《开关电源与LED驱动技术》课程标准
适用专业：应用电子技术、光伏发电技术与应用、电子信息技术等
课程代码：
学时数：64
一、课程概述
（一）课程性质
本课程为应用电子技术、新能源应用技术（光伏发电技术与应用专业）的专业必修课程。通过本课程的学习，学生应对LED照明及其驱动电源技术有个整体认识，理解LED照明和开关电源技术的基本原理，掌握LED开关电源驱动的设计、安装维护方法，训练学生进行LED照明产品开发的实际技能。使学生在进行LED照明灯具设计及维护时，能够合理选择驱动类型、开关电源方式，进行LED照明灯具的设计。课程讲述LED照明原理以及开关电源直接型和隔离型的基本拓扑电路，及其各自的特点和应用范围；开关元器件（包括开关器件、电容、电感、变压器等）的设计选择方法；开关电源的吸收回路和热设计技术；零开关损耗的基本电路；实际开关电路的电磁兼容性设计。
本课程在应用电子技术专业和光伏发电技术与应用专业的第四学期开设，学生已经学习了电工及模拟电路的相关知识，同时对新能源技术有所了解，对专业综合岗位的工作有了一定的认识，在这个时间段开设本课程，对学生学习的针对性和知识的衔接上都较为合适。
本课程为学生今后从事照明和开关电源设计，以及从事照明工程与施工课程的学习奠定了基础，同时拓展了学生在照明理论、LED灯具设计与开发、安装、及组网维护方面的能力。
（二）课程设计思路
以学生如何获得知识技能为切入点，遴选出课程所对应的岗位典型工作任务，结合实训条件，以学生认知和技能的获取为依据进行序化，开发任务驱动的项目制课程，创造虚拟的工作环境，将创新教育渗透到课程设计中。
学生通过完成工作任务，主动理解和获得知识技能，学会工作和在工作中提高自身的能力，从而提升了其可持续发展的能力。同时，大部分工作任务需要以团队的形式完成，可以培养学生团队合作精神、管理能力和创新开拓精神。
比如本课程其中的一个工作任务为：阻容降压型LED灯具的设计、组装与测试。需要学生组织团队，制定方案，明确分工。在整个任务完成的过程中，安排引导式的讨论课，激发学生学习知识的主动性和兴趣，定期开放实验实训场地，提高学生实践动手的针对性和效率。最后，通过评价，包括学生自评、互评和教师点评，使学生能胜任今后工作岗位上具有代表性的工作，掌握相关理论知识，同时也提高了团队合作精神、自我学习能力和创新创业能力。
通过对课程以工作任务为依据进行设计，以任务驱动的手段进行教学，增加学生主动学习的机会，从而提升学生动手实践能力、岗位适应能力乃至可持续发展能力，对学生职业素养的养成和职业能力的培养有明显的促进作用。
（三）课程培养目标
1.知识目标
（1）了解LED节能照明原理及相关的概念。
（2）了解电力电子元器件在高频开关工作状态下的工作特性，掌握它们在实际应用中的注意要点和选择原则；
（3）熟悉DC/DC变换器的拓扑结构，掌握不同形式变换器电路的应用特点和范围；
2.技能目标
（1）掌握开关元器件（包括电容、电感、变压器等）的设计选择方法；
（2）掌握常见吸收回路和热损耗设计技术，熟悉电磁噪声常见的抑制方法；
（3）熟悉开关电源实际电路的设计路线，掌握其设计技能。
（4）掌握LED发光二极管的测试方法。
（5）掌握LED灯具的性能测试方法。
3.素质目标
培养学生良好的心理素质和职业道德素养。
二、课程的主要内容与要求
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序号
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工作任务
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技能内容及要求
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知识内容及要求
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学习场地
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教学方法建议
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学时
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1
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LED发光原理与性能测试
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1、电学性能测试
2、光学性能测试
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掌握LED与传统光源相比较的优势；
了解光源发展史及几种主要电光源；
了解白炽灯、荧光灯、HID；
掌握LED与传统光源相比较的优势；
了解LED发光效率；
掌握LED发光原理；
了解LED制造过程。
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鼓励并要求学生以自学为主，课堂上主要任务是讲解重点应该掌握的内容和学生学习中遇到的疑难问题，以及了解学生对所要求内容的掌握程度。
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8
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2
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阻容降压LED驱动设计与测试
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1、阻容降压灯具设计
2、阻容降压电路测试
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1、阻容降压的机理分析；
2、容抗、阻抗与感抗的概念；
3、数学分析与电路设计要领。
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实测与数学分析相结合，要求把抽象理论形象化。简化运算过程。
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8
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3
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手机充电器分析与测试
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手机充电器的电路分析
手机充电器的主要参数分析
开关电源的拓朴结构
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1．开关稳压电源概述
掌握线性电源和开关电源的优缺点，了解开关电源的现状和发展情况。
2．开关电源基本拓扑结构
了解开关电源直接式6种基本拓扑结构
掌握Buck converter的分析方法；熟悉隔离式5种基本电路：单端正激式变换器、单端反激式变换器、推挽式变换器、半桥式变换器和全桥式变换器。
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开关电源初步知识。要有耐心，逐步将知识点细化。
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8
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4
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12V，36W开关电源的分析与测试
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1.电路原理图绘制
2.PCB设计的要点
3.中功率和大功率开关电源的参数与测试
4.电性能测试仪的使用
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1．隔离式dc/dc变换器
掌握隔离式DC/DC变换器的工作原理和特点，
2.熟悉各种变换器的元器件选择方法。
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重点：单端正激式变换器和单端反激式变换器中变压器的特点和磁通复位原理，全桥式变换器抗偏磁方法。
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8
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5
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开关电源设计实例1
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TOP系列简单开关电源的设计
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1．开关电源的控制方法
了解开关电源的两种控制模式：电压型和电流型。熟悉两种控制方法的优缺点。
2.磁性材料和磁路基本定律
通过电路基本定律引出磁路基本定律。了解磁性材料的分类和特点。掌握磁路基本定律。
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重点：掌握电压型控制方式的电路设计。磁路连续性定律、安培环路定律。磁导率和电感的定义。
难点：控制方法的稳定性和电流型控制方法的补偿问题。
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8
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6
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开关电源设计实例2
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通用芯片为核心的开关电源设计
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1．变压器电感设计的共性问题。
磁芯的磁化方式、材料特性、居里温度等问题。导体的直流电阻和交流电阻，集肤效应和邻近效应。
2．高频变压器和电抗器的设计。
重点掌握高频变压器和电抗器的设计步骤。熟悉变压器和电抗器线圈的绕制方法.
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重点：集肤效应、铜损和铁损问题。难点：电感气隙大小的确定。
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7
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射灯型LED灯具的组装与测试
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1.中小功率LED驱动的设计；
2.中小功率LED灯具的电性能测试
3.中小功率LED灯具的光学性能测试
4.热分析与热保护
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1.开关损耗和吸收回路
了解变换器电路的损耗构成，掌握开关损耗与吸收电路的关系。熟悉常见的开关电源吸收回路形式。掌握RCD吸收回路的参数选择。
2.开关电源热设计
掌握热阻的概念和开关损耗的计算。了解散热器与热阻的关系。熟悉温升的计算。
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讲授与讨论相结合，理论讲授为主和实物照片演示为辅相结合，板书中对各种专业名词用英文注明；
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8
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T8型LED灯管的安装与调试
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1、大功率灯具的性能分析与测试；
2、电磁兼容的要求与测试方法；
3、安规相关的内容。
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1．开关稳压电源的电磁兼容初步
掌握噪声定义。了解变压器噪声及其抑制措施，熟悉开关电源电路的低电磁干扰设计措施。
2．DC/DC变换器软开关技术初步。了解软开关的基本概念和种类。
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电子课件以电路试验和仿真结果、实物照片和测试波形照片为主，既便于同学理解所学内容，又赋予了实验教学的效果。
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学时总计
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三、教师要求
一名课程负责人，多名教师授课。教师具有本科以上学历，有较强的开关电源理论分析能力，懂照明理论，具有LED灯具或驱动开发经验。
四、学习场地、设施要求
电源与LED照明技术实验室（包括电池与储能实训室部分内容等）。要求有电脑可以进行开关电源辅助设计软件的运行。有开关电源相关的测试与试验设备。有LED照明性能测试相关的设备。
五、考核标准与形式
教学考评体系拟采用下列考评方式：整个考评系统分横向和纵向考评，横向考评将过程考核与评价纳入课程总成绩，改变用期末一次成绩评价，促使学生注重学习过程。将小组成绩与个人成绩挂钩，培养学生团队合作精神。纵向考评强调对学生进行个体评价和过程评价，激发学生上进心和教师教学的积极性。使学生无论基础好坏，都有机会获得成就感，增加智慧开启的经历。
横向考评成绩作为主要考评成绩，纵向考评成绩在总评成绩中占一定比例。
考试是测试学生对所学知识掌握程度。由开卷考试和专题设计三部分组成。本门课的成绩由平时成绩笔试成绩、考试成绩和设计成绩三部分组成，分别占30%、50%和20%。
六、其它说明
