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1、10申请公布号CN102005150A43申请公布日20110406CN102005150ACN102005150A21申请号201010573844722申请日20101206G09B23/1820060171申请人天津工业大学地址300160天津市河东区成林道63号72发明人袁臣虎李秀艳詹飞赵先龙王傲尘54发明名称电源教学实验系统57摘要本发明公开一种电源教学实验系统，属于教育教学实验仪器技术领域。利用该电源教学实验系统可进行电源教学中的多个实验，基本实验包括整流实验、线性稳压电源实验、电压型开关电源实验、电流型开关电源实验、恒流电源实验、DCAC逆变电源实验；综合设计性实验包括数控恒压电。
2、源实验、数控恒流电源实验、光伏并网发电模拟实验，本发明电源教学实验系统将数字单片机控制技术与模拟电路技术融为一体，功能齐备，具有灵活的操作性和扩展性，本发明能够作为电源技术教学的实验平台，也能够作为电源系统开发的试验平台，为电源技术的发展应用提供设备基础，该电源教学实验系统成本不高，适合推广使用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页CN102005163A1/1页21一种电源教学实验系统，其特征在于包括系统供电模块1、线性电源模块2、电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4、恒流电源模块5、逆变电源模块6和单片机最小系统模块7，各模块。
3、单独使用/组合使用完成电源技术教学实验。2根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于所述的系统供电模块1包括市电11、EMI滤波12、降压变压器13和整流滤波电路14，市电11为系统供电；EMI滤波12滤除电网对系统的干扰，消除系统对电网的污染；降压变压器13将市电降至安全电压；整流滤波电路14完成整流实验，获得直流电压为电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4、逆变电源模块6供电。3根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于所述的线性电源模块2进行线性电源实验，同时提供电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4、恒流电源模块5、逆变电源模块6和单片机最小系统模块7中各芯片的工作。
4、电源。4根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于所述的电压型开关电源模块3包括电压型PWM芯片31、驱动隔离电路32和电压型DC/DC33，电压型PWM芯片31根据输出电压采样反馈信号产生相应PWM信号，经驱动隔离电路32后接至电压型DC/DC33变换电路的功率开关管门极进行电压型开关电源实验。5根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于所述的电流型开关电源模块4包括电流型PWM芯片41、驱动隔离电路42和电流型DC/DC43，电流型PWM芯片41根据负载电流采样反馈信号产生相应的PWM信号经驱动隔离电路42接至电流型DC/DC43变换电路的功率开关管门极进行电流控制型开关电源实。
5、验。6根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于所述的恒流电源模块5包括高精度D/A芯片51和恒流控制电路52，利用高精度D/A芯片51、低失调高增益的运算放大器、功率管及精密功率电阻组成的恒流控制电路52进行恒流电源实验，恒流电源模块5供电电源由电压型开关电源模块3或者电流型开关电源模块4提供。7根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于所述的逆变电源模块6包括驱动隔离电路61和DC/AC逆变模块62，单片机最小系统模块7产生SPWM波形，SPWM波经驱动隔离电路61接至DC/AC逆变模块62功率管的门极进行逆变实验，逆变电源模块6直流侧电源由电压型开关电源模块3或者电流型开关电。
6、源模块4提供。8根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于单片机最小系统模块7包括44键盘71、单片机核心板72和显示模块73，由单片机核心板72接口与电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4和恒流电源模块5的数控接口连接进行数控电源实验，44键盘71完成对输出电压/电流的设置和步进调整功能，显示模块73完成对设定电压/电流和实际输出电压/电流的显示。9根据权利要求1所述的电源教学实验系统，其特征在于系统供电模块1、线性电源模块2、电压型开关电源模块3、逆变电源模块6和单片机最小系统模块7组合使用完成光伏并网发电模拟实验。权利要求书CN102005150ACN102005163A1/5。
7、页3电源教学实验系统技术领域0001本发明涉及一种教学实验系统，特别是涉及一种功能多样，具有很强的操作性和扩展性的电源教学实验系统。背景技术0002电源是电子设备的心脏，稳定的电源是一切电子设备可靠运行的必要保障。电源技术是现代电力电子技术一个重要分支，是一种多学科交叉的技术，涉及的知识面广、技术难度高，并且由于目前缺乏专门的电源技术教学实践条件和实验设备，给高校培养电源技术专门从业人才带来一定的困难，导致我国目前电源设计人才相对短缺，在一定程度上降低了我国二次电能和新能源的利用水平。基于此现状设计一种电源教学实验系统势在必行。0003本发明针对电源技术教学需求，提出了一种功能齐备的电源教学实。
8、验系统，具有灵活的操作性和扩展性，能够完成线性电源技术、开关电源技术、恒流电源技术、逆变电源技术及数控电源技术教学实验，该发明对于学生学习电源技术及相关领域理论知识和实践能力的提高都有很大的帮助。发明内容0004本发明电源教学实验系统包括系统供电模块1、线性电源模块2、电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4、恒流电源模块5、逆变电源模块6和单片机最小系统模块7，各模块单独使用/组合使用完成电源技术教学实验。0005本发明电源教学实验系统所述的系统供电模块1包括市电11、EMI滤波12、降压变压器13和整流滤波电路14，市电11为系统供电；EMI滤波12滤除电网对系统的干扰，消除系统对电网的。
9、污染；降压变压器13将市电降至安全电压；整流滤波电路14完成整流实验，获得直流电压为电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4、逆变电源模块6供电。0006本发明电源教学实验系统所述的线性电源模块2进行线性电源实验，同时提供电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4、恒流电源模块5、逆变电源模块6和单片机最小系统模块7中各芯片的工作电源。0007本发明电源教学实验系统所述的电压型开关电源模块3包括电压型PWM芯片31、驱动隔离电路32和电压型DC/DC33，电压型PWM芯片31根据输出电压采样反馈信号产生相应PWM信号，经驱动隔离电路32后接至电压型DC/DC33变换电路的功率开关管门极进行电。
10、压型开关电源实验。0008本发明电源教学实验系统所述的电流型开关电源模块4包括电流型PWM芯片41、驱动隔离电路42和电流型DC/DC43，电流型PWM芯片41根据负载电流采样反馈信号产生相应的PWM信号经驱动隔离电路42接至电流型DC/DC43变换电路的功率开关管门极进行电流控制型开关电源实验。0009本发明电源教学实验系统所述的恒流电源模块5包括高精度D/A芯片51和恒流说明书CN102005150ACN102005163A2/5页4控制电路52，利用高精度D/A芯片51、低失调高增益的运算放大器、功率管及精密功率电阻组成的恒流控制电路52进行恒流电源实验，恒流电源模块5供电电源由电压型开。
11、关电源模块3或者电流型开关电源模块4提供。0010本发明电源教学实验系统所述的逆变电源模块6包括驱动隔离电路61和DC/AC逆变模块62，单片机最小系统模块7产生SPWM波形，SPWM波经驱动隔离电路61接至DC/AC逆变模块62功率管的门极进行逆变实验，逆变电源模块6直流侧电源由电压型开关电源模块3或者电流型开关电源模块4提供。0011本发明电源教学实验系统所述的单片机最小系统模块7包括44键盘71、单片机核心板72和显示模块73，由单片机核心板72接口与电压型开关电源模块3、电流型开关电源模块4和恒流电源模块5的数控接口连接进行数控电源实验，44键盘71完成对输出电压/电流的设置和步进调整。
12、功能，显示模块73完成对设定电压/电流和实际输出电压/电流的显示。0012本发明电源教学实验系统中系统供电模块1、线性电源模块2、电压型开关电源模块3、逆变电源模块6和单片机最小系统模块7组合使用完成光伏并网发电模拟实验。附图说明0013图1为电源教学实验系统的原理框图；0014图2为电源教学实验系统的连接端子图；0015图3为三端集成线性稳压电路；0016图4为半桥式DCDC开关电源电路；0017其中，各标号的含义如下00181系统供电模块11市电12EMI滤波13降压变压器14整流滤波电路00192线性电源模块21工频变压器22整流滤波电路23线性稳压电路00203电压型开关电源模块31电。
13、压型PWM芯片32驱动隔离电路33电压型DCDC00214电流型开关电源模块41电流型PWM芯片42驱动隔离电路43电流型DCDC00225恒流电源模块51高精度D/A芯片52恒流控制电路00236逆变电源模块61隔离驱动电路62DCAC逆变模块00247单片机最小系统模块7144键盘72单片机核心板73显示模块；0025其中，0026市电L端接大地端市电N端EMI滤波12输出L端EMI滤波12输出N端整流滤波电路14输入L端整流滤波电路14输入N端整流滤波电路14输出正端整流滤波电路14输出负端；0027同同V1V1V2V2线性电源模块2参考地；0028电压型PWM芯片31电源端电压型PWM。
14、芯片31电源参考地端输出电压反馈信号输入端电压型PWM芯片31数控输入端电压型PWM芯片31过流/过压保护输入端电压型PWM芯片31PWM1端电压型PWM芯片31参考地端电压型PWM芯片说明书CN102005150ACN102005163A3/5页531PWM2端经驱动电路后PWM1端经驱动电路后PWM2端经脉冲变压器隔离后PWM1端经脉冲变压器隔离后PWM2端；0029电流型PWM芯片41电源端电流型PWM芯片41电源地端电流反馈信号输入端电压反馈信号输入端电压反馈信号输入端电流型PWM芯片41数控输入端电流型PWM芯片41PWM端电流型PWM芯片41参考地端；0030恒源电源模块5D/A电。
15、源端恒源电源模块5运放电源1端恒源电源模块5运放电源2端恒源电源模块5参考地端恒流电源模块5供电电源端/D/A信号接入端电流采样输出端负载接入端恒流电源模块5参考地端；0031驱动隔离芯片电源1端驱动隔离芯片电源2端隔离驱动芯片电源参考地端SPWM1端SPWM2端SPWM3端SPWM4端单片机最小系统地端驱动隔离输出SPWM1端驱动隔离输出SPWM2端驱动隔离输出SPWM3端驱动隔离输出SPWM4端；0032单片机最小系统模块7电源端单片机最小系统模块7参考地端单片机D/A输出端单片机A/D输入端SPWM1端SPWM2端SPWM3端SPWM4端I/O口端；0033Q功率管MOSFET模块003。
16、4Q1功率管MOSFET1Q1管栅极GQ1管漏极DQ1管源极S0035Q2功率管MOSFET2Q2管栅极GQ2管漏极DQ2管源极S0036Q3功率管MOSFET3Q3管栅极GQ3管漏极DQ3管源极S0037Q4功率管MOSFET4Q4管栅极GQ4管漏极DQ4管源极S；0038H高频变压器0039高频变压器端子；0040O输出整流滤波电路模块0041二极管1阳极A二极管1阴极K0042二极管2阳极A二极管2阴极K0043二极管3阳极A二极管3阴极K0044二极管4阳极A二极管4阴极K0045电解电容正电解电容负0046电感端子1电感端子2；0047S采样电路模块0048电压采样输入端电压采样输出。
17、端电流采样输入端电流采样输出端电压显示输出端电流显示输出端。具体实施方式0049本发明电源教学实验系统，具有灵活的可操作性和扩展性，参照图2电源教学实验系统的连接端子图，本发明电源教学实验系统的各功能模块组合使用能够完成以下13个电源技术教学实验。0050实验一整流实验10051实验二线性电源实验2说明书CN102005150ACN102005163A4/5页60052实验三BUCK型DCDC开关电源实验123QOS0053实验四BOOST型DCDC开关电源实验123QOS0054实验五半桥型DCDC开关电源实验123HQOS0055实验六推挽型DCDC开关电源实验123HQOS0056实验七。
18、单端正激型DCDC开关电源实验124HQOS0057实验八单端反激型DCDC开关电源实验124HQOS0058实验九SPWM逆变电源实验1267HQOS0059实验十恒流电源实验1235HQOS0060实验十一数控稳压电源实验1237HQOS0061实验十二数控恒流电源实验12357QS0062实验十三光伏并网发电模拟实验12367HQOS0063实验示例0064实验一整流实验00651将端子对应接入市电，分别测量端与端、端与端、端与端的电压。00662测量端与端的电压，将降压变压器输入接端和端安全考虑，输出接端和端，测量端与端的电压并用示波器观察端与端的电压波形。00673测量端与端的电压并。
19、用示波器观察端与端的电压波形。00684根据测得数据，验证整流电路中直流电压与交流电压关系。0069实验二线性电源实验00701将端和端子分别与端和端连接，提供线性电源模块的交流电源。00712工频变压器可根据实验需要选择单入单出和单入双出中心抽头。00723利用系统提供的基本线性稳压电路的验证线性电源的基本工作原理。00734保持负载不变，改变交流供电电源，计算线性稳压电路的电压调整率。00745保持交流供电电源不变，改变负载，计算线性稳压电路的电压调整率。00756图3是由三端集成线性稳压芯片7812/7912/7805/7905构成的线性稳压电源，可获得端对地电压为12V，端对地电压为1。
20、2V端对地电压为5V，端对地电压为5V，可加负载验证三端线性稳压芯片的工作性能。0076实验三半桥式DCDC开关电源实验00771将端和端分别与端和端连接，为电压型PWM控制芯片31及其隔离驱动电路32供电。00782将端接至端，分别用示波器测端和端对电压控制型芯片31参考地的PWM波形，观察两列波形的相位关系和死区时间。00793用示波器测端和两端之间的PWM波形，观察波形是否正确。00804用示波器测端与端和与端的两列PWM波形，观察两列波形的相位关系和死区时间。00815按照图4所示电路且将端和端子分别与和端连接，构成半桥式DCDC开关电源实验电路。00826将端和端分别与端和端相连，为单片机最小系统模块7供电，将端与说明书CN102005150ACN102005163A5/5页7端连接，可进行数控电压型开关电源实验。说明书CN102005150ACN102005163A1/3页8图1说明书附图CN102005150ACN102005163A2/3页9图2图3说明书附图CN102005150ACN102005163A3/3页10图4说明书附图CN102005150A。