论文部分内容阅读
目前，研究型高等院校很多工科类专业都在致力于卓越工程师培养的探索中。在本科生课程中加入创新实践课程就是其中的一个重要环节，很多学校的这一类课程建设尚在不断地摸索和完善中。
一、创新实践课程简介
创新实践课程设立的目的是希望能够给本科生提供一次参与创新实践活动的机会。在此过程中，让学生从不同的角度获得理论与实践等许多方面的收获。在理论方面，创新实践课程补充学生目前所学知识的不足；在实际操作方面，则能够体验到实际电路在具体应用中需要考虑的更全面，同时也能真正培养学生的动手操作能力。
创新实践课程的要求在不同类型的项目中是不同的。在仿真和理论设计中需要有学生自己自主设计的成分，并且需要独立完成相关电路的设计。在硬件電路的设计中，需要考虑到实际电路的具体应用场合，因而学生独特创新的电路可能会带来许多误差甚至错误；因而需要结合一些成熟的应用电路作为设计的支撑点，然后选择在某一点上尝试进行创新。
不同类型项目中，都需要参与创新项目的同学必须积极主动；同时在项目实践过程中能够有效、及时的完成相关工作；在最后阶段，能充分展现动手能力方面的进步以及理论方面的有效验证和必要结果的比对。
二、创新实践课程建设实例
笔者以“基于UC5932大功率LED恒流电路的设计”为例进行了创新实践课程建设的探索。课程中需要完成如下内容：
1.熟悉LED灯的性能指标、工作特性及驱动方式；
2.重点研究UC5932的工作原理及理解在其本设计中的实际意义，经过一定的理论计算设计恒流驱动电路；
3.实际焊接设计电路和测试，并记录所测数据，再用proteus等软件对一般电路进行仿真、记录有关数据和效率计算，并将仿真效率与本次试验所得效率进行对比；
4.分析和总结；
5.设计报告撰写。
本学分课程要求在秋季学期内完成，所以时间是比较宽裕的，学生可以根据自己的课余时间灵活开展项目。内容包括了理论和仿真分析、动手操作实际电路，所以内容是比较全面的。
三、参与创新实践课程学生的学习感受与收获
下面记录了参与创新实践课程建设的学生自身的感受与积累的经验，从学生的角度探索了创新实践课程的实效性。
本次设计虽然是一次带有验证性质的创新设计，但从中还是有很不错的收获。不仅对LED驱动方式有了新的了解和认识，而且对于贴片技术的应用也是非常有感悟的。实践课程的前期主要是了解UC5932芯片的各种相关特性。这一阶段的学习加深了我对此芯片的理解，明白了在LED驱动电路的设计中采用恒流驱动芯片是一种技术发展的趋势。这些芯片都具有高效率、高输出电流的恒流控制与驱动能力，具有很强的实用性。
然后是对设计电路的理解过程。由于大部分仿真软件没有UC5932这款芯片的模型，故对电路的仿真没有如期完成好。但对于原理图电路的分析中也有不错的收获，通过理清各线路之间的关系和输入电流的去向，再到最后对电容等器件的理解，都在不断增加实践知识。
接下来是电路的焊接，这一过程的感悟较多。经过这一过程的锻炼，能够辨识出常用的贴片器件，并较熟练地使用电烙铁焊好贴片器件，真实地有较多经验积累。如在实际焊接中，往往会遇到焊锡不能正常的焊上，原因主要是电烙铁的发热部分不在尖端部位而是稍微的向后一些；另外，PCB板上贴片器件的焊接一般不能持续过久，因为需要考虑电烙铁发热对元器件的影响。
在测试阶段，用直流电源和万用表对电路进行检查和各个参数测试。在电路连接好通电的那一刻，还是较紧张的，害怕自己焊接的电路出错，LED不发亮，还好最后电路正常的亮了，一次性通过。参数的测量是件比较麻烦的事。不过在指导老师的帮助下，终于测了一些参数，这些参数都是来之不易的。比较遗憾的是，这次项目中没有深入地进行电路效率的测量。希望在以后的学习中能进一步深入分析，以从真实的试验数据中验证恒流驱动的高效率。
总的说来，在整个设计过程中，从理论学习、仿真分析、实物焊接与测试的每一个环节都有很好的收获。
图1 焊接的试验电路及其测试情况
图1给出了项目中焊接的试验电路及其测试情况照片。（a）为焊接的实际电路，（b）为采用直流电源对试验电路进行测试，（c）串联0.5Ω电阻到输入端测试电流，（d）为驱动电路的焊接情况，（e）为串联万用表到输入端测试电流，（f）为提高输入端电压时，LED高亮度发光的照片。
三、创新实践课程建设成果的积累
本例的创新学分课程建设中，充分地给予了学生主导试验的自由。表现之一就是教师仅仅制定任务，具体的试验大纲和操作均由学生完成。以下就是某学生独立完成的试验大纲（篇幅所限，仅列出主要部分）。
1.试验目的
熟悉UC5932恒流芯片的工作原理，掌握LED驱动电路的工作情况和贴片元器件的焊接技术，分析驱动电路中各元器件的作用，并对电路进行开关波形观测。
2.试验内容
熟悉贴片焊接技术的应用；检验驱动电路是否能正常工作；测量电路的输入电流、电压和输出电流、电压；观察芯片SW端子的电压波形（测开关频率）。
3.试验设备及仪器
电路焊接工具：电烙铁、钳子、焊锡丝等。
测试器件：直流电源、万用表、示波器、0.5Ω测试电阻等。
4.试验方法与试验步骤
5.注意事项
（1）在贴片焊接时切忌不要使电烙铁在PCB板上过久，避免元器件的损坏。
（2）LED焊接需要时间较长，因为其铝板灯座导热慢，使焊接要稍长时间。
（3）通入直流电源测试时，注意电源电压的范围，保证通电的安全性。
（4）测量电流学会多种测量方式，串接电阻是有效的方式之一。
6.试验报告
本部分务必要真实记录试验中出现的一些问题，认真进行分析和处理。
7.思考
（1）高频电感、电阻、电容等贴片元件的选择要求。
（2）在芯片能承受的电压范围内，讨论几个LED灯的选择使驱动电路达到最合理的应用。
8.小结与收获
四、小结
通过创新实践项目的积极探索，积累了电气工程类本科生创新课程建设的一些经验。总的说来，指导教师在与学生的沟通中，制定实践项目的试验目标和要求，学生要独立设计完整的试验大纲。项目进行中，创造条件充分调动学生的积极性和主观能动性；培养独立思考和解决问题能力；注意引导学生灵活运用仿真、数学、测试等工具；要允许学生在实践中有错误出现；促使他们自己发现创新实践的意义；对最后的成果进行总结与分析，并提出对其进行改进与完善的思路。
一、创新实践课程简介
创新实践课程设立的目的是希望能够给本科生提供一次参与创新实践活动的机会。在此过程中，让学生从不同的角度获得理论与实践等许多方面的收获。在理论方面，创新实践课程补充学生目前所学知识的不足；在实际操作方面，则能够体验到实际电路在具体应用中需要考虑的更全面，同时也能真正培养学生的动手操作能力。
创新实践课程的要求在不同类型的项目中是不同的。在仿真和理论设计中需要有学生自己自主设计的成分，并且需要独立完成相关电路的设计。在硬件電路的设计中，需要考虑到实际电路的具体应用场合，因而学生独特创新的电路可能会带来许多误差甚至错误；因而需要结合一些成熟的应用电路作为设计的支撑点，然后选择在某一点上尝试进行创新。
不同类型项目中，都需要参与创新项目的同学必须积极主动；同时在项目实践过程中能够有效、及时的完成相关工作；在最后阶段，能充分展现动手能力方面的进步以及理论方面的有效验证和必要结果的比对。
二、创新实践课程建设实例
笔者以“基于UC5932大功率LED恒流电路的设计”为例进行了创新实践课程建设的探索。课程中需要完成如下内容：
1.熟悉LED灯的性能指标、工作特性及驱动方式；
2.重点研究UC5932的工作原理及理解在其本设计中的实际意义，经过一定的理论计算设计恒流驱动电路；
3.实际焊接设计电路和测试，并记录所测数据，再用proteus等软件对一般电路进行仿真、记录有关数据和效率计算，并将仿真效率与本次试验所得效率进行对比；
4.分析和总结；
5.设计报告撰写。
本学分课程要求在秋季学期内完成，所以时间是比较宽裕的，学生可以根据自己的课余时间灵活开展项目。内容包括了理论和仿真分析、动手操作实际电路，所以内容是比较全面的。
三、参与创新实践课程学生的学习感受与收获
下面记录了参与创新实践课程建设的学生自身的感受与积累的经验，从学生的角度探索了创新实践课程的实效性。
本次设计虽然是一次带有验证性质的创新设计，但从中还是有很不错的收获。不仅对LED驱动方式有了新的了解和认识，而且对于贴片技术的应用也是非常有感悟的。实践课程的前期主要是了解UC5932芯片的各种相关特性。这一阶段的学习加深了我对此芯片的理解，明白了在LED驱动电路的设计中采用恒流驱动芯片是一种技术发展的趋势。这些芯片都具有高效率、高输出电流的恒流控制与驱动能力，具有很强的实用性。
然后是对设计电路的理解过程。由于大部分仿真软件没有UC5932这款芯片的模型，故对电路的仿真没有如期完成好。但对于原理图电路的分析中也有不错的收获，通过理清各线路之间的关系和输入电流的去向，再到最后对电容等器件的理解，都在不断增加实践知识。
接下来是电路的焊接，这一过程的感悟较多。经过这一过程的锻炼，能够辨识出常用的贴片器件，并较熟练地使用电烙铁焊好贴片器件，真实地有较多经验积累。如在实际焊接中，往往会遇到焊锡不能正常的焊上，原因主要是电烙铁的发热部分不在尖端部位而是稍微的向后一些；另外，PCB板上贴片器件的焊接一般不能持续过久，因为需要考虑电烙铁发热对元器件的影响。
在测试阶段，用直流电源和万用表对电路进行检查和各个参数测试。在电路连接好通电的那一刻，还是较紧张的，害怕自己焊接的电路出错，LED不发亮，还好最后电路正常的亮了，一次性通过。参数的测量是件比较麻烦的事。不过在指导老师的帮助下，终于测了一些参数，这些参数都是来之不易的。比较遗憾的是，这次项目中没有深入地进行电路效率的测量。希望在以后的学习中能进一步深入分析，以从真实的试验数据中验证恒流驱动的高效率。
总的说来，在整个设计过程中，从理论学习、仿真分析、实物焊接与测试的每一个环节都有很好的收获。
图1 焊接的试验电路及其测试情况
图1给出了项目中焊接的试验电路及其测试情况照片。（a）为焊接的实际电路，（b）为采用直流电源对试验电路进行测试，（c）串联0.5Ω电阻到输入端测试电流，（d）为驱动电路的焊接情况，（e）为串联万用表到输入端测试电流，（f）为提高输入端电压时，LED高亮度发光的照片。
三、创新实践课程建设成果的积累
本例的创新学分课程建设中，充分地给予了学生主导试验的自由。表现之一就是教师仅仅制定任务，具体的试验大纲和操作均由学生完成。以下就是某学生独立完成的试验大纲（篇幅所限，仅列出主要部分）。
1.试验目的
熟悉UC5932恒流芯片的工作原理，掌握LED驱动电路的工作情况和贴片元器件的焊接技术，分析驱动电路中各元器件的作用，并对电路进行开关波形观测。
2.试验内容
熟悉贴片焊接技术的应用；检验驱动电路是否能正常工作；测量电路的输入电流、电压和输出电流、电压；观察芯片SW端子的电压波形（测开关频率）。
3.试验设备及仪器
电路焊接工具：电烙铁、钳子、焊锡丝等。
测试器件：直流电源、万用表、示波器、0.5Ω测试电阻等。
4.试验方法与试验步骤
5.注意事项
（1）在贴片焊接时切忌不要使电烙铁在PCB板上过久，避免元器件的损坏。
（2）LED焊接需要时间较长，因为其铝板灯座导热慢，使焊接要稍长时间。
（3）通入直流电源测试时，注意电源电压的范围，保证通电的安全性。
（4）测量电流学会多种测量方式，串接电阻是有效的方式之一。
6.试验报告
本部分务必要真实记录试验中出现的一些问题，认真进行分析和处理。
7.思考
（1）高频电感、电阻、电容等贴片元件的选择要求。
（2）在芯片能承受的电压范围内，讨论几个LED灯的选择使驱动电路达到最合理的应用。
8.小结与收获
四、小结
通过创新实践项目的积极探索，积累了电气工程类本科生创新课程建设的一些经验。总的说来，指导教师在与学生的沟通中，制定实践项目的试验目标和要求，学生要独立设计完整的试验大纲。项目进行中，创造条件充分调动学生的积极性和主观能动性；培养独立思考和解决问题能力；注意引导学生灵活运用仿真、数学、测试等工具；要允许学生在实践中有错误出现；促使他们自己发现创新实践的意义；对最后的成果进行总结与分析，并提出对其进行改进与完善的思路。