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現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術已經進入現(xiàn)代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用得以很大發(fā)展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。
1.2逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術已經能夠實現(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術不斷向高頻化發(fā)展,為用電設備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
2.現(xiàn)代電力電子的應用領域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。
計算機技術的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現(xiàn)無級調速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發(fā)生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(tǒng)做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關型高壓直流電源
大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網側功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統(tǒng)開關電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發(fā)展，各種變換器拓撲結構相繼出現(xiàn),結合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
3.高頻開關電源的發(fā)展趨勢
在電力電子技術的應用及各種電源系統(tǒng)中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。
3.1高頻化
理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經濟效益,更可體現(xiàn)技術含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復提供充分的時間。
3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術就離不開了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。
現(xiàn)代電力電子技術是開關電源技術發(fā)展的基礎。隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現(xiàn),現(xiàn)代電源技術將在實際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應用技術下,由于功率器件性能的限制而使開關電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出性能優(yōu)良的開關電源。
總而言之,電力電子及開關電源技術因應用需求不斷向前發(fā)展,新技術的出現(xiàn)又會使許多應用產品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應用領域。開關電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術的成熟,實現(xiàn)高效率用電和高品質用電相結合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關電源技術為核心的通信用開關電源,僅國內有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關電源技術為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們去開發(fā)。
參考文獻
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張國君,男,1962年生,博士后,副總工程師,1997年5月于天津大學測控博士后流動站出站,現(xiàn)從事通信電源和電力直流操作電源系統(tǒng)的研究開發(fā)工作,并在清華大學電力電子研究中心進行第二站博士后研究工作。
【關鍵詞】電力電子 電源 發(fā)展趨勢
1 電力電子的發(fā)展及發(fā)展趨勢
電力電子技術是利用電力電子元件對電能進行控制和轉換的學科。電力電子技術已經與其他技術相結合成為一門交叉的科學，它經歷了三個階段：整流器時期、逆變器時期、變頻器時期，隨著電力電子器件和技術的更新，使得其在很多領域都得到應用。
1.1 整流器時期
隨著美國通用電氣研制了第一個工業(yè)用的晶閘管，從而開啟了整流器時代。上個世紀50年代工業(yè)用電基本上是50HZ的交流電，但是像電解、牽引、直流傳動都需要直流電提供動力，于是基于晶閘管基礎上的硅整流器就應運而生了，它能把工頻交流電轉化為直流電，極大的促進了工業(yè)的發(fā)展。
1.2 逆變器時期
由于20世紀70年代出現(xiàn)了世界性的能源危機，晶閘管作為半控型器件，不能自動斷開，因此也不能適應企業(yè)的需要。交流電機變頻調速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展，這些自開斷的全控型器件也得到了極大的發(fā)展，但是由于技術限制，發(fā)展也有限。
1.3 變頻器時期
在八十年代隨著電力電子技術的發(fā)展，大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路的發(fā)展標志著現(xiàn)代電力電子時代的來臨，其中以MOSFET和IGBT為代表。它們的出現(xiàn)使得電頻從低頻向高頻轉化，同時也使設備向小、輕等方面發(fā)展。
現(xiàn)代電力電子技術的研究核心任然是電源技術，目前現(xiàn)代電力電子技術正向規(guī)?；图苫l(fā)展；現(xiàn)代電力電子技術正從低頻向高頻發(fā)展；現(xiàn)代電力電子技術向全控化和數(shù)字化轉變；現(xiàn)代電力電子技術正向著綠色化轉變。
目前我國政府和企業(yè)都在強調創(chuàng)新的作用，現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展使得其與多個領域的科學相結合，其發(fā)展創(chuàng)新將會惠及多個領域，目前現(xiàn)代電力電子技術也是向著智能化和綠色化的方面去發(fā)展。這樣的發(fā)展不僅能夠為我國工業(yè)發(fā)展提高效率而且能夠帶來環(huán)境方面的保護。
2 電源技術的發(fā)展及發(fā)展趨勢
開關電源的前身是線性穩(wěn)壓電源。電源的種類按照不同的分類標準來看，主要有以下幾種：按輸入-輸出分為AC-AC、AC-C、DC-C、DC-C；按同負載連接穩(wěn)壓方式分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、并聯(lián)型穩(wěn)壓電源；按工作狀態(tài)分為線性電源、開關電源、二極管穩(wěn)壓電源。在我們生活中，大多數(shù)電子裝置、電氣控制設備的工作電源是直流電源。隨著計算機等電子裝備的集成度的增加，體積越來越小而功率卻越來越大來取代了體積龐大的線性電源開關。新型的電力電子技術給電源開關的發(fā)展提供了物質基礎，20世紀60年代末，高耐壓、大電流的雙極型電力晶體管的出現(xiàn)，使得采用高工作頻率的開關電源得以問世。
開關頻率的提高有利于開關電源的體積減小、重量減輕。最早期的開關頻率僅僅是幾千赫茲隨著電力電子技術的發(fā)展開關的頻率逐漸提高，當頻率達到10kHz左右時，變壓器、電感等磁性元件發(fā)出很刺耳的噪聲。為了降低噪聲，科研人員不斷研發(fā)最終使得開關頻率突破了人耳聽覺極限的20kHz，隨著電力MOSFET的應用，開關電源和開關頻率進一步提高，使得電源體積更小，重量更輕，功率密度進一步提高。IGBT可以看成是MOSFET和GTR復合而成的器件。IGBT的出現(xiàn)，使得開關電源的容量不斷增大。另外，為了解決開關頻率的提高也使得電源的電磁干擾問題，20世紀80年代出現(xiàn)了采用準諧振技術的零電壓開關電路和零電流開關電路，這種電路利用以諧振為主的輔助換流手段，使開關開通或關斷前的電壓、電流分別為零，解決了電路中的開關損耗和開關噪聲問題，使開關頻率可以大幅度提高，從而，使開關電源進一步向體積小、重量輕、效率高、功率密度大的方向發(fā)展。電力電子技術隨著需要會不斷的向前發(fā)展和創(chuàng)新，新的產品會不斷的更新?lián)Q代去適應企業(yè)的發(fā)展需求，目前無論是國外還是國內都有極大的需求量，而電源技術會不斷向高頻、小體積方面發(fā)展。
3 電力電子技術在電源領域方面的應用
3.1 計算機綠色高效率電源
計算機能夠為人類的工作生活帶來方便，但是過去計算機的體積龐大，在八十年代，計算機率先采用了電源開關，促使更多的電子設備采用電源開關。計算機換取了電源開關之后，為省電、環(huán)保方面做出了貢獻。
3.2 高頻開關電源
通信業(yè)的快速發(fā)展促使電源行業(yè)的快速發(fā)展，目前頻率高體積小的電源是通信業(yè)的主流。通信設備中所用的集成電路種類繁多，電源電壓要根據(jù)不同的情況使用有所不同，在 通 信 供 電 系 統(tǒng) 中 采 用 高 功 率 密 度 的 高 頻 DC-DC隔離電源模塊可以減小損耗、方便維護和安裝。
3.3 直流-直流變換器
DC/DC 變化器可以將固定的直流電壓轉變?yōu)榭勺兊闹绷麟妷?，可以再無軌電車、地鐵等行業(yè)進行應用，可以使的加速平穩(wěn)，得到快速的響應，別且能夠節(jié)約電能。同時 DC/DC二次電源已近商品化，一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊，功率密度有較大幅度的提高。
3.3.1 不間斷電源
不間斷電源（UPS）是計算機 、通信系統(tǒng)以及要求提供不 能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源?，F(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件，微處理器軟硬件技術的引入使得其實現(xiàn)了對UPS的智能化管理。
3.3.2 變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻的調速，隨著日本東芝的將這種技術應用于空調技術中，國內90年代開始應用這種變頻技術，極大的節(jié)省了電能。
3.3.3 高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源，代表了當今焊機電源的發(fā)展方向。由于電焊機工作環(huán)境惡劣，電焊機頻繁的出現(xiàn)一些問題，高頻逆變式整流焊機電源的出現(xiàn)解決了常出現(xiàn)的問題，提高了焊機工作的可靠性。
4 結語
本文筆者通過分析電力電子的發(fā)展和電源技術的發(fā)展及電力電子技術在電源領域的應用，來揭示未來電力電子的發(fā)展趨勢，鼓勵更多的科研人員能夠敢于想象，發(fā)揮自己的創(chuàng)造力研發(fā)出更多適合工業(yè)和能源需求的電源。
參考文I
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關鍵詞 電子技術；單元電路；設計步驟；設計方法
中圖分類號：TN792 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）15-0074-01
設計電子電路，首先應該明確設計任務，然后根據(jù)任務進行方案的選擇。完成總體的電路設計，應該準確的完成各個單元電路的設計，完成參數(shù)的計算、元器件的選擇，之后連接各個單元電路，組成完整的電子電路。所以，單元電路的設計是基礎，也是電子設計中重要的一部分。
1 電子技術及單元電路的概念
電子技術就是根據(jù)電子學原理，將各功能的電子元件，按照一定功能、一定實現(xiàn)順序連接，實現(xiàn)某種功能，這是一門實踐性很強的學科，電子技術包括兩大分支：信息電子技術、電路電子技術。其中信息電子技術是電工類基礎學科，包括模擬電子技術、數(shù)字電子技術。電子技術主要的處理對象是針對信號的，我們生活中常見的衛(wèi)星信號、超聲波信號等，處理的方式包括放大、濾波、轉換等。
電子電路設計需要用到大量的電子元器件，電子元件是指電容器、電阻器、變壓器、開關等，電子器件包括晶體管、電子管、離子管等。電子電路按照組成分類，可以分為集成電路、分立電路，單元電路是電子電路中，具有一定功能的一個小部分，常用的單元電路有放大電路、整流電路、振蕩電路、檢波電路、數(shù)字電路。數(shù)字電路中還包括的常用的邏輯電路有：與門、或門、非門、及組合起來的計數(shù)電路、觸發(fā)器、加減運算器等。提高單元電路的設計精度，能夠提高電子電路整體的精度。
2 單元電路的設計步驟
2.1 明確任務
再設計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細的任務書，確定需要的單元電路，星系擬定電路的性能指標，再通過計算電壓需要放大的倍數(shù)、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執(zhí)行流程圖，通過設計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數(shù)的精度，在提高設計電路的可靠性、穩(wěn)定性的前提下，盡量簡化設計電路。
2.2 參數(shù)計算
計算參數(shù)是設計電路必須要進行得步驟，通過計算，來保證電路中各個單元電路的功能指標需要達到的要求，計算參數(shù)需要電子技術的相關知識，單元電路的設計需要強大的理論知識的支撐，才能做到爐火純青。例如，在計算如下放大電路的時候，我們需要計算每個電阻的阻值、以及放大倍數(shù)，同一個電路，可能有很多數(shù)據(jù)，所以要正確的選擇數(shù)據(jù)，注意方法。
2.3 繪制電路圖
電路設計時，需要將單元電路與整機電路相連，設計完整的具有一定功能的電路圖，在連接時，需要注意單元電路間連接的簡化，以及最重要的是，電路的電氣連接，是否能夠導通，實現(xiàn)預定功能。例如，設計單元電路間的級聯(lián)時，各單元電路設計完成時，還要考慮這些，意在減少浪費，還要注意輸入信號、輸出信號、控制信號間的關系，同時還要注意一些事項：首先，注意電路圖的可讀性。繪圖時，盡量將主電路圖繪制在一張圖紙上，其中較為獨立的部分單元電路、以及次要部分可以繪制在另一張圖上，但是一定要注意圖之間的電氣端口的連接，是否對應，各圖紙間的輸入輸出端口都要提前做好標記。
其次，注意信號流向以圖形符號。信號的流向，一般從輸入端、信號源開始，從左至右、從上到下，按信號的流向依次連接單元電路。而且，圖中要加上適當?shù)恼f明，如符號的標注、阻值等。
最后，注意連接線畫法。電路圖中，各元件間的連接應為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應為水平或者垂直，除非應對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現(xiàn)交叉，要將連接點用原點表示。
3 幾種典型單元電路的設計方法
電子電路設計中，單元電路一定要設計合理，否則將會影響整個電路的聯(lián)通，所以，電氣工程師在設計電路時，應該更謹慎的致力于單元電路的設計。
3.1 對于線性集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設計
穩(wěn)壓電源的設計，一般先讓輸入電壓通過電壓變壓器，然后進行整流，然后經過濾波電路，成為穩(wěn)壓電路。設計單元電路時，串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路可分為幾個部分，調整部分、取樣部分、比較放大電路、基準電壓電路等。這樣的設計能夠使單元電路具有保護過流、短路電流。
3.2 單元電路之間的級聯(lián)設計
單元電路設計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯(lián)問題。例如，電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合、相互干擾等。其中信號耦合方式，還包括：直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光耦合。時序配合的問題，相對比較復雜，需要對每個單元電路的信號進行詳細的分析，來確定電路時序。
3.3 對于運算放大器電路的設計
運算放大電路在電路設計中十分常用，它能夠與反饋網絡連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數(shù)的單元電路。運放電路的設計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應功能的芯片構成，設計時對各種參數(shù)都要整體權衡，不能盲目的追求某個指標的先進。其中，要引起重視的是，應在消震引腳間接入適當?shù)碾娙菹癖M量避免兩級以上的放大級相連。
4 結束語
電子電路種類繁多，其中涉及的理論和技巧也比較多，所以，為實現(xiàn)某種功能，有很多設計方法。隨著集成電路的迅猛發(fā)展，很多新型元器件層出不窮，使電子設計又出現(xiàn)了新的格局。要求工程師在設計時，能夠漸漸地脫離復雜繁多的單元電路，更多的利用集成的電路芯片，同時，還要求設計者深入了解集成芯片的功能，以及單元電路的連接，實現(xiàn)集成電路與單元電路的合理的連接，進而簡化總體的電路設計。
參考文獻
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[3]雷時榮.電子技術中單元電路的設計方法[J].電子世界，2011（11）：04-09.
1.1明確任務
再設計電路時，首先要明確電路需要的功能，制定詳細的任務書，確定需要的單元電路，星系擬定電路的性能指標，再通過計算電壓需要放大的倍數(shù)、電路中輸入輸出電阻的大小，繪制執(zhí)行流程圖，通過設計，將電路所需的成本降到最低，提高每個單元電路、參數(shù)的精度，在提高設計電路的可靠性、穩(wěn)定性的前提下，盡量簡化設計電路。
1.2參數(shù)計算
計算參數(shù)是設計電路必須要進行得步驟，通過計算，來保證電路中各個單元電路的功能指標需要達到的要求，計算參數(shù)需要電子技術的相關知識，單元電路的設計需要強大的理論知識的支撐，才能做到爐火純青。例如，在計算如下放大電路的時候，我們需要計算每個電阻的阻值、以及放大倍數(shù)，同一個電路，可能有很多數(shù)據(jù)，所以要正確的選擇數(shù)據(jù)，注意方法。
1.3繪制電路圖
電路設計時，需要將單元電路與整機電路相連，設計完整的具有一定功能的電路圖，在連接時，需要注意單元電路間連接的簡化，以及最重要的是，電路的電氣連接，是否能夠導通，實現(xiàn)預定功能。例如，設計單元電路間的級聯(lián)時，各單元電路設計完成時，還要考慮這些，意在減少浪費，還要注意輸入信號、輸出信號、控制信號間的關系，同時還要注意一些事項：首先，注意電路圖的可讀性。繪圖時，盡量將主電路圖繪制在一張圖紙上，其中較為獨立的部分單元電路、以及次要部分可以繪制在另一張圖上，但是一定要注意圖之間的電氣端口的連接，是否對應，各圖紙間的輸入輸出端口都要提前做好標記。其次，注意信號流向以圖形符號。信號的流向，一般從輸入端、信號源開始，從左至右、從上到下，按信號的流向依次連接單元電路。而且，圖中要加上適當?shù)恼f明，如符號的標注、阻值等。最后，注意連接線畫法。電路圖中，各元件間的連接應為直線，且盡量減少交叉線，連接線的分布應為水平或者垂直，除非應對特殊情況，否則不要化斜線，如圖中不可避免的出現(xiàn)交叉，要將連接點用原點表示。
2幾種典型單元電路的設計方法
電子電路設計中，單元電路一定要設計合理，否則將會影響整個電路的聯(lián)通，所以，電氣工程師在設計電路時，應該更謹慎的致力于單元電路的設計。
2.1對于線性集成運放組成的穩(wěn)壓電源的設計
穩(wěn)壓電源的設計，一般先讓輸入電壓通過電壓變壓器，然后進行整流，然后經過濾波電路，成為穩(wěn)壓電路。設計單元電路時，串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路可分為幾個部分，調整部分、取樣部分、比較放大電路、基準電壓電路等。這樣的設計能夠使單元電路具有保護過流、短路電流。
2.2單元電路之間的級聯(lián)設計
單元電路設計完成之后，還要考慮單元電路間的級聯(lián)問題。例如，電氣特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合、相互干擾等。其中信號耦合方式，還包括：直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合、光耦合。時序配合的問題，相對比較復雜，需要對每個單元電路的信號進行詳細的分析，來確定電路時序。
2.3對于運算放大器電路的設計
運算放大電路在電路設計中十分常用，它能夠與反饋網絡連接，組成具有特定功能的電路模塊，是具有很高放大倍數(shù)的單元電路。運放電路的設計，可以通過元器件的組合，也可以通過具有相應功能的芯片構成，設計時對各種參數(shù)都要整體權衡，不能盲目的追求某個指標的先進。其中，要引起重視的是，應在消震引腳間接入適當?shù)碾娙菹癖M量避免兩級以上的放大級相連。
3結束語
【關鍵詞】數(shù)字開關電源；DSP；PD控制
0 引言
數(shù)字能夠控制電源的開關完成，主要是通過依據(jù)數(shù)字形式來實現(xiàn)對電源的控制，對電源系統(tǒng)的保護以及用于通信的新型的電源開關技術。此種技術在應用過程中所具備的優(yōu)良特性，以及對電源的整體控制優(yōu)點與特點，被廣泛的應用于當前社會。并且將電源進行數(shù)字化之后使得此開關相較于普通開關，更加的具有靈活適應性，對電源所處的環(huán)境具備了實時勘測的能力，從而滿足了使用者的多樣化需求。數(shù)字電源還能夠在電源進行自行診斷，以及對電流輸出調節(jié)方面起到很大的作用，從而減輕整個電源系統(tǒng)的工作量，滿足了多樣化功能需求。（DSP的控制性能）數(shù)字電源開關在使用過程中避免出現(xiàn)類似于傳統(tǒng)開關的多樣化缺陷問題，提升了整個電源系統(tǒng)的靈活實用性，使得單個的產品更加的可靠。數(shù)字控制技術在電子技術此領域已經得到了廣泛的應用，（DSP的發(fā)展）但是在當前多數(shù)電子設備行業(yè)中，還沒有取得大量的采用，因此數(shù)字開關電源的DSP控制具備良好的發(fā)展前景。
1 開關電源模擬控制和數(shù)字控制的比較
1.1 開關電源模擬控制
通過對電源的開關使用模擬控制，可以使得模擬電源的信號持續(xù)不斷的發(fā)生變化，并且變化發(fā)生的時間段以及變化頻率都沒有限制。9V的電池器件就相當于一個模擬的電源，該電池所輸出的電壓指的并不是每次輸出的電壓值都能夠達到9V，而是隨著不變的多方面因素變化，從而達到9V相近的多樣化數(shù)值。那么相似的電池在吸收的電流中也不會是固定的數(shù)值，通常只是在制造時的數(shù)值之間。
電源的電壓和電流都可以采用模擬開關進行控制。比如在對收音機的音量進行模擬開關控制的過程中，音量的旋鈕變動時，電阻值就會隨之增大或者減小，那么經過這個電阻的電流也會隨之增加或者減少，以此改變了收音機的音量大小。開關電源使用模擬控制此種方法雖然使用較為簡單方便，可是這種方法并不是一直都能夠隨著社會的不斷變化而可行的。此種電源在使用過程中就會由于時間的增加，從而變得越來越難對進行調節(jié)。并且嚴重時還會導致設備發(fā)熱，產生的噪音也會將電源系統(tǒng)中電流的數(shù)值發(fā)生改變。
1.2 開關電源數(shù)字控制
對開關電源實施數(shù)字控制的方法也就是對電源系統(tǒng)內部進行控制處理，也就是將此種控制器對電源的系統(tǒng)內部的數(shù)字區(qū)域內所采用的電流控制算法。在使用此種控制方法過程中能夠對電源系統(tǒng)的兩個數(shù)值串對脈沖的寬度進行控制，而不是直接使用傳統(tǒng)控制方法中的PWM比較器。數(shù)字控制的主要過程正是將所有的電源系統(tǒng)模擬參數(shù)都轉換為數(shù)字信號，從而在數(shù)字區(qū)域內對這些數(shù)值進行計算，然后將計算所得數(shù)值產生的反應對系統(tǒng)進行控制。從而完成了開關電源的數(shù)字控制過程。
那么實現(xiàn)開關電源的數(shù)字控制主要有兩種方法：其一就是通過單片機對開關電源進行控制，使用單片機的控制技術在當前已經發(fā)展相較成熟，并且其設計的基本原理比較容易掌握，這種技術雖然目前在會用中成本投入不高，但是電路系統(tǒng)會較為復雜，使用過程中產生一定的問題；其二就是通過數(shù)字信息對開關電源進行控制的方法，此種方法在使用過程中能夠將整個電源的電路進行簡化，從而加快控制算法的速度，實現(xiàn)對電源開關的控制，以及電路的整體精度和性能。
2 基于DSP芯片的數(shù)字開關電源控制
2.1 數(shù)字控制電源系統(tǒng)的特點
此種控制技術的特點之一就是通過數(shù)字信號處理器DSP或者單片機作為控制系統(tǒng)的主要核心，從而實現(xiàn)數(shù)字控制電源系統(tǒng)的智能化結構。其次就是此種技術是通過對電源系統(tǒng)的數(shù)字進行整合，從而使得電源開關系統(tǒng)中的各個組件和數(shù)字進行組合優(yōu)化效果。然后就是使用過程中能夠完成高集成度，從而實現(xiàn)了電源系統(tǒng)的多樣芯片集成效果，充分的發(fā)揮了數(shù)字對電源進行控制時的各個組間作用，以及信號處理設備和控制器的優(yōu)點，從而促進數(shù)字控制電源系統(tǒng)的技術發(fā)展。
2.2 數(shù)字控制電源系統(tǒng)的發(fā)展
此種技術在應用過程中能夠在使用過程中將電源的負載值保持在固定的應用之間，使得電源系統(tǒng)一直運行在高頻率的狀態(tài)，比如電源系統(tǒng)的功率矯正、電源的非中斷情況、多個電池以及電機控制情況之下。除此之外，此種方法還可以應用于多個可以對其配置的PWM內核及其控制作用中，對電源系統(tǒng)實施診斷作用，以及在接口構造電路結構的PDA或者PMU等應用。在運行中對電源系統(tǒng)中的子電路實施控制，也可以將電流的運行狀態(tài)轉換為最適用的方法，從而更加的節(jié)能。因此數(shù)字電源控制具備了更好的發(fā)展前景。
【參考文獻】
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關鍵詞：高速數(shù)字信號處理；DSP+FPGA；系統(tǒng)電源
中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）07-1678-04
1 概述
現(xiàn)代信號處理對信號處理的實時性要求越來越高，實時信號處理系統(tǒng)具有更快的處理速度和更大的數(shù)據(jù)吞吐率，往往處理器要求達到每秒幾十，甚至幾百億次運算，這使得單個處理器無能為力，很多數(shù)字波束（DBF）雷達系統(tǒng)中都引入了并行計算系統(tǒng)，采用了多處理器并行處理技術。多處理器并行處理高速數(shù)字信號處理板上大部分電路是高速數(shù)字電路，電源對邏輯電路影響主要集中在電源的響應帶寬和紋波電壓上。高速數(shù)字邏輯器件在狀態(tài)轉換瞬間需要吸收較大電流，容易導致供電電壓下降，電源的帶寬足夠寬時可以獲得更快的反應速度，避免因為電源電壓的波動導致的邏輯錯誤；紋波電壓是穩(wěn)壓源電壓輸出的波動，紋波電壓會引起數(shù)字信號的邊緣抖動，也會造成邏輯誤判，因此電源的設計要求帶寬寬和紋波電壓小。
2 高速數(shù)字信號處理器電源設計研究
圖1是高速數(shù)字信號處理系統(tǒng)設計框圖。DSP_A和DSP_B是并行系統(tǒng)的運算核心模塊，主要完成并行算法的復雜運算；數(shù)據(jù)的輸入通道有條：GPIO口、SFP光纖接頭和SATA接頭，如果前端是A/D采集模塊，通常使用PM1和PM2用作數(shù)據(jù)輸入通道。FPGA是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中心，負責控制兩個DSP數(shù)據(jù)的輸入輸出與數(shù)據(jù)預處理，系統(tǒng)結構設計適合數(shù)據(jù)流流水處理方式，又適合并行分布式處理，同時支持擴展多個處理板。
目前直流穩(wěn)壓電源根據(jù)調整管的工作狀態(tài)來分主要有兩種，一種是線性穩(wěn)壓電源，一種是開關穩(wěn)壓電源。線性直流穩(wěn)壓電源調整管工作在線性狀態(tài)下，調整管可以看成是一個連續(xù)可變的電阻，當輸出電壓偏離了設定電壓時，反饋回路便調整管子的電阻，使得輸出電壓維持在一個穩(wěn)定電壓值上，而不會受到負載變動的影響。線性電源的輸出電壓比輸入電壓低，具有反應速度快、輸出紋波小、工作噪聲低的特點，但是效率比較低，而且發(fā)熱量大，會間接增加系統(tǒng)的熱噪聲，因此線性電源比較適合小電流、輸入輸出壓差小的應用場合。
開關電源的調整管不是工作在線性狀態(tài)下，而是工作在飽和態(tài)和截止態(tài)。開關電源常用脈沖方式控制調整管的開關狀態(tài)，調整方式有脈寬調制和頻率調制兩種，脈寬調制方式控制調整管的脈沖信號頻率不變，通過調節(jié)脈沖信號的脈寬來維持輸出電壓的穩(wěn)定。頻率調制方式主要是通過改變脈沖信號的頻率來維持輸出電壓穩(wěn)定。直流開關電源效率遠比線性電源高，通常達到70%以上，具有發(fā)熱量少，穩(wěn)壓范圍寬、穩(wěn)壓精度高的特點，已被廣泛應用于各種電子設備。系統(tǒng)設計大電流工作電壓采用開關電源提供[2][3]。
FPGA的中的RocketIO MGT收發(fā)模塊和PCI-E都有高速的差分收發(fā)器，兩者對電源的噪聲非常敏感，因此在實際設計中采用了線性穩(wěn)壓設計，以期降低電源噪聲（紋波）所帶來的影響。利用3.3V作為輸入，經過UC385-ADJ分別產生MGT1.2V、MGT1.5V和MGT2.5V 3組專門用于RocketIO MGT模塊的低噪聲電源。FPGA配置芯片的核電壓1.8V所需電流較小，因此采用線性穩(wěn)壓芯片AMS1117-18實現(xiàn)，以減少占用PCB面積。圖2是系統(tǒng)的電源結構圖。
ADSP-T201有嚴格的上電順序，VDDCORE可以先于VDDDRAM和VDDIO上電，也可以后于VDDDRAM和VDDIO上電，但VDDDRAM必須要在VDDIO上電之后才能供電，所以必須設計上電順序控制電路，圖3為本設計采用的上電順序控制電路。由于內部有上電保護鎖存器，外設的電壓必須要在VDDIO上電后才可以供電，系統(tǒng)設計上電順序依次是1.2V、2.5V、3.3V，VDDDRAM所需的1.6V電壓由3.3V經過UC385-ADJ穩(wěn)壓所得。
除了提供穩(wěn)定的電壓外，系統(tǒng)設計需要在各個芯片的每個電源腳盡可能放置一個退耦電容，對于普通的邏輯芯片，采用10～100nF的陶瓷電容，對于DSP、FPGA和PCI-E接口控制器每個電源引腳需要在盡可能靠近引腳的地方混合使用1nF和10nF的陶瓷電容放置。而對于DSP的鎖相環(huán)邏輯電源引腳、PCI-E接口控制器的鎖相環(huán)電源引腳以及FPGA的RocketIO MGT模塊的各個電源引腳要加上一個LC濾波器，以減少噪聲的影響。
3 系統(tǒng)電源需求分析 [22，24，32，36]
電源設計首先要估算板上器件所需要消耗的電流，按照最大功率并且保持20%的功率裕度原則設計。板上功耗較大的器件有DSP、FPGA、PCI-E接口控制器。
ADSP-TS201正常工作需要3組電源分別給核心電壓、鎖相環(huán)、片上DRAM和IO口供電，工作電流會隨著頻率的提高而線性增加，也會隨著環(huán)境溫度升高而增加。 DSP工作電流主要由靜態(tài)電流和動態(tài)電流兩部分構成，其1.2V核心電壓VDD的電流消耗可以表示為：
[IDD=IDD-DYNAMIC+IDD-STATIC+IDD-ANALOG] （1）
[IDD-DYNAMIC]為核心動態(tài)電流，最大值達4.381A，[IDD-STATIC]為靜態(tài)電流，最大值為320mA，[IDD-ANALOG]為DSP鎖相環(huán)電路邏輯所需電流，大小為55mA。根據(jù)公式（1）可以計算到單個DSP的[IDD]電流最大值為4.756A 。DSP片上DRAM所需的電流相對較小，在600MHz主頻下工作時，IDD_DRAM典型值為280mA，最大值為430mA，因此得IDD_DRAM（max）為430mA。
DSP的IO電流IDD_IO由外部總線接口電流IDD_IO_EP和高速鏈路口電流IDD_IO_LINK兩部分構成。外部總線接口電流IDD_IO_EP是總線接口靜態(tài)電流和動態(tài)電流之和，其中總線接口靜態(tài)電流為7mA，動態(tài)電流與總線工作頻率有關，當總線工作時鐘為100MHz時動態(tài)電流大小為38mA，因此得外部總線接口電流的最大值為IDD_IO_EP（max）為45mA。同樣的高速鏈路口電流IDD_IO_LINK也是動態(tài)電流與靜態(tài)電流之和，鏈路口的靜態(tài)電流為53mA，動態(tài)電流與傳輸模式和頻率有關，當DSP四個鏈路口都工作在600MHz時鐘頻率下以4bit模式傳輸時，動態(tài)電流為165mA，因此得高速鏈路口電流的最大值IDD_IO_LINK（max） 為218mA。所以DSP的IO電流的最大值IDD_IO（max） 是IDD_IO_EP（max）與 IDD_IO_LINK（max）之和為263mA。而FPGA的工作電流也是會隨著核心頻率提高而工作電流增大，并且隨著片上邏輯資源的使用率的增大而線性增加，XC4VFX60內核最大電流[IDD-INT（max）]為5.5A，所有SelectIO 的BANK最大工作電流[IDD-O（max）]為4A，輔助電壓工作電流[IDD-AUX]為0.3A，由公式（2）可以推算FPGA的最大功耗為17.35W。
表中DSP與FPGA可以共享一個1.2V穩(wěn)壓電源作各自的核心電源和鎖相環(huán)電源， DSP的IO電源、PCI-E接口的本地總線核心邏輯電壓（VDD2.5）和FPGA輔助電源及部分IO電源可以共享一個2.5V的穩(wěn)壓電源，F(xiàn)PGA部分IO口電源和板上其他芯片共享一組3.3V的穩(wěn)壓電源。DSP的片上存儲器電源VDDDRAM需要獨立提供1.6V電壓。根據(jù)SDRAM模組和板上其他芯片大概估算3.3V電源也需要有5A以上的電流。
4 系統(tǒng)電源測試總結
測試的目的主要是驗證設計的系統(tǒng)電源的性能是否符合設計要求，是否滿足各個高速處理模塊的供電需求。各組電源電壓用萬用表測試結果如表2。
表2 電源電壓測試結果
[標稱值＼&實際值＼&1.2V（CPU和FPGA核電壓）＼&1.170V＼&1.5V＼&1.503V＼&1.6V＼&1.612V＼&1.8V＼&1.791V＼&2.5V（CPU和FPGA IO電壓）＼&2.493V＼&3.3V＼&3.295V＼&1.2V（RocketIO MGT模塊）＼&1.210V＼&1.5V（RocketIO MGT模塊）＼&1.503V＼&2.5V（RocketIO MGT模塊）＼&2.504V＼&]
測試數(shù)據(jù)表明，各路電壓輸出誤差不超過標稱電壓的±5%， 均符合各個芯片的工作電壓要求，利用示波器在限制20MHz帶寬的條件下，圖4用交流耦合測試的各路開關電源模塊（PTH08T210W）輸出紋波電壓峰峰值（VPP）為27mV，圖5線性穩(wěn)壓器AMS1117紋波電壓峰峰值為12.5mV，低壓差線性穩(wěn)壓器UC385-ADJ各路輸出的紋波電壓峰峰值不超過14mV。值得注意的是UC385-ADJ的輸出電容不可不接，而且必須要接100uF以上的鉭電容或者固體電容才能穩(wěn)定工作。
5 結論
本文提出了高速數(shù)字信號處理器電源設計的基本方法，分析了DSP+FPGA信號處理板的系統(tǒng)電源需求，經測試該電源設計符合高速數(shù)字信號處理器的供電需求。實際應用驗證也表明該電源系統(tǒng)帶寬寬和紋波電壓小，電壓輸出具有高穩(wěn)定性的特點。
參考文獻：
[1] 劉書明，羅勇江.ADSP TS201XS系列DSP原理與應用設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.
關鍵詞：電子技術基礎；課程改革；任務驅動
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0122-02
《電子技術基礎》課程是技工院校機電類專業(yè)基礎課程，安排在中級工階段進行。一直以來，由于技工院校學生基礎知識薄弱，學習習慣較差，學習興趣不高，給《電子技術基礎》課程的傳統(tǒng)授課帶來了很大困難。隨著以學生為主體的教學方法的不斷更新，以“一體化”教學思想為主導的教學改革的不斷開展，因地制宜地對《電子技術基礎》等專業(yè)基礎課程的改革也勢在必行。
我校機械設備維修、電氣設備安裝與維修專業(yè)的課程體系改革在有條不紊地進行，最先完成的主要是核心課程建立與改革，而作為基礎課程，還未被系統(tǒng)地完成課改工作。在這樣的背景下，作者嘗試以任務為載體，將《電子技術基礎》的各相關知識點，結合中級工階段其他專業(yè)課程對專業(yè)基礎知識的要求，對本課程進行梳理設計，嘗試開展課程改革。
一、任務驅動教學法較傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢
以往《電子技術基礎》課程的授課主要以課堂講授為主，也結合個別小實驗課程，知識的習得主要以教師講，學生在座位上安靜地聽，這樣的單方向的傳遞為主，由于知識的抽象性較強，看不到，摸不著，很多學生聽著聽著就去見了周公。雖然偶爾有實驗，但或因為趣味性差，或因為基礎知識沒掌握，不知實驗到底是在做什么，為了什么而做，使得實驗也不能達到很好的效果。
任務驅動教學法在教學形式上以學生為主體，在教室的指導下完成某項任務，按照咨詢―計劃―決策―實施―檢查的實施過程，學生在這個過程中是主體，通過教學任務的設計，引導學生自覺主動地投入到項目實施當中。整個過程，知識的傳遞是通過學生的自主活動完成的，同時培養(yǎng)了學生思考能力、解決問題的能力、團隊合作的能力。
二、理清課程橫向與縱向知識脈絡
實施課程改革的前提時熟練掌握本門課程的橫向知識脈絡，明確對知識點的要求程度?！峨娮蛹夹g基礎》課程包含七章內容：半導體二極管、半導體三極管及放大電路、集成運算放大器及其應用、直流穩(wěn)壓電源、門電路及組合邏輯電路、觸發(fā)及時序邏輯電路、晶閘管及其應用電路。還要了解本課程知識點對應在本專業(yè)的縱向要求。即了解整個課程體系中后續(xù)課程對該課程的要求，這樣項目設計才能有針對性。
對于七章課程內容，出熟練掌握各知識要點外，可以按了解、理解、掌握等幾個層次將知識點歸類，以表格的形式，為以項目為載體的課程改革做準備。舉例如下：
三、廣泛調研需求，設計教學任務
這一課程任務的設計也許依賴于廣泛的調研與研討。由于是中級工一年級階段的專業(yè)基礎課程，要求的難度不高，因此，該調研應以本專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)為導向，以培養(yǎng)學生學習興趣、提高學習積極性和主動性，掌握基礎知識和基礎技能為目標開展。設計的任務能夠把學生引入電子技術知識之門，打開他們的興趣之窗為后續(xù)高年級的課程學習打下基礎。
以此為目的，設計調研表，開展系列訪談。（1）開展畢業(yè)生的調研與訪談，了解學生工作中體會到的在技校初級學習階段的需求。（2）開展中級工二年級階段學生調研與訪談，了解學生學習該課程時的興趣點，知識難點。（3）開展高級工階段學生調研與訪談，了解哪些中級工階段知識的對高級工階段的學習最重要，哪些是難點。將學生反映的問題收集整理，作為任務設計時的重點。
四、依托大賽，以賽促學
學生興趣的激發(fā)需要應用各種手段，其中職業(yè)技能競賽在高技能人才培養(yǎng)、選拔和激勵等方面有著不可替代的作用。教委每年都有針對中學生開展的電子技術大賽，勞動部也會開展相關內容的職業(yè)技能大賽。深入了解大賽的競賽內容，將相關知識融入課堂教學，如電子技能大賽中尋軌器的焊接等，均可作為課題進行設計開發(fā)，融入相關知識點，使學生能夠在做中學，在學中做。是參加大賽成為學生有一個短期的努力目標，促進了學生學習活動的開展。
五、任務設計舉例
以第一章半導體二極管為例設計學習任務如下：
具體課堂實施設計如下：
學習活動1：認識二極管。能力目標：（1）能通過觀察了解二極管的結構；（2）能通過查閱資料了解制作二極管的材料、結構、型號和分類。知識目標：（1）了解半導體材料的基本知識；（2）了解二極管的結構、分類和型號。組織方式：小組學習。學習手段：下發(fā)任務書和學材。學習步驟：分析任務，了解任務要求，查看任務資料；查閱資料。了解二極管的相關知識，符號；完成任務書?？烧故镜慕Y果書面成果：任務書。
學習活動2：拼插二極管電路。能力目標：能設計簡單電路；能正確拼插電路；能通過分析得到二極管的單向導電性。知識目標：理解二極管的單向導電性；掌握二極管兩個極的判別區(qū)分。組織方式：小組學習。學習手段：下發(fā)任務書，下發(fā)學材電子百拼世界。學習步驟：（1）分析任務制定計劃，了解任務要求，查看任務資料；（2）制定計劃；（3）查閱資料，了解二極管的相關知識、符號；（4）連接百拼電路，理解二極管的單向導電性；（5）檢查發(fā)現(xiàn)問題。書面成果：任務書。實物成果：電路。
學習活動3：制作個性閃光標志。能力目標：能設計簡單電路；能正確連接電路；能保證電路安全。知識目標：理解二極管的參數(shù)；掌握用萬用表完成二極管正負極的識別、好壞的判別。組織方式：小組學習。學習手段：下發(fā)任務書，下發(fā)學材二極管、導電膠帶、電池盒、電池等。學習步驟：（1）分析任務，了解任務要求，查看任務資料，了解二極管的參數(shù)；（2）制定計劃；（3）設計標志，計算出要用到的二極管數(shù)目，電池的電動勢要求；（4）萬用表檢測二極管的正負極與好壞；（5）連接電路；（6）檢查電路，通電；（7）總結。書面成果：任務書。實物成果：標志電路。
學習活動4：總結評價。能力目標：能總結任務過程，語言通順、突出重點；能客觀評價自己與他人表現(xiàn)。組織方式：小組學習。學習手段：總結展示。學習步驟：（1）展示每個小組設計的標志，是否發(fā)光；（2）總結評價；（3）教師點評。
六、實施效果與反思
通過在新一級機電類專業(yè)班級中進行該課程改革實踐發(fā)現(xiàn)，學生的學習活動參與率較之前的傳統(tǒng)教學有了顯著提高，更多的學生參與到活動中來，愿意探究相關知識，在任務的完成中獲得了成就感，看到他們臉上的滿足的笑容，教師也深深地感受到了教與學之中的滿足感。但是，實踐中仍然存在很多不足，比如，學習任務的設計是否具有實用性，如何能夠更多地提高學生的積極性等問題，有待在實踐中進一步完善。
參考文獻：
工業(yè)的規(guī)模不斷擴大，電器設備的應用越來越多。低電壓大功率的電器設備出現(xiàn)一些問題，工作的電流較大，在啟動的時間電流強度更大，影響到實際的使用問題。最好將高壓電機應用到工業(yè)生產中，減小工作的電流以及啟動的電流，降低電機啟動對電網的影響。
一、高壓電器設備的保護控制
在高壓電機中，需要保護的功能較多，對主電路的高壓部分進行控制，可以采用直接啟動或者是高壓變頻器進行控制，直接啟動由計算機綜合保護控制器以及交流真空斷路器聯(lián)合構成。
1、直接啟動控制的原理
高壓電機直接啟動控制的原理主要表現(xiàn)在把真空接觸器直接啟動與綜合保護控制器結合在一起，高壓電機在使用以及漏電狀態(tài)產生電流，經過零序電TA和電TA采樣電路，進入綜合保護控制器電流信號的輸入端，綜合電路保護器可以對電機的運行狀態(tài)進行檢測分析，如果發(fā)生漏電、缺相等的故障，執(zhí)行元件真空接觸器的動作，將電機的運行電源切斷，上傳故障的情況，與此同時，顯示聲光報警。當故障沒有排除時，把綜合保護控制器的程序鎖定，使其不能進入正常工作的狀態(tài)。
2、變頻啟動的控制原理
在以前，高壓電機變頻啟動采用的電壓結構是高-低-高，或者是三電平疊加結構，以IGBT大功率絕緣柵雙極性管為基礎，高壓變頻器對高壓電機的電源進行直接的操控。現(xiàn)階段，大功率高電壓等級IGBT絕緣柵雙極性晶體管開關管被成功的研制，電流結構是交-直-交型，鐵心變壓器結構被取代。
三相高壓交流電，通過大電流高壓整流二極管，整流成為高壓直流電，由快速絕緣柵雙極性高壓開關管IGBT進行觸發(fā)，生成三相交流高壓脈沖電源，是可變頻的電源。電抗器進行濾波，成為三相正弦波交流電（可變頻），供給高壓交流電機的日常運行。
變頻內計算機控制中心對快速絕緣柵雙極性高壓開關管IGBT的開啟和關斷進行控制，經過計算機的內部程序和的電子電路，對高壓交流電頻率以及電壓幅值進行控制，高壓交流電機可以實現(xiàn)軟啟動、調控轉速以及軟停車。電壓輸出頻率可控范圍為0-400Hz。當高壓交流電機進入軟停車狀態(tài)時，計算機內部程序對開啟的脈沖進行調控觸動，使高壓濾波電容放出電流，對IGBT進行控制，釋放存電。當放電完成后，高壓指示燈熄滅，防止電路引發(fā)事故。
電機轉速公式：n = 60f/2p，轉速和頻率呈現(xiàn)線性的關系。由此公式推斷，變頻器公式是：c=u/f ，輸出電流是三相交流電，變頻的范圍是0-400Hz，用高載波頻率SPWM方式，載波頻率范圍是10-20kHz，IGBT是開關功率管，開關功率管能夠進行多只的串聯(lián)使用。如果頻率較低，可以增加起步電壓，電機機械運行的性能得以提升。
整機主控的核心部分是單片機，以單片機為基礎，對變頻器信號進行調控，進入指揮的狀態(tài)，在SPWM發(fā)生器中，將信號輸入進去，脈沖產生，脈沖進入功率驅動芯片，功率被放大到原來的狀態(tài)，IGBT開始進入工作狀態(tài)，輸出三相電，濾波電抗器 L對濾波進行處理，三相交流電輸出，電機能夠進行工作。計算機指揮控制中心對電壓、電流、轉速等進行控制。
變頻控制通常適合變頻電機，普通的電機當頻率處在低頻以及高頻狀態(tài)時，變頻器不適合控制，主要是因為變頻器是鐵心的材質。在低頻段，也就是0-20Hz，普通的高壓電機會發(fā)出高壓奇次諧波，電機發(fā)熱，對電機的使用壽命造成影響。當處在高頻段時，也就是50-100Hz以及超過這個范圍時，轉速過高，電機的軸承不能承受，遭到損壞，對電機的壽命造成影響。
二、高壓電氣的調試
1、調試范圍
高壓電氣調試為高壓電機正常運行提供保證，高壓電氣的調試包括：（1）高壓電纜；（2）電機綜合保護器；（3）高壓真空接觸器；（4）高壓電機；（5）高壓避雷器；（6）TA；（7）TV；（8）高壓變頻器。
2、調試內容
高壓電氣調試需要按照標準嚴格進行。電機綜合保護器技術參數(shù)在設定時，結合出廠說明書以及實踐經驗，進行動作試驗，結果顯示正常。在調試前，高壓電器必須進行絕緣電阻試驗，過程是：首先，搖表轉速均勻，保持在120r/min以內；其次，絕緣電阻必須使用AC2500V，采用兆歐表進行測試，兆歐表范圍是0-2500MΩ；再次，讀表時間是15s以及60s，記錄數(shù)據(jù)，并進行阻值吸收比的計算；最后，讀表結束以后，進行整理，先把試驗表筆拿開，停止搖表，直至停下。高壓真空接觸器對合閘以及分閘線圈動作電壓進行測試，計算相關的數(shù)據(jù)。
3、調試過程
高壓電機應當進行高壓耐壓的試驗，檢驗三相直流電阻、絕緣電阻以及繞組極性，對三相直流電阻應用精密的直流電橋測量。
試驗電源是AC380V，通過試驗操作臺調壓變壓器，進行調壓，在放電保護球隙器一側放置輸入高壓接入，另一側接入地線。
把放電保護球隙器放電時間調節(jié)好，在放電時，保護電壓要大于試驗電壓，電壓值調整好之后，斷開電源，接入接線，檢查地線的連接情況。當確定以后，進行下面的試驗。在實驗時，電壓值緩慢增加，電流表指沒有出現(xiàn)晃動，到達試驗的時間點，然后電壓緩慢降低，斷開電源。對于超過400kW的高壓電機進行耐壓試驗，在試驗以前，必須進行直流高壓泄露試驗。電流值必須符合要求。試驗前后，測量絕緣電阻值，使阻值符合要求。
結語
高壓電器設備大功率的應用將更加普遍，在工程中熟悉高壓電器設備自動化控制的原理，掌握電氣調試技術，非常重要。高壓電器設備實現(xiàn)自動化控制，有助于增加工業(yè)生產，拓展企業(yè)的業(yè)務。在實際的生活中，熟練掌握原理以及調試技術，可以避免電壓啟動時損壞電網。
參考文獻
[1]周維遠.綜述高壓電器設備自動化控制原理及電氣調試的技術[J].大科技，2012（18）.
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[3]王璽.新型高壓電器設備[J].科技致富向導，2013（6）.
作者簡介
王洪，男，（1972-），籍貫，吉林省梨樹縣，大學本科，工程師，研究方向：電氣工程及自動化。
關鍵詞 資源整合 職教集團 深度建設 發(fā)展機遇
中圖分類號：G47 文獻標識碼：A
1專業(yè)培養(yǎng)目標、崗位方向與能力要求
1.1專業(yè)培養(yǎng)目標
培養(yǎng)與我國社會主義現(xiàn)代化建設要求相適應，德、智、體、美等方面全面發(fā)展，具有綜合職業(yè)能力，在電子整機生產、服務和管理第一線工作的一般電子產品的裝配、調試與維修人員。
1.2專業(yè)崗位方向
畢業(yè)生主要面向電子產品生產企業(yè)和經營單位，從事一般電子設備的裝配、調試、維修和檢驗等技術工作，以及電子產品、電子元器件的生產、采購和銷售工作。
1.3畢業(yè)生崗位能力要求
1.3.1專業(yè)能力要求
（1）電子產品營銷崗位：要求熟悉電路基本理論，掌握電子元器件、材料、電子產品的主要技術指標和相關標準以及應用領域。
（2）電子產品裝配、調試崗位：熟悉電路基本理論，掌握常用電子元件的識別辦法、技術參數(shù)和裝配要求，掌握電子元件的安裝工藝與焊接工藝，熟悉電子產品的裝配工藝過程，掌握常用電子測量儀表儀器的使用和操作，掌握電子產品的調試技術，能熟練使用各種常用焊接工具與焊接材料，具有較強的PCB板圖和元件裝配圖的識圖能力以及編寫裝配工藝流程卡的能力，具有使用新的焊接設備與裝配工藝的能力。
（3）電子產品技術維修崗位：熟悉電路基本理論，掌握單片機的工作原理及應用技術，掌握常用電子元器件的技術參數(shù)和使用要求，熟練分析電子產品的工作原理，具備運用常用電子測量儀器去測量、分析與判斷電路故障的能力，掌握元器件的替換與焊接技巧和電子產品的運行操作能力與調試技巧，具備良好電子產品維修技能。
（4）電子產品一線生產、質量檢驗、調試、管理生產崗位：熟悉電路基本理論，掌握常用電子元器件的技術性能和裝配要求和電子產品的加工工藝和生產過程，具有較強組織、溝通與協(xié)調能力和現(xiàn)代化的管理意識和管理能力，較強的生產安排與調配能力、自學能力，適應現(xiàn)代化生產的管理要求。
1.3.2關健能力和綜合素質要求
（1）具有良好的職業(yè)道德修養(yǎng)、具有敬業(yè)奉獻的吃苦精神。
（2）具有良好溝通協(xié)調能力，具有與人合作的能力。
（3）具有良好的工作態(tài)度與責任心，穩(wěn)定的心理承受能力。
（4）具有良好的學習發(fā)展能力和創(chuàng)新能力。
（5）具有掌握分析問題、解決問題的能力。
（6）具有適應新環(huán)境的能力，自理、自律能力，刻苦耐挫能力，應急應變能力。
2專業(yè)建設目標、內容與措施
2.1專業(yè)建設目標
（1）以理實一體化教學改革為重點，深化專業(yè)課程改革，建立人才培養(yǎng)目標鮮明的課程體系。
（2）完善“校企融合、教產一體”的工學結合人才培養(yǎng)模式，實現(xiàn)人才培養(yǎng)與用人需求對接。
（3）改革傳統(tǒng)的結果評價機制，建立以能力為本位，理實一體化教學的過程評價機制。
（4）培養(yǎng)一支結構合理的“雙師”型教師和骨干教師團隊。
2.2專業(yè)建設的主要內容
（1）理實一體化教學改革
（2）工學結合模式的有效實施辦法
2.3 專業(yè)建設措施
2.3.1理實一體化教學改革
（1）理實一體化課程結構設置
通過對電子技術應用專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)的近40家電子企業(yè)走訪和調研，同時深入研究分析我國中等職業(yè)教育的現(xiàn)狀，最后得出了一個結論是，中職教育的發(fā)展走理實一體化和工學結合的道路勢在必行。
通過對用人企業(yè)的調研和畢業(yè)生反饋信息分析，結合本專業(yè)畢業(yè)生崗位發(fā)展分析，確定了本專業(yè)的兩個培養(yǎng)方向：一個是電子產品的裝配、調試及生產管理方向；一個是家用電子產品的維修方向（平板電視維修）；圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標確定課程結構，采用專業(yè)主干課程+專業(yè)化方向課程+專業(yè)拓展課程（選修）的課程結構模式。
圍繞兩個培養(yǎng)方向，開設三年制電子產品的裝配、調試及生產管理班和四年制（3+1）家用電子產品的維修（平板電視維修）班（兩個方向的課程結構圖略）。
（2）理實一體化項目教材開發(fā)
項目教材的文本格式反映了編寫者的教學理念，能否跳出原來的學科型教學框架的束縛是成功編寫項目教材的關鍵。在專業(yè)基礎課程和部分專業(yè)課程教學中采用項目教學改革試點，組織骨干教師編寫項目教學校本教材，其中已經運用到實際教學中的校本教材有《電工技術基礎與技能項目教程》、《電子技能與實訓項目教程》、《電視機原理與維修實用項目教程》。在做好以上項目教材開發(fā)的同時，繼續(xù)組織專業(yè)骨干教師和企業(yè)專家共同完成《平板電視維修手冊》校本項目教材的開發(fā)編寫工作。
（3）雙師型教師培養(yǎng)
雙師型教師的培養(yǎng)在專業(yè)建設過程中已經到了迫在眉睫的地步，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方向，制定了專業(yè)教師培訓計劃：一是選派骨干教師參加國家級、省級骨干教師培訓；二是選派骨干教師深入企業(yè)參加為期半年或一年的學習與鍛煉，其中選派兩名骨干教師到長虹公司和海信公司參加平板電視的維修學習；三是聘請典型電子企業(yè)的資深專家定期到校對專業(yè)教師進行培訓；四是制定校內教師培訓方案，采用師傅帶徒弟“傳幫帶”的方式培訓。
（4）理實一體化實驗實訓室的建設
依托職教園整合優(yōu)勢，建設滿足理實一體化教學需要的現(xiàn)代化實驗實訓室如下表：
（5）理實一體化教學設計
“理實一體化”教學的關鍵在于理論與實踐穿行，將兩者有機的融合，在教學過程中適時的穿插投影、掛圖、實物拆卸、板書、講述，形成“教、學、做、考”四位一體化教學新模式，它包括教學環(huán)境的創(chuàng)設、教學項目及內容的設計、教學目標的設計、教學形式和方法的設計。
教學環(huán)境的創(chuàng)設：創(chuàng)建理論教學、實踐教學與多媒體教學于一體，集演示、講授、操作等多功能融于一體的多媒體實訓教室。
教學項目和內容的設計：一是設計合適的教學項目，以最大限度地負載課程的知識與技能要求；二是做好教學項目與企業(yè)實際工作任務的對接；三是調整項目內容，以確保項目及時體現(xiàn)企業(yè)的新產品、新工藝、新技術。
教學目標的設計：以綜合職業(yè)能力和綜合素質為培養(yǎng)目標。重點加強專業(yè)能力、方法能力、社會能力和道德素質的培養(yǎng)。
教學形式和方法的設計：堅持以活動為中心，以實踐為主線，進行實踐能力導向的一體化教學，學生以行動為導向，以完成工作任務為基礎，在項目任務的引領下完成理論學習和實踐操作，以“做”促“學”，以“體驗”促進“思維”實行理論實踐一體化教學的教學方式轉變，創(chuàng)設合適的職業(yè)活動情境來培養(yǎng)學生綜合職業(yè)能力和綜合素質。
（6）理實一體化教學效果的評價
改變傳統(tǒng)的結果評價方式，建立理實一體化教學的過程評價方式。建立了教師、學生、家長和企業(yè)用人單位共同參與的教學質量評價制度。重視學習過程評價，強化綜合實踐能力考核，逐步建立了以能力為本位、評價主體和評價方式多元化的評價體系。
2.3.2工學結合模式的有效實施辦法
（1）引入生產性實訓項目，形成工學結合教學模式。以職教園整合為契機，與光寶電子（咸寧）科技有限公司共同投資在校內建成一條電源轉換器裝配生產線，企業(yè)主要提供生產設備和材料，包含生產原材料、耗材、檢測設備等，學校提高場地和操作人員，生產線的技術和管理工作由企業(yè)調派人員和校內專業(yè)教師共同承擔。電子專業(yè)學生每周以二天為一個單元進行生產性實習，每個單元中融入了理論教學、工藝編排、上線生產、產品檢測、產品返修等多個環(huán)節(jié)，促進了學校與企業(yè)間的技術（生產）對接。
（2）建立企業(yè)中間實習制度，積累學生社會活動經驗。全面落實中間生產性實習制度。從第二學期開始，每個學期均安排專業(yè)教師帶領學生深入企業(yè)頂崗實習四周（一個月）時間，教師主要一方面配合企業(yè)做好學生管理工作，另一方面還要深入企業(yè)學習與鍛煉，學校按企業(yè)生產方式，組織學生參與生產性實習，企業(yè)按計件工資標準向學生發(fā)放勞動報酬。目前已經與咸寧奕東電子、咸寧光寶電子科技、咸寧能一郎電子三家企業(yè)簽訂校企合作定崗實習協(xié)議，學生通過參與中間實習的實踐鍛煉，培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、與人合作等職業(yè)能力形成，養(yǎng)成吃苦耐勞和爭先奉獻的敬業(yè)精神。
參考文獻