将开关电源引入模拟电路实践课程的尝试

华中科技大学电工电子科技创新中心在德州仪器(TI)举办的"2015年中国大学电源教育者会议"上分享了关于将开关电源引入模拟电路实践课程的尝试。该中心每年招收200余名学有余力的学生，主要培训他们参与电类竞赛和科技创新活动，并开设了《电工电子工程基础》系列选修课。2011年春季，中心使用TI的模拟器件自制了模拟电子电路实验箱，并在2014年秋季使用TI的开关电源器件自制了开关电源实验套件，于2015年春季学期对2013级学生开设了开关电源选修课。 该选修课以实践为主、讲授为辅，共32学时，面向电工电子科技创新中心学员和全校电类本科生。课程目标是使学生掌握开关电源变换器的概念、基本DC-DC电源变换拓扑的原理、闭环控制原理以及相关器件的使用和电路设计。实验套件包括拓扑实验底板、分立器件拓扑、电子负载、PWM发生器及反馈和多种演示子板，如Tiva-C、Buck、Boost、Buck-Boost、SEPIC、半桥逆变等，使学生能够通过简明的跳线搭配出不同拓扑。此外，还有演示子板如Buck和Buck-Boost、Boost、SEPIC、LED驱动等，以及双电源和高性能LDO演示子板。 教学计划包括8次课程，内容涵盖从线性调整器到开关调整器的原理、计算、关键器件参数，以及闭环反馈、电压和电流反馈、稳定性补偿等。课程还包括电流源和LED驱动、逆变、半桥驱动、SPWM等内容。此外，还有基于Tiva C和FPGA的简易数字开关电源课程设计。 实验形式包括底板实验和演示板实验，学生可以自行搭接各种拓扑，测试开环特性、变比-占空比关系、连续和非连续状态波形，以及直观了解实际电源变换电路和测试集成变换电路的性能。后续计划将开关电源内容与模拟电子电路内容合并，形成48学时的内容，并改进实验板，如简化演示板跳线、增加电路保护措施、使旋钮和开关更直观美观。