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二極管的基本工作原理范文第1篇

【關(guān)鍵詞】紅外感應(yīng) LM358 紅外感應(yīng) 二極管

紅外感應(yīng)電路功耗低，可靠性強(qiáng)，相互干擾小，已經(jīng)在現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，例如銀行自動(dòng)開門關(guān)門，人走進(jìn)銀行，門自動(dòng)打開，離開后門自動(dòng)關(guān)閉?；蛘呖系禄雀邫n餐廳的水龍頭，當(dāng)手放在水龍頭下，水自動(dòng)流出，離開后水自動(dòng)關(guān)閉等生活場(chǎng)景，都采用了紅外線感應(yīng)技術(shù)，它使這些電器的控制變得十分簡(jiǎn)單、方便。

1 紅外感應(yīng)電路的基本組成及功能原理

紅外感應(yīng)電路由以紅外發(fā)射管D1、紅外接收管D2為核心的紅外感應(yīng)電路，以可調(diào)電阻R3、通用運(yùn)算放大器LM358為核心的取樣比較電路，以三極管9012 、V1、V2、蜂鳴器Y1、發(fā)光二極管D3為核心元件的聲音輸出、顯示電路構(gòu)成。

本電路可以實(shí)現(xiàn)用手靠近紅外發(fā)射管和紅外接收管時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，LED燈點(diǎn)亮，手移開后立即停止發(fā)聲、LED燈熄滅，靈敏度非常高。該電路應(yīng)用的生活場(chǎng)景非常多，是電路設(shè)計(jì)人員必須掌握的一種電路。

2 電路設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 紅外感應(yīng)控制電路

通上5V電源，紅外發(fā)射管D1導(dǎo)通，如果此時(shí)無遮擋物，則紅外接收管D2沒有接受到紅外光，紅外接收管D2仍然處于反向截止?fàn)顟B(tài)。紅外接收管D2負(fù)極的電壓仍然為高電平，并送到LM358的3腳。

當(dāng)用手接近紅外發(fā)射管D1時(shí)，紅外光被檔住并反射到紅外接收管D2上，紅外接收管D2接受到紅外光，立刻導(dǎo)通，使得紅外接收管D2負(fù)極的電壓急速下降，該電壓送到LM358的3腳上。

2.2 取樣比較電路

LM358的2腳的電壓取決于可調(diào)電阻R3，只要調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R3到合適的時(shí)候（電壓大概為2.5V左右），就能保證LM358的3腳的電壓大于LM358的2腳的電壓，根據(jù)比較器的工作原理，當(dāng)V+ > V-的時(shí)候， LM358的1腳就會(huì)輸出高電平，并通過限流電阻R4送到PNP型三極管V1、V2的基極，致使三極管V1、V2截止，蜂鳴器Y1不發(fā)聲，發(fā)光二極管D3熄滅。

如果LM358的3腳電壓下降到低于2腳的電壓，根據(jù)比較器的工作原理，V+ < V-的時(shí)候， LM358的1腳就會(huì)輸出低電平，并通過限流電阻R4送到PNP型三極管V1、V2的基極，致使三極管V1、V2導(dǎo)通蜂鳴器Y1發(fā)聲，發(fā)光二極管D3點(diǎn)亮。

2.3 電路顯示結(jié)果

通過以上分析，該電路可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)手移動(dòng)到紅外發(fā)射管D1和紅外接收管D2的上面時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。當(dāng)手離開紅外發(fā)射管D1和紅外接收管D2的上面時(shí)，蜂鳴器停止發(fā)聲，發(fā)光二極管熄滅，達(dá)到了紅外感應(yīng)電路的設(shè)計(jì)的效果。

3 紅外感應(yīng)電路調(diào)試技巧

3.1 觀察法

檢查每個(gè)元件是否安裝正確，特別要注意紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管的正負(fù)極， LM358的引腳順序和三極管9012的引腳順序。

3.2 電阻法

根據(jù)原理圖檢查線路是否正常連通，可用萬用表檢測(cè)每條線路是否導(dǎo)通。檢測(cè)每處GND是否和電源負(fù)極接頭是否連通；檢測(cè)每處VCC是否和電源接頭是否連通。

3.3 基本電路分析法

3.3.1 紅外發(fā)射電路的檢修

紅外發(fā)射電路發(fā)射的紅外光，人的肉眼是看不見的，但是可以用手機(jī)的照相功能看見紅外光。檢修過程中可以借助于手機(jī)的照相機(jī)功能查看紅外發(fā)光電路是否正常。主要查看限流電阻的阻值和紅外發(fā)光二極管的正負(fù)極性是否安裝正確。

3.3.2 紅外接收電路的檢修

用萬用表測(cè)紅外接收二極管的負(fù)極，觀察當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管時(shí)的電壓值（是否為低電平）和當(dāng)手移開紅外接收管上面時(shí)的電壓值（是否為高電平）。

3.3.3 電壓取樣電路的檢修

測(cè)試可調(diào)電阻R3的第三腳電壓值是否在2.5V左右，旋轉(zhuǎn)可調(diào)電阻時(shí)電壓值是否可變。

3.3.4 電壓比較電路的檢修

主要用萬用表測(cè)LM358的1腳電壓，觀察當(dāng)用手放到紅外發(fā)射管時(shí)LM358的1腳的電壓值（是否為低電平）和當(dāng)手移開紅外接收管上面時(shí)LM358的1腳的電壓值（是否為高電平）。

3.3.5 報(bào)警電路、LED顯示電路的檢修

可用電源地直接加在V1、V2的基極，看看是否報(bào)警和LED點(diǎn)亮。損壞的元件可能是9012和發(fā)光二極管。

4 總結(jié)

本文根據(jù)現(xiàn)有的芯片及技術(shù)，運(yùn)用數(shù)字電路和模擬電路知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單可用的紅外感應(yīng)式電路。電路也可以通過調(diào)節(jié)電位器的阻值，可增加輻射距離，這樣可將電路作為報(bào)警器使用。就熟悉元件、芯片屬性，深入領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用常用器件制作實(shí)用小電路，提高個(gè)人動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)會(huì)實(shí)際電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程而言，此電路設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了目標(biāo)。

當(dāng)然，此電路還存在著一些缺陷。本電路是考慮在一個(gè)比較良好的外界環(huán)境下使用的，而且在電路的安全穩(wěn)定性方面也沒有做太多的深究，省略了一些保護(hù)性的元器件。但是從整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程和調(diào)試方式可以看出，此電路無論是基本原理、使用到的芯片的復(fù)雜度和各種元器件的數(shù)量，還是最后的連線布局，都是非常淺顯易懂的，而且器件都是非常常用、廉價(jià)的，也是值得推廣的。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

謝兆清（1982-），男，廣東省清遠(yuǎn)市人。大學(xué)本科學(xué)歷。畢業(yè)于湛江師范學(xué)院?，F(xiàn)為廣東省清遠(yuǎn)市技師學(xué)院電子技術(shù)中級(jí)講師。主要研究方向?yàn)橹悄茈娮赢a(chǎn)品設(shè)計(jì)。

二極管的基本工作原理范文第2篇

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；教學(xué)方法；教學(xué)質(zhì)量；評(píng)價(jià)機(jī)制

Abstract: Power electronic technology is the basic professional knowledge that must be mastered by the students of mechatronics major. In teaching, reform conducted in the course content, teaching methods and evaluation mechanisms has contributed to explore new methods and new ways to improve teaching quality, achieving better teaching effects.

Key words: power electronics technology; teaching method; teaching quality; evaluation mechanism

中圖分類號(hào)： F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）

電力電子技術(shù)是研究利用電力電子器件、電路理論和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的控制、變換和傳輸?shù)目茖W(xué)，是現(xiàn)代電子學(xué)的一個(gè)重要分支，是介于電氣工程三大主要領(lǐng)域——電力 、電子和控制之間的交叉學(xué)科，在電力、工業(yè)、交通、通信、航空航天等很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。因此，電力電子技術(shù)是機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生必須掌握的的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)。

電力電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)方面，成為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)又與現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等許多領(lǐng)域密切相關(guān)。目前，電力電子技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。電力電子技術(shù)不但本身是一項(xiàng)高新技術(shù)，而且還是其它多項(xiàng)高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。正是由于該課程是一門綜合性學(xué)科，對(duì)于高職學(xué)生來說，如果是按照高等學(xué)校那樣的傳統(tǒng)式教育，即一般所指的“先生講，學(xué)生聽”，教師傳授知識(shí)，學(xué)生接受知識(shí)的“灌輸式教學(xué)”根本不適合高職學(xué)生的學(xué)情。

一、學(xué)情分析

首先高職學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的目的是熟悉典型電力電子器件的工作原理 、外特性和主要參數(shù)、各類電力電子變換主電路的基本工作原理 、分析方法；了解電力電子技術(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。針對(duì)他們而言，主要是會(huì)應(yīng)用這些電路即可，不必參與這些電路的設(shè)計(jì)及計(jì)算。更不需要講課時(shí)花在一些復(fù)雜公式的推導(dǎo)上，這樣的教學(xué)效果適得其反，學(xué)生只會(huì)覺得課程內(nèi)容枯燥無味，沒有學(xué)習(xí)興趣，尤其是某些高職學(xué)生的基礎(chǔ)課的知識(shí)相對(duì)薄弱，要學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)必須先學(xué)習(xí)電工技術(shù)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)這三門基礎(chǔ)課，而要求這三門課程的掌握程度為較好，有些學(xué)生對(duì)于這幾門專業(yè)基礎(chǔ)課掌握得不是很好，在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)肯定積極性不高，困難較多。

其次，電力電子技術(shù)是一門理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，以理論教學(xué)為主，附加開展的個(gè)別實(shí)驗(yàn)，尤其是大多數(shù)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，沒有從提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，沒有結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，這樣的實(shí)驗(yàn)效果很差的。

根據(jù)針對(duì)高職學(xué)生的學(xué)情分析，結(jié)合學(xué)校已有的教學(xué)設(shè)備，我們提出了以實(shí)踐為主的電力電子教學(xué)。

二、以實(shí)踐為主的電力電子教學(xué)

1、采用模塊化教學(xué)

對(duì)于電力電子技術(shù)這門課程，我們將其課程劃分為二極管整流電路和晶閘管可控整流電路兩大模塊，共9個(gè)任務(wù)。每個(gè)模塊的內(nèi)容既是獨(dú)立的，又有其明確的教學(xué)目標(biāo)，完成每個(gè)模塊既要通過實(shí)驗(yàn)，也要制作產(chǎn)品。使得內(nèi)容的組織方式更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，易于激發(fā)學(xué)生的興趣，同時(shí)有利于學(xué)生掌握與生產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的必要的基本技能和動(dòng)手能力。各模塊內(nèi)容如下：

模塊 任務(wù) 教學(xué)內(nèi)容

模塊一：二極管整流電路 任務(wù)一：二極管 ①PN結(jié)的形成與特性；②二極管結(jié)構(gòu)、類型和主要參數(shù)③一般二極管和特殊二極管的應(yīng)用④二極管的識(shí)讀和檢測(cè)

任務(wù)二：二極管單相整流電路 ①直流穩(wěn)壓電源的組成②單相半波、橋式整流電路、濾波電路的工作原理③穩(wěn)壓管的工作特性和主要參數(shù)及使用

任務(wù)三：制作直流穩(wěn)壓電源 ①繪制原理圖②制作PCB板③安裝、調(diào)試

任務(wù)四：二極管三相整流電路 ①三相半波整流電路②三相橋式整流電路③整流器件的選用

模塊二：晶閘管可控整流電路 任務(wù)一：制作臺(tái)燈調(diào)光電路 ①單結(jié)晶體管②晶閘管③晶閘管的觸發(fā)電路④繪制原理圖、制作PCB板、安裝、調(diào)試

任務(wù)二：晶閘管可控整流電路 ①單相半波可控整流②單相半控橋式整流電路③三相半波可控整流電路④三相半控橋式整流電路

任務(wù)三：晶閘管的選用和保護(hù) ①過電流保護(hù)②過電壓保護(hù)③晶閘管的選用和檢測(cè)

任務(wù)四：逆變和交流調(diào)壓 ①逆變的基本工作原理②單相交流調(diào)壓的電路圖及波形

2、以實(shí)踐為主，簡(jiǎn)化理論教學(xué)

在進(jìn)行任務(wù)教學(xué)時(shí)，通常將學(xué)生分成幾個(gè)小組，循序漸進(jìn)的完成各個(gè)任務(wù)。每個(gè)任務(wù)設(shè)置兩至三個(gè)實(shí)驗(yàn)為主，相關(guān)的理論知識(shí)以簡(jiǎn)單介紹為主，主要是波形分析，以及簡(jiǎn)單的計(jì)算。學(xué)生通過親自參與實(shí)驗(yàn)動(dòng)手調(diào)出相應(yīng)的波形，并且畫出波形，記錄相關(guān)參數(shù)，由此理解電路的工作原理，并且配有相應(yīng)的思考題幫助學(xué)生加深理解相應(yīng)電路的工作原理，或者是通過制作產(chǎn)品來理解電路的工作原理。比如說二極管單相半波整流電路，教師簡(jiǎn)單介紹二極管的單相導(dǎo)電性，以及單相半波整流電路電阻性負(fù)載時(shí)電路的工作原理。讓學(xué)生完成電阻性負(fù)載時(shí)電路（圖1.1）的輸出電壓波形的測(cè)量，得到如圖1.2所示的波形，然后讓學(xué)生將電感接入電路，變成電感性負(fù)載（圖1.3）。讓學(xué)生再次測(cè)量電路的輸出電壓波形，學(xué)生就發(fā)現(xiàn)在輸出電壓波形發(fā)生了改變，出現(xiàn)了一段負(fù)電壓如圖1.4所示。

圖1.1圖1.2

圖1.3 圖1.4

對(duì)于這種情況，學(xué)生會(huì)自己思考“為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的波形？”，自己去查找原因，在通過當(dāng)場(chǎng)與教師交流，及時(shí)得到解答。通過這種方式學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅對(duì)電路的輸出波形印象深刻，更重要的是調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，能夠主動(dòng)參與整個(gè)學(xué)習(xí)過程，這種學(xué)習(xí)方式比起在課堂中枯燥的理論教學(xué)生動(dòng)具體，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率高。

3、建立科學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制

由于是以實(shí)踐為主的教學(xué)模式，我們不再采用傳統(tǒng)的學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)中“一考定全局”終結(jié)性評(píng)價(jià)模式，采用多樣化的考試方式，學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)的構(gòu)成實(shí)行多元化，要將每個(gè)任務(wù)的完成情況作為平時(shí)考查成績(jī)和最后的考核成績(jī)按一定比例綜合成為課程總成績(jī)，特別重視與評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)見和研究與創(chuàng)新能力及其成果，對(duì)于這樣的學(xué)生給與一定的加分，作為一種激勵(lì)措施。課程考核評(píng)價(jià)方案應(yīng)在開課時(shí)公開地告訴學(xué)生，讓學(xué)生能夠主動(dòng)參與評(píng)價(jià)，充分體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。

三、教學(xué)效果

這種以實(shí)踐的為主的教學(xué)方法是以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，課程的學(xué)習(xí)逐步深入，通過實(shí)踐不斷有新的問題出現(xiàn)，學(xué)生有興趣解決這些問題，因此他們積極地組織自己的學(xué)習(xí)，他們會(huì)通過書本或者其他各種信息渠道尋找答案，在尋找答案的過程中，查閱資料。在與同學(xué)、教師的討論中他們學(xué)會(huì)了如何獲得信息，如何與人交往，在課堂上向大家表述自己小組的結(jié)論和想法，鍛煉了學(xué)生綜合信息以及團(tuán)隊(duì)合作能力和自我表達(dá)能力。教學(xué)研究發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中對(duì)知識(shí)的掌握有不同層次，只進(jìn)行閱讀掌握10％；如果只是聽教師講，沒有視覺感應(yīng)，掌握知識(shí)的占26％；如果只有視覺效果，掌握30％；如果聽和看結(jié)合，掌握50％，如果可以簡(jiǎn)單地重復(fù)講出來，掌握70％；而如果自己通過做再自己講出來，就掌握了知識(shí)的90％。因此，這種以實(shí)踐為主的教學(xué)模式，使學(xué)生參與教與學(xué)的過程，學(xué)生能夠最大限度地掌握所學(xué)的知識(shí)，而且各方面能力達(dá)到鍛煉，課程講授也達(dá)到最終目標(biāo)。

二極管的基本工作原理范文第3篇

關(guān)鍵詞：高頻電子線路；新型教學(xué)方法；教學(xué)效果

高頻電路是電子信息工程、通信工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是從事通信、電子等相關(guān)領(lǐng)域研究開發(fā)人員必須掌握的基本知識(shí)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可掌握高頻電路的基本理論、基本概念和基本分析法，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，而且可運(yùn)用課程知識(shí)去分析、解決實(shí)際的工程技術(shù)問題。本課程專業(yè)性、綜合性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)要求高。在教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反應(yīng)該課程抽象、難懂，難以掌握。如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，讓學(xué)生了解并掌握高頻電路的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、設(shè)計(jì)能力，使學(xué)有所用，筆者結(jié)合幾年來的教學(xué)實(shí)踐，采用新型教學(xué)方法來提高教學(xué)效果，以體現(xiàn)師生平等、和諧、參與、創(chuàng)新的教學(xué)思想。

1新型教學(xué)方法

1.1發(fā)現(xiàn)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生興趣

發(fā)現(xiàn)教學(xué)是指教師在學(xué)生學(xué)習(xí)概念和原理時(shí)，不是將學(xué)習(xí)的內(nèi)容直接提供給學(xué)生，而是向?qū)W生提供一些實(shí)例和問題，讓學(xué)生積極思考，獨(dú)立研究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論的一種方法。

講授高頻電子線路第一次課時(shí)，我?guī)Я艘慌_(tái)收音機(jī)，并放出優(yōu)美的音樂來吸引學(xué)生的注意力。一分鐘后我問學(xué)生，大家不覺得很神奇嗎，這臺(tái)小機(jī)器為什么能收到電臺(tái)并發(fā)出聲音。課堂立刻熱鬧起來，一分鐘后我又提出，請(qǐng)大家結(jié)合第一章緒論內(nèi)容找出其中的秘密。我發(fā)現(xiàn)通過向?qū)W生提供一個(gè)實(shí)例，充分激發(fā)了學(xué)生的興趣，學(xué)生在不斷的好奇中，掌握了通信的概念、通信系統(tǒng)的組成，以及各單元在通信系統(tǒng)中的作用。這也使學(xué)生對(duì)高頻電子線路課程的感性認(rèn)識(shí)由陌生變得親切，由漠視變得重視，并且培養(yǎng)了學(xué)生自我激勵(lì)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，有利于學(xué)生記憶的保持。

1.2討論教學(xué)，提高學(xué)習(xí)的獨(dú)立性

討論教學(xué)是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以全班或小組為單位，圍繞教材中的問題，各抒己見，通過討論活動(dòng)，獲得知識(shí)或鞏固知識(shí)的一種教學(xué)方法。

講授LC并聯(lián)諧振回路時(shí)，為了加深學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解，我提出一些問題讓學(xué)生討論：（1）這個(gè)簡(jiǎn)單的電路為什么可以選頻；（2）這個(gè)電路如何能實(shí)現(xiàn)收聽某一家電臺(tái)，又如何實(shí)現(xiàn)每一家電臺(tái)都能收聽到的。在學(xué)生的討論思考過程中，學(xué)生逐步知道了因?yàn)橹C振回路的幅頻特性，即電路工作在固有諧振頻率時(shí)輸出信號(hào)幅值最大，而在遠(yuǎn)離固有諧振頻率工作時(shí)輸出信號(hào)幅值較小的特點(diǎn)，因而能選頻。又知道了當(dāng)電路的固有諧振頻率等于我們所要收聽的電臺(tái)頻率，所要收聽的電臺(tái)就會(huì)被選擇出。從固有諧振頻率的計(jì)算公式中知道調(diào)節(jié)電容C可改變電路的固有諧振頻率，每一次旋收音機(jī)的調(diào)諧旋鈕就是改變電容C的值，從而可以接收我們需要的每一家電臺(tái)。在學(xué)生的討論過程中，我鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出自己的看法，形成了師生間的互動(dòng)關(guān)系。通過這次討論式教學(xué)，由于全體學(xué)生都參加活動(dòng)，既培養(yǎng)了合作精神，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性。

1.3問題探究教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生思維

探究教學(xué)是指教師把教材的知識(shí)點(diǎn)以問題的形式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生參與到問題中，通過收集資料，尋找答案，掌握知識(shí)點(diǎn)的一種方法。

講授高頻功率放大器工作原理時(shí)，不是平白直述其工作原理，而采用“倒序”的方法，要求學(xué)生從其性能指標(biāo)——大功率、高效率角度出發(fā)，探究高頻功率放大器的設(shè)計(jì)思想。在學(xué)生探究過程中需要循循善誘，譬如引導(dǎo)學(xué)生思考如何高效率，甲、乙、丙三類工作狀態(tài)采用哪一類呢；又如對(duì)于丙類狀態(tài)輸出信號(hào)失真該采取什么措施等等。通過從設(shè)計(jì)的角度讓學(xué)生探究高功放的工作原理，避免了學(xué)習(xí)高功放的枯燥，并使學(xué)生初步掌握了如何去設(shè)計(jì)電路，培養(yǎng)他們創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

1.4類比歸納教學(xué)

類比歸納是就兩種或兩種以上在某些關(guān)系上表現(xiàn)為相似的對(duì)象進(jìn)行對(duì)比和歸納的一種教學(xué)方法。

講授二極管環(huán)形混頻電路和二極管環(huán)形調(diào)幅器的電路以后，學(xué)生感到講課時(shí)似乎理解了，但把兩者放在一塊對(duì)比，就容易從原理上混淆。為此作了如下總結(jié)：相似點(diǎn)，兩者電路形式上一致，都表現(xiàn)了頻譜搬移的作用。不同點(diǎn)，（1）工作信號(hào)不同：二極管環(huán)形調(diào)幅電路中有兩種信號(hào)，即低頻的調(diào)制信號(hào)和方波開關(guān)信號(hào)。方波對(duì)調(diào)制信號(hào)起開關(guān)的作用。二極管環(huán)形混頻電路也有兩種信號(hào)，即高頻調(diào)幅波和高頻余弦波，余弦波對(duì)二極管起開關(guān)作用，同時(shí)又作為電路中電壓信號(hào)。（2）輸出信號(hào)頻譜不同：二極管環(huán)形調(diào)幅器是把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到方波基頻的左右兩邊形成輸出信號(hào)。二極管環(huán)形混頻電路是把調(diào)幅波的頻率與高頻余弦波的頻率相加減得到輸出信號(hào)。類似的內(nèi)容還有小信號(hào)選頻放大器與高頻功率放大器的異同，調(diào)頻波與調(diào)相波的異同等等。通過類比歸納教學(xué),使知識(shí)有序化、系統(tǒng)化，有利于學(xué)生區(qū)分它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，思路變得清晰條理，從而使學(xué)生掌握知識(shí)內(nèi)在的規(guī)律。

1.5直觀演示，增強(qiáng)直觀認(rèn)知

直觀演示是教師在課堂上進(jìn)行示范性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過觀察獲得感性認(rèn)識(shí)的教學(xué)方法。

振蕩器工作原理是一個(gè)比較抽象的問題，可以從學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)開始，先把話筒放于揚(yáng)聲器的附近或其相對(duì)的位置，喇叭會(huì)發(fā)出很強(qiáng)的嘯叫聲，這實(shí)際是一種正反饋過程，即電聲振蕩現(xiàn)象。接著采用Multisim軟件進(jìn)行仿真，在圖形化的編輯環(huán)境下來演示，能使抽象復(fù)雜的問題變得直觀簡(jiǎn)單化，得到事半功倍的效果。通過這種仿真演示，挖掘出了課本文字達(dá)不到的動(dòng)態(tài)效果，使難以理解的抽象理論形象化、生動(dòng)化。

二極管的基本工作原理范文第4篇

關(guān)鍵詞：直流斬波電路；升壓式斬波電路；降壓式斬波電路；MATLAB/Simulink

直流斬波電路是將固定直流電壓變換成可變直流電壓的電路，也稱為直流變換技術(shù)。廣泛地應(yīng)用于開關(guān)電源及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中，如不間斷電源（UPS）、無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機(jī)動(dòng)車輛無級(jí)變速，以及20世紀(jì)80年代興起的電動(dòng)汽車控制等。通過設(shè)計(jì)不同的直流變換電路，可以提供可調(diào)的直流電源，進(jìn)而滿足不同設(shè)備的性能需求。

直流斬波電路按變換電路的功能分為：升壓式變換（Boost Converter）、降壓式變換（Buck Converter）、升降壓式變換（Boost-Buck Converter）、Cuk變換（CukConverter）、Sepic變換（Sepic Converter）和Zeta變換（ZetaConverter）。

本文以升壓式變換電路與降壓式變換電路為例，分析其設(shè)計(jì)原理，推導(dǎo)理論公式，并基于MATLAB/Simulink軟件，搭建了直流斬波升、降壓電路的模型。

1升壓式直流斬波電路分析

1.1工作原理介紹

升壓式直流斬波電路顧名思義即輸出電壓總是高于輸入電壓，其主電路如圖1所示，由可控開關(guān)VT、儲(chǔ)能電感L、升壓二極管VD和濾波電容C組成。

升壓式斬波電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開關(guān)VT處于通態(tài)時(shí)，電源E經(jīng)開關(guān)VT向電感L提供能量，二極管VD承受反壓而截止，負(fù)載R所消耗的能量由電容c提供，此時(shí)負(fù)載電壓等于電容電壓。當(dāng)可控開關(guān)VT處于斷態(tài)時(shí)，二極管VD導(dǎo)通，電源E和電感L疊加共同向電容C充電，并給負(fù)載R提供能量。

假設(shè)電路輸出端濾波電容C足夠大，以保證輸出電壓恒定，電感L的值也很大，電路數(shù)量關(guān)系推算如下：設(shè)VT通態(tài)時(shí)間為ton，此階段L上儲(chǔ)存的能量為EI1ton，設(shè)VT斷態(tài)時(shí)間為toff，此階段電感釋放能量為（U0-E）I1toff。在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電感電壓在一個(gè)周期（T=ton+toff）中積蓄能量與釋放能量相等，即：

化簡(jiǎn)得：

（1-1）

1.2MATLAB/Simulink建模與仿真

為進(jìn)一步分析升壓式直流斬波電路的實(shí)際工作情況，利用MATLAB/Simulink軟件搭建其仿真模型。可控開關(guān)VT由全控型器件IGBT組成，利用示波器進(jìn)行各支路電流、電壓表的波形監(jiān)測(cè)，如圖2所示。

在參數(shù)設(shè)置時(shí)，直流電壓源E為24V，IGBT的通斷由振幅為5，脈沖周期為0.2ms的脈沖來觸發(fā)，脈沖寬度設(shè)置為80，即一個(gè)周期的80%開關(guān)VT導(dǎo)通，20%開關(guān)VT關(guān)斷。根據(jù)理論公式（1-1）計(jì)算輸出電壓平均值：

對(duì)于仿真過程中電壓波動(dòng)幅值較大，應(yīng)增加濾波電容或者提高變換效率。

2降壓式直流斬波電路分析

2.1工作原理介紹

降壓式直流斬波電路即對(duì)輸入電壓進(jìn)行降壓變換，其主電路如圖4所示，由可控開關(guān)VT、濾波電容C、儲(chǔ)能元件L和續(xù)流管VD組成。

降壓斬波電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開關(guān)VT處于通態(tài)時(shí)，VD承受反壓而截止，電源經(jīng)開關(guān)VT給電感L儲(chǔ)存能量，并向負(fù)載供電，負(fù)載電壓U0=E-UL。當(dāng)可控開關(guān)VT處于斷態(tài)時(shí)，電感L產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，二極管VD導(dǎo)通續(xù)流，負(fù)載電壓U0=-UL。

（2-1）

當(dāng)ton

2.2 MATLAB/Simulink建模與仿真

同1.2，利用MATLAB/Simulink建模搭建其仿真模型，如圖5所示。參數(shù)設(shè)置時(shí)，由于重點(diǎn)觀測(cè)降壓過程，將直流電壓源E設(shè)置為200V，IGBT的通斷振幅及脈沖周期不變，脈沖寬度設(shè)置為50，即一個(gè)周期的50%開關(guān)VT導(dǎo)通，50%開關(guān)VT關(guān)斷。根據(jù)理論公式（2-1）輸出電壓平均值：

仿真所得的輸出電壓u0波形如D6（a）所示，負(fù)載供電電流波形如圖6（b）所示。負(fù)載上的電壓u0從零開始迅速上升，最后穩(wěn)定在100V左右，與理論值一致，實(shí)現(xiàn)了降壓目的。其電壓波動(dòng)幅值較大，將電感從原來的L=0.1H擴(kuò)大10倍至L=IH，所得到輸出電壓的波動(dòng)變得平緩，最終穩(wěn)定在100V，如圖7所示。

二極管的基本工作原理范文第5篇

如果開關(guān)器件工作在高頻時(shí)，高電壓和大電流重疊，不僅損耗很大，更是對(duì)開關(guān)器件的安全工作構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為降低開關(guān)損耗，確保開關(guān)器件工作在安全區(qū)，各種各樣的緩沖吸收電路應(yīng)運(yùn)而生。其主要作用是抑制開關(guān)器件的dv/dt、di/dt，緩解電壓電流應(yīng)力，減少電磁干擾（EMI）。傳統(tǒng)的RCD吸收電路，依靠電阻R來消耗多余的能量，R將電能轉(zhuǎn)變成熱能散發(fā)，不僅使電子裝置工作效率降低，而且增加了裝置的散熱負(fù)擔(dān)，很難適合一些高要求的應(yīng)用場(chǎng)合。近年來，無損吸收技術(shù)發(fā)展迅速，其屬于軟開關(guān)技術(shù)范疇，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制，無損、高效、高可靠性得到人們普遍的青睞。

問題的提出

目前使用的PFC電路中，主二極管的大反向恢復(fù)電流使二極管產(chǎn)生很大的損耗、溫升很高，從而限制了整個(gè)PFC電路功率的提高。為了減小主二極管的反向恢復(fù)問題，我們引入了一個(gè)無源無損緩沖電路，該緩沖電路能很好地減小反向恢復(fù)電流，同時(shí)又能降低IGBT的開關(guān)損耗，進(jìn)而提升轉(zhuǎn)換效率、降低PFC電路的溫升，使得同等體積的PFC電路的輸出功率適當(dāng)增加、提高了功率密度。

實(shí)驗(yàn)電路及工作原理

圖1所示主電路中，由L、Q、Ld、D和C組成升壓斬波電路，緩沖電路由Ld、D、D1、D2、D3、C1、C2組成。Q采用PWM方式工作，因?yàn)槠溟_關(guān)時(shí)間較短，L的取值較大，所以近似認(rèn)為開關(guān)導(dǎo)通時(shí)流過其中的電流不變。電路中各點(diǎn)的工作狀態(tài)如圖2所示。該無源無損緩沖網(wǎng)絡(luò)降低了開關(guān)管的開關(guān)損耗，提高了其穩(wěn)定性，增強(qiáng)了使用壽命。它利用一組無源元件，使開關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電流開通和零電壓關(guān)斷，提高了變換器的工作效率，且相對(duì)于其他諧振軟開關(guān)電路，降低了生產(chǎn)成本。

當(dāng)IGBT開通時(shí)，主二極管D中的電流轉(zhuǎn)移到IGBT中，由于有電感Ld的存在，限制了IGBT電流的上升率（也即主二極管D中的電流下降率），使得主二極管的反向恢復(fù)電流極大地減?。煌瑫r(shí)，由于IGBT電流的上升率變小，IGBT的開通損耗也將降低。

當(dāng)主二極管D中的電流全部轉(zhuǎn)移到IGBT中后，主二極管D自然關(guān)斷，電感Ld和電容C1、C2通過D2和Q開始諧振，此時(shí)IGBT電流繼續(xù)上升；當(dāng)C1中的能量全部轉(zhuǎn)移到C2中以后，VC1=0V，此時(shí)電路工作狀態(tài)恢復(fù)到與原Boost電路一樣。

當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，IGBT中的電流轉(zhuǎn)移到電容C1中，開始給C1充電，VC1開始上升；同時(shí)，C2放電，VC2下降。當(dāng)C1電壓充到BUS電壓時(shí)，主二極管D導(dǎo)通，電感L中的能量通過主二極管釋放到BUs電容上。由于C1限制住了IGBT Vds的上升率，減小了IGBT的關(guān)斷損耗。

無源無損緩沖電路參數(shù)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用6kW的功率板，采用圖1所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1 電壓電流波形

將有無緩沖電路的IGBT和主二極管的電壓電流波形對(duì)比如下。

①IGBT開通波形

從圖3（a）中可以看出無緩沖電路時(shí)，二極管的反向恢復(fù)電流導(dǎo)致IGBT在開通時(shí)有一個(gè)很大的電流尖峰，并且IGBT的開通損耗比較大。從圖3（b）中可以看出有緩沖電路時(shí)，IGBT流過的二極管反向恢復(fù)電流已被諧振電流所取代，且該諧振電流無論是峰值還是電流上升率都比反向恢復(fù)電流小得多。此時(shí)我們可以認(rèn)為IGBT是軟開通的。

②IGBT關(guān)斷波形

從圖4（a）中可以看出，IGBT關(guān)斷時(shí)，電壓上升，而此時(shí)電流仍保持不變，損耗很大。

當(dāng)接上緩沖電路以后，由于電容C1的存在，限制了IGBT電壓的上升率，從而降低了管子的關(guān)斷損耗，如圖4（b）所示。

③主二極管關(guān)斷波形

從上面兩圖中可以看出，由于有緩沖電路的存在，主二極管的反向恢復(fù)電流已基本消除，并且二極管的關(guān)斷損耗非常小。

本次我們的重點(diǎn)是主二極管的溫升問題。同樣在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)量?jī)蓚€(gè)電路的IGBT和主二極管溫升。結(jié)果IGBT的溫升平均下降6.8℃，主二極管的溫升平均下降7.6℃。