基于Proteus仿真的单向可控硅实训电路设计

摘要：中等职业学校的培养目标强调：在重视学生专业理论知识教学的同时，更注重学生专业技能的锻炼、培养、提高，以及做人做事能力的增强。目前，中职学校的各级各类专业技能大赛日益增多，专业实训技能教学水平亟须快速提高，而专业技能必须以专业理论为基础和依据。因此，实训项目的钻研、开发、设计，理实一体化教学模式的实施就显得越来越重要。利用电子仿真软件帮助我们进行电子实训项目开发，就显得十分必要和可行。

关键词：Proteus仿真；单向可控硅；实训电路设计；理实一体化

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）12-0164-02

在中职电子专业课程教学活动中，教师总希望使用实用、有趣的电路，但实际上适合具体教学环境的电路数量不足、已有电路与专业课程内容联系不够密切、涉及的知识技能跨度大。解决办法之一就是电子专业教师根据实际教学情况需要，主动进行实训电路的设计与制作，开发合适的理实一体化实践课程项目。

中职电子专业对可控硅的教学往往采用“理论讲解元件识别测试调光台灯电路安装”的模式。在这种教学过程中，理论知识和实训技能各个部分相对独立，缺乏相互融通，且电路采用220V交流电源不方便调试检测，所以学生对可控硅的理解难以全面和深入。一线教师应用心、认真地寻找解决办法，提高专业教学的有效性和针对性，增强学生的专业技能水平，同时提高自身的科研能力。以下针对一个基于proteus仿真的可控硅测试电路实训项目进行分析研究。

项目电路设计

为了更直观显性地掌握可控硅专业理论，解决以上所说问题，需要设计一个安全、简单、直观、多功能的可控硅实验电路。笔者经过多方资料查找、原理分析，确定了一个简单实用的单向可控硅实训电路。整个电路的结构包括：变压器变压桥式整流电容滤波集成稳压可控硅主电路可控硅触发电路可控硅关断电路等部分。具体电路图如下页图1所示。

在实践中，首先，根据设计电路进行Proteus各项仿真，包括：（1）整流、滤波及稳压后电压、波形测试仿真。（2）通过单向可控硅触发导通、保持、关断过程仿真，得出其通断的条件。（3）通过单向可控硅控制极（G极电阻/电压）的仿真得出其控制极状态对导通的影响。在仿真中验证理论、发现问题、解决问题，并以此为依据设计电路功能所需要的专业知识、技能目标等相关因素。

接着，笔者在以下方面进行理实一体化教学：（1）学生分小组根据教师提供的资料包进行单向可控硅理论、实训电路原理等必备知识的自学。（2）电路图的识读，元件识别及测试。（3）PCB电路板（万能板）的设计及电路的焊接搭建。（4）用万用表、示波器等工具进行电路测试、数据记录、数据分析。（5）实验报告的填写，可控硅工作原理、导通与截止条件的归纳总结。（6）小组讨论本次实训的经验、收获、不足及改进办法等。

Proteus仿真实践研究

（一）思路

电路图大致设计好后，具体的元件参数还要确定，试验的现象还要定性，测试的数据还要定量。在具体焊接装配前，我用Proteus仿真软件对电路进行仿真、设计、调试。

（二）仿真内容及过程

在明确整个仿真的目的、任务之后，进行实际的仿真操作。在这个过程中，由于仿真的具体元件与我们实际焊接组装所用的元件参数不完全相同，以及所用软件的自身局限性，所仿真的数据、现象可能会有所差别。这在实际设计、仿真过程中要加以注意和区分，并采用合适的方法、措施进行补偿或修正。

电源部分的仿真 在给15V变压器通电后，运行仿真软件，仿真结果如表1所示。

单向可控硅触发/维持/关断过程仿真 单向可控硅工作条件的仿真过程如表2所示。

至此，整个电路的仿真基本结束。在此过程中，我们预计到和预计不到的情况都体现出来了，为我们下一步的电子组装、调试做好了准备。

电路制作实践与教学实施

以电路原理图及仿真结果为依据，接下来就是进行PCB设计和电路装接、调试了。由于这个电路比较简单，同时考虑到方便学生组装、测试，我就用单块的“万能板”安装，且将元件间距适当扩大。经过PCB设计和元件焊接安装、调试，完成的电路板如图2所示。

电路安装完整后，进行实际加电测试，发现仿真中的各项功能完全正常，各处的电压波形也与仿真相吻合。至此，在仿真指导下的实际电路制作、调试就完成了。然后就是根据理实一体化教学模式进行课程设计和实施教学。在讲授理论知识时以“必需、够用”为原则，强调“实用、适度”，而技能训练部分强调科学、规范及创新能力培养。在教师的安排引导下，使二者同步交叉进行，达到理论指导实践，实践又加深对理论知识理解的效果。同时，教学中还贯穿“教学做考”四位一体化教学，达到了较好的效果。

经过教师对电路的仿真验证、实物装调，以及对课程的整体设计、完善、教学实施，学生通过理论学习和综合实训探索得到了技能的增长。更重要的是，学生掌握了整流、滤波、稳压原理，还通过实验现象和数据分析等显性因素获得了单向可控硅的触发、维持、关断相关理论知识，并培养了学习、探索、团队合作等方面的能力。

用Proteus仿真软件指导的教学实训电路设计、教学设计及实施，已经是一个很有效的教学思路和途径，也使实训课有了良好的保障。更重要的是，教师在整个过程中探究了教研教改，增长了知识技能，获得了自信和乐趣，是一个良性循环，好的开始。

参考文献：

[1]王英.电工电子技术与技能[M].北京：科学出版社，2010.

[2]清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，1995.

[3]人力资源和社会保障部教材办公室.电子EDA（Proteus）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2009.

作者简介：

李杰（1974—），重庆市人，重庆市龙门浩职业中学校讲师，研究方向为电工、电子技术、电子EDA、单片机技术。