生自信、勤奮、樂于動腦、嚴謹治學的學習態度和精神；②培養學生利用網絡學習環境主動獲取信息的意識；③通過探索、自主學習，體驗成功的喜悅和實現自我價值；④培養學生良好的職業道德、團隊精神、組織協調能力及創新意識。

根據課程標準和職業學校人才培養要求，確立本項目的教學重點為：①橋式整流電路、電容濾波電路和三端集成穩壓器的工作原理；②直流穩壓電源電路的設計和制作方法和過程。

3 教學過程設計

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關鍵詞：二次電源； 開關電源； 接地； 線性穩壓電源

中圖分類號：TN71034 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X(2012)10013903

電源是一切電子設備的動力源，是保證電子設備正常工作的基礎部件。據相關統計，電源故障約占電子設備征集故障率的40％～50％。為此，對電源必須提出一些基本要求，包括實用性能要求和電氣性能要求。對于彈載二次電源更是如此，一定要考慮細致，除了滿足供電能力以外還要考慮其接地方式、效率、開關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

平均無故障時間MTBF是衡量電源可靠性重要指標，在通用標準中規定，可靠性指標大于等于3 000 h是最低要求。

1.2 高的安全性

設計制造出的開關電源，應符合相關標準或規范中規定的安全指標要求，如散熱要求，抗電強度要求，防人身觸電要求等，以防止在極限狀態或者惡劣環境條件下，出現電源故障危及人身和設備安全。

1.3 好的可維修性

電源出現故障時，應能及時診斷出故障現象及部位，并且可以有效地解決故障或者更換故障模塊。

2 二次電源設計思路

彈載電源由于其空間和系統性要求，需要二次電源設計的小型化、電磁兼容性好，DCDC效率高，可以滿足各個組件的用電需求，線性集成穩壓電源的測試和調試相對簡單，如果兩者結合對產品的后續階段設計提供了方便［1］。綜合考慮線性穩壓電源、開關穩壓電源或者復合型設計等方案，分析各種方案的優缺點和可行性后，此二次電源將采用線性集成穩壓電源與DCDC結合進行設計，也就是復合型設計。采用該設計有比較高的效率，可滿足各組件的用電需求，對于紋波要求比較高的供電電路采用線性穩壓電源。

3 二次電源具體設計分析

3.1 電源接地設計

設計電源還有個重點也是難點，就是接地。接地從字面來十分簡單，但是對于經歷過電磁干擾挫折的人來說可能是一個最難掌握的技術。實際上，在電磁兼容設計中，接地是最難的技術。面對一個系統，沒有一個人能夠提出一個絕對正確的接地方案，多少會遺留一些問題。造成這種情況的原因是接地沒有一個系統的理論或模型，人們在考慮接地時只能依靠過去的經驗或從書上看到的經驗。但接地是一個十分復雜的問題，在其他場合很好的方案在這里不一定最好。關于接地設計在很大程度上依賴設計師的直覺，也就是他對“接地”這個概念的理解程度和經驗［23］。接地的方法很多，具體使用那一種方法取決于系統的結構和功能。

3.1.1 單點接地

單點接地有單元電路的、電路間的和設備間的單點接地。如圖1所示為單點接地示意圖\[45\]。其優點是可以抑制傳導干擾。單點接地時，由于各電路和設備都接在一個接地點上，從而消了信號地系統中的干擾電流的閉合回路。設備地上的干擾電壓也不會通過接地電路進入信號電路。這樣的接地使用導線長，接地線本身的阻抗可觀，對于高頻信號接地效果不好。當接線長度達到1/4信號波長或其奇數倍時，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 多點接地

在多點接地系統中，各電路和設備有多點并聯接地。因為可以就近接地，接地導線短，可以減少高頻駐波效應。但這種接地方法出現了多個地回路。公共地中的50 Hz市電容易經公共地回路耦合到信號回路中去。工程實踐表明，如能將電源和信號的回流線分開，強信號和弱信號的回流線分開，微弱信號和火工品信號等敏感信號采用單獨的回流線，就會大大減少的回路引起的干擾。圖2所示為多點接地示意圖。

圖1 單點接地示意圖 圖2 多點接地示意圖

3.1.3 混合接地

混合接地既包含了單點接地的特性，又包含了多點接地的特性。例如，系統內的電源需要單點接地，而射頻信號又要求多點接地，這時就可以采用圖3所示的混合接地。對于直流，電容是開路的，電路是單點接地，對于射頻，電容是導通的，電路是多點接地。圖3所示為混合接地示意圖。

實際應用中，信號頻率低于1 MHz時，采用單點接地；高于10 MHz時，多點接地；頻率在1～10 MHz之間時，如果接地線長度大于1/20波長，采用單點接地；否則，應采用多點接地。該彈載二次電源是低頻電路，所以選擇單點接地，并且設計電路板時也要注意地線盡量寬并且走直線，保證接地干凈。

3.2 電源切換設計

因產品在工作時包括“預熱”與“準備”，正常工作時僅包括“預熱”，所以還要設計電源切換部分，見圖4。

圖3 混合接地示意圖 圖4 電源切換原理圖

電源在預熱狀態時，27 V電源的瞬態電流達到5.6 A；在準備狀態時，27 V預熱和28.5 V準備同時供電，電流達到5.25 A；在脫離載機后，電源為單一28.5 V準備供電，電流達到5.25 A。根據電壓和電流特性，選取的二極管應滿足額定電流大，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 線性穩壓電源電路設計

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關鍵詞：電子技術 Proteus仿真 高等職業教育

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0014-02

《電子技術基礎》是高職電子類專業的核心課程之一，也是一門實踐性很強的專業基礎課程，它包括了模擬電路和數字電路兩部分的內容，在教學過程中，學生對知識點的理解比較困難。如何針對職業教育的特點和人才培養目標，深入淺出地講解內容，使學生熟練掌握電子技術方面的知識，是電子技術課程教學需要解決的重要問題。基于高職電子技術教學中存在的問題，教學與Proteus仿真方法結合起來，可有效提高教學效果。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus軟件是英國Labcenter Electronics公司研發的EAD工具軟件。它是一個集模擬電路、數字電路、模/數混合電路以及多種微控制器系統為一體的系統設計和仿真平臺。是目前同類軟件中最先進、最完整的電子類仿真平臺之一。它真正實現了在計算機上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機代碼調試與仿真、系統測試與功能驗證到PCB板生成的完整的電子產品研發過程。Proteus的功能特點有以下幾點。

（1）智能原理布圖。

（2）混合電路仿真與精確分析。

（3）單片機軟件調試。

（4）單片機與電路的協同仿真。

（5）PCB自動布局與布線。

2 直流穩壓電源的原理

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

（1）電網供電電壓交流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、大小隨時間變化的脈動電壓，但其幅度變化大。

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

（4）濾波后的直流電壓，會隨著交流電網電壓的波動或負載的變動而變化。再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出。

3 Proteus仿真在直流穩壓電源教學中的應用

從上面直流穩壓電源的工作原理上可以看出，這部分的教學比較抽象，學生對各部分產生的波形只是停留在理論的理解上，不夠直觀。利用Proteus仿真對這部分進行講解，由利于學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型穩壓電源的電路圖。其整流部分包括單相橋式整流電路、電容濾波電路。穩壓部分為串聯型穩壓電路，主要組成部分包括：調整元件Q1，比較放大器Q2、R1、R2、RW、組成的取樣電路，DW、R3、組成的基準電壓控制電路和Q3、R4、R5、R6組成的過流保護電路。整個穩壓電路是一個具有電壓串聯負反饋的閉環系統，其穩壓過程為：當電網電壓波動或負載變動引起輸出直流電壓發生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入調整管Q1的基極，使調整管改變其管壓降，以補償輸出電壓的變化，從而達到穩定輸出電壓的目的。

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

在該電路中定義了一個有效值為220 V，

頻率為50 Hz的正弦波激勵源。同時，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，點擊Proteus軟件中的Debug下拉菜單中的3.Digital Oscilloscope命令，就會出現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；第二個波形表示橋式整流后的脈動波形；第三個波形表示經過濾波過后的波形；最下面的波形表示經過穩壓過后的波形。

從仿真波形上可以看出，通過這個波形顯示器顯示仿真后的一系列的波形得到一個相當穩定的低壓直流信號。

4 結語

從直流穩壓電源的教學中可以發現，Proteus軟件在教學中的優勢，它能把比較抽象的知識點通過仿真結果直觀的展示在學生面前，取得比較好的效果。Proteus仿真還可在電子技術實驗及課程設計中得到應用。

參考文獻

[1] 范貽潘.電子EAD（Proteus）[M].中國勞動社會保障出版社.

[2] 蘇麗萍.電子技術基礎[M].西安電子科技大學出版社.

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本文結合國內相關技術研究成果，綜合考慮投資成本及應用效果，提出了井組數字化控制柜交直交穩壓電源解決方案。

【關鍵詞】交直交穩壓電源 感應電壓 電源浪涌

數字化技術在油田的廣泛應用，讓油田的管理效率得到大幅度的提高。但由于生產區電壓質量不高、天氣原因、燃氣發電等原因造成數字化前端系統供電電壓不穩定，電源浪涌，頻繁切換，對沒有供電保護的井組數字化設備正常運行產生了一定影響，甚至造成設備損壞，增加維護成本。因此給井組數字化設備提供一款穩壓電源是非常重要的。

1 現狀分析

1.1 油區供電現狀分析

1.1.1 電壓質量不高對供電的影響

我廠白豹油田供電情況復雜，白7增、白19增、白一聯附近區域供電電壓偏低，白13增附近區域供電電壓偏高，無法提供平衡穩定的三相正弦波形的供電壓，供電質量差會引起用抽油機、井組數字化設備的效率和功率因數降低，損耗增加，壽命縮短，損壞率較高。

1.1.2 浪涌造成的影響

浪涌現象對數字化設備正常運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塊累計停電次數每年高達50次以上，來電后抽油機與井組數字化設備同時直接供電啟動，強大的浪涌現象伴隨產生過大的瞬間電流，造成井組數字化設備的損壞。

白豹油田變壓器安裝地勢高，易受雷擊產生過大的瞬間電流，造成井組數字化設備的損壞。

1.1.3 燃氣發電對供電的影響

我廠白豹油田應用燃氣發電機供電井組較多，達20%左右。由于井組供氣量不穩或發電設備自身原因造成輸出電壓不穩，無法提供較穩定的電壓，直接損壞井組數字化設備。

1.2 由于供電品質低造成的損失

1.2.1 直接損失

2010年白豹油田由于電壓質量不高造成井場數字化設備的燒毀現象較多，設備更換及維護費用偏高，共計損失費用64萬。

1.2.2 間接損失

供電系統不正常導致數字化設備損壞，造成數據采集中斷，嚴重影響數字化系統的正常使用，資料錄取、現場監控等功能的失效為生產管理帶來諸多不便。

2 對策研究

2.1 目前的保護措施

按照油田公司相關數字化建設標準要求，僅有的浪涌保護器也未規定型號及具體的技術要求。根據運行現狀來看，目前的保護措施不能有效對井組數字化設備起到保護作用。主要原因有兩點：

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

（2）由于抽油機啟動瞬間產生遠大于穩態的峰值電流與電壓，以及雷擊產生的瞬間電流過大，都會擊穿浪涌保護器，造成井組數字化設備損壞。

2.2 需求分析

2.2.1 所需穩壓電源分析

由于井組數字化設備使用環境比較惡劣，所以電源應能在高溫及低溫條件下穩定運行。所需穩壓電源應能消除電網供電電壓變化大、供電頻率不穩定、電壓畸變嚴重（諧波分量高）、閃變等綜合性電壓質量問題，并具有輸出波形純凈、穩壓范圍寬、精度高、重量輕、體積小、價格低等特點。

2.2.2 市場調研

根據所需穩壓電源特點，調研目前市場主流的穩壓電源主要有三類：

（1）磁飽和穩壓電源：其性能優良，但價格很高且體積龐大而笨重，電壓反應電路是工作在線性狀態，調整管上有一定的電壓降，在輸出較大工作電流時，致使調整管的功耗太大，轉換效率低。

（2）UPS電源：具有一定的穩壓效果且停電后在一定時間內持續供電的功能。但UPS電源運行受環境影響較大，主要對室內用電設備起到保護措施，所以無法應用在井組。

（3）電子式穩壓電源：大多為民用產品，達不到工業使用要求，且變壓范圍較小（160V～220V），不能滿足井組數字化建設需求。

3 解決方案

3.1 交直交穩壓電源設計技術原理

一般交直交電源主要有兩大種類：線性放大型和PWM開關型，根據目前的技術發展，我們采用了目前最先進的雙PWM正弦波脈寬調制技術，主動元件IGBT模塊設計，瞬時值反饋、正弦脈寬調制等技術。

本電源為適應供電電源電壓波動范圍大、浪涌、畸變、閃變的供電特點，采用了整流、調制、穩壓、中間回路電壓反饋的直流穩壓輸出。

3.2 交直交穩壓電源特點

體積小：穩壓電源內部采用集成度高、功能強大的大規模集成電路，并使用全新的現代化器件，如新型高頻功率半導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，并同時采用表面安裝技術，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，功率器件的模塊化、電源單元的模塊化，將開關器件的驅動保護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模塊中，使元器件之間不再有傳統的引線連接達到縮小體積和重量的目的。

價格低：隨著半導體技術和微電子技術的高速發展，集成度高、功能強大的大規模集成電路和全新的高性能低價器件的出現，并且大規模生產使之價格降低。此電源采用了大規模集成電路和全新的高性能低價器件，使用模塊化電源組成電源系統，并且以數字電路為基礎，大大減少了硬件數量，降低故障率，且數字信號處理技術日趨完善成熟，這些都使此電源的價格更低。

3.3 技術指標

（1）輸入電壓范圍 130-300V；

（2）輸出電壓 220V±3%；

（3）波形失真度

（4）功率因數大于0.95；

（5）工作溫度 -15～60℃；

（6）具有輸出短路、過流保護；

4 效果分析

4.1 性能對比

交直交電源與性能較高的磁飽和參數穩壓電源比的優點：

（1）體積小、重量輕（便于客戶裝卸）

（2）輸入功率因數達到0.95，使得自身的損耗大大降低。

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

（4）輸出電壓穩定

（5）輸出的波形好（失真度小

（6）能消除電網供電電壓變化大、供電頻率不穩定、電壓畸變嚴重（諧波分量高）、閃變等綜合性電壓質量問題，為數字化系統提供電壓穩定、凈化的交流電源。

5 結論

交直交穩壓電源的實驗成功，能為井組數字化系統提供一款性價比高、穩定可靠的交流供電電源，徹底解決供電質量問題，有效保護井場數字化設備，避免經濟及其它損失。

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關鍵詞:電渦流測功機;直流線性穩壓;二級電壓控制;模擬故障

中圖分類號:TP274文獻標識碼:B

文章編號: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

測功機是發動機臺架檢測系統中重要的組成部分,用于測量發動機的有效功率。對測功機來講,為了滿足發動機所有轉速和負荷范圍內都保持穩定運轉工況,并且可以平順且精細地調節負荷,需要一個穩定的加載器來滿足發動機實驗的要求,需要對加載器提供穩定且可線性變化的電源。在電渦流測功機中,需要對勵磁電機提供的直流電源進行驅動,以完成發動機臺架檢測。

由于電渦流測功機勵磁電機要求磁場恒定,故要求電源提供的負載電壓恒定不變,而且磁場一般都是穩定的,還要求有較好的電壓穩定度,即要求即使輸入電壓發生一定變化時,輸出電壓應保持不變。

為了達到平順調節負荷的目的,輸出電壓應有適當的線性調節范圍,并且還要有一定的保護措施。根據設計需要,該電源輸出電壓的變化范圍為0～180 V,要求最大負載功率為5.4 kW,輸出電壓穩定度應優于1%。

1 工作原理

由于要求的電壓調節范圍較寬,要求的功率較大,目前電渦流測功機勵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通角進行調壓。其工作原理是對晶閘管的控制極進行控制,通過改變晶閘管的導通角,可以在輸出端獲得平均值和有效值都隨導通角變化而變化的直流脈動電壓。采用該原理設計的電源可以達到很高的輸出功率,但是電壓穩定性差,而且控制呈顯著的非線性,不適合電渦流測功機對電壓的要求。因此,該電源采用晶閘管三相橋式移相控制和功率MOSFET調整兩個控制環聯合控制的方法,使輸出電壓可以滿足大功率、高穩定度和可寬范圍線性調節的要求。

1.1 系統方框圖

由于該電源要求功率較大,并且對電壓穩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,輸出電壓的平均值可以通過調節晶閘管的導通角進行調節。采用可控整流電路可以提高變壓器的初、次級利用率,具有較大的功率因數和較小的脈動率,因此選作為主回路。

由于采用整流濾波電路以及穩壓電路構成兩級控制環。因此選擇對整流濾波電路要考慮兩點:考慮調整管的工作狀態,確保調整管能工作在線性放大區;考慮交流電網波動的影響。交流電網的波動會反映到整流濾波電路的輸出電壓上。按照國家有關規定,在沒有特定說明的情況下,一般按變化±10%來考慮。這就要求當電網電壓變化±10%時,調整管要處于線性放大區,從而使穩壓電路能保持正常工作。在該電源設計中,由于負載容量較大,使用單相電源會造成三相電網的不平衡,影響電網中其他設備的正常工作,所以采用的是三相橋式全控整流調節方式。三相可控整流的脈動頻率比單相高,紋波因數顯著低于單相。三相全控橋式整流電路電路可以在負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電路,通過對模塊的輸入電壓進行控制,即可完成整流與調相功能。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為: 若電網三次諧波和干擾信號比較嚴重,采用隔離變壓器,可以去掉三次諧波和減少干擾信號;

采用隔離變壓器可以產生新的中性線,避免由于電網中性線不良造成設備運行不正常;非線性負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。

隔離變壓器在交流電源輸出端的特點為:防止非線性負載的電流畸變影響到交流電源的正常工作及對電網產生污染,起到凈化電網的作用;在隔離變壓器輸入端采樣,使得非線性負載電流的畸變不影響取樣的準確性,得到能反應實際情況的控制信號。

對于小功率或者中等功率的使用場合,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電路。通過調節KC04的控制電壓控制晶閘管的導通角,從而得到隨控制電壓變化的直流脈動電壓。

1.3 串聯反饋晶體管電路

可控整流輸出的電壓經電容整形濾波后的電壓仍然具有較大的紋波,波動很大,而且很容易受電網電壓的影響,并且單純控制晶閘管的導通角得到的輸出電壓呈明顯的脈動和非線性。這就要求系統在可控整流電壓輸出端添加串聯反饋調整電路,使輸出電壓達到設計要求。其穩壓原理是調整元件的動態電阻,它是隨輸出電壓的變化而自動變化的。當負載電阻變小使輸出電壓降低時,調整元件的動態電阻便會自動變小,從而使調整元間兩端的壓降降低,確保輸出電壓趨近原來的數值。串聯反饋調整電路的框圖如圖3所示,包括調整管、取樣電路、基準電壓源和比較放大器等部分。輸入電壓經過調整元件調節后,變成穩定的輸出電壓,取樣電路與基準電壓相比較,并把比較后的誤差信號送入放大器,增強反饋控制效果。采用串聯反饋調整型穩壓電路,輸出電壓范圍不受調整元件本身耐壓的限制,而且各項技術指標均可以做得很高。但是過載能力差,瞬時過載會使調整元件損壞,需要添加過載保護電路。

1.4 調整元件控制電路設計

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

1.4.1 三相調壓模塊的控制

由于采用三相調壓模塊,所以只需對調壓模塊進行控制,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通角呈線性關系,如圖2所示,晶閘管的輸出電壓與晶閘管導通角的變化卻呈非線性關系;同時,為了保證電源功率輸出調整管集-射級之間的電壓差基本穩定,便于控制功耗,提高電源安全性,需要使電源功率調整管的輸入電壓基本呈線性變化。這里采用對控制電壓進行非線性處理后,再輸入到三相整流模塊控制端的方法。控制輸入電壓經過二極管后作用到運算放大器,利用二極管的非線性特性與三相模塊的非線性進行匹配,基本上可以使計算機輸出的控制電壓與晶閘管整流輸出的電壓呈現線性比例關系。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作為調整元件,為電壓控制型器件,在驅動大電流時無需驅動級,具有高輸入阻抗,工作頻率寬,開關速度高以及優良的線性區。為了保證電源的可靠性與安全性,需要將強電控制部分與弱電控制部分進行隔離。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的控制電壓由計算機提供,經過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同時作用在比較放大器的輸入端,通過與基準電壓進行比較,比較放大器將輸出相應的電壓去控制MOSFET,以穩定輸出電壓。由于負載電流較大,因此MOSFET需采用并聯連接方式,增加輸出電流,確保在大電流情況下電源的正常工作。并聯運用時,各管的參數盡量一致,可以在發射極串聯均流電阻,利用負反饋減小電流分配的不均勻。電路如圖7所示。

2 監控管理設計

2.1 電源保護電路

由于采用串聯反饋型穩壓電路作為電壓控制環,因此在測功機發生短路或者過載時會有很大的電流流過調整管MOSFET,并且所有輸入電壓幾乎都加在調整管的集-射級之間,很容易將其燒壞,因此添加保護電路是必需的。常用的過電流保護電路有限流型、截止型和減流型。這里采用晶體管截止型保護電路,其原理是當負載電流達到限流值,過電流保護電路使穩壓電源進人截止狀態,并不再恢復,使穩壓電源與負載得到有效的保護。其優點是:這時的電源調整管功耗為零,最大缺點是:屬沖擊性負載時,容易誤動作,使穩壓電源進人過流保護

狀態,且一旦進入過電流保護狀態后,即使過電流狀態解除,也不能自動復位。具體線路如圖8所示,當電流超過額定負載時,采樣電阻R4兩端電壓上升,使晶閘管SCR導通,晶體管NPN1導通,NPN2截止,這時MOSFET的柵級輸入電壓(即R3處的電壓)被強制拉底,使MOSFET輸出為零;同時,串聯在過載保護線路中的光耦導通,使三相功率整流模塊的控制信號輸入端接地,串聯反饋穩壓線路的輸入電壓為零,起到保護元件的作用。

由于電網自身原因或者電源輸入接線不可靠,電源有可能會運行在缺相的情況下,而且掉相運行不易被發現。當電源缺相運行時,整流橋上的電流會不平衡,容易造成損毀,因此必須加入缺相保護電路,以進行缺相保護。電路原理圖如圖9所示,當ABC三相有一相發生缺相時,其對應的電源指示燈熄滅,缺相指示燈亮起,并且通過光耦輸出信號到繼電器驅動,此時繼電器吸合,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,起到保護電源的作用。

2.3 過熱保護

在電源處于長時間大電流工作狀態或者工作環境比較惡劣時,電源的內部溫度很高,會影響電源的可靠性。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 ℃時的工作壽命只有溫度升高25 ℃時的1/6。因此,為了避免功率器件過熱損壞,必須對電源的溫度進行控制。通過控制MOSFET的管壓降可以控制MOSFET上的功率,從而減少發熱量,降低溫度的升高。

在電路設計中增加一個光電耦合器反饋可以完成這個目的,當MOSFET兩端管壓降過高時,光耦導通,光耦輸出信號反饋至三相調壓模塊的控制輸入,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。

當使用環境較為惡劣或者出現電路故障時,即使對MOSFET兩端電壓進行控制,MOSFET的管芯也可達到很高的溫度,這就需要對MOSFET進行散熱處理,并在MOSFET附近安裝溫度繼電器;當溫度高于溫度繼電器的額定值時,溫度繼電器導通,通過一個光耦將導通信號傳遞到三相功率模塊的輸入端,使其輸入為零,從而使電源功率調整管的輸入電壓為零,起到保護調整元件的作用。當溫度回到正常時,電路可自動恢復工作。

各種保護電路與主回路的關系如圖10所示。

3 結 語

經連續負載試驗,該設備各項指標均達到技術要求。經過不斷的完善和改進,使其性能穩定,工作可靠。采用晶閘管三相橋式移相控制和功率MOSFET調整兩個控制環聯合控制,可以有效提高電源的穩定度,降低電源的紋波;采用三相隔離變壓器接入電網,可以提高電源的安全性,降低對電網功率的要求;采用集成三相功率調壓模塊,減少了電路的復雜程度;通過添加各種保護電路,在設備出現不正常運轉時,及時切斷三相輸入,保護元件不受到損壞。由于采用截止型保護電路,電源不能自動復位,所以在環境條件允許的情況下,可以采用開關型過電流保護,解決了限流型的高功率損耗,減流型的鎖定效應和截止型的手動復位等問題。該電源主要用于需要大功率線性調壓的場合,也可用作大功率高穩定度線性穩壓電源使用。

參考文獻

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篇7

關鍵詞 三端可調正穩壓器LM317;單片機AT89S51;模數轉換芯片

中圖分類號TM91 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)20-0060-02

0 引言

隨著電力電子技術的迅速發展,直流電源應用非常廣泛,小至家用電器的供電電源,大至大型發電廠、水電廠、超高壓變電站、無人值守變電站作為控制、信號、保護、自動重合閘操作、事故照明、直流油泵、,各種直流操作機構的分合閘,二次回路的儀表,自動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。與此同時直流電源的好壞直接影響著電氣設備或控制系統的工作性能,目前,市場上各種直流電源的基本環節大致相同,都包括交流電源、交流變壓器(有時可以不用)、整流電路、濾波穩壓電路等。針對以上概述,我們設計了一套足夠調壓范圍和帶負載能力的直流穩壓電源電路,要求是輸出電壓連續可調;所選器件和電路必須達到在較寬范圍內輸出電壓可調;輸出電壓應通過AD轉換電路以及單片機自動控制電路實現了輸出電壓動態實時顯示能夠適應所帶負載的啟動性能。

1 系統方案

1.1 設計方案

1)晶體管串聯式直流穩壓電路

電路框圖如圖1所示,輸出電壓UO經取樣電路取樣后得到取樣電壓,取樣電壓與基準電壓進行比較得到誤差電壓,對調整管的工作狀態進行調整,從而使輸出電壓發生變化,與由于供電電壓UI發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(穩壓值)。

2)采用三端集成穩壓器電路

如圖2所示,他采用輸出電壓可調且內部有過載保護的三端集成穩壓器,輸出電壓調整范圍較寬,設計一電壓補償電路可實現輸出電壓從0 V起連續可調,因要求電路具有很強的帶負載能力,需設計一軟啟動電路以適應所帶負載的啟動性能。

3)用單片機制作的可調直流穩壓電源

該電路可通過AT89CS51單片機控制繼電器改變電阻網絡的阻值,從而改變調壓元件的參數,使用軟啟動電路,獲得3~26 V,驅動能力可達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、穩壓及輸出電壓控制電路、電壓電流采樣電路、掉電前重要數據存儲電路、單片機、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副邊繞組和4個二極管,使得在交流電源的正、負半周內,整流電路的負載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。

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,實現濾波。電容濾波電路簡單,負載直流電壓較高,紋波也較小,但輸出特性欠缺,適用于負載電壓較高,負載變動不大的場合。

6)數顯電路方案論證

利用單片機對ADC0809的接口技術可實現對輸入模擬量的動態實時顯示。

1.2 具體電路

說明:如圖3原理圖中包含了采樣電路,基準電路,比較放大電路,調整電路以及過載電路;本基礎電路的輸出端(可看作C3兩端)即可實現對電池等的充電功能,通過調節滑動變阻器R5的阻值,可實現對不同型號電池的充電功能;采用兩個放大器,兩放大器輸出電壓大小相等、符號相反;在兩放大器輸出端分別加一個電阻,保證最大輸出電壓;使用集成芯片DAC0832,ADC0809。

參考文獻

[1]狄京等主編.電子工藝實習教程.中國礦業大學出版社.

[2]胡漢才編著.單片機原理及其接口技術.清華大學出版社.

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關鍵詞:1394協議;電源管理;接口電路;硬盤

中圖分類號:TP274 文獻標識碼:A

文章編號: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準有IDE,SCSI,SATA,光纖通道四種。IEEE1394是一種高性能串行總線標準,它具有體積小,價格低廉,傳輸速率高,支持同步和異步兩種數據傳輸模式,支持即插即用和熱插拔,拓撲結構靈活,為外設提供電源,支持點對點傳輸等特點,基于這些特點,1394廣泛應用于多媒體領域,特別是數碼攝像機、數碼照相機、移動硬盤和組建家庭網絡等數據傳輸領域[1,2]。

1 1394協議簡介

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,可以用于多數的高帶寬應用。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下即可傳輸不經壓縮的高質量音視頻數據[2-4]。

1394b是1394技術的升級版本,是僅有的專門針對多媒體――視頻、音頻、控制及計算機而設計的家庭網絡標準。它通過低成本、安全的CAT5(五類)實現了高性能家庭網絡。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,也逐漸出現了其他一些相關設備,如數碼相機、硬盤、網絡攝像機等。

2004年1394有兩個新的規范宣布:其一是結合1394b標準和以太網協議的物理層而制定的1394c標準,該標準將家庭網絡領域納入1394的應用領域范圍。其二是無線1394標準(Wireless1394),該規范主要實現在超寬帶技術UWB(Ultra Wide Band)設備間實現1394無線傳輸,該協議也可參考802.15.3,該協議可以更加優化室內網絡連接(in-room cluster connectivity),諸如數字錄像機、DVD錄像機等便攜式設備與桌面設備(Tabletop Device)的互聯問題。2005年在The 1394 Trade Association的領導下Wireless1394標準在不斷完善;1394c規范(1394c standard)于2005年最后得到IEEE委員會的正式批準通過,1394協議以基于以太網的物理層為切入點,1394c協議想以此為契機而成為一種網絡互連技術(Net Working Technology),但是這一點得到認可還需要許多工作,預計近幾年,基于1394汽車網絡(Automotive Network)的小汽車將下線[5]。

1394接口具有把一個輸入信息源傳來的數據向多個輸出機器廣播的功能,特別適用于家庭視聽AV(Audio Visual)的連接。由于該接口具有等時間的傳送功能,確保視聽AV設備重播聲音和圖像數據質量,具有好的重播效果。目前市場上的1394卡可以簡單的分成兩類:帶有硬件DV實時編碼功能的DV卡和用軟件實現壓縮編碼的1394卡。帶有硬件編碼功能的DV卡一般價格在數千元,帶有硬件編碼的DV卡可以大大提高DV編輯的速度,可以實時地處理一些特技轉換,而且許多此類卡帶有處理MPEG-2視頻流的功能。

IEEE1394規范的未來將是無比光明的。隨著新的USB 2.0技術的推出,USB的傳輸速度已經達到了480 Mb/s,而最近完成的IEEE1394b規范的傳輸速度則可以達到最大800 Mb/s的傳輸速度。在將來,人們還計劃推出P1394b規范,該規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接口的很多設備都將轉而使用IEEE1394。在軟件上,各種操作系統也積極提供對IEEE1394設備的支持。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環境和NT環境下的驅動程序開發工具和API函數,方便了1394驅動的開發,加快了1394設備的普及。目前,Windows 2000/XP操作系統對1394接口的產品可以完全支持。

IEEE1394的特點:

(1) 多媒體應用的實時數據傳輸;

(2) 現在數據傳輸率為100 Mb/s,200 Mb/s,400 Mb/s;將來可達到800 Mb/s或1.6 Gb/s,甚至3.2 Gb/s;

(3) 實時連接或斷開時數據不丟失或中斷;

(4) 支持即插即用自動配置;

(5) 實時應用的寬帶寬傳輸;

(6) 不同設備和應用的通用連接;

(7) 遵循IEEE1394高性能串行總線標準。

2 電源管理

穩定可靠的直流電源是目前大部分電子產品和家用電器安全工作的保障,是一切電子設備的心臟,其性能優劣直接關系到電子設備的技術指標及能否安全可靠地工作。而目前人們日常生活所需的電能多來自市交流電網,因此,使交流電變成穩定直流電的穩壓電源一直是人們關心和研究的對象。從穩壓電源的工作方式上看,有線性穩壓電源和開關穩壓電源兩種。線性穩壓電源亦稱串聯調整式穩壓電源,其穩壓性好,輸出紋波電壓很小,但它必須使用工頻變壓器與電網進行隔離,并且調整管的功率損耗較大,致使電源的體積和重量大、效率低。開關穩壓電源(簡稱開關電源)主要是利用功率器件的開關交流工作原理,關鍵元器件工作在高頻開關狀態,本身消耗的能量很低,電源效率可達80%~90%,比普通線性穩壓電源效率提高近一倍。并且由于開關頻率高(幾十至幾百千赫茲),去掉了工頻變壓器和低頻濾波電感,減小整機體積和重量、提高了工作效率,使之與線性穩壓電源相比具有效率高、重量輕、穩壓范圍寬等優點。因此,近幾年市面上的開關電源已經逐步替代了傳統的線性調節穩壓電源成為穩壓電源的主流產品[7]。

開關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,將控制電路集成化即成為開關電源。開關電源的控制模式,大致有以下三種:

(1) 脈寬調制方式,簡稱脈寬調制(Pulse Width Modulation,PWM)式。其特點是固定開關頻率,通過改變脈沖寬度來調節占空比。因開關周期也是固定的,這就為設計濾波電路提供了方便。受功率開關最小導通時間的限制,對輸出電源不能做寬范圍的調節;另外輸出端一般要接假負載,以防止空載時輸出高電壓。目前,集成開關電源大多采用PWM方式

(2) 脈沖頻率調制方式,簡稱脈頻調制(Pulse Frequency Modulation,PFM)式。它是將脈沖寬度固定,通過改變開關頻率來調節占空比的。在電路設計上要用固定脈寬發生器來代替脈寬調制器中的鋸齒波發生器,并利用電壓頻率轉換器(例如壓控振蕩器VCO)改變頻率。其穩壓原理是:當輸出電壓Vo升高時,控制器輸出信號的脈沖寬度不變而周期變長,使占空比減小,Vo降低。PFM式開關電源的輸出電壓調節范圍很寬,輸出端可不接假負載。

(3) 混合調制方式,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數據接口輸入8~40 V電壓源,再經電壓轉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 的數據傳輸電路

基于1394的接口電路是實現數據傳輸的關鍵環節,電路采用1394&USB雙輸出端口芯片PL-3507,在移動存儲設備與PC機之間實現數據雙向傳輸,接口電路框圖如圖2所示。

4 IEEE1394的發展

IEEE1394作為一種高性能串行總線標準,支持高速點對點傳輸,在 PC產品中有著不可替代的地位,P1394b,1394c,Wireless1394等新協議的出現將大大推動1394技術的發展,推動PC產品的革新換代,學習研究1394相關技術將有著很好的應用前景[9,10]。

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篇9

1.合理安排學時

根據項目化教學的特點，為了更好地組織課堂教學，項目化教學采用了四節連排的方法，并且把實訓室作為課堂來組織教學。以前“電子技術”課程教學主要考慮課堂教學和實驗教學的學時數，按照章節分配學時。而項目化教學是以學習情境為獨立授課單元，既要考慮理論知識的學時，又要考慮完成任務載體的學時。例如，學習情境一是二極管整流穩壓電源的組裝與調試，安排課堂教學時，首先由教師用1學時講解半導體的基本知識，PN結及其單向導電性，二極管的基本結構等。然后，再用1學時由教師指導學生講授萬用表的使用方法，完成二極管的識別與檢測，并由學生填寫表格記錄數據。

2.改進教學方法

在完成學習情境一的教學任務中，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、結構特點、分析計算及濾波電路、波形分析等知識內容。然后采用小組學習法開展教學。小組學習法是指多個學生在沒有教師或其他同學的直接幫助下，學習和復習教學內容，解決實際問題。它是較獨立學習要求更高的、以學生為中心的主要教學步驟。方法為①教師布置題目，明確學習目標;②所有小組得到同樣的任務;③完成任務協調組內事物;④小組總結工作成果;⑤全班對工作成果進行比較和討論;⑥確定最終結果。班級以小組為單位，學習討論如何制作學習情境一中的工作任務載體，即二極管整流穩壓電源的組裝與調試。同學結合教材和相關參考書，自主設計穩壓電源的原理電路圖，選用元器件，制定技術參數及各項性能指標。采用“頭腦風暴法”在全班進行集中討論。“頭腦風暴法”的教學方法是教師引導學生就某一課題，自由地發表意見。學生在發表意見時，教師不對其正確性或準確性進行任何評價。采用這種教學方法，教師和學生可以討論和收集解決問題的意見及建議。讓每個小組都將本組設計的方案拿到班上全體討論。通過集體討論，集思廣益，促使學生對設計方案產生自己的意見，通過同學間的相互討論，從而獲得大量的構思，經過組合和改進，達到創造性解決問題的目的。經過全班的集體討論，最終確定完成二極管整流穩壓電源的制作方案。每人填一份材料清單，經指導教師簽字后，到實訓室領工具材料，每人作一套穩壓電源，自己完成焊接和調試。

3.注重課堂實際訓練

為了更好地完成工作任務載體，必須進行基礎訓練。首先進行焊接訓練。每個同學發一塊電路板，進行焊接練習，由指導教師檢查每位同學的焊接練習情況，重點檢查焊接點是否光滑飽滿，有無虛焊，堆焊等問題。為保證穩壓電源能順利調試，再用1學時進行常用儀器使用的練習，學生學會使用示波器，信號發生器，直流穩壓電源進行測量和調試。以上是學習情境一課堂教學的組織過程。經過學習情境一的學習訓練后，學生掌握了二極管的基本知識，穩壓電源電路的設計、組裝與調試，學會了元器件的焊接，二極管的識別與檢測，掌握了產品組裝與調試的基本技能，同時也學會了常用儀器儀表的使用。項目化教學過程中，充分調動了學生學習知識和動手操作的積極性，真正使學生成為教學過程中的主體，學生用學習到的相關理論知識，進行了實際電子產品的設計、組裝和調試，培養了工作的基本方法和基本技能，為培養造就技術素質優秀的人才奠定了良好的基礎。

二、考核評價體系是搞好項目教學的保障

1.采用考核表考核

為進一步提高考核的可操作性和準確性，建立詳細的考核表進行項目教學課程的考核。考核包括形成性考核(學習態度，實習實訓的報告等)和終結性考核(成果展示和技術說明書等)，考核表改掉過去考核內容過多、表格種類過多的缺點，只保留考核內容、評分標準、同學自評、小組互評、教師評價等內容，并做成一張表格，便于操作執行。教師參與課堂全過程管理，隨時巡察考核記錄表，并隨機抽樣考核部分同學，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”課程項目化教學最終成績由以下幾個方面確定:①各個學習情境中實際電子產品的制作。這項成績通過考核表最終確定,占該門課程成績的60%。②實訓報告。為了使同學養成良好的撰寫實訓報告的能力，養成細心縝密的工作作風和觀察實訓過程、分析實訓數據的工作能力，把每一個學習情境中的任務載體制作完成后，要求每個同學都要認真完成實訓報告，并占總成績的10%。③期末理論考核。讓學生在掌握職業技能和培養職業素養的同時，更好地鞏固所學的相關專業的理論知識，在學期末集中系統復習本學期所講的相關理論知識，并進行理論考試，卷面成績占課程總成績的30%。

三、實訓室開放是搞好項目化教學的措施

1.補充完成任務載體制作

部分同學在課堂上沒有完成所作的項目載體，可以另外找時間到實訓室完成。實訓室上班時間是全部開放的，各個實訓室都有實訓指導教師進行輔導。

2.完成補充實驗

項目化教學占用學時較多，有些基本的實驗內容鼓勵同學以小組為單位自己去實訓室作實驗。自己結合教材編寫實驗指導書，包括實驗目的、實驗方法、實驗原理圖的設計，實驗所需的儀器設備及原材料等。由任課老師審閱簽字后，送交實訓室教師，學生利用業余時間去實訓室完成實驗任務。

3.實驗的重要性

篇10

教學做合一教學模式，是陶行知先生所創建的“生活教育”理論體系中最富有建設性、最具有可操作性的分支理論。教學做一體化教學模式，是通過設計和組織，將理論教學與實踐教學有機融合于一體的一種教學模式。一體化教學模式應該充分體現“以學生為中心，以教師為主導，以培養學生的技能為目標”的教學理念，師生雙方共同參入教學的全過程，在教中學、學中做，做中學，融教、學、做于一體。筆者通過在教學一線的實踐探索經歷，來介紹航空電子技術與應用課程在教學做合一教學模式下項目———串聯穩壓電源的制作的具體實施過程。

二、串聯穩壓電源項目的教學過程及內容

通常對于原理圖的學習對高職院校的學生是一個難點，傳統教學按照半導體二極管、三極管等等的介紹完了之后，學生仍然不能識讀原理圖。教學做合一的方法運用到原理圖的識別這個知識點時，筆者采用倒推法教學，先給出原理圖，讓學生先查找、歸納元器件，進而帶著問題學習圖中元器件性能，識讀單元電路，最終完成原理圖的學習任務。下面介紹項目具體如何通過5個任務模塊進行實施。

1、任務一元器件符號的認知

學生先查找元器件符號、歸納元器件的種類，并且列表，教師分類講解這些元器件，使學生帶著問題學習元器件性能及作用。比較傳統教學，學生學習興趣大大增強了。

2、任務二單元電路的認知

學生學習完元器件的認知后，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、調整電路、基準電路、取樣電路。讓后引導學生逐一學習，畫出每部分單元電路處理后的信號波形，講解清楚電路的原理圖結構。

3、任務三元器件的識別與檢測

參照原理圖一，以小組為單位發放電路板中所需要的元器件，進行元器件的識別與清點學習任務。通過元器件的識別完成元器件符號與實際元器件的對照，然后結合元器件的性能與作用，進行元器件檢測的教學任務。

4、任務四電路板的安裝與焊接

指導學生按照工藝要求進行電路板的安裝:小功率元件貼底板安裝，色環電阻順序一致，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極等等。這些工藝要求在任務實施的過程中以投影的方式打出來，提醒學生邊做邊學。電路板的焊接需要學生由老師指導焊接要領練習4學時再進行項目電路板的焊接。

5、任務五電路板的調試與參數測試

電路板安裝完成之后，引導學生對電路板的好壞進行調試，并對電路中關鍵參數進行測量。直流穩壓電源的調試需要外接變壓器輸出12伏交流電對電路進行供電，整流濾波后輸出15伏的直流電，經過取樣電路中RP1中心抽頭的調節可以實現輸出8－14伏可調的直流電壓。根據這些基本參數，引導學生找到電路板上對應點進行測試。

三、串聯穩壓電源項目的實施結果及評價