張娟榮

?

基于protel99SE的單相直流穩(wěn)壓電源的仿真教學實踐

張娟榮

（咸陽職業(yè)技術學院，陜西 咸陽 712000）

本文通過基于protel99SE的單相直流穩(wěn)壓電源的仿真，以整流——濾波——穩(wěn)壓的層層任務遞進的項目式教學實踐活動，解決了電子技術課程傳統(tǒng)教學過程中師生互動差、教學參與率低、教學效果差的問題。同時，使得學生將軟件工具學習和專業(yè)課程學習緊密結合，為今后的專業(yè)課程學習、電路設計分析奠定了基礎。

仿真；橋式整流；教學實踐

0 引言

在各種電子設備中，直流穩(wěn)壓電源[1]作為直流能量的提供者，有著極其重要的地位。但在電子技術教學過程中，因電子技術知識較為抽象，而職業(yè)院校的學生基礎知識薄弱，理解能力較差，學生的學習興趣卻不高，每年的掛科率很高。而嘗試采用protel99SE的動態(tài)仿真功能教學，可以根據需要實時改變電路的相關參數，獲得直觀的波形圖。通過仿真電路，激發(fā)了學生好奇心，提高學生的建模能力和電路排查、分析能力。同時，教學過程中使得理論分析和仿真結果相輔相成、相互印證，進一步提高學生的理解能力。

1 單相整流電路的仿真教學實踐

整流電路[2]是利用二極管的單項導電性，將交流電變成單向脈動電壓。在小功率直流電源中，經常采用半波整流電路和橋式整流電路。

教學實踐中，首先根據半波整流電路結構，講解組成電路的各元件的作用，利用Protel99SE軟件搭建半波整流電路原理圖見圖1。其次設定參數，進行仿真操作，仿真結果見圖2。從仿真結果，可以直觀看出，輸入電壓是雙極性，但輸出電壓是單極性，且輸出只有輸入電壓的正半周，電源利用率低[3]。同時，輸出電壓脈動性大，直流性差。通過仿真觀察后，引導學生進行理論分析，得出定量結果。同時，因為電源利用率低，引出橋式整流電路。

橋式整流電路是由四個二極管接成電橋的形式構成。在教學實際中，首先說明電路的構成，各個元器件的特點、作用。其次利用Protel99SE軟件搭建橋式整流電路圖見圖3。最后設定參數，進行仿真操作，仿真結果見圖4。從仿真結果，可以直觀看出，輸入電壓是雙極性，但輸出電壓是單極性，且是全波波形，電源利用率比半波整流高出一倍。通過仿真觀察后，引導學生進行理論分析，得出定量結果[4]。同時，指出橋式整流濾波電路雖然提高了電源利用率，但是輸出波形的脈動性仍然沒有得到解決，引出橋式整流濾波電路。

圖1 半波整流電路原理圖

圖2 半波整流電路仿真結果

圖3 橋式整流電路圖

圖4 橋式整流仿真結果

2 單相橋式整流濾波電路的仿真教學實踐

單相橋式整流濾波電路[5]就是在橋式整流電路的輸出級并聯(lián)具有儲能作用的電抗性元件，具體搭建電路見圖5。經過并聯(lián)電容的充放電，負載上得到的輸出電壓就比較平滑，起到了平波作用。

設定參數，進行仿真操作，仿真結果見圖6。從仿真結果，可以直觀看出，相比于橋式整流電路的輸出波形，濾波電路[6]輸出電壓的脈動性大大減小，但是輸出電壓穩(wěn)定性仍然較差，引出橋式整流濾波穩(wěn)壓電路。

圖5 橋式整流濾波電路

圖6 橋式整流濾波仿真結果

3 單相橋式濾波穩(wěn)壓電路的仿真教學實踐

具體搭建單相橋式整流濾波穩(wěn)壓電路見圖7。設定參數，進行仿真操作，仿真結果見圖8。從仿真結果，可以直觀看出，相比于橋式整流濾波電路的輸出波形，輸出電壓的幾乎是一條直線，輸出電壓穩(wěn)定性得到提高[7]。

圖7 橋式整流濾波穩(wěn)壓電路

圖8 橋式整流濾波穩(wěn)壓仿真

通過基于protel99SE的單相直流穩(wěn)壓電源的仿真的項目式教學環(huán)節(jié)實施，電子技術課程的學生參與率得到提高[8]，實際教學過程中經常出現的教師講的津津有味，學生聽得昏昏欲睡的現象不翼而飛。同時，通過整流——濾波——穩(wěn)壓的層層任務遞進，仿真結果的一步步變得理想這個過程，引起了學生的好奇心，產生了學習的動力，激發(fā)了學習的熱情。同時，電路的搭建和仿真，又使得學生將學過的軟件技能和專業(yè)課程相結合，學生在實踐中強化了職業(yè)技能培養(yǎng)，提高了學習效率。

[1] 邢國泉. 基于Protel99se的整流、濾波、穩(wěn)壓電路的仿真教學[J]. 咸寧學院學報, 2010, 30(6): 34-35.

[2] 宗容芳. 基于PROTEL 99SE的電路仿真設計. 電子工程師. 2005(1).

[3] 武朝華, 姜勝軍. 基于Protel 99SE的模擬電路仿真分析[J]. 科技信息(學術研究), 2007(29): 203-204.

[4] 楊寶平. 青年教師如何上好《電子技術》課程的思考[J]. 信息與電腦(理論版). 2014(9).

[5] 于軍, 孫立輝. 電子技術基礎課程設計教學改革的研究與實踐[J]. 才智. 2017(6).

[6] 徐壇飛. 運用“任務驅動”教學法改革模擬電子技術基礎課程教學[J]. 職業(yè)技術教育. 2007(32).

[7] 陸瀅. 基于Protel99SE自動喂料機線路的改造設計[J]. 無錫南洋職業(yè)技術學院論叢, 2009, 8(2): 52-56.

[8] 王仁平, 鐘金重. 用Protel99SE實現模擬電路的分析與設計[J]. 自動化技術與應用. 2002(2).

The Simulation Teaching Practice Based on Unidirectional dc Stabilized Voltage Source protel99SE

ZHANG Juan-rong

(Xian Yang Vocationgal Technical College Shaan-Xi Xian-Yang 712000)

In this paper, based on the single phase dc regulated power supply simulation protel99SE, with rectifier, filter, voltage regulation project of progressive layers of task type teaching practice, has solved the traditional electronic technology course teaching process teachers and poor interaction and low participation of teaching, the teaching effect is poor. At the same time, it makes students combine software tool learning and professional course learning closely, and lays a foundation for future professional course learning and circuit design analysis

Simulation; Bridge rectifier; Teaching practice

TP391.9

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.07.025

張娟榮(1977-)，女，講師，主要研究方向：物理學教育、電工、電子技術教學。

本文著錄格式：張娟榮. 基于protel99SE的單相直流穩(wěn)壓電源的仿真教學實踐[J]. 軟件，2018，39（7）：121-123