電子電路實踐教學方法探討

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摘要：CDIO是一種有效提高學生實踐能力的教學模式，將其運用在電子電路實踐教學中再適合不過。論文從CDIO模式的概念意義著手，以熒光燈電子鎮流器為研究對象，具體闡述了在CDIO指導下開展的實踐教學具體過程中，大大提高了教學效果，具有一定的實踐應用價值。

關鍵詞：CDIO；電子電路；實踐教學

在新課改背景下，對于實踐教學的重視程度日漸提高，尤其是對于動手實踐操作能力要求較高的工程產品，如電子產品，更是要加強實踐教學，才能培養更多的應用型創新人才。基于此，引入CDIO模式進行電子電路實踐教學成為必然趨勢。

一關于CDIO的思考

所謂的CDIO是流行于工程教育界的一種新型教學模式，旨在培養學生的主動實踐動手能力，將整個工程實踐項目融入教學過程中，加強工程實踐課程之間的有機聯系，進一步提高教學效果。CDIO主要包含了4個方面的內容，即conceive（構思）、design（設計）、implement（實現）、operate（運作），這也明確體現了CDIO教學模式的重點就是實踐，通過不斷的動手實踐操作加深對相關理論知識的理解鞏固，以理論聯系實際的觀念來培養更多創新型實踐能力強的高素質工程技術人員[1]。電子電路是工科專業中的一門必須課程，其本身的動手實踐性較強，從對電子產品原理、結構的了解，元器件的選擇，以及原理圖的繪制、分析、改進等各個環節，都離不開學生的動手實踐操作。

二基于CDIO的電子電路實例分析

在這里主要選擇熒光燈電子鎮流器作為實例研究對象，基于CDIO模式展開實踐教學，讓電子電路理論知識與實踐教學達到高度的結合統一，利用對熒光燈電子鎮流器產品的實際解剖來達到一定的實踐教學效果。具體實踐操作流程如下圖1所示。1.了解電子產品原理并選購適合的產品教師制定研究電子產品后，引導學生通過各種途徑查閱相關資料，自行了解該電子產品的電路原理和基本構造等相關情況。通過了解發現熒光燈電子鎮流器采用的主要技術為高頻開關變換，它能有效的進行電流值的切換，其工作原理如下圖2所示[2]。在對熒光燈電子鎮流器的電路原理結構有一定了解后，就需要學生選購電子產品進行解剖，必須對市場上的產品進行一定的調研、分析、對比，并結合自身的實際情況選擇最適合用于實踐的電子產品。而關于電子產品的型號、規格、復雜程度都由學生自己決定，本文所用到的實例研究的熒光燈電子鎮流器額定功率是30W。2.結合實物繪制電路圖并分析電路原理在CDIO模式的引導下，選擇了電子實物，就需要對其進行一定的分析研究。首先，就要求學生結合熒光燈電子鎮流器實物，繪制其具體的電路圖，這是最基礎也是最關鍵的一個環節，對后續的研究分析具有重要影響。因此，要求學生必須細心、耐心，務必確保電子電路圖的精準。本次用于研究的30W功率的熒光燈電子鎮流器電路圖如下圖3所示：繪制出具體的電子電路圖后，就需要結合相關理論知識對其進行詳細分析，全面深入了解掌握電子電路的原理。從上圖3中可以發現，主要涵蓋了eMI濾波器、橋式整流器、PFC電路、DC-AC半橋逆變器和熒光燈輸出電路幾大部分[3]。其中，eMI濾波器主要是減弱電網電磁干擾，并防止電子整流器的電磁干擾侵入電網，圖中L1、C1、F0共同構成了eMI濾波器。橋式整流器旨在將電源轉換為直流電壓，PFC電路包括了D5、D6、D7、C2、C3五部分，有效的延長了整流二極管的導通時間，將電流為零的死區時間控制在半周期的1/3范圍內。而DC-AC半橋逆變器構成中有自振蕩啟動電路、功率晶體管、可飽和脈沖變壓器、電感器及串聯諧振電路。加電后，直流總線的電壓通過電阻對電容充電，到達一定程度后就會沖破二極管，將電流注入Q1功率晶體管導通，這時形成的電流主要流向是：C4－上燈絲－C9－下燈絲－L2－T1b－Q1－R5－地，正在充電的是C9。當Q1導通后，啟動電路無法對其產生作用，主要通過T1繞組間耦合形成的反饋來維持，在電流升高后，變壓器將會達到飽和狀態，Q1基極電位降低，而Q2則升高，在系列連鎖反映后Q2也將處于飽和導通狀態，Q1截止，在C9開始放電后就會改變原來的電流路徑。而在T1磁芯飽和后，Q2就會進入截止狀態，而Q1重新進入飽和，如此的循環往復產生的脈沖電流交替變化導致串聯電路出現諧振，將其電壓脈沖加在燈管兩端就能點亮熒光燈。而在這個過程中，還設置了電流為0的死區時間，不僅避免了晶體間的損壞，也大大提高了續流效果。3.重新設計并測試電路，達到改良目的在對熒光燈電子鎮流器電路原理進行一定的了解分析后，就需要針對其存在的不足提出整改意見，并重新設計新的電路圖，最終進行測試，以達到整改目的，這是在CDIO模式下電子電路實踐教學的重要環節。通過對電路原理的分析發現，可以改進的在于eMI的電磁傳導干擾，打破原來的共模干擾與差模干擾單一的傳導干擾方式，形成一種新的復合型濾波器，具體如圖4所示[4]。這里有兩個電容器，即X（C1、C2）和Y（C3、C4），其中X主要用于減弱差模信號干擾，而Y則是用來抑制共模干擾信號的。通過測試發現在兩個電容器的共同配合下，降低了電磁干擾效果，對電子產品電路的正常運行起到了一定的保護作用。

三結語

綜上所述，將CDIO用于電子電路實踐教學過程中，能達到良好的教學效果，利于提高學生的動手實踐操作能力，應當予以重視[5]。

作者:文輝 蔣艷英 單位:桂林電子科技大學

參考文獻

[1]鄧文婷，謝斌盛.基于CDIO的電子電路實踐教學方法初探[J].實驗科學與技術，2016,14（2）：92-94，102.

[2]毛興武，祝大衛.新型電子鎮流器電路原理與設計[M].北京：人民郵電出版社，2008：41-66.

[3]鄧文婷，朱靜.電子電路實踐教學探索[J].東莞理工學院學報，2014,21（3）：109-113.

[4]董海濱.熒光燈電子鎮流器的eMI濾波器設計[J].照明工程學報，2012,32（5）：112-116.

[5]張誠，林志貴等.基于CDIO模式的《電子系統設計》課程改革[J].教育教學論壇，2013（1）：36-37.