《開關電源原理與維修》理論與實踐教學

摘 要: 《開關電源原理與維修》是電類專業的一門專業課，針對高職高專學生的特點，本文作者在課程理論與實踐教學方面進行了一定的探索。

關鍵詞: 《開關電源原理與維修》 理論與實踐 教學探索

《開關電源原理與維修》是電類專業的一門專業課，開關電源具有重量輕、體積小、效率高、能耗低、溫度低和電壓調整范圍寬的特點，在電視機、背投彩電、微型計算機與儀器儀表等電路中得到了廣泛應用，但由于開關電源工作在高電壓、大電流、高功耗的特殊狀態，因此這部分是整機系統中故障的多發單元。所以《開關電源原理與維修》課程對于電類專業的學生來說應該是著重掌握的一門知識。

1.理論教學

要學好本門課程，沒有扎實的專業理論知識，是不可能的;如果學生只能根據書本上列出的故障實例“按圖索驥”，則只能停留在維修工匠的水平。為了使學生能夠學好理論知識，教師可按以下方法來進行教學。

1.1激發學生的學習興趣

大二或大三的學生都接觸過計算機，而且有的學生還組裝過計算機，因此對微型計算機有關的硬件一般都有較大的興趣，但絕大部分學生都不知道微機主機開關電源輸出什么信號與電壓。所以第一次課可以從微機主機開關電源輸出的信號與電壓開始介紹，然后介紹各個信號與電壓的用處，誘導學生了解開關電源，提高學習本門課程的興趣和積極性。另外，在理論教學的過程中，不僅要講解原理，而且要與維修實例相結合，與實踐教學相結合，使學生能夠學以致用。

1.2原有知識的復習和新知識的學習

前面已經開過模擬電子線路與數字電子線路這兩門課，并且進行過相關的課程實驗，但由于大部分學生所學的知識普遍不太牢固，因此在《開關電源原理與維修》的理論教學中結合開關電源電路要對有關的知識進行復習，特別是模電的知識，如二極管、晶體三極管、三端穩壓器的特性及主要參數，電壓比較器LM339的工作原理及用法等。有的知識要在原有的基礎上進行新的擴展及學習，如光耦合器、快恢復二極管、功率肖特基二極管、雙極型大功率晶體管、功率MOSFET場效應管、絕緣柵雙極晶體管、晶閘管、PWM集成控制器等。

1.2.1從框圖入手

開關電源具體電路各式各樣，但脈沖變壓器耦合開關電源方框圖都一樣，其基本結構如圖1所示。

它主要是由市電整流濾波電路，脈沖變壓器，開關管，脈沖控制電路，取樣、反饋及穩壓控制電路和整流濾波輸出電路等組成的，其基本工作原理是:用脈沖控制電路控制開關管的導通與截止，當開關管導通時，市電經整流后的直流電轉換成磁能并存儲在變壓器中;在開關管截止期間，變壓器釋放磁能，輸出交流電壓，經整流濾波后輸出直流電壓，向負載供電。

學生開始學習時，首先從框圖入手，而不是直接對著復雜的具體電路，不會產生畏難情緒，當把框圖及其原理都弄懂后，再結合典型電路進行講解。

1.3掌握一兩種典型電路

現在國內市場上流行的微機主機電源品牌有幾十種，各種不同型號達幾百種之多，常見的PWM集成控制器型號就有二三十種之多，要求學生在有限的時間內都掌握它們的原理、特點與維修，既不可能，又沒必要，而且常見微機主機開關電源的基本結構、工作原理大致相同。所以在教學中，我們著重介紹一兩種國內最常見的PWM集成控制器及由它們所構成的典型開關電源電路，如PWM集成控制器TL494、KA7500及以之為核心所組成的開關電源電路，其它PWM集成控制器及組成的電路通過檢修實例的分析與介紹，檢修流程圖的使用等來進行學習;指導學生不僅能“按圖索驥”、快速解決教科書中提及的故障，而且能“舉一反三”、“駕一馭萬”。

2.實踐教學

實踐教學是理論教學的延續，學生通過實踐教學能加深對相關理論知識的理解，另外學生相關動手能力的提高是本門課程的一個重要目標，只有學生能夠實際動手修好開關電源的實際故障，才能算是學好了本門課程，因此實踐教學是本門課程的重要組成部分。實踐教學應從以下環節著手。

2.1安全至上

由于微機主機開關電源由市電220V供電，因此實踐教學環節帶有一定的危險性，安全是進行正常教學的基礎及保證，因此從物質保證及安全教育方面著手進行。

2.1.1物質保證

實驗室環境應該保證安全、整潔、明亮、寬敞、通風，實驗室供電裝有觸電保護開關且能正常工作，實驗室地面及實驗桌上應有絕緣膠皮覆蓋，實驗桌上除必要的儀器儀表、開關電源外，不應有其它的雜物。

微機主機開關電源由于直接用電網市電220V進行整流濾波，因此PCB板上局部帶有高電壓，在加電進行檢測及維修時，一方面會給人身安全帶來危險，另一方面由于示波器等儀器外殼與PCB板的某些部位的靜電電位不等會造成電源短路，導致市電跳閘保護或開關電源及儀器內部元器件損壞。為此，在加電進行實踐教學演示及學生實驗時，應在交流市電與開關電源、示波器等儀器供電插座之間加入1∶1的隔離變壓器，實驗室采用了兩臺3000VA的隔離變壓器進行供電。

2.1.2安全教育

在實踐教學一開始就對學生進行“安全第一”、“人的生命是最寶貴的”的安全教育，在整個教學過程中，結合開關電源的電路特點，不間斷地進行有關的安全教育，實驗嚴格按照安全規程操作。在實驗時，要求學生除必要的書本、萬用表等，其余物品不能帶入實驗室。

在實踐教學演示及學生加電實驗時，嚴禁學生擁擠、圍觀，可進行分組演示及分組實驗。加電實驗時，必須先切斷開關電源的供電，把測試儀器探針(如示波器探針或萬用表表筆)的接地端與開關電源的地線接好，然后通電，再用“高電位”探針接到測試點測試，并且養成單手操作的習慣，這樣可以預防短路和觸電。更換元器件前一定要先切斷電源。

2.2必會的基礎操作技能

學生要想達到最終實際維修開關電源的目的，首先必須熟練掌握一些必備的基礎操作技能，如元器件的識別及測量，萬用表、示波器、晶體管圖示儀等儀器儀表的使用，元器件的焊接和拆卸，由電路實物繪制原理圖等。

2.3循序漸進

任何事務的學習都不可能一蹴而就，本門課程的學習也是一樣，實踐教學的安排也要循序漸進、由淺入深。最開始安排學生拆開關電源外殼，認識里面的元器件，練習如何用萬用表測試相關元器件，用晶體管圖示儀測試晶體管、場效應管，練習元器件的焊接和拆卸，逐步練習由電路實物繪制原理圖、讀圖，再用好的開關電源加電測試各組輸出電壓及信號，用示波器測量加電后正常情況下開關電源的各種波形，最終才是開關電源各種故障的實際維修。通過循序漸進、由淺入深的實踐教學環節，一方面給學生逐步練習、逐步熟悉的機會，另一方面結合理論教學使學生對開關電源的認識逐步加深。

為適應社會對技能型人才的需求，為提高我校學生的整體素質，提高學生的就業率，根據高職高專學生的特點，我們對《開關電源原理與維修》理論與實踐教學方面進行了一定的探索，意在使學生能夠掌握夠用的理論知識和相應的實踐技能。

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基金項目:廣西教育科學“十一五”重點課題“高職高專電子類專業課程與教學的研究”(2006B57)