直流穩壓電源設計要求范文

導語：如何才能寫好一篇直流穩壓電源設計要求，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。

篇1

伍水梅 廣東省國防科技技師學院 廣州同和 510515

【文章摘要】

電源是電路的核心，是電子電路制作過程中必不可少的設備。一個好的直流穩壓電源能讓電路制作事半功倍，效果顯著。一般直流穩壓電源由變壓器、整流、濾波、穩壓等幾個部分組成。本文介紹了一種簡單實用的直流穩壓電源的制作。

【關鍵詞】

直流穩壓電源；變壓器；整流；濾波； 穩壓；7806

【Abstract】

Power which is the core of the circuit is the essential equipment for making electronic circuit. It will get twice the result with half the effort if a good DC power is supplied for the production of circuit.Generally speaking,DC power supply is mainly composed of transformer, rectifying,filtering and voltage-stabilizing. This article describes a simple and practical construction of DC power supply.

【Keywords】

DC Regulated Power Supply;Transformer; Rectifying;Filtering;Voltage-stabilizing; 7806

0 引言

科技在不斷進步，人們對小型電器的需求越來越大，但不管是那種電器設備， 電源都是必不可少的，而且越是高端的電器，對電源要求越是嚴格。電源技術核心是電能變換與處理，廣泛應用于教學、科研等領域，而直流穩壓電源是電子技術中常用的儀器設備之一，幾乎所有家用電器和其它各類電子設備都在使用直流穩壓電源，它占著舉足輕重的位置，是大部分設備與電子儀器的重要組成部分，是電子科技人員及電路開發部門進行實驗操作和科學研究不可缺少的電子儀器。但實際生活中通常是由 220V 的交流電網供電， 直流電源需要通過電源系統將交流電轉換成低電壓直流電以供給各類電器設備使用。

直流穩壓電源對電路調試、電路制作有決定性的作用，一個好的直流穩壓電源，能讓工作事半功倍。直流穩壓電源系統主要由變壓、整流、濾波和穩壓四部分電路組成，其原理和制作過程比較簡單， 如圖1 所示。本文主要介紹一個能提供+6V、+1A 的串聯型直流穩壓電源的制作過程。

1 合適變壓器的選擇

變壓器作為一個降壓元件，主要是將初級電壓（市電220V）轉換為電路所需壓降。根據電路要求提供+6V、+1A 的直流電源，所以在選擇變壓器的次級電壓和次級電流時應適當增大，原則上次級電壓應在所需電壓的基礎上多加3V，即次級電壓應選6V+3V=9V，而次級電流應在所需電流的基礎上乘以1.7 倍，即1.7A ；變壓器的功率P 是初級線圈P1 和次級線圈功率P2 之和的一半，即：

P=（P1+P2）/2，

按照所選擇的電壓可計得：

P2=U2×I2=9×1.7=15.3W

P1=P2/ （0.8 ～ 0.9）=18W

這樣可以選擇變壓器的參數是功率為18W，初級輸入電壓220V，次級輸入電壓9V。變壓器應進行基本檢測，如初級、次級線圈的分辨，最常用的方法有兩個： 第一種是根據線圈電壓與線圈匝數的比值V1:V2=n1:n2 可知線圈細的那邊應為初級線圈（輸入端）；另一種方法是用萬用表的電阻檔比較兩線圈的電阻值，阻值較大的那一端為初級線圈（輸入端）。

2 整流電路的配備

整流電路的主要作用是利用二極管的單向導通特性將變壓器輸出的交流電壓轉換為脈動直流，是直流形成的第一站，它所提供的電壓比最大輸出電壓值

圖4.2 1ms 調頻周期信號頻譜 要略高，所以在選用四個二極管時要注意耐壓值應比變壓器的次級輸出電壓大3 倍以上，耐流值應略大于變壓器的次級電流。按照變壓器所取的數據：U2=9V、I2=1.7A，所選取的二極管耐壓應大于27V，耐流值最小應等于變壓器的次級電流。二極管需要承受較大的反向電壓，假如二極管反接，將會造成二極管損壞，電路無法工作等嚴重后果，因此安裝前要對二極管進行檢測，確保極性。二極管的檢測：用萬用表測量二極管的正反向電阻， 根據二極管的單向導通特性可以輕易的判斷出小電阻的那次黑筆所接是正極，紅筆所接是負極；對于外觀完好的二極管也可以從銀色圈圈在哪邊從而判出負極。

3 選用不同的電容器實現濾波

濾波電路是利用電容器將整流電路所輸出的脈動直流存在的交流成份濾掉， 使輸出波形變得平滑。不同類型的電容器有著不同特性，在電路中能起不同作用， 因此不同的電路應該選擇不同的電容器； 但不管何種電容器，在電路中承受的電壓都不能超過它自身的耐壓值，否則電容器將受到損壞，甚至產生“放炮”現象。根據變壓器的次級電壓等于9V，選擇電容器的耐壓值應為1.42 U2，即13V，電容器的容量應為（1500 ～ 2000）I2 （I2 為變壓器次級電流），即電容器可選用3300 ～ 4700μF 的。在本文所設計的電路中，前面的濾波電容C1 可適當選大到3300μF 以上，穩壓出來的濾波電容C2 就要相對減小，可選擇幾十微法的。利用萬用表的電阻檔檢測電容的好壞，判斷電容有無短路、斷路和漏電等現象：按電容量的大小用萬用表不同的電阻檔，紅、黑表筆分別接電容器的兩引腳，在表筆接通瞬間觀察表針的擺動，若表針擺動后返回到“∞”，說明電容良好，且擺幅越大容量越大；若表針在接通瞬間不擺動，則說明電容失效或斷路； 若表針在接通瞬間擺幅很大且停在那里不動，說明電容已擊穿（短路）或漏電嚴重；若表針在接通瞬間擺動正常，只是不能返回到“∞”，說明電容有漏電現象。對電解電容更要分清楚正負極，避免反接。

4 穩壓電路的研制

穩壓電路是當電網電壓波動或負載發生變化時，能使輸出電壓保持穩定的電路。根據電路的連接方式可分為并聯型直流穩壓電源和串聯型直流穩壓電源。并聯型直流穩壓電源所用元器件少，較經濟；輸出短路時元器件不易損壞，但效率低，調壓范圍小，負載變化容易引起輸出電壓的變化，適用于負載電流變化不大或極易發生短路的場合。相比之下串聯型直流穩壓電源可用在負載變化較大，穩壓性能要求較高，輸出電壓可調等場合，所以建議安裝串聯型直流穩壓電源。常用的穩壓元件有穩壓管、LM317、CW78××× （CW79×××）。

穩壓管是特殊加工而成的二極管，和普通二極管一樣具有單向導通特性，主要工作于反向擊穿區，起穩壓作用，通常并在負載兩端使用。當它兩端所加的反向電壓達到反向擊穿電壓時，管子導通，電流急劇上升，達到穩壓效果。只用穩壓管工作的穩壓電路一般較簡單，性能也較差， 適用于輸出電流不大，穩壓要求不高的場合。為改善穩壓效果，穩壓管常會和復合管一起用，但穩壓效果還是不理想。

LM317、CW78×××（CW79×××） 同屬三端集成穩壓器，都是將穩壓電路通過半導體集成技術壓制在一塊半導體芯片中形成集成穩壓電路[9]。LM317 是一種常用的三端可調穩壓集成電路，輸出電流為1.5A，輸出電壓可在1.25 － 37V 之間連續調節，調整使用方便。CW78××× 系列為輸出正電壓的固定式三端穩壓器， CW79××× 系列為輸出負電壓的固定式三端穩壓器，兩者都包含了輸入、輸出、公共接地端三個引出端，具有限流和熱保護的功能，且根據后序××× 不同各有不同的的輸出電壓和輸出電流，第一個“×” 代表額定電流--- 字母L 表示輸出電流為100mA，字母S 表示輸出電流為2A， 沒有字母表示輸出電流為1A ；后面兩個×× 表示額定電壓---05 表示額定電壓為5V，12 表示額定電壓為12V，如此類推。根據要求，本文選用7806 集成穩壓器（如圖5 所示），其額定電壓+6V，輸出電流1A ；若是79S12 則額定電壓為-12V，輸出電流2A。在使用所選IC 前，應注意區分7806 的三個管腳和判斷其好壞。區分管腳時可將三端穩壓器正面豎起來面對自己， 從左到右依次為輸入端、接地端、輸出端， 使用加電壓法測試三端穩壓器好壞，在7806 的1 腳和2 腳按極性加上直流電壓（9—35V），用萬用表測3 腳和2 腳的電壓， 如果所測電壓數值與穩壓值相近（大小不超出2V），則說明穩壓器性能好。

5 附加電路的選用

根據電路的要求不同，也為了讓電路能更好的工作，可以在原電路的基礎上增加一些冗余電路，如電源指示電路，輸出電壓顯示電路，散熱電路等。

當電路完成后應重新檢查一次所有元器件，如二極管的方向、電解電容的極性、集成電路的各管腳等，在檢查無誤后則可以進行通電調試，接通開關后若指示燈顯示正常，則+6V、1A 直流穩壓電源即可正常使用，其原理圖如圖2 所示。

6 結束語

通過對直流穩壓電源的分析制作，總結出直流穩壓電源的制作應從選材入手， 根據電路要求進行電路設計。只要認真扎實的進行制作，就能從中悟出很多有關直流穩壓電源的制作技巧，使一些積累問題迎刃而解，推導出開關型穩壓電路、串聯反饋式穩壓電路、輸出正負電壓可調的穩壓電路等的制作，提高創作水平。

【參考文獻】

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[3] 金釗. 直流穩壓電源的性能測試與優化[D]. 威海：山東大學，2012

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提出了一種直流穩壓電源及其輸出功率測量系統，系統以單片機為核心，采用DC-DC直流變壓電路進行電壓轉換，使用單片機及其集成的A/D轉換器完成功率測量及顯示功能，同時在功率測量中使用了專用的集成檢流放大器。通過對試驗板進行測試與分析，證明系統主要技術指標符合設計要求，具有一定的實用價值。

【關鍵詞】直流穩壓電源 功率 檢流放大器 單片機

直流穩壓電源及其輸出功率測量系統在生產、生活中被廣泛使用，其中5V直流穩壓電源普遍應用于各類數碼設備充電、小型儀器儀表供電等，因此一種性能優良，運行穩定的5V直流電源具有很高的實用價值。這里以2013年全國大學生電子設計競賽L題“直流穩壓電源”所列基本要求為基礎，設計了一種5V直流穩壓電源及其輸出功率測量系統，系統能夠提供最大1A的電流，適用于各種不同的應用場合。

1 總體設計

系統以單片機為核心，采用DC-DC直流變壓芯片進行電壓轉換，將輸入的直流電壓轉換成5V，并使用采樣電阻與AD轉換器完成功率測量，采用液晶屏顯示系統相關信息。系統結構框圖如圖1所示。這里單片機采用的是宏晶科技生產的STC15F2K60S2，該單片機是一款高速、低功耗的8051改進型單片機，內部集成高精度時鐘及復位電路，可以省去外部時鐘與復位電路，更重要的是該單片機內部集成了一個8路高速10位A/D轉換器，在本系統中用于功率測量。

系統設計主要技術指標如下：

負載電阻為5Ω時，當直流輸入電壓在7～25 V變化時，要求輸出電壓為5±0.05V，電壓調整率≤1%；

直流輸入電壓固定在7V，當直流穩壓電源輸出電流由1A減小到0.01A時，要求負載調整率≤1%；

功率測量與顯示電路能實時顯示穩壓電源的輸出功率。

2 直流變壓部分設計

這里直流變壓芯片采用的是LM2596。LM2596系列是美國國家半導體公司生產的3A電流輸出降壓開關型集成穩壓芯片，它內含固定頻率振蕩器（150KHZ）和基準穩壓器（1.23v），并具有完善的保護電路、電流限制、熱關斷電路等。該芯片電路簡單，只需要4個元器件就可以完成基本電路的搭建，直流變壓部分原理圖如圖2所示。

根據芯片手冊與系統所要求的技術指標，硬件各部分元器件參數取值如下：C1為680?F電解電容，C2為470?F電解電容，D1為肖特基二極管SK54，L1為33mH電感。

該部分電路結構雖然簡單，但由于模擬電路受電路板步線及元器件特性影響較大，故在設計時應注意以下一些問題：由于開關電流與環線電感密切相關，這種環線電感所產生的暫態電壓往往會引起許多問題，要使這種感應最小、地線形成回路，這里D1與LM2596引腳2，C2與L1，C1與LM2596之間的連線在PCB 板上要印制得寬一點，且要盡可能地短，并且C1、C2、D1、L1 這4個元器件要盡可能地靠近LM2596。

3 功率測量電路設計

這里采用MAX4070完成系統對輸出功率的測試，MAX4070是MAXIM公司出品的一款低價的雙向、高側、電流檢測放大器，性能優良，適用范圍廣，該芯片共模輸入電壓可高達24V，且與電源電壓無關，供電電流低于100?A （關斷狀態電流降至10?A），總的輸出誤差小于1.5%。為了增加設計的靈活性，芯片需要外接一個確定阻值的檢流電阻，并且還可通過一個引腳選擇芯片的增益為50V/V或100V/V。芯片通過單一輸出引腳輸出與電流成正比關系的電壓信號，便可連續監視電流變化。這里由于輸出電壓是確定的，只要對輸出電流進行測量便能實現功率測量。功率測量部分的原理圖如圖3所示。

4 性能測試與分析

5 結論

這里提出了一種直流穩壓電源及其輸出功率測量系統，并給出了具體的設計，按照設計制作了實物并進行了性能測試，通過測試與分析，證明系統主要技術指標符合設計要求，具有一定的實用價值。

參考文獻

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篇3

關鍵詞：直流，穩壓電源，設計

Abstract: power supply is designed in this paper is composed of two parts, respectively, step voltage output power group and the positive and negative double power group. AT89S52 microcontroller as the core of the design of the control device, with the help of DAC series of digital-analog conversion chip, LM317 and LM337 regulator and CD4051 as the transform of the output voltage. DC regulated power supply design has certain protective function, and can be conveniently on the voltage display, each with 0.1V step increasing or decreasing voltage, enough to satisfy many experimental situations.

Keywords: DC, DC power supply, design

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號：

一、引言

直流穩壓電源是電子及電氣中常用的設備之一。傳統的直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。普通直流穩壓電源品種很多，但均存在以下問題：當輸出電壓需要精確輸出，困難較大。另外，常常通過硬件對過載進行限流或截流型保護，電路構成復雜，穩壓精度也不高。現設計精度簡易直流電源，克服了傳統直流電壓源的缺點，具有較高的應用價值。

二、本系統功能特點

(1)一組電源最大輸出電流可達2.5A，輸出電壓從0.0V～＋12.0V以0.1V步進連續可調（遞增或遞減），在輸出電壓在小于＋3V時，短路保護；當輸出電壓為＋3V～＋12V時輸出電流超過2.5A時保護。另一組電源最大輸出電流為1A，輸出電壓為：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V八種電壓依次可調。

(2)輸出端無論是過流還是短路，保護電路的動作都是以切斷輸出回路的方式工作，且當輸出短路不再存在或負載足夠輕時電路會自動恢復正常工作狀態。保護動作時兼有聲光報警信號。

(3)電路能夠將兩組電源的輸出電壓幅值實時直觀地顯示出來。

本文以AT89S52單片機為本設計的核心控制器件，借助于DAC系列數模轉換芯片將數字量轉換成模擬量，并通過I/U的轉換以電壓的形式輸出；運用LM317與LM337結合的方式作為穩壓器，用CD4051作為輸出電壓的變換。

三、系統硬件的設計與實現

系統硬件的結構框圖如下圖所示。主要由單片機、兩組電源、顯示、檢測與保護電路、報警電路及鍵盤輸入電路組成。

3.1、步進電壓輸出電源組工作原理

在這部分電路中主要的器件有單片機AT89S52、D/A轉換器DAC0832、運放OP07和電流放大所用三極管。其電路原理框圖如下圖所示。

工作原理：首先給各芯片正常工作的條件，先利用單片機產生一組8位二進制代碼并從P0口輸出，可以通過按鍵來調整單片機輸出二進制代碼的加1和減1。8位二進制范圍在00000000～11111111有效,再用此組二進制碼送到DAC0832的數據輸入端（DI0～DI7）,本系統是因D/A轉換簡單，故采用直通方式工作。與單片機電路連接如下圖所示。

在電流/電壓轉換之后用運算放大電路進行了4倍的電壓放大電路。電路連接如下圖所示。

3.2、常用正負雙電源組工作原理

該電源組輸出正負對稱的直流電壓，電壓值為8組實驗最為常用的電源：0.0V、±3.0V、±4.5V、±5.0V、±6.0V、±12.0V、±15.0V、±24.0V。為了確保用電安全，電路在開機狀態下必須能有0V的輸出功能。電路原理圖如下圖所示。

圖中二極管D1、D3的作用是輸入開路時，防止C13、C23通過LM317、LM337放電。D2、D4的作用是輸出端短路時，防止C12、C22向穩壓器的調整端放電。在LM317穩壓電路中，它的基準電壓為＋1.25V，輸出電流可達1.5A。圖中R1、R2為泄放電阻，其輸出電壓的改變通變換調整端的電阻予以實現。

3.3、保護電路工作原理

保護環節的硬件電路主要由取樣電路、A/D轉換電路、單片機、保護控制與報警電路四部分構成。構成框圖如下圖所示。

它能在輸出端短路或是負載過重導致的過流現象存在時動作，以切斷輸出回路保護電源本身不致損壞。其取樣電路采用阻值極小的大功率電阻，這里取值為0.1Ω，如下圖所示。

串聯電阻R2、R3的作用為了防止輸出端短路是的高電壓反饋到A/D轉換器的模擬量輸入端而導致其損壞。當輸出端連接上負載時，在取樣電阻就會有電流流過，并產生一定的壓降，并作為取樣信號送到A/D轉換電路進行模數轉換。

3.4、顯示電路工作原理

顯示電路運用了最為常用的1/3位A/D轉換集成電路ICL7107，由于該芯片要求正負雙電源供電。以ICL7107本身38腳產生振蕩信號作為資源，用一個六非門集成電路CD4069（或74LS04）與電阻電容構成負壓產生電路。而芯片參考電壓（36腳）仍用TL431提供。如下圖所示。

3.5、數控部分

數控部分是穩壓電源實現數字化控制的核心。以AT89S51單片機為控制核，采用DAC模塊實現穩壓電路的輸出控制，并由ADC模塊實現輸出電壓的測量，利用鍵盤和顯示模塊實現人機交互。鍵盤模塊采用4×4 矩陣鍵盤，實現輸出電壓的數字化設定和步進調整。而DAC模塊和ADC模塊都采用串行控制芯片，減少了單片機IO口的使用。

四、系統軟件設計

本系統的軟件用C語言編寫而成。包含主程序、D/A轉換程序、A/D轉換程序、保護動作程序幾個模塊組成。主程序流程圖如下圖所示。

由于設計使用的51系列單片機沒有SPI接口，故采用軟件模擬SPI的操作方法實現串行控制。在ADC采樣時，對輸出電壓進行多次采樣(如100次)，取其平均值作為采樣結果，否則采樣過于頻繁，測量不準確。而預設DAC輸出時，根據設定值預設一個DAC控制字，使輸出接近設定值。在微調DAC輸出時，只需對DAC控制字進行增1或減1操作即可。在鍵盤掃描時，如果按下的是數字鍵，則儲存數字; 如果按下的是單位鍵，則組合之前按下的各數字鍵，使之成為一個數值，作為新的設定值; 如果按下的是步長鍵，則可設置步長值; 如果按下的是步進鍵，則對DAC設定值按所設置的步長增或減，使輸出電壓步進變化。

五、結果分析

（1）由于選擇A/D與D/A轉換器精度遠高過指標要求的精度，且電路中所用的電阻均采用精密電阻，所以可以保證設定值和實際測量值的精度要求經過測試，誤差最大為0.06V。

（2）輸出端并聯大容量的電容濾波與優質高頻吸收電容（突波電容）,進一步降低輸出電壓的紋波系數。

六、結束語

本文介紹的電源以AT89S52單片機為核心控制器件，此電源不僅擁有完善的過流保護功能、直觀的電壓顯示、良好的穩定性和較大的輸出電流，而且能同時輸出常用正負雙電源和以0.1V步進遞增或遞減電壓，足以滿足眾多實驗場合的需求。

參考文獻

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[2] 劉楚湘,杜勇,尤雙楓.基于單片機的數控直流穩壓電源設計[J].新疆師范大學學報(自然科學版).2007(01)

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關鍵詞：Multisim12.0 電子線路 實驗教學 設計初探

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0170-03

當前由于部分學生創新意識弱、知識掌握不牢固和缺乏毅力，導致他們創新能力偏低，學習的效果不盡人意[1]。為改變這一狀況，引入Multisim12.0仿真軟件模擬實際電路，將多媒體及屏幕廣播應用于電子線路課程設計教學中，充分激發學生學習的興趣，調動他們的主觀能動性，使學生了解到模擬電子技術這門課程并不抽象，而是與工程實際緊密聯系著的，有著十分重要的實用價值。

電子線路課程設計是為配合模擬電子技術基礎課程的教學而開設的。首先采用EDA（電子設計自動化）技術中的Multisim12.0軟件來對模擬電路進行仿真運行，讓學生完成EDA技術方面的初步訓練，然后搭接出實際電路[2]。通過這一環節，對培養學生的創新思維、綜合能力素質與工程實踐能力等方面均能進行全面的檢驗[3]。

1 Multisim12.0軟件簡介

電子線路課程設計所用的Multisim12.0是美國NI（國家儀器有限公司）推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作，12.0是目前該軟件的最高版本。它具有更加形象直觀的人機交互界面，包含了Source庫、Basic庫、Diodes等15個元件庫，提供了我們日常常見的各種建模精確的元器件，比如：電阻、電容、電感、三極管、二極管、繼電器、可控硅、數碼管等等。模擬集成電路方面有各種運算放大器、其他常用集成電路。采用圖形方式創建電路，再結合軟件中提供的虛擬儀器：數字萬用表、函數信號發生器、四蹤示波器等對電路的工作狀態進行仿真和測試，設計者可以輕松地擁有一個元件設備非常完善的虛擬電子實驗室。

2 Multisim12.0軟件應用實例

為了培養學生在電子線路課程設計中對電路的分析能力、發現規律并驗證結果的綜合創新實踐能力，使學生掌握科學的學習方法，選擇了一些既實用又有代表性的課題：常用波形轉換發生器、雙電源共射極耦合差分放大電路（動、靜態分析）、微積分運算電路等。下面以直流串聯型穩壓電源仿真為例，說明 Multisim12.0軟件的具體應用。

2.1 直流串聯型穩壓電源總體結構

當前絕大多數設備及裝置都需要直流電源進行供電。這些直流電除了少數直接利用干電池和直流發電機外，大多數是采用把交流電（市電）轉變為直流電的直流穩壓電源。直流串聯型穩壓電源原理框圖如圖1所示。

直流串聯型穩壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩壓電路四部分組成。電網供給的交流電壓（220 V，50 Hz）經電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓，再通過濾波電路濾去交流分量，得到比較平直的直流電壓，但這樣的電壓會隨著交流電網電壓的波動或負載變化而變化，故在對直流供電要求較高的場合，還需要穩壓電路，使輸出電壓更加穩定。

2.2 直流串聯穩壓電源原理圖輸入

利用Multisim12.0軟件友好的操作界面，建立新文件，新建項目，創建電路圖，連接電路。直流串聯型穩壓電源仿真電路如圖2所示，圖中虛框標注了四部分模塊組成。采用橋式整流，電容濾波電路，穩壓電路是一個閉環的負反饋控制系統。

（1）原理分析。

假設由于負載電阻的變化（輸入電壓不變）引起輸出電壓瞬時降低時，通過R4、R5，調節的取樣電路，引起三極管基極電壓（）B成比例下降，由于三極管的，所以發射結電壓（）BE將減小，于是與構成的復合管的基極電流（IQ1）B減小，發射極電流（I）E隨之減小，管壓降（UQ1）CE增加，由于輸入電壓不變（），這樣輸出電壓就上升，反之，輸出電壓則下降。通過以上的負反饋控制，最終使輸出電壓穩定，達到穩壓效果。

2.3 輸出電壓調節范圍

調節取樣電路中的值可改變輸出電壓。輸出電壓的最大值為：

輸出電壓的最小值為：

通過計算可以看出，調節的阻值就可以控制輸出電壓的范圍。這里，以保證調節到合適的阻值時，穩壓輸出6 V。

3 仿真驗證

在Multisim12.0 軟件右側欄的仿真儀表中選擇Multimeter（萬用表）XMM1和XMM2分別測量三極管的集電極與發射極管壓降VCE和輸出電壓，選擇四蹤示波器XSC1方便測試各點輸入輸出波形。

3.1 負反饋穩壓仿真

改變負載阻值，分別調整為330、100和1K，萬用表XMM1和XMM2測量三極管的集電極與發射極管壓降VCE和輸出電壓的值如表1所示。

由表1中的測量值可以看出，當負載變大時（330調整為1000），引起輸出電壓瞬時降低，三極管的集電極與發射極管壓降VCE變大（39.12 V變為39.25 V），導致輸出電壓由6.097V增至6.099V；當負載變小時（330 調整為100 ），引起輸出電壓瞬時升高，三極管的集電極與發射極管壓降VCE變大（39.12 V變為38.68 V），導致輸出電壓由6.097 V降至6.089 V，穩壓6 V得以驗證。

3.2 穩壓系數測量

衡量穩壓電源穩壓的主要質量指標有輸出電阻，穩壓系數和紋波系數。這里選取了穩壓系數進行動態測試。在輸出端接入負載=330 ，當負載不變時，輸出電壓和輸入電壓的相對變化之比，即（式1），調節電源輸出值，模擬電網電壓波動10%，測得數據和如表2所示。將數據帶入（式1），得，可見輸出電壓相對穩定。

3.3 仿真值與理論值對比

當電源電壓為220 V時，將仿真電路圖2中的滑頭調整為0%，用數字萬用表測量，得=3.628 V（理論值=3.77 V）；滑頭調整為100%，用數字萬用表測量，得=8.546 V（理論值=8.87 V）。與理論計算值對比，相對誤差為0.038%。

3.4 仿真波形

在仿真儀表中選擇四蹤示波器XSC1，測得直流穩壓電源電路各點電壓波形如圖3所示。電源電壓正弦波經整流橋整流輸出為，再經濾波得到紋波，最后在負反饋穩壓電路作用下輸出比較平滑的直流電壓。通過觀測仿真波形，比較直觀地驗證了直流串聯穩壓電源原理的正確性。

4 結語

模擬電子技術是電力工程類包括電子信息專業的一門技術基礎課，它是研究各種半導體器件的性能、電路及其應用的學科，只要與電子行業有關的都要用到模擬電路，晶體管，集成運放，反饋，直流穩壓電源是我們常用的器件和電路。通過Multisim12.0 仿真軟件在電子線路實習中的應用，使概念原理多、理論性強、比較抽象、學生理解起來很費勁的模電課程學起來更輕松，學生能夠獲得成就感，提高了學生的學習興趣，對后續課程的學習打下了良好的基礎。

參考文獻

[1] 苑廣軍，孫繼元.工程對象教學法培養創新能力的應用研究[J].實驗技術與管理，2014，31（2）：21-22.

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關鍵詞：項目化；整流；濾波；穩壓

1.制作要求

1.1任務

設計直流穩壓電源，電源輸出電壓1.25~30V可調，最大輸出電流為1.5A，輸出紋波電壓小于5mV，穩壓系數小于5×10-3；輸出電阻小于0.1Ω。

1.2要求

①選擇電路形式，畫出電路原理圖；②合理選擇電路元器件的型號及參數，并列出材料清單；③畫出安裝布線圖；④進行電路安裝；⑤進行電路調試與測試，擬定調試測試內容、步驟、記錄表格，畫出測試電路。

1.3裝配電路板

在通用電路板上進行電路布局圖的安裝，電路裝配的工藝流程說明，調整測試內容與步驟，數據記錄，測試結果分析等。

2.學習要求

1、了解直流電源的基本組成和性能指標。2、掌握線性直流電源中整流、濾波、穩壓電路的選擇、電路元件的參數計算、選擇等。3、掌握線性直流電源設計的方法和步驟。4、掌握直流電源的裝配、調試和測試的操作技能。5、具有安全生產意識和預防措施。6、能與他人合作、交流，完成電路的設計、電路的組裝與測試等任務，具有團結協作、敢于創新的精神和解決問題的能力。

3.分析過程

3.1電路原理圖

如圖1所示，T1為自耦變壓器，T2為電源變壓器，V1～V4為整流二極管，C1為濾波電容，CW7812為三端穩壓器，R和RP組成負載RL，兩塊電壓表分別接在整流濾波電路的輸出端及穩壓電路的輸出端。

3.2操作過程及數據分析

1、按圖示電路先連接變壓器和整流電路，T2用18V，用示波器觀察輸入、輸出端的波形，并用萬用表測試輸入、輸出電壓的值（注意輸入是交流，輸出是脈動直流），并作好記錄。變壓器輸入電壓Ui整流后輸出電壓Uo118V16.2V

2、在第1步的基礎上，接入濾波電容，用示波器觀察濾波后輸出的波形，并用萬用表測試輸出電壓，作好記錄。變壓器輸入電壓Ui整流后輸出電壓Uo1濾波后輸出電壓Uo218V16.2V21.6V

可以看出經過整流濾波后，交流變成平滑的直流電，輸出電壓值得到提高，變為1.2Ui。

3、完全按圖1接好電路，再按以下操作測試和觀察。

①負載電阻RL保持不變，調節自耦變壓器在一定范圍內220(1±10%)V變化，觀察整流濾波電路輸出端的電壓表及負載兩端的電壓表的變化，會發現濾波電路輸出端的電壓表指針發生了變化，而負載兩端的電壓表讀數12V卻不變。

②輸入電壓（自耦變壓器調到AC220V）不變，調節RP，觀察負載兩端的電壓表，讀數12V仍不變。

可以看出:該電路在電源電壓及負載RL變化時，負載兩端電壓值均不變，即實現了穩壓功能。

由以上演示看出：直流穩壓電源就是一種把交流電變為直流電，能輸出穩定直流的一種電子設備。它一般由變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成，其框圖如圖2所示：圖2直流穩壓電路框圖

圖中，電源變壓器的作用是為電設備提供所需的交流電壓，主要起降壓的作用；整流器的作用是實現交流電變成脈動直流電；濾波器的作用是將整流后的脈動直流變換成平滑的直流電；穩壓器的作用是克服電網電壓、負載及溫度變化所引起的輸出電壓的變化，提高輸出電壓的穩定性。

根據以上內容，學生通過制作項目電路既加深了對電路結構的認識，又增添了學習興趣。使這部分枯燥的理論轉化為先觀察現象，再通過測試的數據，反推各部分數據之間的關系。簡化了理論數據的推導過程，學生學起來更加容易，這一點在我系學生學習的過程中得到普遍的認可。（作者單位：瀘州職業技術學院）

參考文獻

［1］《電子技術》;編著者,付植桐;高等教育出版社;2000年第1版

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關于車載電子設備，一般概念是指不涉及車輛控制與行車安全（諸如行駛系電子控制系統、安全系電子控制系統、傳動系電子控制系統等等）的電子設備，是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，他和汽車本身的性能并無直接關系，因而其大致可分為兩類，一類是包括汽車信息系統、導航系統、音響系統及電視娛樂系統等等，是屬于一般性的車輛輔助設備，另一類則是為執行特殊任務及工程任務的專用設備。對于這類車載電子設備，一般則有兩種供電方式：一種是直接取用車上12V或24V車載電瓶，另一種是通過采用逆變器將電瓶電源轉換為220V的交流電源，間接獲得電源。然而這些方式下的設備總功率必將受到一定的限制，因此電源的效率是設計的重點，尤其是大規模集成電路以及數字電路的設備上的廣泛應用，需要5V、3.3V以下的電源。

2.電源效率

2.1 逆變電源

由于是車載環境，設備的總功率受到限制，因此，對于采用220V的交流電作電源的設備，為了獲得220V的交流電，工頻逆變器則是關鍵部件，大多數是直接采用專業的單相逆變器，可提供比較大的輸出功率，穩定的電壓，諧波干擾小，負載能力強，有較高的電源效率。高端逆變器是純正弦波電壓輸出，國外名牌產品尤其是歐美產品，效率都很高，可達到90%以上，而歐洲的標準是97.2%，但價格也昂貴，而國內產品則大都在90%以下，稍次點的是準正弦波逆變器，電源效率也很高，但電源諧波干擾相對較大，對要求高精度的設備不利，而方波逆變器則因為三次諧波較強而引起電磁污染嚴重，而且負載能力差，僅是額定負載的40~60%。概括來說，純正弦波逆變器通過高質量的交流電，可驅動任意負載，但其技術要求及成本很高。而準正弦波逆變器，可以滿足大部分的設備需求，價格適中，也是目前市場的主流產品，方波逆變器則技術含量低，效率不高而逐漸沒有了市場。

2.2低壓電源

低電壓的直流穩壓源，是大多數的電子裝置及設備所必需的。就目前的技術，直流穩壓電路中最常見的、應用最廣的有線性穩壓電源和開關穩壓電源，它們各自都有一定的特點及適用范圍。

2.2.1 線性穩壓電源

直流線性穩壓電源就其工作原理，簡單地說，就是一個用等效的可變電阻器與負載串聯或并聯，通過控制可變電阻器發揮其分壓或分流作用，使負載端電壓保持恒定。

因此這類電源有一個共同的特點就是它的輸出電壓比輸入電壓低，其調整管工作在線性區，調整管與負載或串聯或并聯，通過改變調整管壓降來穩定輸出，屬于降壓型的穩壓器。

此類電源優點是穩定性高，紋波小，可靠性高、元件最少、輸出噪聲最小、靜態電流最小，價格也便宜。但是缺點也很突出，效率低，因調整管工作在放大狀態，以致穩壓器上的壓降越大、負載電流越大，功耗就越大，效率更低。

2.2.2 開關型穩壓電源

與線性電源相比，開關電源是運用“斬波”技術這一更為高效的工作方式。其核心是DC/DC變換電路，也稱直流斬波電路。是一項能量（功率）控制技術，運用電感、電容的儲能特性，通過可控開關的通斷時程，間斷地將輸入的電能儲存在電容（感）里，然后再釋放給負載，從而提供合適的電能給負載。其輸出的功率或電壓的能力與占空比（由開關導通時間與整個開關的周期的比值）有關。

DC/DC變換電路就是將輸入的直流電壓變換成固定的或可調的輸出直流電壓。主要控制方式為脈沖寬度調制（PWM）控制，DC/DC變換電路廣泛應用于開關電源。

根據電路的拓補結構，常見的DC/DC變換電路主要有非隔離型電路、隔離型電路等。

*非隔離型電路（無變壓器）

非隔離型電路即各種直流斬波電路，根據電路形式的不同可以分為降壓型電路、升壓型電路、升降壓電路、庫克式斬波電路和全橋式斬波電路。其中降壓式和升壓式斬波電路是基本形式，升降壓式和庫克式是它們的組合，而全橋式則屬于降壓式類型。下面重點介紹斬波電路的工作原理、升壓及降壓斬波電路。

*隔離型電路（有變壓器）

在非隔離型電路中加入變壓器，將輸入輸出電路電氣分離就可構成隔離型電路。

正激電路與反激電路之分，其特性與運用場合各有不同。

反激式：適用于200W以下的小功率供電，而小功率電子產品，在日常應用較為普及。開關管截止時，向次級輸送能量，電路簡單、元件數量較少、成本相對較低、輸出電路中雖然用到濾波電感，但要求卻不高（一般采用定值取值，而不必進行計算）。

正激式：開關管導通時傳輸能量，適合于200W以上的供電電路。它的高頻變壓器傳輸效率高于反激式，可使變壓器體積更小、輸出紋波較反激式小，但要計算濾波電感的參數，正激式的缺點：開關損耗大于反激式、噪聲大于反激式、元件數目比反激式多。200W以上的電子產品在日常使用較少，反激式適用于200W以下的小功率供電，而小功率電子產品，在日常應用較為普及，這也就是反激式用量多于正激式的原因

整體而言，開關電源的優點是功耗小、效率高（可以達到80~95%）、穩壓范圍寬、穩定可靠、因工作在相對高頻，濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少；缺點相對于線性電源來說成本較高、紋波較大，還可能帶來難以克服的EMI問題。

3.低壓電源設計

車載設備的電源主要取自電瓶12V/24V電源，以及通過逆變器而間接獲得的220V交流電，由于是車載環境，在電源的使用上有其特殊性與局限性，因而在電源的選擇上，提高電源效率是永恒原則，開關型直流穩壓電源可滿足對電源效率和安裝體積有要求的地方，對于電磁干擾和電源純凈性有較高要求的地方多選用線性直流穩壓電源，這是不得已的折中辦法，必須根據具體要求，環境情況靈活運用。

在選擇或設計一個電源之前，應當先充分了解和掌握不同性質的電源的性能特點，同時還需要預先清楚此電源所服務的都是些什么系統及設備，詳細了解其對電源的要求和限制，對這些問題的掌握和透切了解，可大大降低成本和減少開發時間。

1、線性直流穩壓電源在設計上，主要的技術措施是降低調整管的功耗。

1）控制輸入輸出電壓差，通過設計選擇合適的220V交流降壓變壓器的輸出電壓；

電路中要求提供較低電壓的電源，如果功率也比較小，可通過穩壓二極管等構成二次電源；

2）控制穩壓源滿負荷狀態的輸出功率，以降低總輸出電流，必要時可將按并聯方式供電的電子設備分作幾部分，以便為其獨立供電；

常用的線性串聯型穩壓電源芯片有：

* 78XX系列（正電壓型），79XX系列（負電壓型），（實際產品中，XX用數字表示，XX是多少，輸出電壓就是多少。例如7805，輸出電壓為5V），屬于固定輸出電壓型；

* LM117/LM217/LM317（可調正電壓型），LM137/LM237/LM337（可調負電壓型）三端可調穩壓器集成電路。

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電子技術課程是一門專業性、實踐性很強的學科，傳統的講授+PPT教學模式很難適應當前教學要求。任務驅動式教學模式是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法，它以教學任務為主線，教師為主導，學生為主體，并以協作的方式完成教學任務，可以培養學生的自學能力和相對獨立地分析問題、解決問題的能力。本文闡述了任務驅動式教學模式在電子技術課程中的運用方式。

關鍵詞：

任務驅動;電子技術課;應用

由于學生學習能力、個體素質、學習意愿等存在差異，導致電子技術課程教學一直是授課教師“頭疼”的課程。如何把學生的興趣吸引到教學中，讓學生主動有效地完成教學任務是筆者一直思考的問題。

一、任務驅動教學模式的核心

任務驅動是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法，屬于探究式教學模式，適用于培養學生的自學能力和相對獨立地分析解決問題的能力。它包括五個環節：提出任務、分析任務、自主學習、完成任務、過程評價。任務驅動教學模式創新性的以任務為主線、學生為主體、教師來引導作為基本內涵，學生作為主體參與到教學中，教師在教學中起到組織、引導、控制、促進、改善作用。這種模式充分調動學生的主動性、創造性和學習興趣，讓學生在“動”的過程中學到知識。

二、任務驅動教學模式教學的過程

第一步：教學開展前，教師確定主題，提出任務。第二步：學生結合自己意愿和能力，分析任務并分組。第三步：教師對核心內容進行輔導和講解，學生按照任務要求借助多媒體設備、圖書資料等進行自主學習。第四步：學生對任務內容進行實踐性操作，小組分工配合和個人技能相結合，教師協助學生解決遇到的困難。第五步：每組學生講解和展示自己完成的項目，學生互評，教師進行總體評價。

三、對任務進行設計的方法

在教學任務設計的階段，對學生現有的知識結構和水平進行評估，針對學生的特點進行設計，做到讓學生有興趣且樂于構建知識體系。第一，差異化的任務設計。根據學生知識掌握的能力和意愿不同，在設計任務時應相互關聯而又存在差異。在保證核心知識不變的前提下，把握知識脈絡，突出重點，抓住關鍵，做到因材施教。其具體步驟為，教師通過實例授課講解任務用到的新知識與技巧，學生根據實例做出類似項目，掌握任務中所包含知識點和技巧；學生完全理解和掌握知識點；學生自行設計或按照自己的思路進行探索，提高學生的積極性和學習興趣。第二，協作性的任務設計。團隊配合是當今社會大力提倡的能力之一，一個人的智慧和精力有限。為了使學生將來工作后快速適應崗位和工作氛圍，在任務設計中教師應加入協作性配合模塊。良好的團隊配合不僅事半功倍，同時也充分發揮分析能力和講說能力，使他們在相互討論、爭辯中解決問題。

四、任務驅動教學模式在課程中的運用

以直流穩壓電源課程為例。一是教學任務的設計。直流穩壓電源電路由變壓、整流、濾波、穩壓四部分構成，電路中變壓器起到變壓作用。二極管起到整流作用——將交流電轉換成脈動直流電。電容起到濾波作用。電路的調整使輸出電壓穩定。二是學生對任務進行分析。直流穩壓電源的內部構造是什么？每個元器件的作用是什么？是如何實現直流穩壓的？三是內容講解和學生自主學習為核心。教師將核心內容二極管及其整流電路、濾波電路、穩壓電路，進行講解。學生根據任務要求自行查閱相關資料，試析解決問題。四是完成任務。學生對直流穩壓電路進行實踐性操作，組裝和調試電路。調試內容主要有調整、測試電源輸出電壓、空載電流、負載電流、電壓調整率、電流調整率和紋波電壓等。教師在一旁指導并協助學生解決出現的問題。五是評價總結。做到“三評”，即小組自評、每組互評、教師講評。對于掌握慢、基礎不扎實的學生要加強小結和知識點回顧；對于掌握快、能力更好的學生要引導他們繼續探索更深層次的知識，這樣將使每個學生都有收獲和成就感，真正實現了分層教學和因材施教。任務驅動教學模式是對現有教學模式的一種改進和創新，實施它的目的在于培養學生的自學、觀察、動手、研究和分析問題的、協作和互助、交際和交流能力以及生活和生存的能力。學與做相結合的模式體現了中等職業教育的特點與特征，是促進中等職業學校學生全面發展的一種有效教學方法。

作者：李永建 單位：河北省廊坊市高級技工學校

參考文獻：

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【關鍵詞】實踐操作興趣成功快樂自信心

當前中職生最突出的現象主要表現在惰性強、不自信、不求上進等方面。產生這些現象的原因有以下幾方面：首先是許多中職生都是單親或留守家庭的孩子，父母對孩子的教育管得太少或管得方法不對導致孩子自小成績較差、缺乏自信。其次是中職生年齡普遍較小，有的初中還沒畢業就來中職校學習了；有的還處在青春年少叛逆期，不能全面分析面對的問題和疑惑；有的對自己認識不足，沒有形成健康正確的自我意識；很多學生無法具備較強的自信心。再次是他們大多數都是獨生子女，嬌氣任性、自私冷漠、耐挫力差。一旦遭遇挫折或批評，便變得灰心喪氣，萎靡不正。第四是中職生基礎教育底子弱或自身努力不夠，甚至自暴自棄，導致老師和社會評價不高，加劇了他們自信心的缺乏。第五是當前教育體制或教育方法不當。有些孩子僅僅因為智力發育慢了半拍或學習的興趣有些差異，就被當作另類看待，結果導致成績越來越差，學習興趣越來越低，形成惡性循環。

現代社會，學習是終生任務，不可能一次完成，在學校幾年的學習，也沒辦法決定一個人終生的發展和成就。走出校門，只要堅持終生學習，相信他們就業后，從基層做起，就會更直接了解社會、接觸下層、熟悉國情，也將更有益個人的成長和成功，更利于未來的發展。所以，中職生一定要自信。“所謂自信，就是要在認識自我的基礎上充分相信自己：相信自己可以在面對困難與挑戰的時候，將自己最大的潛能釋放出來，相信自己可以在理想和興趣的引導下堅定不移地走向成功。”自信是潛能的放大鏡，自信是成功的推進器，自信是快樂的催化劑。下面就我在直流穩壓電源小制作實訓課中，對學生學習自信心的培養談點幾認識和看法。

一、在新課導入明確課程的重要性，激發學生學習興趣

教師提出問題：現今學生每人都有一部手機，手機在使用當中如果沒電了，手機還能用嗎？多數學生不用思考就能快速回答：“不能用。但是手機電池一充電就可以用了”。聰明、表現好的學生教師要及時鼓勵他們、表揚他們，并告訴他們直流穩壓電源的應用及其重要性。

直流穩壓電源在電源技術中占有十分重要的地位，是為各種電子電路提供直流工作電壓，是電路的心臟。當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有一個共同的電路――電源電路。可以說電源電路是一切電子設備的基礎，沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設備。電子設備對電源電路的要求就是當電網電壓波動或者負載改變時，能保持輸出直流電壓基本不變的電源電路。提供這種穩定的直流電能的電源就是直流穩壓電源。其次在職業教育的電子技能訓練課程中，學生首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學習就無從談起。

“興趣是人對認識和活動需要的情緒表現，是積極探究事物的認識傾向”。學生一旦對學習發生了興趣，各種感官包括大腦都會處于一種活躍的狀態，從而為參與學習活動提供最佳的心理準備。

二、設計合理的教學案例，讓學生成為課堂的主人

對機電技術應用專業的中職學生，要根據學生的實際情況、學校培養學生的目標而設計的一套行之有效的教學案例，引導學生成為課堂的主人。一節課45分鐘，教師占用的時間一般不超過十五分鐘，其余的三十分鐘完全交給學生活動。葉圣陶先生曾說：“上課，在學生是報告和討論，不是一味地聽講；在老師是指導和糾正，不是一味的講解”。學生的知識不是靠老師“灌”出來的，而是靠學生在課堂主動思考，主動參與，動手實踐，課后查找資料，課堂熱烈討論的過程中，自己“掙”來的。老師在這個過程中更重要的是做好“導演”，設計好課堂教學過程，設計好案例、項目、問題、任務，激發學生參與的熱情。學生在學習電阻的讀數及其組成的簡單的串、并、混聯電路；有關的焊接知識；萬用表的應用、信號發生器、示波器等儀器儀表之后，結合已有的知識，對課本的內容進行刪除、調節、設置。具體實訓步驟如下：

（一）按照電路原理圖一進行安裝。在安裝中，學生遇到新圖形符號時會

及時提問，此時老師就要教會學生認識元件、檢測元件，極性的判別等，如圖中的變壓器、二極管、電容、LM317、電阻、電位器等。引導學生按元件順序逐一安裝上電路板（因是用萬能板），當中遇到大的、重的元件可以在電路板上預留些地方最后裝上。把課堂的話語權還給學生，讓學生輕松地自主學習，并成為課堂的主角。教師是教學過程的策劃者、組織者、合作者，而學生是整個學習過程的主角，主要發揮掌控課堂，提示重難點，引導和適時糾錯的作用。

（二）用儀器儀表測量電路中的關鍵點。

（三）引導學生繪畫出穩壓電源的整體方框圖

通過把課堂交給學生，激發學生學習熱情，能有效提高學習效率。成功制作直流電源，讓學生獲得了成功和快樂，讓學生自信起來，讓學生認識自我、充滿自信、充滿激情和熱情。創造自我、超越自我，是這個年齡段和這個學歷層次的學生們前行的方向。同時通過實訓課保證了理論知識的層次性、系統性、具有很好實踐培訓特點，突出培養和訓練學習者的學習能力、操作能力、應用設計能力、崗位工作能力、對學生走上工作崗位并適應崗位有很大幫助作用，從而改變了傳統教學中課堂上教者滔滔不絕，學者昏昏欲睡，效果不理想的現象。通過實訓課讓學生體會親力親為做實驗時，要將每個步驟，每個細節弄清楚；實驗后加強復習，思考，增強學習印象。同時做實驗時，老師可以根據自己的親身體會，將一些課本上沒有的知識教給學生，拓寬了學生的眼界，使學生認識到這門課程在生活中重要性。

三、引導學生通過各種渠道獲取學習資源，拓展知識面

在新課標指導下改革教學方法，將計算機技術，網絡技術，影視技術，多媒體課件引入教學中，使教學圖文并茂，聲樂并存，對學生理解抽象概念、熟悉實際電子線路、增加對電子技術的興趣、培養實際能力等諸方面應有很大的幫助。讓學生由“被動”學習變為“主動”學習。一節課教學的時間和空間是有限制的，教師在有限的教學時間內，發揮好課堂教學向課外輻射的作用，引導學生通過各種渠道獲取學習資源，使有限的時間、空間獲得無限的延伸，使課內外學習相結合，做到“取法于課內，得益于課外”。在具體操作中教師要充分地分析教材，鼓勵學生通過各種渠道收集與課堂教學有關的資料。教師要親自弄清楚從何處可以收集到這些信息，并且給不同層次的學生推薦不同的途徑去獲取信息，同時還要引導學生對查獲的資料進行歸納、提煉。

課堂生活是要讓學生成為課堂的主人，使他們的想象力飛起來，思維動起來，語言活起來。這就要求教師要在不斷的實踐中反思，不斷地提高，與新課標一同成長！

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【關鍵詞】單片機；直流穩壓；數模轉換

一、數字式可調穩壓電源原理介紹

1.方案分析與選擇

方案一：數控部分用單片機帶動數模轉換芯片提供線性穩壓電壓的參考電壓。

優點：對于單片機，系統工作在開環狀態，對數模轉換的精度要求較高，設計成本低。

缺點：功耗較大，LED數碼管輸出顯示不是系統的精確輸出電壓，須對它進行軟件補償。

方案二：數控部分用AVR單片機的PWM組成開關電源，再利用AVR的AD轉換對輸出電壓進行實時轉換，利用軟件進行電壓調整以達到穩壓。

優點：硬件簡單，穩壓的大部分工作由軟件完成，對單片機的運行速度要求很高，利用手頭的ATmaga16L單片機最高8MHz工作頻率很難達到速度要求。對軟件要求較高，功耗小。

缺點：輸出紋波電壓較大，對軟件的要求很高。

方案二簡單的電路結構起初對設計者很吸引，但是后來了解到AVR單片機的PWM的精度用于開關電源比較勉強，而且開關電源有個通病：紋波電壓大，考慮到設計目標對電源的功耗要求不是很嚴，同時為了保證紋波足夠小也鑒于自身對于51單片機和線性電源較為熟練，故選擇方案一。

2.總體設計原理

本設計采用AT89S52單片機作為整機的控制單元，利用4×4鍵盤輸入數字量，通過控制單元輸出數字信號，再經過D/A轉換器（DA0832）輸出模擬量，最后經過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著輸出功率管的基極電壓的變化，間接地改變輸出電壓的大小。

二、數字式可調穩壓電源硬件電路設計

本系統的硬件電路設計主要圍著AT89S 52單片機作為整機的控制單元用PROTEL 99SE設計軟件來布線的，其中還用到了模數轉換芯片DAC0832、外部存儲芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩陣式鍵盤、數碼管等其他器件。總體框圖考慮到各個元件的電氣特性，例如元器件之間的干擾問題，接地問題，布線問題等，本系統將硬件電路設計分為數字部分和模擬部分。

（一）穩壓電源數字部分電路

穩壓電源數字部分電路即單片機接口電路主要包括：DAC0832數模轉換電路、EEPROM接口電路、鍵盤接口電路、揚聲器接口電路、復位電路、晶振電路及數碼管顯示部分電路。

1.單片機接口總電路

單片機AT89S52與器件的接口總電路如圖1所示，下面將各部分電路介紹，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接數碼管輸出顯示部分電路，其中P0口用來輸出字段碼；P2.5-P2.7用來輸出數碼管選通位信號；P2.0、P2.2分別接外部存儲芯片24C01的數據線（SDA）和時鐘線（SCL）；P2.3接揚聲器電路，為執行內部程序指令，EA/VPP必須接VCC。

AT89S52的P1口與數模轉換芯片DAC0832相連接，用來輸出數字量信號；RST為復位腳，用來輸入復位信號，同時它還與P1.5-P1.7一起用作ISP下載端口；P3口用做鍵盤信號輸入端口，XTAL1、XTAL2接晶振電路。

2.單片機電路接口電路

主要有：24C01與單片機AT89S52接口電路、4×4矩陣鍵盤接口電路、揚聲器電路、AT89S52單片機復位電路及外部晶振電路、數碼管顯示部分電路。下面簡單介紹一下存儲芯片。

穩壓電源設計中利用它存儲電壓輸出值，實現掉電保存當前電壓值的功能。它的引腳1、2、3、4、7接地；8腳接+5V；5腳與6腳分別接單片機的P2.0、P2.2的同時接5.1K上拉電阻后再接+5V（因連接總線的器件的輸出端必須是集電極或漏極開路，以具備線“與”功能）。

3.數字部分電路PCB設計

本系統中，數字部分電路PCB采用Pro-tel99se軟件進行設計。如圖2所示：

（二）穩壓電源模擬部分電路

穩壓電源模擬部分電路主要包括電源部分電路，由運放LM324、達林頓管TIP127等構成的輸出電壓控制單元電路。另外，模擬部分電路屬于高壓部分，穩壓管和達林頓管發熱量比較大，要帶散熱片；同時須將它與5V低壓工作的數字部分電路分開，這樣可有效地防止元件的損壞，這也是系統為什么將電路設計分為數字部分和模擬部分的原因。

1.電源部分電路

在系統設計中考慮到單片機及其他器件的電源供電問題，采用一個變壓器將220V交流電降壓再經電橋整流，獲得25V左右的平穩電壓，然后用穩壓管78L24、78L12、78L05進行三次穩壓，分別獲得24V、12V和5V的穩定電壓，24V提供的是運算放大器LM324和達林頓管TIP127的工作電壓，5V是AT89S52單片機和DAC0832的工作電壓。圖3所示。

2.輸出電壓控制單元電路

系統中，矩陣鍵盤輸入數字信號經AT89S52處理后輸出給DAC0832，數字信號經過數模轉換后輸出的是電流量，因此必須將電流量接電阻后接反饋放大電路以實現穩壓輸出。本設計的模擬部分利用了LM324作為放大器，采用二級放大電路，第一級為同相比例放大電路，第二級為閉環反饋放大電路。

本設計實際用到的數字式可調穩壓電源模擬部分輸出電壓控制單元電路，其中用電位器和微調電阻作為校準電壓值硬件補償；用達林管TIP127作為調整管，由于其工作時發熱量較大，須外加散熱裝置。

三、數字式可調穩壓電源軟件設計

本系統軟件設計要實現的功能是：鍵盤對單片機輸入數據，單片機對獲得的數據進行處理，處理后的數據送4位共陽數碼管，再送到8位數模轉換芯片（DAC0832），以實現數字量對電壓的控制。系統中的主程序主要完成鍵盤掃描、判斷、處理和數碼顯示。

1.編程語言及輸入

C語言在單片機的應用中，由于其邏輯性強，可讀性好，比匯編語言靈活簡練，目前越來越多的人從普遍使用匯編語言到逐漸使用C語言開發，市場上幾種常見的單片機均有其C語言開發環境。因此，在本系統中，考慮到匯編語言的這些缺點，采用了C語言作為軟件設計語言。

2.軟件補償編程

由于系統采用DAC0832進行模數轉換線性穩定度不夠好，因此系統實際輸出電壓值與輸出顯示值存在誤差，必須用軟件補償的辦法來消除誤差。為此通過測試多組實際輸出電壓值與輸出顯示值對比，然后進行軟件補償，所以程序中調用軟件補償函數對輸出電壓值的補償，從而消除誤差。

四、結束語

本系統的不足之處就是不能對輸出電壓進行實時采樣，為了能夠使系統具備檢測實際輸出電壓值的大小，系統通過加入模數轉換模塊（ADC0809芯片）進行模數轉換，間接用單片機實時對電壓采樣，然后進行數據處理及顯示。這樣一來使系統輸出誤差更小，效果更好，這也是系統將來的一種功能擴展。

單片機實現的數字式可調穩壓電源由于原理簡單、穩定性好、精度高、成本低、易實現等諸多優點而受到越來越廣泛的重視。其性能優于傳統的可調直流穩壓電源，操作方便，非常適合一般教學和科研使用。

參考文獻

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，2006.

篇10

文章總結了電工技術實驗裝置常見的故障現象、故障原因及維修方法，包括可調直流穩壓電源、三相電源、IGBT元器件等常見故障，總結了診斷故障和處理故障問題的一般步驟和方法。并分析了設備維護的若干原則，對日常電工設備的日常維護有較好的借鑒意義。

【關鍵詞】電工技術實驗裝置 故障分析 維修方法

1 常用的故障排除方法

1.1 常見故障

在進行電工技術實驗時，經常會碰到一些故障情況。如果對這些故障形式及原因不熟悉，就無法判定故障原因順利解決故障，從而影響實驗的進行和實驗結果的準確性。通過對大量的電工技術實驗中出現的故障情況進行分析總結，我們發現了以下一些常見的、典型的故障形式：①電源故障。這主要表現為電源給電工技術實驗裝置提供的電壓不穩定，偏高或偏低，同時交流電源電流相位不符合要求。②線路故障。在電工技術實驗中線路故障比較常見，主要表現在導線連接錯誤造成的短路和線路接觸點接觸不良造成的斷路。此外，線路故障還有可能形成局部漏電等不良影響。③元器件故障。元器件本身的故障也是造成電工技術實驗失敗的一個主要原因。有些比較敏感、對實驗條件要求比較嚴格的元器件，一旦其試驗方式不符合要求或實驗環境達不到標準，就有可能造成元器件出現故障，影響實驗進程。

1.2 故障的排除步驟

通過長期對實驗故障形式的分析和研究，并結合實際故障維修中的經驗，我們總結出了以下分析、判斷和處理電工技術實驗中常見故障的方式和步驟：

1.2.1 調查研究

當我們在電工技術實驗中遇到故障時，首先就是要仔細觀察出現故障的部位、故障的形式及相應的異常現象狀況。例如，如實驗裝置出現發熱、散發刺鼻氣味、振動異常劇烈、噪音較大等異常現象時，我們就可以通過自身的感覺器官對故障現象、位置及性質做個大致的分析判定，為后續的分析處理提供參考。

1.2.2 故障分析判斷

在以上對實驗故障的情況做了初步判斷后，我們就要根據已有的知識和經驗對故障原因、位置進行進一步的分析和判斷。為此，我們可以運用故障排除法來進行。例如在切斷或短接故障電路的某一回路或元器件時，測量該回路或元器件的電流、電壓值是否符合理論值，進而一步步分析確定回路故障位置。同時，為了判定某一元器件是否出現故障或異常，可以將其用正常元件代替檢測，比較前后回路電壓、電流參數是否一致來判斷。

1.2.3 故障維修

通過上述步驟探明故障原因及位置后，就要對故障進行維修處理。如果是由于實驗元器件出現故障，必要時就要更換正常元件代替實驗。如果是回路短路或斷路故障，就要重新連接電路并測試正常后才能繼續實驗。為了不影響實驗的進程和結果，在對實驗故障進行維修時要盡量采取直接有效、方便快捷的方式進行。必要時要重新設計電路結構和使用可靠度高的元器件，并在排除的所有故障后才可以重新開始實驗。

2 直流穩壓電源

電工技術實驗裝置包含兩種可調電源，可調電流源和可調電壓源，前者能夠向電路輸出穩定電流信號，后者可以給外負載兩端加上穩定電壓。以直流穩壓電源為例，常發生的故障包括以下幾種：

（1）直流電流源無法輸出電流，或者提供的電流數值很小，趨近于零。究其原因，一般是電流源開關在打開狀態，但是外部負載未接入，導致電流源過載，內部保護裝置啟動，不再輸出電流，防止電路過熱燒毀。

解決方法是先切斷總電源，讓系統冷卻一段時間，使得內存器的記憶全部消失，再重新打開電源，仔細檢查外電路，保證外部負載順利接入，最后打開電流源開關，即可排除故障。

（2）直流穩壓電源不輸出電壓信號。一般出現這種情況時，很有可能使連接電路時將電壓源兩個端子短接，造成過大電流，內部保護機制起作用，電壓信號中斷。與（1）類似，先要切斷總電源，冷卻后重新打開電源，調整外部電路配置，再打開電壓源，可恢復正常工作。

（3）電壓源輸出電壓的調整比減小。按照一般情況，電壓源輸出電壓可在0V～30V之間順利調節，在出故障的情況下，電源調整范圍會大幅減小。經過仔細排查，上面一路電壓源一切正常，只是下面的電路有故障。第一，檢測上下兩路電壓對應的電路板，先確認電路板無故障，再檢測電位器與電路板的連接線，確認沒有短路、斷線等故障后，最后檢查電位器，發現電位器電阻值異常。判定故障原因后，更換電位器，故障得以排除。

3 可調電阻

實驗裝置公共基座上分布有大量可調電阻，阻值范圍在0～900歐姆，這些部位也比較容易發生故障。

3.1 常見故障

一般情況下都是兩個接線端子間的電阻無限大，有可能是電流過大，可調電阻保險管燒毀，只要更換新型保險管即可；還一種原因是，可調電阻的電阻絲長期磨損，電阻絲的某一部分斷裂，致使電路斷開，這需要更換整個可調電阻配件。

3.2 解決方案

檢修故障時，先將可調電阻保險管取出，檢查是否開路，若開路，更換即可；如果排除了開路故障，則檢查可調電阻本身的通斷情況，如果確認可調電阻配件已經斷路，則需要更換新型配件。

4 故障維修注意事項

在對故障進行檢測分析和維修的過程中，為了確保實驗者的人身安全及檢測維修的合理有效性，還需要注意以下幾個方面的要求：一是在檢測維護過程中，一定要嚴格遵守相關的實驗操作流程和步驟。同時要確保實驗儀器設備的使用條件和使用方式滿足要求。二是在電工技術實驗故障的維修過程中，要始終高度重視操作人員的人身安全。不僅要注重維修技能的提高，還要注重對安全操作意識的教育。三是要注重對故障維修過程中出現的新情況和新問題進行總結和分析，要不斷學習新技術、新知識，擴展自己的維修技能，并在實踐中加以檢驗。只有加強學習、積極實踐，才能在電工技術實驗裝置的故障維修中從容不迫，游刃有余。

參考文獻

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