甲乙类功率放大器
一、教学设计
表1、甲乙类功率放大电路性能与测试
| 教师姓名 | 李军科、崔玫、陈立文、房曙光、曹钟林、程军武、童建华、冒莉 | 备注 |
| 章节名称 | 项目四 音频功率放大电路 任务4-3甲乙类功率放大器 | |
| 教学任务 | 甲乙类功率放大器的电路结构和工作原理；甲乙类功率放大器的输出功率、输出效率计算、功率管选型、功率管应用 | |
| 教学目标 | 1、 掌握甲乙类功率放大器电路的电路结构和工作原理； 2、 分析计算甲乙类功率放大器的输出功率与输出效率； | |
| 教学策略 | 以教师为主导，学生为主体开展教学。教师演示课程PPT,并借助于multisim11电路仿真软件对甲乙类互补对称功率放大器电路多媒体演示。 | |
教学过程 | 教师活动： 实例导入—提出问题（家用电器中甲乙类功率放大器）—multisim11平台小信号甲乙类互补对称电路功率放大器演示 ——学生仿真过程指导——板书讲解 | |
学生活动： 在教师新课导入基础上回答问题—课堂听讲——完成小信号甲乙类功率放大器电路multisim11平台电路仿真。 | ||
| 资源准备：multisim11软件、PC电脑、投影、PPT课件、USB接口数字示波器、万用表、面包电路板 | ||
教学评价 | 1、知识与技能：甲乙类功率放大器符号、分类、分析方法、芯片选型。 | |
2、过程与方法：课堂理论。讲解与实际操作、仿真演示。 | ||
| 3、教学态度评价： | ||
| 说明：教学评价安排在课堂快要结束时候，以学生评价为主，讲师评价为辅 | ||
| 课程总结 | 甲乙类互补对称电路重可以对乙类互补对称电路的交越失真进行改进。可以通过复合管提高功率电路电压或电流放大倍数 |
二、教学内容
三、教学课件
四、教学案例
1、问题提出
在功率放大电路中，作为电气自动化专业同学专业方向更多的是涉及电机驱动功率电路，与传统的音频功率放大电路还是有很大不同。为了让同学们对电机驱动的功率放大电路有很好的认识，课程设计了直流电机功率驱动电路——H桥。
本次实训项目选择IRF740 场效应管作为H桥开关管。NPN三极管9014实现开关管T1/T2/T3/T4双极性逻辑控制。LM324分别构成三角波生成电路和PWM波计较器电路。
为提高实训效果，本次实训采用自制热转印技术制版。包括曝光、腐蚀、打孔、焊接、调试工序。各任务分解到人，训练学生独立解决实际问题的能力。
考训考核成绩由课堂考勤、课堂任务完成情况、实训报告三部分组成。各部分成绩占比为30%，30%，40%。
| 成员姓名 | 指导教师 | ||||
| 成员学号 | |||||
| 人员分工 | 焊接 | 调试 | 测试 | 报告 | |
| 任务质量 |
2、课程报告
1、热转印暴光、腐蚀、打孔的步骤与注意事项：内容撰写人
(400-500字)
a)热转印法制PCB原理:
将PCB文件用激光打印机打印至热转印纸,然后将纸贴在敷铜板上,加温,使墨融化粘到敷铜板上,然后将纸除去,在这个过程中尽可能多的将墨留在PCB板上而不是随着纸撕掉.然后将这块板用FeCl3进行腐蚀,因为墨里有胶剂不会被腐蚀掉,所以当旁边的铜被腐蚀掉,需要的线路就出来了.然后钻孔,将墨层洗掉,打磨,PCB制作完成。
b)制作PCB注意事项
原理图与印刷版图设计完毕。选择加墨充足，打印质量较好的激光打印机，先在普通A4打印白纸上在protel软件按要求设置好后打印版图观察效果。
图1、多层打印层印刷版图
图2、PCB各层设置
在protel中打开已经设计好的PCB,FILE—print/Priview—双击mutilayer composite Print,如图2所示，默认情况下会出现图2左显示的5层树状结构图。Toplayer/bottom layer 是上下布线层，topoverlay指PCB元件轮廓线层，mutilayer
是孔与焊盘层。Bottom overlayer作用与top overlayer相同，只是用来描述位于背面安装元件轮廓层。
图3、mutilayer与bottomlayer层PCB
由于采用单面板制版，指打印包含mutilayer与bottomlayer的版图如图3所示。之后，选择100*150mm铜板作为腐蚀对象，撕去表面塑料保护膜，用正规图版纸上打印的图3效果图紧贴铜板，横平竖直轻轻放置在曝光箱内，开启曝光箱电源，约3分钟后关闭电源，在酸洗槽液体内悬浮曝光后铜板，开启腐蚀槽电源，腐蚀20-30分钟后用清水清洗，PCB热转印完成。打孔时，选择1-1.2mm直径针打孔。
图4、mutilayer与topoverlayer层PCB
图5、mutilayer与toplayer层PCB
按照老师要求，除图用于制版必须打印之外，通常也需要打印图4、图5用于腐蚀后钻孔和焊接跳线使用。
2、三角波电路及三角波波形绘制；内容撰写人
图6给出了三角载波信号，频率约为3.5Khz,最大值为6.V，最小值为-6.0V，U3B运放输出三角波信号同时作为比较器电路中U4A的反相端输入。三角波频率与幅度与C9和RP1有关。
图7、比较器电路U4A输入调制信号
图8、输出PWM波信号
4、H桥驱动电路负载（电机）两端电压波形；内容撰写人
图8、电机两端电压波形
H桥电路由双桥臂组成。直流输入20V，逆变为+20，-20V的双极性PWM信号，50%占空比时，在一个载波周期，对角线开关管交替导通，施加在电机两端平均电压为0，电机为停止状态，在0~50%，50%~100%两个范围，电机在两个不同方向旋转，转速可以通过占空比调整。
三、实训小结。内容撰写人 （100字-200字）
本次模拟电子实训虽然时间比较短暂，但我们收获非浅。第一次亲自动手制作PCB板，感觉很激动。从打印，暴光到腐蚀打孔，小组成员分工协作，各负其职。大家忙的不亦乐乎！秦浩凯为了腐蚀好板子，一直一个人守在腐蚀槽连吃饭都没时间去吃，生怕板子时间长了腐蚀坏了。打孔时朱城晨开始把孔打小了，元件插不进去，后来一个孔一个孔重新打了一遍。焊接时两个人分工，徐晟整理元件，读电路图，钱明成焊接。焊接大概花了3个小时时间。焊接完成完成后按照老师要求，相互交叉用万用表对照原理图检测焊接是否正确。下午下班了，李老师加班对我们板子测试检查，我们组有两处焊接错误。第一次系统检查完毕后，通电测试，发现没有三角波信号，按照老师提示更换R6电阻，由12k换为22k,用示波器测量到三角波。电源电路我们组没问题，+12V，-12V输出准确。比较器电路调试时发现电位器焊接有问题，调试了2个小时才发现错误。在板子背面按照老师指点，用刀子割线重新焊接连线。总算看到了PWM波。后面的H桥电路调试时出现一个IRF740烧坏，开始以为是一个稳压管坏，因为用万用表测量电源和地导通，更换新的稳压管后依然导通，采用排除法最后检查到一个开关管坏，修复后四路开关控制信号可以看见，接上直流电机，电机飞快转起来，调整R3可以对电机进行速度控制。整个过程前后持续了2天，虽然累但很快乐！
直流电机调速H桥功率电路制作同学（电气142班）
