直流穩壓電源設計方案精選(九篇)

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第1篇：直流穩壓電源設計方案范文

關鍵詞：連續可調；直流電源電路；軟啟動；電壓補償；LM317

中圖分類號：TN710

文獻標識碼：B

文章編號：1004―373X(2008)04―012―03

1 引 言

電子電路要正常工作，電源必不可少，并且電源性能對電路、電子儀器和電子設備的使用壽命、使用性能等影響很大，尤其在帶有感性負載的電路和設備(如電機)中，對電源的性能要求更高。在很多應用直流電機的場合中，要求為電機驅動電路提供1個其輸出能從0 V開始連續可調(0～24 v)的直流電源，并且要求電源有保護功能。實際上就是要求設計一個具有足夠調壓范圍和帶負載能力的直流穩壓電源電路。該電路的設計關鍵在于穩壓電路的設計，其要求是輸出電壓從0 V開始連續可調；所選器件和電路必須達到在較寬范圍內輸出電壓可調；輸出電壓應能夠適應所帶負載的啟動性能。此外，電路還必須簡單可靠，能夠輸出足夠大的電流。

2　電路的設計

符合上述要求的電源電路的設計方法有很多種，比較簡單的有3種：

(1)晶體管串聯式直流穩壓電路。電路框圖如圖1所示，該電路中，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，該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，該變化與由于供電電壓u1。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)。因輸出電壓要求從0 V起實現連續可調，因此要在基準電壓處設計輔助電源，用于控制輸出電壓能夠從0 V開始調節。

單純的串聯式直流穩壓電源電路很簡單，但增加輔助電源后，電路比較復雜，由于都采用分立元件，電路的可靠性難以保證。

(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。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。

(3)用單片機制作的可調直流穩壓電源。該電路采用可控硅作為第一級調壓元件，用穩壓電源芯片LM317，LM337作為第二級調壓元件，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，并加上軟啟動電路，獲得0～24 V，0.1 V步長，驅動能力可達1 A，同時可以顯示電源電壓值和輸出電流值的大小。

正、負端壓差控制電路的作用是減少LM317和LM337輸入端和輸出端的壓差以降低LM317和LM337的功耗。穩壓電路由三端穩壓芯片LM317(負壓用LM337)及器件組成，輸出電壓控制電路采用繼電器控制的電阻網絡。電阻網絡的每個電阻都需要精密匹配，電阻的精密程度直接影響輸出電壓的精度。電壓電流采樣電路由單片機控制實時對當前電壓電流進行采樣，以修正輸出電壓值。掉電前重要數據存儲電路用以保存當前設置的電壓值，可以方便用戶在重新上電后不用設置，而且也不會因為電壓值過高損壞用戶設備。

該電源穩定性好、精度高，并且能夠輸出±24 V范圍內的可調直流電壓，且其性能優于傳統的可調直流穩壓電源，但是電路比較復雜，成本較高，使用于要求較高的場合。在實際中，如果對電路的要求不太高(這種情況較多)，多采用第二種設計方案。

3　實際電路的設計

電路采用三端集成穩壓器電路方案，電路原理圖如圖4所示。其中IC為三端集成穩壓器。晶體管T，阻R3和電容器C組成軟啟動電路。電阻R4和二極管D組成電壓補償電路。電容C2為輸出濾波電容。

(1)三端集成穩壓器LM317及其調壓原理。圖4中IC采用了LM317系列三端集成穩壓器，其輸出電壓調節范圍可達1.25～37 V，輸出電流可達1.5 A，內部帶有過

(3)軟啟動電路設計。軟啟動電路由晶體管T，電阻R3，R和電容器C組成。其作用是使電路輸出電壓U0有一個緩慢的上升過程，以適應感性負載(如直流電機)的啟動特性。當輸入電壓U1接入時，因C上的電壓不能突變，故T因基極電位較高而飽和導通，使U2(LM317的2腳電位)和U3都很低，故U0很小，隨著C的充電，T的基極電位下降，其集電極電位(即U2)升高，使U3升高(因U32為一穩定電壓)，所以U0也升高。當C充滿電時，T被截止，啟動電路失去作用，U0也達到設定值。啟動的時間可以通過改變C和R的值進行調整。

(4)改進方案。由于該電路的輸出電壓的調整完全依賴電電位器R2的改變，因此R2的改變范圍較大，這樣在輸出電壓的調整過程中，容易調過頭或調不足，要準確地實現0～24 V寬范圍的電壓任一電壓有些調整比較麻煩，必須反復調整，只依賴R2是比較困難的，如果將電位器R2用一個電位器R′2和電阻R檔串聯實現，通過一個開關實現電阻R檔的改變從而改變輸出電壓的范圍，并在所選擇的輸出電壓范圍內通過改變電位器R′2的阻值得到所需要的準確的直流電壓輸出。電路如圖6所示。

第2篇：直流穩壓電源設計方案范文

所謂項目驅動教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎之上的教學法，學生綜合素質和各種能力的提高都需要通過項目驅動教學模式來實現。該教學方法要求在教學過程中以項目為主線來展開，把相關的知識點融入到項目的各個環節中去，層層推進項目。通過對問題的深化或功能擴充，來拓寬知識的廣度和深度，直至得到一個完整的項目解決方案，從而達到學習知識、培養能力的目的。項目驅動教學法屬探究式教學法，老師根據學生已有的知識、水平、經驗和興趣，與學生共同擬定、實施一個項目來進行教學活動。在教學實施過程開始，教師引導學生選定“有意義”的項目，所謂“有意義”是指項目能夠將課程中的理論知識融入到項目中并具有開放性;在項目實施過程中，老師在課堂教學中將融于項目的理論知識適當加以講解，學生可以在項目實施過程中用理論指導實踐，同時在實踐過程中強化對理論知識的理解和掌握，兩者有機結合，既能提高學生的興趣，又可以在制定修改設計方案、分工協作中鍛煉學生的自學能力、實踐能力和創新能力，極大地發揮學生的主觀能動性。在項目完成的基礎上，可以引導學生對項目進行總結、交流和討論，強化項目實施過程中學到的知識和技能，不但如此，可以引導學生在已實施項目上提出新問題、優化性能、擴充功能，進一步培養學生的鉆研精神，挖掘學生的創造潛力。

二、項目驅動教學法在模擬電子技術課程中的應用

本文以直流穩壓電源為例，介紹項目驅動法在模擬電子技術課程中的應用，該方法可以推廣到該課程中的其它知識點，如功率放大電路、信號處理和信號產生電路等。

(一)項目的選擇。項目的選擇在項目驅動教學法中起著舉足輕重的作用，項目選擇要遵循以下原則:一是盡可能覆蓋直流穩壓電源涉及的所有知識點，如整流電路、濾波電路、穩壓電路等，項目完成后學生能理解和掌握直流穩壓電源所涉及所有理論知識，掌握運用這些理論知識的技能;二是項目要具有開放性，主要體現在項目的可拓展性，學生能夠在已完成的項目上開展進一步的研究工作，包括性能的優化、功能的擴展等，如穩壓電源轉換效率的提高、穩壓性能的提高等。在項目的實施過程中，學生可以充分發揮其主觀能動性，增強團隊協作能力，培養學生的鉆研精神和協作精神。三是選擇實際的工程項目，可以鍛煉學生從事工程項目開發能力，畢業后無需崗前培訓直接擔任設計開發任務，從而拓寬學生畢業就業渠道。按照以上原則，選擇直流穩壓電源作為項目開展教學活動。在課程中的其它知識點，也可根據以上原則選擇合適的項目，如在功率放大電路中選擇擴音器作為項目、信號處理和信號產生中選擇信號發生器作為項目等。

(二)項目的實施。項目驅動教學法中項目實施遵循層層推進的原則，按“搭積木”的方法，將項目分解成不同層次的小項目，每個小項目包含在不同知識點里，由不同的理論知識進行指導，由淺入深、由小到大，該章節課程結束時項目也就完成了。在整流濾波課程結束后，項目小組可以利用該章節所學的理論知識作為指導，討論如何實現整流濾波環節，以整流電路為例，項目小組要確定選用單向半波、全波還是橋式整流或倍增整流，在確定了電路種類后要選擇元件，確定元件必須具備的功能和性能，搭建電路后，要進行性能測試，測試的結果與理論計算值進行比較，分析產生差異的原因，尋找改進的措施。在整流電路設計完成后，進行濾波電路的選擇和設計，討論采用電容濾波還是電感濾波，各有什么優勢，如果采用電容濾波，電容的取值應該多大、耐壓性如何，紋波電壓多大等，設計完成后進行測試，將測試結果與理論值比較并進行相應的處理。經過整流濾波后的電壓值還不能夠給精密度較高的電子設備供電，因此需要進一步穩壓，這正是整流濾波后續課程內容，在這部分課程結束后，項目小組就可以討論穩壓電路方案，將所學的理論知識運用到實踐中，確定采用串聯反饋式穩壓電路還是集成穩壓器實現穩壓，或設計兩種方案并進行對比，方案確定后選擇元器件搭建電路并進行測試，以此類推，在課程結束時完成項目。

(三)討論和總結。項目完成后，各項目小組將項目過程中形成的設計方案、圖紙、電路系統整理后，結合項目的心得體會撰寫項目報告，在班級進行成果展示并匯報，其他小組成員可以對該組的項目展開討論，如設計方案是否得當，元器件的選擇是否合理，是否考慮了功能、性能和經濟性要求等，項目小組可根據其他同學的建議對項目進行改進和優化。

(四)項目的拓展。項目的基本功能實現后，學生能夠較好地掌握了直流穩壓電源的基本知識，利用基本知識開展直流穩壓電源設計的基本技能，該章節的教學任務也就基本完成，取得較好的教學效果，在此基礎上可以鼓勵學生進一步對已完成項目進行功能和性能的拓展。老師可引導學生對項目提出新要求，如功能上的擴展:不可調單向電壓輸出擴展為可調雙向電壓輸出;性能上的擴展:電壓穩定性的提高、電源轉換效率的提高等，通過功能和性能的拓展，可進一步開發學生的創新思維，挖掘他們的創造潛力。

三、項目驅動法在模擬電子技術教學中取得的成效和存在的問題及對策

(一)取得的成效。將項目驅動法應用于模擬電子技術課程教學中，取得了以下成效:

1．學生對模擬電子技術課程產生濃厚的興趣，學習效率得到明顯的改善。一方面一改以往課堂上無精打采的狀態，課堂氣氛變得活躍，與老師的互動明顯增加，因此學生的學習效率提高了，老師的積極性和效率也得到提高，形成了良性循環，使課堂教學效果得到明顯改善;另一方面一改課后作業敷衍了事的狀態，項目組成員分工查閱資料，討論項目方案，加強與老師的交流，課后學習的目的性很強，有效地提高了課后學習的效率。

2．學生的理論知識和實踐技能得到系統訓練。因項目選擇有針對性，涵蓋了模擬電子技術的所有知識點，學生全程參與項目實施的每個環節，所以學生的理論知識和實踐技能能夠得到系統訓練。另外，項目的實施如方案的確定、元器件的選型、電路的設計、制作和調試是在理論指導下完成的，使得學生所學的理論能夠得到實際應用，而在項目實施過程中通過查閱資料、討論、老師的指導，使得學生能夠在實踐中強化對理論知識的理解、掌握和拓展。

3．學生的工程應用和創新能力得到很大提高。因為選擇的項目都是實際工程項目，所以項目的實施完成對于提高學生的工程應用能力起著很大的作用，同時因為項目的開放性特點，可以鍛煉和提高學生的創新能力，學生畢業后無需進行崗前培訓即可直接上崗完成開發任務。另外，通過項目的實施，學生的團隊協作精神、綜合運用知識的能力等都會得到培養。

(二)存在的問題及對策。盡管在模擬電子技術中進行了項目驅動教學法的嘗試，并取得了較好的效果。但是要將項目驅動教學法全面推廣，最大限度地發揮其功效，還存在一些問題需要解決。

1．項目驅動教學要求老師有豐富的工程實踐經驗，而教師隊伍中具備這種能力人的比例還不高。針對這個狀況，可以從兩方面開展工作，其一是較強校企科研和項目合作，可以派遣在職教師到企業掛職，為企業解決實際問題的同時鍛煉自己的工程經驗;其二是可以聘請企業中的資深工程師到學校擔任兼職教師。

2．項目選擇的問題。任課教師參與開發過的項目數量是有限的，不一定是“有意義”的項目，而且不一定適合教學。針對這個問題，除了要加強校企合作，多培養雙師型人才，還要按項目選擇的原則認真篩選、規范定題，不斷積累，提高項目的數量和質量。

3．組織能力和協作精神的培養問題。項目的實施可以鍛煉項目小組組長的組織能力，培養組員的協作精神，但如果組長在項目實施過程中只由一個人承擔，其他組員的組織能力就得不到鍛煉，有可能引發矛盾，更談不上相互協作了。針對這個問題，可以采用組員輪流值班的方法解決，即在每個模塊的設計和實施過程中由不同組員擔任組長，可有效地解決組織能力和協作精神的培養問題。

四、結語

第3篇：直流穩壓電源設計方案范文

電源是一切電子設備的基礎，沒有電源就不會有如此種類繁多的電子設備。中職學校電工電子專業的同學作為初學者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。

【關鍵詞】

直流穩壓電源 設計 優化 測評

【正文】

電子設備對電源電路的要求就是能夠提供持續穩定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩定的直流電能。另外，很多中職學校的電工電子專業初學階段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。下面我們就直流電源的基本設計問題進行探索。根據中職學生在校學習階段的實際需要，提出以下的設計任務和要求：

一、設計要求

1．輸出電壓可調：Uo= +3V ～ +9V

2．最大輸出電流：Io max= 800mA

3．輸出電壓變化量：ΔVop_p≤5mV

4. 穩壓系數：SV≤3×10-3

二、設計方案和論證

穩壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四個部分組成，基本設計：

方案一：單相半波整流電路

傳統單相半波整流簡單，使用元件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。

方案二：單相橋式整流電路

使用的整流元件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個元件所承受的反向電壓為電源電壓峰值。根據實際情況，綜合3種方案的優缺點:決定選用方案二。

三、各電路設計和參數估算

整流電路采用橋式整流電路，電路所示。在u2的正半周內，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。

在設計時，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯或電容器與負載電阻串聯，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流：

（I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩壓電路可選集成三端穩壓器電路。

3．1集成三端穩壓器的選擇

三端可調式集成穩壓器內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優良、不易損壞、等優點。其電壓調整率和電流調整率均優于固定式集成穩壓構成的可調電壓穩壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同。

輸出電壓表達式為:

在式中，1.25是集成穩壓塊輸出端與調整端之間的固有參考電壓 ，此電壓加于給定電阻 兩端，將產生一個恒定電流通過輸出電壓調節電位器 ，電阻 常取值 。電路加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10µF大電容放電倒灌入三端穩壓器而被損壞。

LM317其特性參數：

輸出電壓可調范圍：1.2V～37V

輸出負載電流：1.5A

輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V

能滿足設計要求,故選用LM317組成穩壓電路。

3．2電源變壓器的選擇

電源變壓器的作用是將來自電網的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：

由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值 ，輸入電壓與輸出電壓差的最大值 ，故LM317的輸入電壓范圍為：

即

，取

變壓器副邊電流： ，取 ，

因此，變壓器副邊輸出功率：

由于變壓器的效率 ，所以變壓器原邊輸入功率 ，為留有余地，選用功率為 的變壓器。

3．3整流二極管和濾波電容的選用

由于： ， 。

IN4001的反向擊穿電壓 ，額定工作電流 ，故整流二極管

選用IN4001。

3．4濾波電容

根據，

和公式

可求得：

所以，濾波電容：

電容的耐壓要大于 ，故濾波電容C取容量為 ，耐壓為 的電解電容。

四、 原理圖和元件清單

1． 使用DXP2004設計總原理圖，然后由軟件自動生成的元件清單。

2． 元件需要三極管、二極管、電解電容、電阻、穩壓管、電位器若干。

五、安裝與調試(使用Multisim10調試)

按PCB圖，制作好電路板。安裝時，先安裝小元件，這樣方便元件的擺放，因此先安裝整流電路，再安裝穩壓電路，最后再裝上濾波電路。軟件如果沒有LM317元件，用LM117代替。模擬實驗中：

1. 電位器R2取最大值時，Uo=9.088V

2. 同理電位器R2取最小值時,Uo=2.983V

3. 電位器在0到10K之間，輸出電壓連續可調：約為3V~9V。

六、測試性能與分析

1．輸出電壓與最大輸出電流的測試

一般情況下，穩壓器正常工作時，其輸出電流I0要小于最大輸出電流，Iomax，取 ，可算出RL=20Ω，工作時 上消耗的功率為：

故 取額定功率為10W，阻值為20 Ω的電位器。

測試時，先使 ，交流輸入電壓為220V，用數字電壓表測量的電壓值就是Uo。然后慢慢調小 ，直到Uo的值下降5%，此時流經 的電流就是 ，記下 后，要馬上調大 的值，以減小穩壓器的功耗。當R5（RL）=20歐姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA，同理Uo下降5%（8.332V）時，Io=846.644mA,即Iomax=Io.

2．紋波電壓的測試

用示波器觀察Uo的峰值，（此時Y通道輸入信號采用交流耦合AC），測量ΔUop-p

的值（約幾mV）。由示波器得出：ΔUop-p=106。845uV

3．穩壓系數的測量

按實際連接電路， 在 時，測出穩壓電源的輸出電壓Uo。然后調節自耦變壓器使輸入電壓 ，測出穩壓電源對應的輸出電壓Uo1 ；再調節自耦變壓器使輸入電壓 ，測出穩壓電源的輸出電壓Uo2。則穩壓系數為：

因為，在調試中，無法得到自耦變壓器，所以只能把電壓歸算到降壓器的輸出電壓(Ui):

U1=198V,Ui=10.8V,U1=220V,Ui=12.0V,U1=242V,Ui=13.2V

Ui=10.8V時，Uo=8.72V Ui=13.2V時，Uo=8.740V

所以，穩壓系數： =0.0022

結論：誤差在允許的范圍內，本設計已達到要求。

第4篇：直流穩壓電源設計方案范文

【關鍵詞】教育理念；ISAS教學；仿真教學；信息化教學

《電子電路分析與應用》是高職院校機電和電氣自動控制等電類專業的一門極其重要的專業基礎課程，在過去的教學實踐中，存在著不少問題，主要體現在：1.教學注重概念與理論，忽視實踐環節，教學內容與實際工作崗位脫節，缺乏“基于工作的學習”和“基于學習的工作”的職業教育理念；2.教學方法和手段仍然是沿襲過去的方式，沒能充分的利用現代化的教學工具和網絡信息平臺。本文就《電子電路分析與應用》課程教學內容、教學方法改革的研究與實踐進行了初步探討

1.教學內容的整合與項目制教學體系的構建

1.1教學內容的整合

“基于工作的學習”，要求我們作為職業教育工作者，要深入行業生產第一線，充分了解職業工作崗位對從業人員的要求，解構工作崗位所必需的知識和技能，重構課程的教學內容，調整教學方式。《電子電路分析與應用》就是把以往的“模擬電子技術”、 “數字電子技術”等課程，按照“解構工作，重構學習”重新整合成的一門專業基礎課程。

1.2項目制教學體系的構建

在“解構工作，重構學習”的思想指導上，我們將課程分為“職業規范與素養”、“ 穩壓電源分析與調試”、“音頻功放分析與調試”、“溫度控制器”、 “數字時鐘”五個項目進行教學，讓學生了解安全生產常識、“6S”管理規范，掌握焊接技能、電子元器件識別、儀器儀表使用、方框圖分析、單元電路記憶與分析、電路仿真、電路分析、電路測量等知識和能力；為學生后續專業學習領域提供必備的電子技術基本知識、基本理論和基本技能。

2.更新教學理念，改革教學方法

2.1項目驅動結合ISAS教學方法

長期以來，教學過程沒有體現出學生的主體地位，學生在學習過程中只是被動的接受者，表現出來就是學生學習興趣下降，不知道學了干什么，更不知道學會了有什么用，難以達成老師所期望的教學效果。筆者認為，教師只是學生學習興趣的引導者、學習的指導者和幫助者；將ISAS（信息搜索分析技能）教學法引入課堂教學就是要發揮學生自身的積極性，體現了教學過程學生的主體地位；授課教師跟據實際案例，提出問題，比如，什么是“直流穩壓電源”，它有哪些應用，做一個“直流穩壓電源”，要用到哪些元器件，電路怎么連接的等等，學生在教師的指導下查找相關資料，學習相關知識，掌握相關的技能，包括元器件的識別、方框圖分析、焊接技能，學生購買元器件等，并自行安裝調試，完成“直流穩壓電源”作品的制作，期末對每個學生的作品一一進行測試，測試結果作為課程考核依據；這種教學方式，讓學生知道自己在學什么、做什么，有目的性、有針對性，體現出“基于學習的工作”的職業教育理念。

2.2應用Multisim軟件進行仿真教學

隨著計算機應用的日益普及，在電類專業中，利用計算機進行仿真教學已經引起人們廣泛關注，在高職院校中，由于受到生源的限制，許多學生對單純的理論講授感到乏味，對抽象的數學推導感到厭煩，而電路仿真直觀、生動、形象，可操作性強；同時在教學實踐中，還由于受實訓設備、場地和經費的限制，許多實訓項目的實訓效果不夠理想甚至一些實訓項目不能開出。這些都嚴重的抑制了學生的學習興趣，影響了課程的教學效果；所以仿真教學的應用與開展對于整體提升學生學習積極性，全面提高教學質量有非常積極的作用。利用計算機仿真教學，只需一臺電腦，安裝仿真軟件，構建一個良好的仿真平臺，就相當于隨身攜帶了一個實訓室，不僅可以實現電路的仿真測試并且可以按照需要，實時進行修改，方便實用。所以，筆者在具體的教學過程中，要求學生掌握Multisim軟件的使用，對學習中的一些典型電路進行仿真，對電路的性能模擬測試，驗證電路設計方案的正確性，優化電路設計等。

2.3充分利用互聯網開展信息化教學

課程信息化教學建設是教育信息化實施中的一項重要內容。最近幾年來，我院的教學信息化程度不斷提高，學院實現了有線網絡的普及和無線網絡的校園全面覆蓋，為教學帶來了極大的便利。世界大學城空間（http：//）利用互聯網這一平臺，使得世界大學城空間建設的資源具有共享的特點。依托互聯網，我們可以把世界上其他相關優秀教師授課的資料，包括視頻、文字、表格和圖像等，引入到自己的教學中來；這種引入是對我們教學的一種極其重要補充，可以極大的開闊學生的視野，更新教師的觀念，也可以彌補我們在實際教學中存在的一些不足，實現優質教學資源的共享。舉例來說，在《電子電路分析與應用》課程教學目標中，示波器的使用是一項非常重要、必須掌握的基本技能，但是，在以往的教學中，由于受到師資、設備、場地和教學課時的限制，不可能對每一個學生都做到一一指導，一些學生想學卻沒有完全學會，抑制了學生的學習興趣；而現在我們利用世界大學城空間，將示波器操作技能做成視頻文件上傳到自己的教學空間，讓學生利用課余時間觀摩、復習，在課堂里也可以對著示波器操作技能的視頻資料自己練習，從而能夠很快的熟練掌握示波器操作技能；利用世界大學城空間進行教學常常起到了事半功倍的效果。

在高職院校的課程教學改革中，作為教師，我們首先要更新自己頭腦中僵化落伍的觀念，研究學生如何學，確定自己怎么教，激發學生的學習興趣，改進我們的教學方法，才能達成專業學習與工作崗位的對接，培養出社會需要的高技能人才。

第5篇：直流穩壓電源設計方案范文

關鍵字： 直流穩壓電源; 過流保護; 自動檢測控制; 蓄電池

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）06?0153?03

Research and implementation of DC regulated power supply

CHEN Wan?li， ZHOU Ming?liang， JIA Yu?fei

（Huanghe S & T College， Zhengzhou 450063， China）

Abstract： In many modern communication equipments， stability and quality of power supply are required in the power system. The structure and working principle of the DC power supply are introduced in this paper. It is mainly composed of DC stabilivolt expanding current circuit， soft start and overcurrent protection circuit， uninterrupted power supply circuit， automatic detection control circuit and alarm circuit. The standby power supply can make a exchanger keep working in another eight hours in power off condition， and ensure calls not to be interfered by the voltage from the outside world. This design has the characteristics of simple structure， low cost， stable and reliable working performance.

Keyword： DC stabilized power supply; overcurrent protection; automatic examination control; battery

0 引 言

現代電子設備是一個極為復雜的電子系統，在一些重要的系統、設備或儀器中，要求供電系統不能中斷供電，例如通信、防盜、醫療、科研系統等的供電，假如一旦發生斷電，將會發生一系列的事故。 本文介紹了一種主要針對市電在停電或電壓不穩定時，使用的直流穩壓電源，其為程控交換機提供備用電源，以保障其能持續供電8個小時，從而保證通話質量不受影響。它有軟啟動和過流保護功能，對蓄電池具有自動檢測功能，能夠防止過充過放現象。延長了交換機的使用壽命。

1 系統設計方案設計[1]

系統原理框圖如圖1所示。

<E：＼王芳＼現代電子技術201506＼現代電子技術15年38卷第6期＼Image＼41t1.tif>

圖1 系統原理框圖

2 系統各部分電路原理簡介

2.1 變壓器

變壓器是將市電轉變成所需要的交變電壓。電源的質量直接影響著備用電源的性能和使用壽命，因此變壓器的選擇也尤為重要，本次設計電路輸出負載電壓為5 V（后續電路元件電壓及蓄電池充電上限電壓總和），額定電流為1 A，所以其負載功率為5 W，考慮到變壓器工作在70%的容量時最佳，所以使用7 W的變壓器即可適合。

2.2 整流濾波電路

整流電路將交流電轉換成直流電。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。本電路采用單向橋式整流電路，電路圖見圖2。

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圖2 單向橋式整流電源

在單相橋式整流電路中，選擇ICZ20。其主要參數：額定平均電流20 A;最大整流電流時和正向電壓壓降為0.45～0.65 V，最高反向電壓下的反向電流平均值≤6 mA完全可以適應要求。

濾波電路可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足C≥2.5[TRL，]其中T為輸出交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻[2]。濾波電路見圖3。

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圖3 電解電容濾波電路圖

2.3 過流保護電路

如圖4所示，由于晶體管都是工作在線性狀態，靜態Q點處在飽和p線性和截至區域，在電流正常時（<1 A），電阻R1產生的電壓使晶體管BG1導通，而電阻R2，R3產生的壓降還不足以使晶體管BG2導通，所以電流經R2，R3后經并聯晶體管擴流。在電流慢慢的達到1 A 左右時，流經R2，R3的壓降使晶體管BG2降漸漸處于線性接近飽和的區域，使得流過晶體管BG1的電流減小，電阻R8的壓降降低，并聯晶體管BG3，BG4，BG5，BG6處于線性區域。在電流超限（>1 A）時，電阻R2，R3上的壓降使晶體管BG2導通，電阻R1被短路，這樣降低了晶體管BG1的基極電位，使得BG1截止，電阻R8上沒有壓降，并聯晶體管的基極因為沒有偏置電壓而截止，停止擴流，達到保護擴流管作用。

2.4 直流穩壓擴流電路

本文設計的穩壓電路是為了給整個系統提供穩定的直流電壓，平滑的直流電不能滿換機對直流電源的需要，穩壓電路的作用是讓輸出的直流電壓在市電電壓或負載電流發生變動時保持穩定。所采用的穩壓器輸出電流太小，不能滿足負載所需的電流，所以采用晶體管并聯擴大輸出電流。電路由三端可調輸出穩壓器LM317及并聯晶體管來實現。

本文中擴流電路采用的是四只晶體管BU508A（BU508A所允許通過的最大電流15 A）并聯使用，均流電阻Re=0.1 Ω，R4，R5，R6，R7形成電壓串聯負反饋電路。負載所需的電流≤10 A，所以接四只晶體管，每只晶體管通過的電流≤2.5 A，所用擴流管電流應不小于7.5 A，這樣安全系數為3，電路的安全系數越高，使電路供電質量越好[3]。過流保護和擴流電路見圖4。

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圖4 過流保護和擴流電路

2.5 軟啟動電路

電路在接入瞬間會產生很大的脈沖電流，這樣會對電路中的電子元件和蓄電池造成損害，使其性能和使用壽命大大降低，所以要設計本電路，使得電路中的電壓和電流緩慢的上升到額定值[4]。軟啟動電路如圖5所示。

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圖5 軟啟動電路

2.6 單向導通器

本設計是為了防止蓄電池電流倒灌對前幾個單元電路中的元器件造成損害而設計，實際上它是一個二極管橋式整流電路，但是，不是用它的整流功能，而是用它的單向導通功能，它可以通過大電流，如果單接一個二極管可能會因大電流而燒壞，失去單向導通性。

2.7 不間斷供電電路

本設計是在交換機市電供電突然中斷，或是市電電壓突然降低，交換機的電源由市電切換至備用電源，并在市電恢復正常時，將負載切換至市電。切換過程中，要求無時間差。其實現方法見圖6。

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圖6 不間斷供電電路

2.8 控制電路設計

本次設計采用LM339電壓比較器，通過采樣蓄電池的端電壓和基準電壓來比較，以輸出高低電平來控制繼電器動作。此部分電路主要由三部分組成，一是電源部分，二是過充檢測控制電路，三是過放檢測控制電路。電源部分是由晶體管BD235和270 Ω/4 W的電阻組成的共集電極電路（輸出電阻小，具有典雅跟隨的特點）和兩個串聯12 V穩壓二極管組成。

24 V電壓的確定是為了滿足24 V繼電器和電壓比較器LM339的工作電壓，所以由蓄電池組通過的電壓經270 Ω/4 W的大功率電阻降壓，1 kΩ R13為晶體管BD235提基極偏置電壓，使BG8導通，形成電壓跟隨器，兩個串聯的12 V穩壓二極管將電壓穩定在24 V，而接兩個12 V的穩壓管是為了給電壓比較器LM339一個參考電壓[5]。圖中所接的電容為濾波電容，控制電路設計如圖7所示。

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圖7 聲光報警電路

過充控制電路部分所接的繼電器為24 V常開型繼電器，電壓比較器則是比較蓄電池充電電壓是否達到所限定的上限值，若達到控制繼電器動作，閘刀閉合，給蓄電池充電，當充到所規定的穩定電壓時，控制繼電器斷開。過放控制電路部分主要是同過電壓比較器LM339來檢測蓄電池組因放電是否到了規定值而過放，若過放，控制繼電器動作，閘刀斷開，停止放電;若蓄電池組的電壓回到穩定電壓則控制繼電器閉合，處于放電狀態。這里所接的繼電器為24 V常閉型繼電器[6]。

2.9 聲光報警電路

作用是在蓄電池因放電而電壓下降，到達限定值時，根據檢測電路傳來的信號報警，時長1 min。聲光報警電路見圖8。

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圖8 控制電路設計圖

2.10 蓄電池選擇

目前通信電源所帶的蓄電池大多是先進的閥控式密封鉛酸蓄電池，它可以做到免維護或少維護，無環境污染，是當前較為理想的蓄電池。本設計采用的就是48 V 100 Ah的蓄電池組。由于本設計為負載提供的是48 V，≤10 A且時長為8 h的供電，選擇100 A?h的容量是為了保證蓄電池在正常工作后留由余量。

3 結 語

本次設計的不間斷直流電源，主要是由硬件電路組成的，重點是備用電源的大功率部分和對蓄電池充、放電上下限的控制，還有電路的過流保護和軟啟動單元電路。保證蓄電池在市電中斷后能提供8 h的供電，盡可能地減小由于蓄電池的使用不當所帶來的損失。通過調試后，本設計實現了設計的要求，可以實現設備的供電要求。

參考文獻

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[2] 朱雄世.新型電信電源系統與設備[M].北京：人民郵電出版社，2000.

[3] 張惠，馮英.電源大全[M].成都：西南交通大學出版社，1993.

[4] 楊承毅.電子技能實訓基礎[M].北京：人民郵電出版社，2005.

第6篇：直流穩壓電源設計方案范文

關鍵詞：高職；“教學做”一體化；項目教學；能力訓練；虛擬課堂

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）09-0033-02

《電子技術》是電氣電子信息類專業重要的職業能力訓練課程，具有很強的實踐性。傳統的《電子技術》課程教學是由理論講授＋實踐操作＋綜合實訓三部分構成，不利于學生對知識的理解和鞏固，存在理論與實踐銜接不上、學生應用知識能力差的問題。對高職學生而言，存在著理論學習難以理解、實踐能力難以提高等問題。筆者擬對《電子技術》課程標準設計與“教學做”一體化實踐進行探討。

課程標準設計理念

項目教學法對接受職業教育的學生而言，具有針對性強的優點。學生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創新的艱辛與樂趣，培養分析問題、解決問題的能力以及團隊精神和合作能力，受到了師生的廣泛歡迎，成為職業教育領域探索追求的新方法。

經職業教育課程改革后，《電子技術》課程打破了原來的傳統教學模式與知識體系，采用項目化、“教學做”一體化的教學方式。項目的選取以小型化、典型化、實用化為目標，以夠用、實用、有用為原則。每個項目分解為多個任務，以任務為中心，整合技術實踐知識與技術理論知識，驅動項目教學。選擇以典型的電子產品為主題的項目學習單元，以典型產品的設計與制作為主線，讓學生在每一個學習單元中，都能體驗電子產品從設計、制作到調試的整個過程。課程教學采用“教學做”一體化的教學模式。

課程標準設計了以“直流穩壓電源的設計與制作”、“擴音器的設計與制作”和“三角波發生器的設計與制作”3個典型項目為主題的學習單元，其學習內容涵蓋了原來模擬電子技術部分的學習內容；設計了以“四人表決器的設計與制作”、“四路搶答器的設計與制作”、“計數器的設計與制作”與“觸摸延時電子開關電路的設計與制作”四個典型項目為主題的學習單元，其學習內容涵蓋了原來數字電子技術部分的學習內容，整個學習過程圍繞典型電子產品項目進行，可以大大提高學生的電子設計與制作興趣。學習完每個項目后，教師指導學生進行相應的拓展項目學習。在課程學習結束后設計有綜合實訓項目，以進一步提升學生對電子制作的興趣，使其善于應用相關的電子技術知識。

課程要求培養學生的知識能力與實踐技能并重，課程的實施采用“教學做”一體化的教學模式。

“教學做”一體化實踐探討

課程的教學實施突破了以往的課堂教學教理論、實驗室練實踐能力的模式，將二者合一，將知識學習融入實踐中，采用了“教學做”一體化的教學模式。課程實施過程中，要始終把握以教師為主導、以學生為主體的“雙主”教學模式。下面就本課程的“教學做”一體化實踐過程進行探討。

圍繞核心器件展開教學 每個項目的電路都有其核心器件，核心器件的特性及典型應用電路的學習是整個項目學習的基礎。抓住核心器件展開教學，有助于學生理解項目電路，進行與核心器件相關的其他電子電路的學習。“直流穩壓電源的設計與制作”的核心器件是二極管、穩壓管、集成穩壓器件，“擴音器的設計與制作”的核心器件是三極管，“三角波發生器的設計與制作”的核心器件是運算放大器。掌握了核心器件的特性和作用，學生可以理解其他的應用電路。再進行拓展項目學習，可進一步提升學生的自主學習能力。

以能力訓練作為任務驅動項目學習 每個項目的學習以適量的能力訓練任務驅動，訓練任務與傳統模式下的實驗教學內容相似，所不同的是這些訓練任務是在學生沒有學習基礎知識之前，就由學生自主完成，通過實踐的相關數據或現象，在教師的引導下讓學生自己總結得出結論。“擴音器的設計與制作”能力訓練任務設計如表1所示。根據該項目電路的特點，將該項目的學習分解為前置放大級的測試與分析、推動級的測試與分析、負反饋放大電路的測試與分析、功率輸出級的測試與分析、擴音器的搭接與測試五部分，各部分又設置了小的能力訓練任務，以便于教學實施。

將知識學習融入能力訓練任務中 在教學實施過程中，通過學生搭建與測試能力訓練任務電路，充分發揮學生的主動性，引導學生總結思考，然后由教師進行理論分析。如在“晶體管測試能力訓練”項目中，測試電路如圖1所示。改變UBB值為0V、3V、5V分別進行測試，同時改變Rc的值，測試iB、iC、uBE、uCE。測試后，通過小組討論分析，要求學生畫出晶體管的輸出特性曲線，分析出晶體管的電流放大作用，并得出晶體管在三種工作狀態下及在每種工作狀態下發射結與集電結的偏置狀態。之后，教師再通過介紹晶體管內部結構特點與載流子的運動規律分析晶體管的電流放大作用。這樣，通過能力訓練任務可讓學生認識三極管的特性，較傳統知識講授的方式教學效果要好。

第7篇：直流穩壓電源設計方案范文

首先，電子產品裝配與調試教學中所選項目應是教學大綱規定的范圍內，大綱中知識點要滲入到各個項目中。其次，項目的操作難度應適中。項目中的內容是學生通過已有的知識水平可以做到的，容易制作成功的。好的項目應是教師能駕馭的項目，也是學生喜歡的項目。再次，項目在制作的過程中，要考慮實訓室的條件，能在萬能板上制作，還是需要在實訓臺上完成。另外，根據電子產品在生活中的應用確定項目方向，重點培養學生對電子產品的設計、裝配和調試能力，為學生將來從事電子方面的工作打下基礎。最后，項目應有實用價值。電子是一門應用性較強的專業，項目要結合實際情況和學生的技術水平，選擇一些可行的項目。

二、電子產品裝配與調試項目教學課題實例

項目名稱：耳聾助聽器電路裝配與調試。項目要求：根據對耳聾助聽器電路的要求，根據所學的電子技術理論知識，及電子裝配和調試技能知識，完成耳聾助聽器電路的設計、制作及調試。該項目分解為六個子項目。（1）在參照圖的基礎上完成耳聾助聽器電路的設計。（2）明確電路中各元件的參數。（3）繪制PCB印制電路圖。（4）完成耳聾助聽器電路樣品的裝配并調試。（5）根據樣品的實際調試情況完善電路的設計。（6）每人制作一件。項目準備：電子元器件若干、萬用表、示波器、函數信號發生器、直流穩壓電源、電烙鐵等。

項目實施：（1）講解原理：教師向學生講解耳聾助聽器電路的工作原理，并盡量用實物演示，有利于學生理解理論知識。（2）項目示范：將事先制作好的耳聾助聽器展示給學生，同時講解制作工藝。（3）項目講解：解析項目的總體結構，劃分子項目；講解重要的理論知識；指導實訓項目，并指導學生進行調試。（4）學生分組：學生分為三組，每組十人，推薦選出小組長。（5）任務書下達：教師向每組組長下達任務書，并對各小組產品提出明確要求。（6）小組設計：各組長向小組成員傳達老師布置的任務書，小組成員開始進行產品的設計。小組每完成一個子項目，就向教師報告。教師檢查每組完成的進度及完成產品的質量并進行評分。（7）產品的交付：每組樣品制作完成并調試成功后，交給教師檢查，經教師同意后，該小組內的成員開始每人制作一個耳聾助聽器。

項目驗收及評價：（1）教師結合學生實際的完成情況分組點評，并給出每組的考核成績。（2）將優秀作品及設計方案在班級展示，培養學生的學習熱情和團隊合作精神。

三、電子產品裝配與調試項目教學法的效果

第8篇：直流穩壓電源設計方案范文

1.全國大學生電子設計競賽的意義

1.1有利于培養學生的創新能力，激發學生對實踐課的興趣

傳統的實踐教學是理論教學的輔助，實驗內容多數是驗證理論知識，學生根據實驗指導書上的方法和步驟就可完成實驗，整個實驗過程學生完全是被動的[1]。這樣的驗證實驗不能實現對學生實踐能力和創新能力的培養，難以激發學生的對實踐教學的興趣。全國大學生電子設計競賽要求參賽學生在四天內完成從選題、搜集資料、設計方案、分析論證、元器件選擇、硬軟件設計、組裝、調試、測試、排除故障、做出成品和撰寫設計報告的全過程，并且要求三人組隊參賽，是對學生綜合素質的全面考核，具有極大的挑戰性[2]。比賽中既要動手操作，又要理論分析。經過培訓和參加競賽的學生，其實踐能力與創新能力都得到很大的提高，同時激發了學生對實踐教學的興趣。

1.2有利于增強學生的競爭意識和就業能力

在電子設計競賽中能脫穎而出的都是理論知識扎實，動手能力強，經過嚴格訓練，具有創新意識和協作精神的優秀學生。無論獲獎與否，參加過培訓和電子設計競賽的學生，在系統設計、方案論證、合作精神與創新能力等方面都有很大的提高，在畢業設計中受到老師的青睞，在實際工作中，表現出較好的獨立性，創新精神、協作能力與競爭意識，得到社會及用人單位一致的肯定和好評，增強了就業能力[3]。

1.3有利于推動電子技術類課程的教學改革

電子競賽題目是一批高水平的教授、專家根據電子技術發展的最新信息擬出的。選題涵蓋了模擬電路、數字電路、高頻電路、單片機應用、可編程器件、傳感器技術、自動控制技術和EDA等課程的內容[4]，競賽中既要考察學生的實際動手能力，又要考察學生的理論知識和創新能力；既有涉及知識面廣、功能多的系統設計，又有單一功能的電路設計；既有以指標性設計為目的的題目，又有以功能性設計為目的的題目；既有基本要求，又有發揮部分，同時在電子設計競賽中又鼓勵學生使用新技術、新器件和新電路，以滿足先進的技術指標。所以，對電子技術類課程的教學改革具有指導和推動作用。

2.對參賽學生的能力要求

參加電子設計競賽的學生應具備的實踐能力包括[5]：電子元器件的識別及使用方法、印制電路板設計與制作等電子設計制作基礎；集成直流穩壓電源、運算放大器電路、信號產生電路和處理電路、顯示電路和A/D轉換器等單元電路設計；通用鍵盤及顯示電路、單片機與液晶顯示接口電路、單片機與D/A和A/D轉換電路等單片機最小系統設計；FPGA最小系統和配置電路的設計及FPGA的最小系統板下載等可編程邏輯器件系統設計，以及資料查閱、綜合系統設計、創新設計和撰寫設計報告等。

3.電子設計競賽中反映的問題

我校歷屆培訓及競賽現場，主要表現出以下一些問題[6]。

（1）查閱參考資料的能力差。在拿到競賽題目后，學生都是先翻教科書，不去查找具有最新技術的期刊文獻，特別是上網搜集資料的能力差。

（2）對知識的綜合應用能力不強。對一個制作項目能夠提出的設計方案很少，不能對方案進行充分的論證和比較，生搬硬套參考電路，不能設計出簡單先進的電路，綜合應用所學知識分析和解決問題的能力較差。反映我們的實踐教學缺少綜合性、設計性實驗的訓練。

（3）新技術、新器件的應用能力差。有的制作項目如能采用新技術、新器件，如FPGA、CPLD等實現系統設計，不僅性能指標優于傳統電路，而且電路簡單。反映我們的實踐教學內容陳舊，不能緊跟電子科學技術的發展。

（4）不適應工程設計技術指標要求。競賽中學生對競賽題目的各類技術指標的實現和改善上感到無從下手。

（5）實驗動手能力不強。競賽過程中，一部分同學在安裝、焊接、電路調試、故障查找和排除等過程中操作不熟練，不能適當地設計實驗數據表格，不能通過對實驗數據的歸納、總結去分析、解決問題。反映我們的實驗教學驗證性實驗多，綜合性、設計性的實驗少，學生的動手能力和綜合運用能力沒有得到應有的訓練。

（6）單片機知識的應用能力有限。很多競賽題要用到單片機的知識去完成設計，部分參賽同學因單片機知識與應用能力不夠，未能取得較好的競賽成績。

（7）設計報告撰寫的質量不高。設計報告的格式與內容存在很多缺陷，方案論證不夠充分，理論分析不夠嚴謹。反映我們的實驗課教學忽視了實驗報告這個重要環節。

4.電子技術類課程的實踐教學改革

根據全國大學生電子設計競賽的內容及要求，針對學生在培訓和競賽過程中暴露的問題，我們對電子技術類課程的實踐教學進行了如下改革。

4.1改革實踐教學體系

依據學科專業特點，結合我校實際，將實踐教學從理論教學中分離出來，單獨設課、單獨考核，構建起一個與理論教學體系相互匹配，相互聯系、相互補充，相對獨立、科學優化的實踐教學體系。將實驗教學環節劃分為三個層次[7]。

（1）基本技能訓練層：以電子工藝實習、實訓為教學內容，掌握萬用表的使用，電子元器件識別、檢測，印制板制作、焊接，直流穩壓電源組裝，收音機安裝調試等基本操作技能。以電路分析、電子測量、模擬電子技術、數字電子技術等專業基礎課的實驗為教學內容，掌握信號發生器和示波器等常用儀器的使用方法，培養正確記錄、處理數據及分析實驗結果的能力。

（2）課程設計實驗層：以電子技術、單片機技術、EDA技術等課程的實驗為教學的主要內容。通過對簡單電路的設計，熟悉常用電子元器件，學會查閱元器件手冊及通過互聯網尋找所需資料的方法，讓學生通過安裝調試，學會通過調整元件參數，滿足實驗指標要求。

（3）綜合設計實踐層：以傳感器技術及應用、單片機技術、EDA技術、電子系統綜合設計等課程實驗、電子設計競賽等課外活動為實踐教學環節，掌握用最先進的設計平臺和最新的工具進行高效的綜合設計，用組裝的系統電路板，用電子設計自動化仿真軟件Matlab、Muhisim等工具，進行“虛、實、軟、硬”相結合的現代電子技術設計實踐。要求學生能獨立完成從設計到制作的全過程，提高學生運用所學知識進行電路級的綜合設計能力以及系統級的開發應用和創新能力。

4.2更新實驗教學內容

實踐教學改革的關鍵是教學內容的改革，要根據認知規律、學科特點、實踐教學自身的規律和學生實踐能力、創新能力的培養要求，更新實驗內容。

（1）減少驗證性實驗，增加應用性、設計性、綜合性、創新性實驗。增加DSP、PLD、FPGA、嵌入式系統和虛擬儀器等先進的實踐教學內容[8]。增加單片機課程設計的實驗課時，加強其實驗和設計應用，增加EDA技術和Protel課程設計的實驗課時，加強Protel電路設計軟件和EDA電路設計仿真軟件的實踐應用；增加電子實習課時，增加和競賽有關電路的制作內容。實踐教學內容要體現最新的科技成果，反映運用現代科學技術成果的新的實驗技術和新的實驗方法，實現實踐教學內容的與時俱進。

（2）增加能培養學生實際操作能力的工藝性操作實踐。注重電子元器件特別是新型元器件的使用[9]。元器件選擇方面，除個別驗證性實驗仍保留部分分立器件外，其余均采用集成化，數字化，模塊化的器件，如集成穩壓電源、集成運放、集成功放、集成A/D，D/A等器件，RAM、EPROM集成電路，以及ASIC可編程控制器。對于綜合型、設計型實驗，指導學生選擇最新器件來完成設計。

（3）對整個課程體系的實驗內容進行整體優化組合，將同類課程體系或同類學科的實驗項目合并，創建新的綜合實驗課程，實現學科之間實驗內容的互相交叉滲透。修改綜合設計內容，把本專業的理論知識同單片機技術和PLC技術更多地結合應用，并把電子設計競賽知識結合其中。

（4）設立學生科研基金，資助運用新技術、新器件、新思想的電子設計與制作的學生課題[10]。把科研引進教學過程，鼓勵學生參與教師的科研工作和生產中急需解決或探索的實際問題的研究，培養學生的方案論證、裝配、調整、檢測，數據處理、數據分析、總結歸納，撰寫科研論文等能力。

4.3改革實踐教學方法

（1）實施開放式實踐教學

在實踐內容、實踐時間、實踐方法、組織形式等方面實行開放式教學，打破時間、空間的限制，提供給學生進行創造的環境，讓學生真正成為學習的主體[11]。在實驗內容上，設定必做實驗、選做實驗和自主實驗的比例，前者保證教學基本要求和基本技能訓練，后者則由學生根據自身的條件與興趣，在眾多的實驗課題中選擇，以達到因材施教的目的。課程設計、綜合性、設計性實驗，教師只提出設計的總體要求和要達到的效果，不制定統一的參數指標，設計步驟，給學生一個較大的創造空間。提倡方案的多樣性，給學生充分的創新機會。由學生完成從方案制定、電路設計、元件篩選、焊接組裝、程序設計、系統調試到設計報告撰寫、答辯等全部過程，教師變指導為引導，充分發揮學生的主動性。

（2）增大實驗室開放的力度

在安排好課內實驗教學的基礎上，充分利用實驗室資源，制訂實驗室的開放項目、開放計劃。在實驗室開放時間里，為學生提供實驗場地的同時，還為學生提供萬用表、信號源、示波器、電類實驗箱、單片機實驗箱等設備，還安排教師進行現場指導。建立現代化的實驗中心網上實驗預約與管理系統，在開放的平臺上，選做實驗和自主實驗學生可以個人預約，預約的內容包括實驗時間、場地、內容、指導教師等，這種“集中”和“自由”相結合的開放管理方式，提高了實驗室和儀器設備的利用率。

（3）開設電子技術實踐選修課

根據現代電子技術的發展和全國大學生電子設計競賽的情況，我們為電類專業的學生開設了如“電子制作”、“電子創新設計”等選修實踐課，內容包括簡單電路、系統電路和有創新特色的電子電路等的設計與制作等，為愛好電子設計的學生提供更多的學習機會。

（4）舉辦校內電子設計競賽，激發學生學習興趣

我校每年舉行的全校大學生電子設計競賽，按照全國大學生電子設計競賽的方式進行，在為電子設計愛好者提供施展才能機會的同時，也為參加全國大學生電子設計競賽選拔了隊員。在校領導和有關部門的支持及全國大學生電子設計競賽的影響下，參賽人數逐年增多，大學生電子設計競賽已成為我校學生最喜愛的科技活動。

（5）認真組織學生參加全國大學生電子設計競賽

我校是專升本不久的本科院校，電子類專業的辦學時間不長，基礎薄弱，參加全國性的電子設計大賽的經驗更少，我們把參賽作為學習、實訓、取經、提高的過程，參賽成績逐年提高。

第9篇：直流穩壓電源設計方案范文

關鍵詞：機器人；伺服電機；控制系統

中圖分類號： TP23 文獻標識碼：B

隨著機電一體化技術的不斷發展和工業自動化程度的日益提高，機器人在工業生產和日常生活等諸多方面都得到了越來越廣泛的應用。目前，仿人機器人作為機器人研究的熱門領域受到了極高的關注，其中，Biped型機器人以其結構復雜，自由度多和運動控制精度要求高等特點已經成為了仿人機器人研究的重中之重。

本文通過研究仿人機器人運動過程規劃以及伺服電機控制的基本原理和方法, 給出了Biped型機器人設計的整體方案。所述的機器人采用基于STC89C52單片機的高精度伺服控制系統，減少了傳統控制方法不穩定性對系統精度的影響。同時，選用了TR213高精度伺服電機，使機器人的運動機構在運行過程中協調、平穩。并通過單自由度調試、多自由度調試、運動過程規劃等實驗驗證了系統的可行性，所設計的機械結構及控制方法真正地實現了Biped型機器人控制的高精度、高穩定性和智能化。

1 整體結構設計

根據仿人機器人的行走、前進、后退、重心偏移和上下樓梯等運動過程要求，Biped型機器人主要由機械結構、高精度伺服電機、伺服控制系統和驅動系統等部分組成。

由于人體為左右對稱結構，為了達到仿人運動的目的，Biped型機器人也采用相同的對稱結構，如圖1所示。

以機器人行走過程中的右腿向前移動過程為例，在此過程中包括重心左移，右腿抬起前移，右腿放下和重心恢復四個階段。為了實現動作要求，機器人需要踝關節、膝關節和髖關節6個自由度配合完成，其各關節的轉動角度范圍如表1所示。從表中可以看出，踝關節1、2可以通過轉動完成整體結構重心沿y軸方向的移動控制，保持機器人在動作過程中的重心穩定；膝關節3、4和髖關節5、6通過配合轉動改變機器人沿z軸方向的雙腳高度以及雙腳沿x軸方向的前后位置控制，實現機器人的動作要求；另外，雙足機器人各個關節角的運動范圍都大于人類各個關節角度的運動范圍，可以滿足模仿人類動作的關節角度范圍要求。

2 高精度伺服電機的轉動控制

Biped型機器人的各關節的位置采用TR213高精度伺服電機的轉動進行驅動和控制，并由STC89C52單片機產生周期為20ms，脈寬為0.5ms-2.5ms的脈沖寬度調制（PWM）信號，該脈沖寬度與電機轉動的偏轉角度成正比，通過不同的脈沖輸入寬度可精確地控制伺服電機的轉動角度，其驅動分辨率達到1μs，角度分辨率可達0.09°，伺服電機的轉動角度控制原理如圖2所示。

位于伺服電機內部的齒輪組將電機的轉動速度成大倍數縮小，并將電機的輸出扭矩放大倍數后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉動，測量舵機軸轉動角度；電路板檢測并根據電位器判斷舵機轉動角度，然后控制舵機轉動到目標角度或保持在目標角度，其內部電路如圖3所示。

PWM信號進入信號解調芯片BA6688后將產生直流偏置電壓信號，該信號和芯片內部5K電位器所產生的基準電壓信號進行比較，將得到的脈沖進行展寬后輸入至芯片BAL6686，芯片根據展寬后的脈沖信號驅動伺服電機轉動，在此過程中，伺服電機的轉動將帶動電位器發生變化從而改變電壓差的大小，直到壓差為0時，伺服電機轉動到指定位置后停止轉動。另外，解調后的直流偏置電壓通過與在電位器上得到反饋電壓進行比較可得到正負電壓差，BA6688將該電壓差輸送的PWM信號給電機驅動電路BAL6686以驅動伺服電機正反轉。疊加在5K電位器上的另外一個信號Motor Back EMF信號將會使伺服電機產生一個反向電動勢，通過和給定的基準電壓進行比較可以改變伺服電機的轉速，從而控制機器人的動作速度。

3 伺服控制系統

Biped型機器人的伺服電機控制主要是通過STC89C52單片機所產生的PWM信號來實現。由555定時器組成的振蕩器作為時間基準信號，通過對其產生的脈沖信號進行計數來產生PWM脈沖信號，并由I/O口進行多路輸出，輸出后的信號經過整形處理，產生標準的PWM脈寬調制信號，以提高機器人動作的精度和穩定性。同時，STC89C52單片機上的FLASH為程序存儲提供了足夠的空間，還可以使用其串口和在線燒錄功能與上位機進行通信來完成對多路伺服電機轉動的控制。

4 驅動系統

為了使Biped型機器人具有足夠的驅動能力，在設計中采用具有較大輸出扭矩的TR213伺服電機，該電機的供電電壓為4.8-7.2V，最大輸出扭矩為13kg·cm，當其空載時電流很小，可以忽略不計，但當其動態負荷扭矩達到最大時驅動電流可達2A，但由于Biped型機器人的6個自由度一般不會全部同時工作在最大負荷狀態下，根據測試表明，在正常情況下每個伺服電機的電流小于0.5A，因此，采用電流為10A的直流穩壓電源為其供電，即可滿足其驅動要求。伺服電機控制電路與伺服電機驅動電路采用分開供電模式，由7805穩壓芯片為其提供穩定電壓，以減小伺服電機電壓波動對其造成的干擾，來提高控制精度。

結語

理論與實驗表明，所設計的Biped型機器人具有控制精度高、穩定性好和結構簡單等特點。通過高精度伺服電機和控制系統有效地減少了系統不穩定性對機器人運動過程造成的影響，為仿人機器人的開發和設計提供了一種比較理想的方法與解決方案。

參考文獻

[1] 史耀強.雙足機器人步行仿真與實驗研究 [D].上海：上海交通大學，2008.