基于Proteus仿真的單向可控硅實訓電路設計

李杰

（重慶市龍門浩職業中學校 重慶 401336）

基于Proteus仿真的單向可控硅實訓電路設計

李杰

（重慶市龍門浩職業中學校 重慶 401336）

中等職業學校的培養目標強調：在重視學生專業理論知識教學的同時，更注重學生專業技能的鍛煉、培養、提高，以及做人做事能力的增強。目前，中職學校的各級各類專業技能大賽日益增多，專業實訓技能教學水平亟須快速提高，而專業技能必須以專業理論為基礎和依據。因此，實訓項目的鉆研、開發、設計，理實一體化教學模式的實施就顯得越來越重要。利用電子仿真軟件幫助我們進行電子實訓項目開發，就顯得十分必要和可行。

Proteus仿真；單向可控硅；實訓電路設計；理實一體化

在中職電子專業課程教學活動中，教師總希望使用實用、有趣的電路，但實際上適合具體教學環境的電路數量不足、已有電路與專業課程內容聯系不夠密切、涉及的知識技能跨度大。解決辦法之一就是電子專業教師根據實際教學情況需要，主動進行實訓電路的設計與制作，開發合適的理實一體化實踐課程項目。

中職電子專業對可控硅的教學往往采用 “理論講解→元件識別測試→調光臺燈電路安裝”的模式。在這種教學過程中，理論知識和實訓技能各個部分相對獨立，缺乏相互融通，且電路采用220V交流電源不方便調試檢測，所以學生對可控硅的理解難以全面和深入。一線教師應用心、認真地尋找解決辦法，提高專業教學的有效性和針對性，增強學生的專業技能水平，同時提高自身的科研能力。以下針對一個基于Proteus仿真的可控硅測試電路實訓項目進行分析研究。

項目電路設計

為了更直觀顯性地掌握可控硅專業理論，解決以上所說問題，需要設計一個安全、簡單、直觀、多功能的可控硅實驗電路。筆者經過多方資料查找、原理分析，確定了一個簡單實用的單向可控硅實訓電路。整個電路的結構包括：變壓器變壓→橋式整流→電容濾波→集成穩壓→可控硅主電路→可控硅觸發電路→可控硅關斷電路等部分。具體電路圖如下頁圖1所示。

在實踐中，首先，根據設計電路進行Proteus各項仿真，包括：（1）整流、濾波及穩壓后電壓、波形測試仿真。（2）通過單向可控硅觸發導通、保持、關斷過程仿真，得出其通斷的條件。（3）通過單向可控硅控制極（G極電阻/電壓）的仿真得出其控制極狀態對導通的影響。在仿真中驗證理論、發現問題、解決問題，并以此為依據設計電路功能所需要的專業知識、技能目標等相關因素。

接著，筆者在以下方面進行理實一體化教學：（1）學生分小組根據教師提供的資料包進行單向可控硅理論、實訓電路原理等必備知識的自學。（2）電路圖的識讀，元件識別及測試。（3）PCB電路板（萬能板）的設計及電路的焊接搭建。（4）用萬用表、示波器等工具進行電路測試、數據記錄、數據分析。（5）實驗報告的填寫，可控硅工作原理、導通與截止條件的歸納總結。（6）小組討論本次實訓的經驗、收獲、不足及改進辦法等。

圖1 單向可控硅控制電路圖

Proteus仿真實踐研究

（一）思路

電路圖大致設計好后，具體的元件參數還要確定，試驗的現象還要定性，測試的數據還要定量。在具體焊接裝配前，我用Proteus仿真軟件對電路進行仿真、設計、調試。

（二）仿真內容及過程

在明確整個仿真的目的、任務之后，進行實際的仿真操作。在這個過程中，由于仿真的具體元件與我們實際焊接組裝所用的元件參數不完全相同，以及所用軟件的自身局限性，所仿真的數據、現象可能會有所差別。這在實際設計、仿真過程中要加以注意和區分，并采用合適的方法、措施進行補償或修正。

電源部分的仿真 在給15V變壓器通電后，運行仿真軟件，仿真結果如表1所示。

表1 仿真結果統計表

單向可控硅觸發/維持/關斷過程仿真 單向可控硅工作條件的仿真過程如表2所示。

至此，整個電路的仿真基本結束。在此過程中，我們預計到和預計不到的情況都體現出來了，為我們下一步的電子組裝、調試做好了準備。

表2 單向可控硅工作條件仿真表

電路制作實踐與教學實施

以電路原理圖及仿真結果為依據，接下來就是進行PCB設計和電路裝接、調試了。由于這個電路比較簡單，同時考慮到方便學生組裝、測試，我就用單塊的“萬能板”安裝，且將元件間距適當擴大。經過PCB設計和元件焊接安裝、調試，完成的電路板如圖2所示。

電路安裝完整后，進行實際加電測試，發現仿真中的各項功能完全正常，各處的電壓波形也與仿真相吻合。至此，在仿真指導下的實際電路制作、調試就完成了。然后就是根據理實一體化教學模式進行課程設計和實施教學。在講授理論知識時以“必需、夠用”為原則，強調“實用、適度”，而技能訓練部分強調科學、規范及創新能力培養。在教師的安排引導下，使二者同步交叉進行，達到理論指導實踐，實踐又加深對理論知識理解的效果。同時，教學中還貫穿“教學做考”四位一體化教學，達到了較好的效果。

經過教師對電路的仿真驗證、實物裝調，以及對課程的整體設計、完善、教學實施，學生通過理論學習和綜合實訓探索得到了技能的增長。更重要的是，學生掌握了整流、濾波、穩壓原理，還通過實驗現象和數據分析等顯性因素獲得了單向可控硅的觸發、維持、關斷相關理論知識，并培養了學習、探索、團隊合作等方面的能力。

用Proteus仿真軟件指導的教學實訓電路設計、教學設計及實施，已經是一個很有效的教學思路和途徑，也使實訓課有了良好的保障。更重要的是，教師在整個過程中探究了教研教改，增長了知識技能，獲得了自信和樂趣，是一個良性循環，好的開始。

圖2 單向可控硅控制電路實物圖

[1]王英.電工電子技術與技能[M].北京：科學出版社，2010.

[2]清華大學電子學教研組.模擬電子技術基礎簡明教程[M].北京：高等教育出版社，1995.

[3]人力資源和社會保障部教材辦公室.電子EDA（Proteus）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2009.

G712

A

1672-5727（2013）12-0164-02

李杰（1974—），重慶市人，重慶市龍門浩職業中學校講師，研究方向為電工、電子技術、電子EDA、單片機技術。