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電子電路實踐教學方法探討論文
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(zhèn)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(yīng)用價值。
關(guān)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(chǎn)品，如電子產(chǎn)品，更是要加強實踐教學，才能培養(yǎng)更多的應(yīng)用型創(chuàng)新人才�；诖耍隒DIO模式進行電子電路實踐教學成為必然趨勢。
一關(guān)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(yǎng)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(lián)系，進一步提高教學效果。CDIO主要包含了4個方面的內(nèi)容，即conceive（構(gòu)思）、design（設(shè)計）、implement（實現(xiàn)）、operate（運作），這也明確體現(xiàn)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(guān)理論知識的理解鞏固，以理論聯(lián)系實際的觀念來培養(yǎng)更多創(chuàng)新型實踐能力強的高素質(zhì)工程技術(shù)人員[1]。電子電路是工科專業(yè)中的一門必須課程，其本身的動手實踐性較強，從對電子產(chǎn)品原理、結(jié)構(gòu)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(huán)節(jié)，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(zhèn)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(jié)合統(tǒng)一，利用對熒光燈電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)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(chǎn)品原理并選購適合的產(chǎn)品教師制定研究電子產(chǎn)品后，引導學生通過各種途徑查閱相關(guān)資料，自行了解該電子產(chǎn)品的電路原理和基本構(gòu)造等相關(guān)情況。通過了解發(fā)現(xiàn)熒光燈電子鎮(zhèn)流器采用的主要技術(shù)為高頻開關(guān)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(zhèn)流器的電路原理結(jié)構(gòu)有一定了解后，就需要學生選購電子產(chǎn)品進行解剖，必須對市場上的產(chǎn)品進行一定的調(diào)研、分析、對比，并結(jié)合自身的實際情況選擇最適合用于實踐的電子產(chǎn)品。而關(guān)于電子產(chǎn)品的型號、規(guī)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(zhèn)流器額定功率是30W。
2.結(jié)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(jié)合熒光燈電子鎮(zhèn)流器實物，繪制其具體的電路圖，這是最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，對后續(xù)的研究分析具有重要影響。因此，要求學生必須細心、耐心，務(wù)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(zhèn)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(jié)合相關(guān)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(fā)現(xiàn)，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(wǎng)電磁干擾，并防止電子整流器的電磁干擾侵入電網(wǎng)，圖中L1、C1、F0共同構(gòu)成了eMI濾波器。橋式整流器旨在將電源轉(zhuǎn)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(qū)時間控制在半周期的1/3范圍內(nèi)。而DC-AC半橋逆變器構(gòu)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(lián)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(chǎn)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(tài)，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(tài)，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(tài)，而Q1重新進入飽和，如此的循環(huán)往復產(chǎn)生的脈沖電流交替變化導致串聯(lián)電路出現(xiàn)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(shè)置了電流為0的死區(qū)時間，不僅避免了晶體間的損壞，也大大提高了續(xù)流效果。
3.重新設(shè)計并測試電路，達到改良目的在對熒光燈電子鎮(zhèn)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(shè)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(huán)節(jié)。通過對電路原理的分析發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)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(chǎn)品電路的正常運行起到了一定的保護作用。
三結(jié)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(yīng)當予以重視[5]。
參考文獻
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[2]毛興武，祝大衛(wèi).新型電子鎮(zhèn)流器電路原理與設(shè)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(zhèn)流器的eMI濾波器設(shè)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(tǒng)設(shè)計》課程改革[J].教育教學論壇，2013（1）：36-37.
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