李杰

（重慶市龍門浩職業(yè)中學(xué)校 重慶 401336）

基于Proteus仿真的單向可控硅實(shí)訓(xùn)電路設(shè)計(jì)

李杰

（重慶市龍門浩職業(yè)中學(xué)校 重慶 401336）

中等職業(yè)學(xué)校的培養(yǎng)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)：在重視學(xué)生專業(yè)理論知識教學(xué)的同時(shí)，更注重學(xué)生專業(yè)技能的鍛煉、培養(yǎng)、提高，以及做人做事能力的增強(qiáng)。目前，中職學(xué)校的各級各類專業(yè)技能大賽日益增多，專業(yè)實(shí)訓(xùn)技能教學(xué)水平亟須快速提高，而專業(yè)技能必須以專業(yè)理論為基礎(chǔ)和依據(jù)。因此，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的鉆研、開發(fā)、設(shè)計(jì)，理實(shí)一體化教學(xué)模式的實(shí)施就顯得越來越重要。利用電子仿真軟件幫助我們進(jìn)行電子實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)，就顯得十分必要和可行。

Proteus仿真；單向可控硅；實(shí)訓(xùn)電路設(shè)計(jì)；理實(shí)一體化

在中職電子專業(yè)課程教學(xué)活動(dòng)中，教師總希望使用實(shí)用、有趣的電路，但實(shí)際上適合具體教學(xué)環(huán)境的電路數(shù)量不足、已有電路與專業(yè)課程內(nèi)容聯(lián)系不夠密切、涉及的知識技能跨度大。解決辦法之一就是電子專業(yè)教師根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況需要，主動(dòng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)電路的設(shè)計(jì)與制作，開發(fā)合適的理實(shí)一體化實(shí)踐課程項(xiàng)目。

中職電子專業(yè)對可控硅的教學(xué)往往采用 “理論講解→元件識別測試→調(diào)光臺燈電路安裝”的模式。在這種教學(xué)過程中，理論知識和實(shí)訓(xùn)技能各個(gè)部分相對獨(dú)立，缺乏相互融通，且電路采用220V交流電源不方便調(diào)試檢測，所以學(xué)生對可控硅的理解難以全面和深入。一線教師應(yīng)用心、認(rèn)真地尋找解決辦法，提高專業(yè)教學(xué)的有效性和針對性，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)技能水平，同時(shí)提高自身的科研能力。以下針對一個(gè)基于Proteus仿真的可控硅測試電路實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行分析研究。

項(xiàng)目電路設(shè)計(jì)

為了更直觀顯性地掌握可控硅專業(yè)理論，解決以上所說問題，需要設(shè)計(jì)一個(gè)安全、簡單、直觀、多功能的可控硅實(shí)驗(yàn)電路。筆者經(jīng)過多方資料查找、原理分析，確定了一個(gè)簡單實(shí)用的單向可控硅實(shí)訓(xùn)電路。整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)包括：變壓器變壓→橋式整流→電容濾波→集成穩(wěn)壓→可控硅主電路→可控硅觸發(fā)電路→可控硅關(guān)斷電路等部分。具體電路圖如下頁圖1所示。

在實(shí)踐中，首先，根據(jù)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行Proteus各項(xiàng)仿真，包括：（1）整流、濾波及穩(wěn)壓后電壓、波形測試仿真。（2）通過單向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通、保持、關(guān)斷過程仿真，得出其通斷的條件。（3）通過單向可控硅控制極（G極電阻/電壓）的仿真得出其控制極狀態(tài)對導(dǎo)通的影響。在仿真中驗(yàn)證理論、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)電路功能所需要的專業(yè)知識、技能目標(biāo)等相關(guān)因素。

接著，筆者在以下方面進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)：（1）學(xué)生分小組根據(jù)教師提供的資料包進(jìn)行單向可控硅理論、實(shí)訓(xùn)電路原理等必備知識的自學(xué)。（2）電路圖的識讀，元件識別及測試。（3）PCB電路板（萬能板）的設(shè)計(jì)及電路的焊接搭建。（4）用萬用表、示波器等工具進(jìn)行電路測試、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析。（5）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫，可控硅工作原理、導(dǎo)通與截止條件的歸納總結(jié)。（6）小組討論本次實(shí)訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)、收獲、不足及改進(jìn)辦法等。

圖1 單向可控硅控制電路圖

Proteus仿真實(shí)踐研究

（一）思路

電路圖大致設(shè)計(jì)好后，具體的元件參數(shù)還要確定，試驗(yàn)的現(xiàn)象還要定性，測試的數(shù)據(jù)還要定量。在具體焊接裝配前，我用Proteus仿真軟件對電路進(jìn)行仿真、設(shè)計(jì)、調(diào)試。

（二）仿真內(nèi)容及過程

在明確整個(gè)仿真的目的、任務(wù)之后，進(jìn)行實(shí)際的仿真操作。在這個(gè)過程中，由于仿真的具體元件與我們實(shí)際焊接組裝所用的元件參數(shù)不完全相同，以及所用軟件的自身局限性，所仿真的數(shù)據(jù)、現(xiàn)象可能會(huì)有所差別。這在實(shí)際設(shè)計(jì)、仿真過程中要加以注意和區(qū)分，并采用合適的方法、措施進(jìn)行補(bǔ)償或修正。

電源部分的仿真 在給15V變壓器通電后，運(yùn)行仿真軟件，仿真結(jié)果如表1所示。

表1 仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

單向可控硅觸發(fā)/維持/關(guān)斷過程仿真 單向可控硅工作條件的仿真過程如表2所示。

至此，整個(gè)電路的仿真基本結(jié)束。在此過程中，我們預(yù)計(jì)到和預(yù)計(jì)不到的情況都體現(xiàn)出來了，為我們下一步的電子組裝、調(diào)試做好了準(zhǔn)備。

表2 單向可控硅工作條件仿真表

電路制作實(shí)踐與教學(xué)實(shí)施

以電路原理圖及仿真結(jié)果為依據(jù)，接下來就是進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和電路裝接、調(diào)試了。由于這個(gè)電路比較簡單，同時(shí)考慮到方便學(xué)生組裝、測試，我就用單塊的“萬能板”安裝，且將元件間距適當(dāng)擴(kuò)大。經(jīng)過PCB設(shè)計(jì)和元件焊接安裝、調(diào)試，完成的電路板如圖2所示。

電路安裝完整后，進(jìn)行實(shí)際加電測試，發(fā)現(xiàn)仿真中的各項(xiàng)功能完全正常，各處的電壓波形也與仿真相吻合。至此，在仿真指導(dǎo)下的實(shí)際電路制作、調(diào)試就完成了。然后就是根據(jù)理實(shí)一體化教學(xué)模式進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)。在講授理論知識時(shí)以“必需、夠用”為原則，強(qiáng)調(diào)“實(shí)用、適度”，而技能訓(xùn)練部分強(qiáng)調(diào)科學(xué)、規(guī)范及創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在教師的安排引導(dǎo)下，使二者同步交叉進(jìn)行，達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐又加深對理論知識理解的效果。同時(shí)，教學(xué)中還貫穿“教學(xué)做考”四位一體化教學(xué)，達(dá)到了較好的效果。

經(jīng)過教師對電路的仿真驗(yàn)證、實(shí)物裝調(diào)，以及對課程的整體設(shè)計(jì)、完善、教學(xué)實(shí)施，學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)和綜合實(shí)訓(xùn)探索得到了技能的增長。更重要的是，學(xué)生掌握了整流、濾波、穩(wěn)壓原理，還通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析等顯性因素獲得了單向可控硅的觸發(fā)、維持、關(guān)斷相關(guān)理論知識，并培養(yǎng)了學(xué)習(xí)、探索、團(tuán)隊(duì)合作等方面的能力。

用Proteus仿真軟件指導(dǎo)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)電路設(shè)計(jì)、教學(xué)設(shè)計(jì)及實(shí)施，已經(jīng)是一個(gè)很有效的教學(xué)思路和途徑，也使實(shí)訓(xùn)課有了良好的保障。更重要的是，教師在整個(gè)過程中探究了教研教改，增長了知識技能，獲得了自信和樂趣，是一個(gè)良性循環(huán)，好的開始。

圖2 單向可控硅控制電路實(shí)物圖

[1]王英.電工電子技術(shù)與技能[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2]清華大學(xué)電子學(xué)教研組.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].北京：高等教育出版社，1995.

[3]人力資源和社會(huì)保障部教材辦公室.電子EDA（Proteus）[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2009.

G712

A

1672-5727（2013）12-0164-02

李杰（1974—），重慶市人，重慶市龍門浩職業(yè)中學(xué)校講師，研究方向?yàn)殡姽?、電子技術(shù)、電子EDA、單片機(jī)技術(shù)。