摘要：《通信信号电源》课程是电子工程系城市轨道交通控制、铁道通信信号、通信技术及电子信息工程专业的基础课程，主要讲解地铁、国铁通信信号电源设备的原理、操作、维护及小电源的制作方法等。其中开关电源是很重要的组成部分。开关电源又称无工频变压器高频开关型整流器。实际应用中，开关电源发展的方向是高频化、小型化、智能化及模块化。正因为开关电源的高频化及模块化，在教学时，学生很难直观的学习电路原理、观看电路结果、练习操作及维护。开关电源综合应用实训系统开发课题完成后，学生在使用开关电源的过程中更深刻的了解开关电源的相关理论知识和应用知识。还可以为以后通信信号电源的其它项目的教学提供方法。
关键词：开关电源 实验箱 直流变换器 功率因数校正电路 整流电路 程序控制
中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1007-9416(2011)08-0079-02
通过与地铁、国铁通信信号电源室现场和电源生产厂家调研，掌握现场使用的开关电源制式、需要的操作及维护，在此基础上，开发出满足现场操作、维护需求的开关电源实验箱。学生在学习开关电源时，可以在此实验箱上检测开关电源主电路各个模块的结果，动手操作控制开关电源输出电压，并在开关电源显示屏上观察结果。
1、开关电源实训系统功能
开关电源实训系统功能包括：(1)手动调控，实现连续可调的开关电源输出电源，输出电源范围：-12V至12V；(2)程序控制，实现两个输出电源，-12V和12V；(3)充电电源：5V；(4)开关电源主电路各模块设置检测点，可检测各模块输出电压等相关参数。
2、开关电源实验箱结构
电路框图如图1。
(1)主电路：开关电源主电路由交流滤波、整流、功率因数校正、直流变换、直流滤波等组成。
1)交流滤波：处于整流模块的输入端口，这一部分包括低通滤波、浪涌抑制等电路，用于消除高次谐波电流浪涌电压以及外界射频的干扰。2)工频整流：整流电路采用桥式硅整流电路，它把单相或三相交流电变为直流电，并向功率因数校正电路提供稳定的直流电源。3)功率因数校正：没有功率因数校正电路的整流模块，功率因数只有0.65左右。为了消除由整流电路引起的谐波电流污染电网和减小元功损耗，必须用功率因数校正电路提升功率因数。4)直流变换：这部分电路由逆变和高频整流两部分组成，逆变部分将直流高压变换为高频低压。5)直流滤波及输出：这部分整流模块的输出端口，包括高频整流滤波及抗电磁干扰等电路，最后提供稳定可靠的直流电源。
(2)控制电路：电路中包括单片机工作所需的基本电路，如时钟电路、复位电路以及接口的分配等，因单片机接口有限，ADC和DAC的数据端进行了复用，再分别控制两个芯片的数据输出。
(3)信号采集电路：信号采集电路的作用是从主电路中采取控制电路所需的电压或者电流，与基准电压作比较，得到控制信号，用以调节输出电压。
(4)DA转换电路：将数字信号转换为模拟信号
(5)信号调理电路：改变电路中的DA值，可以改变输出电压值
(6)AD转换电路：将模拟信号转换为数字信号
(7)声光报警电路：输出电路过载时报警
(8)充电电路：可以输出充电电压
(9) 数码管显示：显示输出电压等
3、开关电源控制电路程序
控制电路程序流程图如图3：
4、开关电源实训项目
学生可以在此实验箱上作与开关电源相关的实训项目，可以用示波器观察图形，用电压表测试电压。
(1)整流模块原理与功能测试；(2)功率因数校正电路原理与功能测试；(3)直流变换电路原理与功能测试；(4)控制电路调节并测试输出电压；(5)报警电路测试；(6)充电电路测试；(7)数码管显示电路使用。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文