电子科学论文范文

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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。

（3）T2～T3主开关Tr开通。由于Tr的体二极管已导通，创造了ZVS条件，因此应当利用这个机会，在t=T3时给Tr加驱动信号，使Tr在零电压下导通，等效电路如图3（c）所示。

（4）T3～T4iLr线形下降阶段。t=T3，Tr1关断，由于D1导通，Tr1的电压被钳在V0值，Lr的储能释放给负载，其电流线形下降，等效电路图如图3（d）所示。

（5）T4～T5ids恒流阶段。t=T4，D1关断，这时Boost型ZVT-PWM变换器如同普通Boost型变换器的开关管导通的情况一样，等效电路如图3(e)所示。

（6）T5～T6Cr线形充电阶段。t=T5，Tr关断，恒流源Is对Cr线形充电，直至t=T6时，Vcr=Vo。等效电路图如3（f）所示。

型变换器开关管关断的情况一样，处于续流状态，直到t=T0，下一周期开始，等效电路图如图3(g)所示。刚才图3所示的七个工作原理可以用七个运行从上面的分析可以看出，经过教师的巧妙处理，将教材193页上复杂的升压型零电压转换PWM电路的工作原理通过图解结合文字解说的方式，进行详细的阐述，经过这样的处理，学生都能掌握和理解。接下来笔者将所学课堂理论知识与实际应用相结合，达到加深学生印象和突破难点的效果。

1.2课堂理论知识的具体应用上面对升压型零电压转换PWM电路的工作原理进行了阐述，学生对其工作原理有了一定的理解，但是他们可能疑惑，学了这个知识难点，到底它具体应用在哪些地方呢？逆变电路在教材第五章123页对升压变换电路的作用一个是电压抬升，另外一个是是功率因数校正，这两个知识点我们已经掌握，那针对这次学的升压型零电压转换PWM电路，跟普通升压型电路作用没什么差别。于是笔者就将升压型零电路应用于功率因数校正电路中，一个是验证软开关理论，另一个就是验证其功率因数校正功能。图4所示为升压型零电压转换PWM电路在功率因数校正电路中的具体应用，其整个系统的工作原理首先是市电220V交流输入，通过不控整流变成直流电，但是由于采用二极管整流以及大电感电容滤波，因此系统功率因数比较低，而且含有大量的高次谐波。关于功率谐波的危害在本教材69页第三章整流电路中的3.5.1节中有详细的阐述[6]，在这里不做具体叙述。由此可见，在不控整流电路中引入升压型零电压转换PWM电路的主要目的就是提高系统的功率因数，另外一方面，由于引入了新的电路，因此系统的效率会降低，由此需要采用软开关技术来提升系统效率，这也是本节的软开关技术应用的一个具体体现。根据电路理论和模拟电子技术的知识可以算出系统的元器件参数：输入电压Vin为单相220V，升压电感L为470μH，谐振电感Lr为8.3μH，谐振电感Cr为958pF，输出滤波电容Co为2200μF，开关频率f为100kHz。然后在仿真软件Pspice中搭建仿真模型并进行仿真。图中显示了主开关管Tr是在辅助开关管Tr1关断后才开通的，而且辅助开关管导通时间很短，显著地减少了开关管Tr的损耗。图7为主开关管Tr驱动波形Vgs，漏源电流波形Ids以及漏源电压Vds的仿真波形图。图中我们可以看到主开关管在开通前先有电流反向流过其体内二极管，使漏极电压箝位到零，再加驱动脉冲从而实现零电压开通。当驱动脉冲变为零时，由于主开关管Tr漏源极两端并联着谐振电容，使得主开关管Tr漏源两端的电压缓慢上升，从而实现零电压关断，在这里笔者要特别强调这就是这节课学习难点的软开关的工作原理。图8为输入交流电压和电流波形图，从图中我们清楚地看到输入电流很好跟随交流输入电压，实现了功率因数校正的目的。因此通过零转换PWM电路的课堂教学示范，可以得出以下结论：

1）学生可掌握升压型零电压转换PWM电路的基本工作原理；

2）学生复习了功率因数校正的概念；

3）学生通过课堂所学理论知识的应用将前面所学章节和本节课知识联系起来，达到了融会贯通的效果。

4）最重要的是激发了学生的学习兴趣，帮助他们更加容易地掌握课堂教学难点。

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二、电子秤的发展趋势

电子秤是载于秤的台座、盘、钩上的物品的重量由传感器蠕变反应平衡，而由仪器数字显示的电子衡器。电子秤集机、电、仪于一体，具有多功能、高精度、快速和动态计量、稳定可靠等特征，代表了衡器产品发展的方向。电子秤属于日用衡器，为劳动密集型产品。电子秤产品总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化;其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其功能趋向是称重量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其应用性能趋向上综合性和组合性。

(1)小型化

近几年新研制的电子平台秤结构充分体现了体积小、高度低、重量轻(即小、薄、轻)的发展方向。对于低容量的电子平台秤和电子轮轴秤，可采用将薄型或超薄型的圆形称重传感器，直接嵌入钢板或铝板底面与称重传感器外径相同的盲孔内，形成低外形的秤体结构，称重传感器的数量和位置由秤的额定载荷和力学要求计算决定。钢板或铝板就是秤体的台面，称重传感器既是传感元件，又是承力支点，极大地减化了秤体结构，减少了活动连接环节，不但降低了成本，而且提高了稳定性和可靠性。对中等或较大容量的电子平台秤、电子地上衡，已经出现了采用方形或长方形闭合截面的薄壁型钢，并联排队列焊接成一个整体的竹排式结构的秤体，4个称重传感器分别安装在最外边两根薄壁型钢两端的切口内，安装在称重传感器承力点上的固定支承就是秤体的承力支点，既减化了承力传力机构，又节省了秤体高度，这是一种很有发展一前途的秤体结构。对于大型电子平台秤，可利用有限单元法进行等强度和刚度计算，采用抗弯刚度大的型材和轻型波纹夹心钢板等。

(2)模块化

对于大型或超大型的承载器结构，如大型静动态电子汽车衡等，己开始采用几种长度的标准结构的模块，经过分体组合，而产生新的品种和规格。以5、6、7m长的同宽度3种标准模块为例，由单块、二块、三块到四块分体组合，可以组合成长度为5-28m的22种规格的分体式秤体结构。当然在实际应用中，根据各行业用户的需要，选择其中10余种常用的标准规格即可。这种模块化的分体式秤体结构，不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且也大大地提高了生产效率和产品质量。同时还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力。

(3)集成化

某些品种和结构的例如小型电子平台秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨道衡等，都可以实现秤体与称重传感器，钢轨与称重传感器，轨道衡秤体与铁路线路一体化。如秤体与称重传感器一体化的便携式静动态电子轮轴秤，多用硬铝合金厚板制成。其结构原理是经过固溶热处理强化的铝合金板，或通过在4个角上钻孔和铣槽分别形成4个悬臂梁型称重传感器;或在铝合金板的底面铣出多个对称的盲孔和盲槽形成整体剪切梁型称重传感器。这就使得秤体与称重传感器合二为一，即铝合金板既是秤体台面又是一个大板式称重传感器。以后者结构的10t便携式动态电子轮轴秤为例，其尺寸为720mmx550mmx32mm，重量约为23kg。

(4)智能化

电子秤的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。使电子秤在原有功能的基础上，增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能，这就是当今市场上采用微机化称重显示控制器的电子秤与采用智能化称重显示控制器的电子秤的根本区别。

(5)综合性

电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理等问题。例如在流量计量专业，如果按照传统的理论和方法建造一套标准大流量测量系统，价格相当昂贵。如果采用称重法即质量流量法，只要将重量和时间测量准确，大流量的测量问题就迎刃而解了。对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，使称重、计价、进库、销售管理一体化，实现管理自动化。这就要求电子计价秤能与电子计一算机联网，把称重系统与计算机系统组成一个完整的综合控制系统。

(6)组合性

在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系统还要求具有可组合性，即测量范围等可以任意设定;硬件能够依据一定的工作条件和环境作某些调整，硬件功能向软件方向发展;软件能按一定的程序进行修改和扩展;输入输出数据与指令可以使用不同的语一言和条形码，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。

三、我国电子秤的不足

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二、课程设计实施

（一）课程的培养目标

通过本门课程的学习，逐步培养学生具备以下四种类型的能力：1、专业核心能力：综合利用电子技术的基础知识进行理论设计的能力；具备一定的生产、生活中的电子电路的制作及维修能力。2、社会适应能力：自学创新能力；团队合作能力；独立解决问题的能力。3、行业通用能力：熟练应用Multisim仿真软件。4、岗位专用能力：元器件识别检测，仪器的使用及保养。知识目标的培养具体包括以下5个方面：1、认识各种电子元器件，掌握电子元器件的特性、参数选择以及检测方法。学会常用电子仪器的使用及器件手册的查阅。2、通过搭建各种典型电子电路，了解元器件在电路中的作用，掌握典型电路的工作原理。3、通过焊接技术的学习，使学生掌握焊接技术机理，掌握合格焊点的质量标准。了解生产企业中电子产品的制造过程。4、熟练掌握Multisim仿真软件的使用。5、能够进行一个简单电路或一个简单电子产品的设计、焊接、制作与调试。

（二）教学项目的选取

充分利用校内外教学资源，以项目作为教学的载体，采纳企业人员的建议，基于工作过程选取典型功能电路作为教学项目。教学项目实施进程表设计如下：企业常用到的一些大型的焊接设备，例如：波峰焊和贴片焊，在校内无法让学生亲身体验，因此可采取带领学生去校外的企业参观学习的形式作为教学的补充。项目一至五为模拟电路，项目六和七为数字电路，模拟电路是数字电路的基础。电路结构的选取由简单到复杂，呈递进关系。教学中以学生为主体，体现了“教学做”一体化的教学模式。

（三）教学项目的具体实施

1、教师给出具体项目后，学生根据电路图选取并检测所需的元器件。2、运用Multisim仿真软件进行电路的仿真实验，学习掌握电路的工作原路。3、利用面包板搭建实际电路，进行电路的参数调整并调试电路使其符合性能要求。4、将实际搭建电路与仿真电路对比，进行误差分析。5、通过举一反三，对所学电路进行拓展。6、运用Multisim仿真软件仿真拓展电路培养学生的电路设计能力。

（四）课程教学方法及手段

本门课程教学方法的使用大体归纳为三点：1、基于企业实际开发电子产品的设计流程，采用仿真与实践相结合的项目导向教学方法。根据实际教学需要，将案例教学法、问题教学法、擂台竞赛法等多种教学方法灵活应用。同时，注重人文与专业的结合，重视做人做事的教育，将职业道德、职业规范、职业技能的培养有机结合。2、教育技术的应用：借助现代教育手段，可以使学生了解行业最新的技术信息，开阔学生的眼界，并促进教学内容更新完善。3、体验性学习的广泛开展：通过校内实训室的实际动手操作，校内外企业的参观学习，使学生亲身体验，产生直观的感受，通过体味领悟，使学生真正弄懂知识，从而收到良好的教学效果。所使用到的教学手段主要有：1、采用多媒体教学影片。2、准备电子教案，并且采用多媒体课件辅助教学。3、充分利用校园网和互联网：学生可以根据自己掌握知识的程度有选择的进行学习，通过校园网随时进入仿真实验室进行操作。通过大量互联网的使用使学生了解最新的行业资讯。教师也会给学生提供一些电子行业相关的网站供学生参考。4、利用真实的实践教学环境。例如：项目八电子产品的制造过程这一知识目标的学习，通过带领学生进入校外企业参观学习以及安排学生观看多媒体教学影片的形式来实现。在参观的过程中，由我们顶岗实习的学生给新生做详细的介绍。一方面，学生直观了解电子产品制造的全过程，另一方面，亲身感受企业真实的工作环境，提前做好心理准备，明确发展的方向。

（五）课程的评价体系

《电子设计初步》课程采用项目实施过程的考核机制，企业参与、教师评定与学生互评相结合。总评成绩由实践表现和项目累积成绩两部分组成。其中，实践表现部分结合企业用人标准给个人打分，包括出勤率、学习态度、查阅资料质量、电路所测参数、校内、外企业参观实习表现等。实践表现占个人总评成绩的30%。项目累积成绩部分给出的是团队成绩，学生互评推选出优秀作品参加小组间的评比，校内实训室完成的项目由教师打分给出小组的项目实践成绩；校内企业完成的项目请企业人员参与评分，项目累积成绩占个人总评成绩的70%。

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在新课程背景下的中职电子教学中，课堂氛围逐渐变得枯燥乏味，教师在讲台上滔滔不绝地讲个不停，而学生却表现得无精打采，在课堂上不是睡觉就是玩手机，这严重违背了新课程背景下的教育准则，并且教师不懂得从实际出发，没有运用有效且可行的教学方法去挖掘学生的潜能，这将严重影响教育发展的步伐。教师在备课时没有充分利用教材内容来组织一些小活动，忽视学生都有着一颗爱玩的心理。如果在课堂上加入一些小活动或做一些小游戏，不仅可以引起学生学习的兴趣，还可以让学生主动融入课堂。唯有这样，才能调动学生学习的主动性与积极性。

2.课程设计不完善

在新课程背景下的电子教学过程中，教师没有将理论课程知识与实践课程相结合起来给学生传授新的电子技术知识，这会使学生记住了相关的理论知识，而忘记了实践知识，若不然就是记住了实践知识，而忘记了相关的专业理论知识，这些都严重导致了学生学习新知识而导致相关知识脱节，并且部分专业知识与现实严重脱轨，学生所学的知识与社会所需要的不相符合，这不仅不利于学生吸收新的知识，还将会在一定程度上阻碍社会的发展。

二、新课程背景下中职电子教学中解决对策

1.在电子教学中，教师不仅要有科学以及合理的课程设计，还要引起学生学习的兴趣，发掘学生的潜力

在电子教学中，教师可以采用一些活动来进行教学，但不要脱离教材内容，这样不仅可以让学生踊跃参与，让学生在游戏中感受到学习的乐趣，并且不但让学生学到了相关的知识，还让学生通过实践得到了相关专业知识的内容。

2.不断提高师资力量，加强教师对于电子教学能力的培养

学校应当制订出完善的针对教师电子教学的培养策略，规定每个月安排教师在校外进行培训，在学校的时候要对教师进行不定时的电子教学能力测试，只有这样才能让教师的教学能力得以不断提高，知识结构不断更新和丰富。在培训过程中，也要求教师进行社会实践，去到一些企业中了解现在社会对于专业方向的需求，以此来面向专业化教学，让学生时刻适应社会的发展，这样也可以增加学生的就业成功率和就业筹码，为学生的就业方向奠定基础。