电路技术原理范文10篇

时间:2024-05-21 12:19:47

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电路技术原理

Altium Designer在电子控制技术教学的应用

摘要:鉴于高中电子控制技术教学缺少合适的硬件平台,在此讨论了用AltiumDesigner制作电子线路辅助教学,并以2016年浙江省高考通用技术选考试题为例,介绍了AltiumDesigner的使用和操作,为广大一线教师提供一定的参考。

关键词:AltiumDesigner;焊接;电路;通用技术

电子控制技术是高中通用技术学科的重要组成部分,该部分以理论知识为基础,要求学生能够应用所学知识设计制作电子电路,因此该部分内容需要设置较多的实验,以让学生在动手实践的过程中逐渐掌握电路知识,培养动手能力。然而由于通用技术目前仍缺少适合高中学生动手实验以及课堂教学的硬件平台,实验往往难以开展。一些学校会用面包板、洞洞板等作为载体,但面包板、洞洞板只适合涉及少量元器件的电路,元器件数量一多,导线连接就会非常复杂、容易出错,即使有学生千辛万苦将线路连接正确,也会因为引脚接触不良、连焊、虚焊等问题导致电路无法正常工作。这些问题极容易打击学生学习的积极性,况且大多数高中学生的动手能力是十分有限的,因此严重影响了教学效果。AltiumDesigner(简称AD软件)是一款应用十分广泛的电路设计制作软件[1],它可以将电路设计原理图转化成PCB图,再将制作完成的PCB图交予电路板印制工厂或者网店,就可以获得对应的PCB电路板,这样就解决了复杂电路布线问题导致的电路故障难题,实验时只需确保各个元器件焊接正确完整即可验证电路。从学生学习角度出发,用AD软件制作PCB电路板用于电子控制技术教学,不仅可以适当降低实验难度,专注于提高学生电路设计能力、动手操作能力,还能拓展学生的知识面;从教师教学角度出发,丰富实验教学的内容,提高课堂教学的效率。

一、AD软件介绍

随着现代电子技术的发展,电子线路的设计变得异常复杂,用计算机辅助设计电子线路是必然趋势,许多大学甚至还开设了电子线路设计软件应用的课程[2]。AD软件作为一款主流电子线路设计软件,拥有非常强大的电子电路设计功能。它在Protel的基础上优化了界面交互设计,拓展了多项功能。AD软件功能较多,包括原理图库设计功能、印刷电路板设计功能、嵌入式开发功能、3DPCB设计功能、封装库设计功能。

二、用AD软件制作

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电子技术知识快速入门方法

学习电子技术知识快速入门的途径

我认为只有立足于以学习者为主体,根据学习者的兴趣、能力,将所学的单一电路与生活中的电子小产品电路原理相结合,因地制宜、开发出学习者感兴趣的廉价易制的电子小制作项目,并完善相应的电路原理知识资料。然后在具体的学习过程中,一边学习电路原理知识,一边进行自制电子小制作来练习综合实践技能,这样通过制作不但验证了理论知识的科学性,还领会到了理论知识对实践的指导性。随着学习项目的逐步增多,将不断制作的各种电子小制作合理的整合到一起,设计成一个学习实验箱,并将相应的模块电路进行延伸,能够很好的激发和培养学员对电子技术知识综合应用与自主开发的能力。这样一来,学员在制作过程中不光学习了必要的电子技术理论知识,还掌握了必要的操作技能,为学员的后续发展奠定了良好的基础。

1.万用表的使用由于万用表是一种可以测量多种电量,具有多种量程的便携式仪表,是电学研究的必备工具。所以在这一项目的学习过程中,要立足于强化实际操作能力的培养,通过结合具体的实训操作,提高学习的效果。具体可分解成常见电阻器的识读、用万用表测电阻、测交、直流电压和直流电流、电桥的制作与测试等这几项任务,穿插学一些电学量的基本概念和电路的基本原理知识。逐步将实际操作技能有机的与理论知识相结合。最后通过制作电桥这一任务,综合性的将前面所学的测电阻、测电压和测电流等相关理论和技能知识融合应用,达到理论、技能、实践和拓展等全面的提高,逐步对万用表的使用知识和相应测试技能进行综合掌握。

2.电烙铁的使用电子设备中使用大量的种类繁多的电子元器件,每个电子元器件都要牢固的焊接在电路板上,就必须保证每个焊点的质量。故而手工焊接技能是电子装配和电子维修必备的技能,练好手工焊接技术是保证电子制作成功的必要条件。这对于一个从事电子技术工作的人员来说,一定要必须认真学习相关的焊接理论知识,掌握焊接要领,并能熟练地进行焊接操作。

3.装配可调稳压电源模块(1)电路原理图(2)所涵盖的知识可以认识电阻器、电容器、电位器、二极管、变压器等电子元器件并进行测试。可以接触到交流电路、变压器的工作原理、整流电路的工作原理、滤波电路的工作原理以及稳压电路的工作原理等。同时还认识了集成稳压器的管脚功能,并根据电路进行组装,在调试过程中学习用万用表进行检测电路。(3)功能说明电源部分是实验箱各模块电路总功率的提供者,为了能够满足各模块不同的电源电压需求,所以该电源输出是1.5V~12V连续可调的直流稳压电源;能够保证专用数字电路5V直流稳压电源的实验要求,还能满足差动式功率放大器双12V直流固定电源的需要,也能输出交流双12V电源。在制作过程中能进一步综合训练用万用表测电阻、测交、直流电压、电流等技能,同时也能认识安全用电了解安全电压的规定,熟悉安全接地的方法等实用的安全用电操作规程知识。

4.装配音频单管放大器模块(1)电路原理图(2)所涵盖的知识能够接触到电阻器、电容器、电容驻极体话筒、三极管等电子元器件,同时也可以接触到共发射极基本放大电路及相关电路的工作原理。在装配过程可以进一步掌握电阻器、电容器、三极管等基本电子元器件的识别与测试,特别是掌握电容驻极体话筒的测试,体验单管放大电路放大作用。(3)功能说明这一模块通过电容驻极体话筒将声音变化转变成电信号的变化,在电路中体现出电位变化,从而可以感受到怎样将我们最熟悉的声音信号转变为变化的电信号,也进一步练习万用表检测电路。而且这个电路可与后面的光控延时电路组成生活中常见的声光控延时开关,也可与LM386基本放大电路组成有趣的耳聋助听器电路,还可与脉冲分配器电路组成声控闪灯等多种电路,具有较大的拓展空间。

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电子技术课程设计实训课程改革研究

【摘要】电子技术课程设计实训课程培养的是学生动手设计的能力,传统教学忽视了课程中的设计环节,造成了课程中焊接电路板占据大部分的课时,培养的学生缺乏设计能力。针对这些问题,文章提出了电子技术课程设计实训课程改革,主要从电子技术课程设计实训中电路焊接、电路设计、电路调试三部分进行浅谈,并通过学生的课程成绩评价改革的效果。结果表明课程改革提高了学生学习电子知识的兴趣,提高了学生的学习成绩。

【关键词】电子技术;课程改革;电路设计

电子技术课程设计是为提高电子工程及相关专业本科学生理论应用能力和实践能力而开设的重要课程之一[1],电子技术课程设计实训是电子类专业基础课[2],是基于学习了电路分析、模拟电路、数字电路等课程的前提下开展的一门实训课[3],课程主要是学生利用已学的理论知识设计具有一定功能的系统,着重于学生动手设计能力的培养。本文以广西民族师范学院电子信息工程专业中电子技术课程设计实训为例,该课程改革前主要是通过购买具有一定功能的印刷板套件,然后学生通过套件的电路焊接文件、电子器件进行焊接调试,最终教师通过学生焊接板子的质量、美观度、功能是否完全等情况进行考评,这样造成了学生对系统中电路的原理不求甚解,只求按照电路焊接文件焊接出结果为目标,虽然很大部分学生都能按照原理图焊接、调试成功,但是经调查,很大部分学生都觉得这样的实训课没有学到什么有用的知识,只会焊接电路板。为什么会造成这样的结果呢?第一是课程的考评环节太过简单;第二是课程教学中缺乏对电子技术的自主设计环节;第三是实训过程中焊接、调试遇到问题太少,造成这样的问题就是给学生发放的印刷板本来就是经过厂家调试好的电路板了,只要按照原理图焊接,一般情况不会出错。基于这三个方面,有必要对广西民族师范学院电子信息工程专业中电子技术课程设计实训进行改革。

1电子技术课程设计实训课程设计改革

电子技术课程设计实训课程主要从三个方面来提高学生的动手能力,第一是电路的焊接技术;第二个是电路系统的设计能力;第三个是电路系统的调试能力。广西民族师范学院电子信息工程专业改革前只重视电路的焊接技术,忽视了后面两种能力的培养,造成学生厌学,对电子技术课程技术实训课缺乏兴趣。以下是文章对着这三方面进行改革的看法。

1.1课程设计中电路焊接技术教学的改革

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电路原理教学策略研究

一、“电路原理”教改现状及成因分析

1.一成不变的教学内容

经笔者发现,上世纪“电路原理”这门课程已经成为电气专业的基础课程,然而近半个世纪过去了,电子、计算机、电气、通信等领域迅猛发展,并且在理论创新以及技术方面不断革新,与之相适应的各类电子元器件和功能电路也随之改变,而经典理论体系为教学主体内容的“电路”课程在近二十年中的变化却很小。比如现在市面上用的很多电子器件都是场效应管,但是课程在这部分的重点仍然是三极管和二极管的讲解。这种一直没有更新的教学内容既不利于激发学生的学习积极性,也不利于培养学生的工程意识,更不利于服务社会。

2.教学方式单一化

在传统教学过程中,通常采用“填鸭式”课堂教学,老师讲学生听,老师问学生答,学生的思维只跟着老师走,思路根本没有打开。尤其是现在计算机的普及,也为了应对学时压缩教学内容反而扩张的窘况,电路课程的课堂教学已经全部使用多媒体教学。多媒体课件的使用,一方面有效地提高了教学效率,而另一方面,单位学时内学生需要接受的信息量更大了。加上“电路原理”课程本身知识较多、内容抽象、理论枯燥,这必然导致课堂氛围沉闷,学生在课堂学习上容易疲倦,不利于学生主动参与。另外,现在的教师除了有教学任务外,科研工作量的压力也随之增加,并且这些科研任务在经济和荣誉上都有利可图,这样一来,教师花在上课的精力势必将大大减少,而是把上课当成一种任务,完成教学工作量。这些因素都会导致教师对教学方式方法不重视,师生关系也不和谐。

二、创新型电路课程的几点建议

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高级维修电工教学方法探索

摘要:维修电工分布于各行各业,是一种通用性技术,要求从业人员有扎实的理论基础和实践经验,高级维修电工涉及多门学科,模拟电子、数字电子、变频器、PLC、电力电子、机床电气、自动控制系统等,是理论与技能的结合,理论要求扎实,技能要求熟练,从考核训练角度分析,从4个方面出发,分为项目一:电路改装与调试;项目二:设备排故;项目三:电子电路调试与维修;项目四:电力电子线路装调与维修。对于高级维修电工鉴定培训,目前国内尚无统一培训模式,针对笔者所在地区,简述该区域高级维修电工教学方法的探索。

关键词:维修电工;分块法;通俗化

在高级维修电工培训过程中,结合学生的特点,同时在教学中不断总结,在方法上不断探索,从高级维修电工的几个项目上总结教学方法,可得知总的教学方法主要以围绕分块式讲述、分块式联系,将一整体分解成若干块,再有序地统一起来,让复杂的东西看起来分散,但分散的合起来又是统一的整体,让复杂的东西简单化,让学生学起来更容易接受和理解,总体而言,复杂的就是简单的叠加。下面,主要从高级维修电工的几个项目分别探讨。

1项目一学习:电路改装与调试

该项目涉及PLC改装电路及变频器改装电路,但从PLC这块来讲,首先,在理论学习上,将PLC理论学习通俗化,将其比喻为一个“人”,作为一个人,眼睛、耳朵、味觉等都是用来接收外界信息的,也就可以比喻成PLC的输入部分,那么手、脚、行为行动等用来执行大脑发出的命令,也就可以比喻成PLC的输出部分,那么每个人的思想(大脑所想的想法),就是PLC中我们所要编写的程序。这样,我们通过某个事例,某个人的行为简单地来比喻PLC,这样,就不难理解PLC的工作原理。其次,从PLC实操方面来讲,在明白了PLC的工作原理之后,从设计方面,我们可以将PLC的设计展开为3个方面来学习分析,我们可以看成三块:硬件、软件和调试。在进行PLC设计时,我们可以先从硬件角度考虑。第一,硬件中PLC的选择,用什么输出方式的PLC;开关按钮的选择,是带复位的,还是不带复位的;这些硬件的选择,对后续PLC软件的编写会有影响,从而由这些选择或已给定的硬件,绘制I/O接线图,同时画出I/O分配表。在硬件上,确保没有错误发生;第二,根据改装电路的控制要求,将被改装电路控制要求分析透彻,将其转化为程序,并将其正确地写出来,然后将程序写入PLC中;第三,做最后一块——调试,看看在编写程序的执行下,硬件是否按照控制要求正确执行,有时候硬件设计是对的,程序也是对的,但是二者没有衔接起来,也会出现错误。在学习此块内容时,重点做好每一块内容,并保证基本无误,此项目的学习就是对它进行肢解,化繁为简。

2项目二学习:设备排故

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LTspice在电工电子技术的应用

摘要:“电工电子技术”是机电类专业的一门基础课程,它主要包括电工技术和电子技术。该课程理论分析较多,同时也需要较多的波形展示,这给教师教学过程带来不便。本文利用LTspice仿真软件,可使课堂教学效果得到改善,同时也有助于提高学生的学习主动性。本文以几个经典电路为例介绍LTspice的使用方法及仿真实验分析,通过仿真所得波形结果验证理论分析,又通过理论分析加深理解波形结果,二者相符形成。仿真进课堂的教学方式提高了学生的学习兴趣与探索能力,有助于学生对后续实训实验课程的理解。

关键词:电工电子技术;LTspice;电路仿真

“电工电子技术”是机电类专业的基础课程,该课程主要介绍了电路原理、模拟电路、数字电路等方面的基本理论及应用技术[1]。它既具有较深的理论性,又具有较强的工程实用性,同时,电路及电路器件也与人们的日常生活息息相关,已经是现代社会不可或缺的基本组成部分。笔者在“电工电子技术”教学过程中发现,传统的教学方式,例如板书、课件播放等,在展示电路波形时,存在不直观、不灵活的缺点。尽管可以将部分电学实验器材带进课堂,实物演示并进行实验,但是能带进课堂并展示的电路非常有限,而且存在电路参数不易调节、电路器件容易损坏、电路结构及输出结果不易展示的缺点,同时,安全性也是一个必须考虑的问题。为改进教学手段,提高教学效果,加深学生对电路基本知识的理解,笔者尝试在课堂教学中引入电路仿真技术,在课堂上通过快速搭建仿真模型、合理修改电路参数对比输出结果,使理论分析得以验证。文献[2-5]讨论了Multisim、Proteus、Tina等电路仿真软件在电工电子技术教学、电路设计方面的应用。为避免版权纠纷、尊重软件知识产权,笔者使用LTspice进行课堂教学,相比于Multisim、Proteus、Tina等商业软件,它不仅免费,而且具有仿真精度高、易使用、可扩展性强的特点,能够满足课堂教学的需要。

1模拟电路仿真

1.1二极管保护电路

电路中若存在感性器件,如图1所示,则开关断开的瞬间,电感L1因电流突然中断会产生一个高于电压源很多倍的自感电动势。在LTspice中搭建仿真模型,如图2所示。开关S1由电压源B1触发,S1的触发正端电压值为正值时,开关导通;S1的触发正端电压值为负值时,开关截止。运行仿真后,在第1秒时S1截至,电感L1上的自感电动势如图3所示,从图可见,在开关截止的瞬间,电感产生了远超电压源的自感电动势,若不加保护措施,此自感电动势会对电路造成严重的冲击,甚至破坏元器件。为保护电路,延长其使用寿命,需要在电感L1上并联一个泄放二极管,如图4所示。这样,电感L1和二极管D1形成闭合回路,使自感电动势大幅减小,从而保护电路,开关截止瞬间的波形如图5所示。

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高职汽车电器电路教学方法

摘要:汽车电器电路教学是汽车检测与维修专业的必修课程,在教学过程中,许多学生因电的抽象性而难以理解课程内容。对此,文章从电源系统本质、网络层状教学及理论联系实际的电路分析方法出发,提出了在汽车电器电路教学中应注意的要点及方法。

关键词:汽车;电器电路;教学

汽车电器电路是汽车的重要组成部分,汽车电器电路分析是汽车电工的基本技能,随着高科技的发展,汽车电子技术发展突飞猛进,并且在计算机技术发展的基础上,汽车电器电路越来越有电控化的趋势,但汽车电器电路课程依然是高职汽车大类专业必修的核心课程,也是学习汽车电控技术的核心基础。《国家职业教育改革实施方案》(以下简称“职教20条”)已经明确表明职业教育与普通教育是两种不同教育类型,具有同等重要地位。从2019年开始,在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点(“1+X”证书制度试点)工作,以促进就业和适应产业发展需求为导向。因此,高职汽车电器电路教学必须转变教学观念,更新教学内容,改革教学方法,加强实践教学,强化理论联系实际。汽车电器电路是一门电的学科,必须让学生对电源系统本质有深刻的认识及理解,在此基础上通过网络层状教学使学生理解电路系统工作原理及组成结构,最后通过理实一体化电路分析将理论与实践结合起来,为学生以后的工作奠定基础。

1电源系统本质

电源系统是汽车的核心系统之一,为传统燃油汽车的启动及运行供电,更是新型电动汽车的主要驱动力。由于电具有抽象性,在教学过程中学生很难理解电源系统的原理。为了让学生更好地掌握电源系统,应将电源系统的本质阐述清楚,只有让学生理解了电源系统的本质才能把汽车电器电路以更直观的方式呈现给学生。1.1电子与汽车的类比电源系统的本质是产生电,金属导体内自由电子的定向流动即产生电流。只通过阐述电子流动,学生难以理解,因此需要将抽象的事物具象化,具体可采用类比的方法,把每个电子看成一辆汽车,将电子的运动类比为汽车的运动,将金属导体类比为汽车运行的道路,将电子在导体内的运动类比为汽车在道路上的运动,如图1所示。(1)式中:I为电流,A;U为电压,V;R为电阻,Ω。式(1)诠释了电压、电流、电阻(之间)的关系,但要更好地理解电的本质,需要认识到电流的本质公式就是电流的定义公式:(2)式中:t为单位时间,s;Q为通过导体横截面的电荷量,C;I为电流,A。电荷量是电子携带的,每个电子携带的电荷量一定,故电流可以看成是单位时间内通过的电子数,因此可以将其与车流类比,把抽象的、看不见的电子变为具体形象的汽车。1.2电源系统的核心学生只有理解了电产生的本质,才能直观地理解电源系统,包括电池的容量问题、电池的充放电问题、交流发电机的发电原理。为此,可以将电池理解为存储电子的池子,电池的容量是指存储电子的池子能装多少电子,就像停车场能停多少辆车一样。电池提供电能进行放电,放电完了,要恢复,必须给它充电,而充放电,就要有电子流动。充电就是将电子装进池子里,就像车开到停车场停好;放电就是装的电子跑出来,就像车开出停车场一样;当电子全部跑出来或者跑到电压比较低时,就表明电池的电用完了,需要充电,就像车全部从停车场开出来,停车场空了。铅酸蓄电池充放电过程,新能源汽车锂离子二次电池充放电过程,都是在正极产生电子然后流动到负极被吸收或者相反的过程。故充放电的核心是电子,理解电器电路的核心是回路中电子的流动。发电机发电也是导体切割磁力线,产生感应电动势,本质是电子运动受到磁场力的作用而流动。

2网络层状教学

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电子线路电子设计论文

1电子线路CAD技术在电子设计中应用

近年来,我国电子技术获得突飞猛进发展,新型元器件和集成电路得以广泛应用,电集成化与复杂化显然已成为新时期电路设计的发展趋势。为更好满足当代电路设计需求,利用电子线路CAD技术取代传统的手工操作很有必要。在电子线路CAD技术的辅助下,电路设计的精密度将获得可靠保障。电子线路CAD技术的应用,其实是电路设计者在电路设计理论上具有可行性的基础上,通过计算机绘图、设计软件等工具,完成实际的设计工具。在电子线路CAD技术的帮助下,电路设计工作的效率与质量均将得以显著提升。目前,电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要包括以下内容:

1.1电路图的设计。作为电子设计中的重要环节,设计结构完善、功能全面的电路图很有必要,这是确保电子设计最终产物能够正常使用的根本保障。在电子设计者进行电路原理图的设计工作时,完全可以借助Protel工具,实现原理图的输入。Protel蕴藏着资源丰富的电子器件库,在Protel的辅助下,设计者在绘图期间能够结合设计需求,灵活使用各类电子器件,大大简化了设计的工作量,同时提高了电路原理图的精密度。譬如,使用者绘制完成元器件后,可以根据自己的想象,将其放在任何一个位置,仅需通过拖动就能实现,无需进行其他调整参数等操作。

1.2模拟数据。电子线路CAD技术还能起到模拟数据的作用,以便设计者根据模拟电路运行产生的数据,检验电路设计有无异常。同时,可结合模拟数据,对电路进行更深层次的分析。Protel软件本身自带多种模拟功能,设计者可通过模拟功能的运用,对电子设计在通电情况下的温度、瞬态、灵敏度等情况有一个初步的了解,以确保该电路的功能是否达到预期效果。另外,还可利用数据模拟,了解电路各环节的运行情况,以便设计者及时察觉线路异常,并尽快采取措施进行调整。

1.3设计PCB板。利用Protel软件,将电路设计图进行布线,最终形成的电路板即为PCB板。PCB板的设计,离不开电路原理图的导入,而电路原理图的导入工作,势必需要借助Protel软件的数据模拟功能。同时,为确保PCB板的设计达到理想效果,电路原理图与PCB板中的各类元器件的电气特点务必要保持一致。只有这样,设计者才能借助Prote软件的布线功能完成布线工作,并在后期,通过人工调整的方式,进一步改善布线工作的效果,使电路布线更加精确、整洁。

2运用电子线路CAD技术提高电子设计课程教学质量的有效建议

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电子工程设计EDA科技

1EDA技术的基本概念

EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的缩写,是从CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)和CAE(计算机辅助工程)的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具,集数据库、图形学、图论与拓扑逻辑、计算数学、优化理论等多学科最新理论于一体,是计算机信息技术、微电子技术、电路理论、信息分析与信号处理的结晶。

2EDA技术的发展过程

EDA技术的发展过程反映了近代电子产品设计技术的一段历史进程,大致分为3个时期。

1)初级阶段:早期阶段即是CAD(ComputerAssistDesign)阶段,大致在20世纪70年代,当时中小规模集成电路已经出现,传统的手工制图设计印刷电路板和集成电路的方法效率低、花费大、制造周期长。

人们开始借助于计算机完成印制电路板一PCB设计,将产品设计过程中高重复性的繁杂劳动如布图布线工作用二维平面图形编辑与分析的CAD工具代替,主要功能是交互图形编辑,设计规则检查,解决晶体管级版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试。

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课堂教学电力电子论文

1电力电子技术课堂教学难点举例

西安交通大学王兆安和王进军教授主编的,由机械工业出版社出版的电力电子技术(第5版)第八章8.3.4节中的零转换PWM电路为软开关技术中的教学难点[3],教材中仅仅对其工作原理做了简单阐述,但是相对于其复杂的工作电路和工作波形,课堂上不但教师难以用最简单的讲解使学生明白,而且学生几乎没有什么兴趣去学习,更谈不上很好地掌握并与实际相结合。笔者经过多年的课堂教学,以教材为主,结合参考书和相关的文献资料,对教材上这部分知识进行了适当的改造,在课堂上将其工作原理的文字部分通过图解或者表格的形式展现在学生面前,让学生理解其基本工作原理,然后将计算机仿真软件引入到课堂教学中,通过课堂理论知识的具体应用,激发学生的学习兴趣,从而突破教学难点。下面将完全的课堂教学演算呈现出来。

1.1升压型零电压转换PWM电路的工作原理教材193页8.3.4节中对零电压转换PWM电路常用的软开关电路—升压型零电压转换PWM电路的工作原理做了简单的叙述,相对于其实际的电路的复杂性,简单的几句话不足以使学生理解并掌握其工作原理。现在笔者将升压型零电压转换PWM电路分为两个教学过程,第一个是工作原理的详细介绍;第二个是课堂知识的具体应用。零电压转换PWM电路如图1所示[3],相对于传统的升压型变换电路—Boost变换电路[4](在教材第五章直流-直流变流电路的第123页有详细介绍),升压型零电压转换电路在Boost变换电路的基础上增加了一个辅助网络,该网络由辅助开关QZVT、谐振电感Lr、谐振电容Cr及二极管D2和D3组成。电路工作时,辅助开关QZVT先于主开关QMAIN开通,使ZVT谐振网络工作,电容Cr上电压(即主开关QMAIN两端电压)下降到零,创造主开QMAIN零电压开通条件。下面结合其工作波形图详细介绍其工作原理。

设输入电感足够大,可以用恒流源IIN代替,而输出滤波电容足够大,输出端可用恒压源V0代替。设T<T0时,QMAIN和QZVT均关断,D1导通,一个工作周期可分为七个工作模式[3],其中每个工作模式可以等效一个电路。图2为BoostZVT-PWM变换器工作波形图。下面是一个周期内Boost型ZVT-PWM变换器各个阶段的运行模式分析,一周期内7个运行模式的等效电路如图3所示。

(1)T0~T1Lr电流线形上升阶段。t=T0,辅助开关Tr1开通,谐振电感电流iLr线形上升,t=T1时达Is,二极管D的电流ID则由Is线形下降,t=T1时降到零电流下关断,等效电路如图3(a)所示。

(2)T1~T2谐振阶段。LrCr谐振,电流iLr谐振上升,而电压Vds由V0谐振下降。T=T2时,Vds=0,Tr的反并联二极管导通。等效电路如图3(b)所示。

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