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[关键词]HXD3型 电力机车 电路
中图分类号：TM461 文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）07-0333-01
机车的控制系统简称TCMS。TCMS主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和诊断，能将有关信息送到司机室内的机车控制状态显示装置。TCMS包括一个控制装置和两个显示单元，其中控制装置设有两套控制环节，一套为主控制环节，一套为备用控制环节。
机车的控制电路系统主要完成的功能是：
顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，闭合辅助接触器、启动辅助变流器等。
机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速控制牵引电动机，实现对机车的控制。
定速控制：根据机车运行速度可以实现牵引、电制动的自动转换，有利于机车根据线路情况的实现限速运行。
辅助电动机控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外条件具备的前提下，由TCMS发出指令启动、运行。空气压缩机则根据总风缸压力情况由接触器的分合来实现控制。
空电联合制动控制：同交直传动货运机车（如SS4改机车）相同。
机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。
机车的控制电路可以分为以下几个部分：
1. 控制电源电路（DC110V电源装置）
机车控制电源的核心部件是DC110V充电电源模块PSU，机车DC110V控制电源采用的是高频电源模块PSU与蓄电池并联，共同输出的工作方式，在通过自动开关分别送到各个支路，如微机控制、机车控制、主变路器、车内照明、车外照明等。PSU的输入电源来自辅助变流器UA11或UA12的中间回路电源，点UA11或UA12均正常时，由UA12向PSU输入DC750V电源，当UA12故障时，转向有UA11向PSU输入750V电源。DC110V充电电源模块PSU含两组电源，通常只有一组电源工作，故障时另一组电源开始供电，每组电源模块的输入电压为DC750V，输出电压为DC110V±2%，额定输出电流为55A，输出功率为6050KW（25℃），采用自冷却方式，控制电源电压采用DC750V]。
2 .DC110V电源装置电气系统构成
充电器输入电压DC750V，功率6.05KW，采用自然冷却方式，装置电气组成可以划分为四大部分，依次为电源输入电路、预充电电路、DC110V输出电路和控制电路。
3. DC110V输出回路
IGBT、整流回路的绝缘变压器IST1和整流器FR、平波回路的电抗器DCL1和平波电容LC1构成了DC/DC转换回路，微机系统以脉宽调制为原理控制IGBT动作，将输出电压变为交流脉冲电压，输入到变压器的原边。需注意的是IGBT工作在高频段上，关断瞬间会产生一个巨大的尖峰。这个尖峰对IGBT非常有害，所以在IGBT回路中并联一个无感电容，用以消除尖峰。而且这个电容要与IGBT的两端直接相连，以防止线路中的杂散感抗进入回路中，从而影响电容对尖峰的吸收效果，失去对IGBT的保护作用。DC/DC回路中的输出变压器IST1为中频变压器，变为750V/150V，二次侧输出电压经整流器、平波电抗DCL1和平波电容LC1构成滤波回路后，输出110V直流电压。
4. 控制电路
控制电路是PSU的控制核心。中间部分是控制基板PWB，它收集PSU内部的各个器件的状态以及电压、电流信号，并进行逻辑处理，然后控制继电器（CTT、RY1等）动作、向IGBT发出指令。左侧部分是基板的电源供电电路，经过一个小型的电源转换器（记作psu）后，向基板提供正常工作所需的电源。右侧为输入/输出信号，并预留了RS-232C串行接口，方便与电脑相连。
5. 司机指令与信息显示电路
机车的2个司机室的控制指令通过相应的控制电器，分别送到TCMS。这些信号有：司机电钥匙开关信号、主司机控制器换向手柄信号和调速手柄控制级位信号、辅助司机控制器手柄控制级位信号、受电弓的升降弓信号、主断路器的分合信号、空气压缩机的启停信号、以及司机室的其他信号。其他还有：故障复位、紧急制动、过分相、定速控制等信号。用于机车受电弓升降控制、主断路器分合控制、空气压缩机的启停控制、辅助变流器和牵引变流器的启停控制、运行控制等，进一步地实现对机车相应的逻辑控制和牵引制动特性控制。
6. 机车逻辑控制和保护电路
机车的逻辑控制和保护电路主要是各自动开关、各流速继电器故障隔离开关、高压故障隔离开关、压缩机接触器状态、主断路器状态、辅助变流器的库内试验开关、牵引变流器试验开关、各种接地保护、空气管路系统压力继电器等与TCMS接口，主要用于机车的各种工作逻辑控制、保护逻辑控制，并通过通信将有关控制指令送到牵引变流器。
7. 辅助变流器控制电路
在机车主断路器闭合后，由TCMS发出命令，闭合辅助变流器输出电磁接触器，并将信息传递给辅助变流器控制单元，由辅助变流器控制单元发出指令，控制辅助变流器启动。
在机车某一辅助变流器发生故障（无论是辅助变流器1或者2）后，故障的辅助变流器能及时的将信息传递给TCMS，完成故障情况下输出电磁接触器的动作转换。同时将信息传递给另一组辅助变流器控制单元，故障的辅助变流器被隔离。所有辅助电动机全部由另一套辅助变流器供电，这时，该辅助变流器工作在CVCF状态，不受司机控制器级位指令的控制，牵引电动机通风机和冷却塔通风机也正常满功率工作。
辅助变流器的隔离也可以由手动控制“辅助变流器隔离开关”来实现，对应两套辅助变流器，机车上设两个“辅助变流器隔离开关”，可以分别实施两套辅助变流器的故障隔离运行。
在某一台辅助变流器发生过流、短路等故障时，能自动实施电磁接触器的鼓障转换，并将信息送TCMS。在辅助变流器发生接地故障时，跳主断路器，并将信息送TCMS，由司机来完成辅助变流器地接地故障的故障隔离。
随着越来越多的交流传动电力机车以其优越的性能奔驰在世界上许多国家的铁路网上，交流传动电力机车已成为今后我国电力机车的发展方向。
参考文献：
（本文中，为了分析表达的简洁，我们约定一套符号：“?圯”表示引起电路变化；“”表示物理量增大或电表示数增大；“”表示物理量减小或电表示数减小。）
一、解答此类直流电路动态分析的一般思路——闭合电路欧姆定律。
1.电路中，无论是在串联电路中还是在并联电路中，只要有一个电阻的阻值变大，整个电路的总电阻也必变大；一个电阻的阻值变小，整个电路的总电阻也必变小。
2.由总电阻的变化，通过公式I=和U＝E-Ir，可以判断路端电压和干路电流的变化情况。
3.由干路电流和路端电压的变化，进一步判定电阻不变的支路的电流、电压的变化。
4.再进一步判定含有变化电阻部分的电流、电压的变化。如变化部分是在并联回路中，则仍应先判定固定电阻部分的电流、电压；最后确定变化电阻上的电流、电压的变化。
例1：图1中变阻器的滑片P向下移动时，各电表的示数怎样变化？
解析：当P向下滑动时，电阻R接入电路的阻值变大，总电阻随之变大，根据I=可知，电路中的总电流变小，则A示数变小；进而根据U＝E-Ir可知，路端电压变大，即V示数变大；根据U=E-IR可知，V示数变小；根据U=U-U可知，V示数变大；根据I可知，A示数变大；根据I=I-I可知，A示数变小。
归纳起来，A、A、V示数变小，V、V、A示数变大。
这一过程分析，环环相扣，需要做题者首先对电路结构了如指掌，其次要对闭合电路欧姆定律运用娴熟，此外还要有清醒的大脑。解题时，注意力要高度集中，稍有疏忽，就会前功尽弃，满盘皆输。
那么对于此类问题有没有简便易行、快捷、稳妥的解题方法呢？我经过总结，找到了如下规律，即“串反并同”。现将具体含义及其运用方法写出，请各位同仁给予批评指正。
二、解答直流电路动态变化的特殊方法——“串反并同”规律。
所谓“串反”就是与变化电阻串联的电表和用电器的电流、电压及电功率各物理量与变化电阻变化相反，也就是变化电阻阻值变大时，电流、电压、电功率均变小；反之变化电阻阻值变小时，各量均变大。
所谓“并同”，就是与变化电阻并联的电表和用电器的电流、电压及电功率各物理量与变化电阻变化相同，也就是变化电阻阻值变大时，电流、电压、电功率各量均变大；反之变化电阻阻值变小时，各量均变小。
判断串或并只能以“变化部分的电阻R”为标准：凡通过R的电流有可能通过（不管是全部还是部分）导体R，则R与R为串；凡通过R的电流一定不通过R，则R与R为并。
1.“串反并同”规律的应用
对于涉及电阻变化的问题，运用上述“串反并同”规律都能够迅速而准确地进行解答。下面以几道高考题为例，说明“串反并同”规律的应用。
（1）在全电路动态分析问题中的直接应用
例2（2002年上海高考题）：在如图2所示电路中，当变阻器R的滑动头P向b端移动时（?
A.电压表示数变大，电流表示数变小
B.电压表示数变小，电流表示数变大
C.电压表示数变大，电流表示数变大
D.电压表示数变小，电流表示数变小
解析：可变电阻R、电源、R与电流表A构成串联电路，可变电阻R、R与电压表V构成并联电路。当滑片向b点移动时，电阻R减小。根据电流随电阻变化的“串反并同”规律可知，电流表的示数变大，电压表的示数变小。故选项B正确。
（2）在全电路动态分析问题中的间接应用
例3（2006年上海市高考题）：在如图3所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U、U和U表示，电表示数变化量的大小分别用I、U、U和U表示。下列比值正确的是（?摇？摇？摇？摇）。
A.不变，不变
B.变大，变大
C.变大，不变
D.变大，不变
解析：滑动变阻器R、R、电流表A、电压表V、电源构成串联电路，滑动变阻器R、电压表V、V构成并联电路。当滑片P向下滑动时，R，I、U、U、U。
因为R为定值电阻，所以R==不变；由？圯；
因为公式E=U+U+U恒成立，则E=（U-U）+（U-U）+（U+U），化简得：U=U+U，所以=+=R+r不变。
同理可证，?圯；==r不变。
故选项A、C、D正确。
（3）在电路故障分析中的应用
例4（1986年全国高考题）：在如图4所示的电路中，灯泡A和B都是正常发光的。忽然灯泡B比原来变暗了一些，而灯泡A比原来亮了一些。试判断电路中什么地方出现了断路故障？
解析：（1）B灯比原来变暗，说明B灯中电流减小，根据“串反并同”规律，要么是与B灯串联的电学元件发生断路，要么是与B灯并联的电学元件发生短路。得出R断路或R短路或R短路。
（2）A灯比原来变亮，说明A灯中电流增大，根据“串反并同”规律，要么是与A灯串联的电学元件发生短路，要么是与A灯并联的电学元件发生断路。得出R短路或R断路或R断路。
（3）综合分析得出故障是R短路或R断路。
（4）若R短路，则B灯不亮。所以确定故障应为：R断路。
2.“串反并同”规律的适用范围和条件
（1）如果电源没有内阻或不计内阻，则和电源并联的电压表示数将不变化，显然不能用“串反并同”。除此之外的其他电表和用电器的电流、电压、电功率等物理量的变化还可以应用“串反并同”规律解题的。
（2）如果电路中有两个或两个以上的电阻阻值同时变化，就不能用“串反并同”规律。
1 类型
一般认为电路中，电源电压恒定不变。这就使我们在进行物理电路动态分析时，可以根据电路动态变化的原因，将问题简单划分为两类：第一类是电路结构变化， 主要是由于开关的通、断造成电路的变化。当开关处在不同状态时，由于断路和短路，接入电路中的用电器，及其用电器之间的连接方式一般要发生变化，因此首先要在原电路的基础上画出各种情况下的实际电路。改画时要根据电流的实际情况，运用“拆除法”。拆除法要求：（1）去掉被断路的元件；（2）去掉已被短路的元件；（3）用“去表法”去表，其原则是“电压表处是断路，电流直过电流表”。在去掉电压表时，要分析电压表读出来的是哪部分电路两端的电压，可用等效电路法画出等效电路图， 分析流过固定电阻的电流或其两端的电压变化。
2 例题
例1 如图1所示电路。电源电阻不能忽略，R1阻值小于变阻器R的总阻值（R1≠0）.当滑动变阻器的滑片P停在变阻器的中点时，电压表V的示数为U，电流表A的示数为I.则当滑片P向A端移动的全过程中
A.电压表的示数总小于U
B.电流表的示数总大于I
C.电压表的示数先增大后减小
D.电流表的示数先减小后增大
解析 此题电路的结构是滑动变阻器AP部分电阻与R1串联再与BP部分电阻并联，这并联电路再与R2串联，对于左端的并联电路，由于两支路电路之和一定，当两支路电阻阻值相等时，并联电路总阻值最大。所以当滑动端P向上移动的过程中，并联电路的总阻值R并总也是先增大后减小（注意开始时P位于R中点；R1≠0且小于R），电路中的总电阻R总先增大后减小，则电路中总电流I总先减小后增大；路端电压U总是先增大后减小，即电压表测定的电压先增大后减小，所以选项C正确。电流表测定的是滑动端P与A端电阻与R1串联支路的电流。当P向A端移动时，电路中总电流先变小，所以R2两端电压变小，但路端电压先变大，所以并联电路两端电压变大，而R1支路的电阻变小，因此通过电流表的示数增大；当P向A端移动电路中总电阻开始变小后，电路中总电流变大，R2两端电压变大，但路端电压变小，所以并联电路两端电压变小，看滑动端P与B端的电阻，其阻值增大，所以通过其电流变小，但由于总电流增大，通过电流表的电流为总电流与PB端通过电流的差值，所以电流表的示数仍要增大，也就是说电流表的示数总大于I，故选项B正确。
第二类是滑动变阻器移动变化， 可以通过采用极值（两端或中点或特殊点）方法化动态为静态。滑动变阻器的此类型问题的解题关键是：（1）弄清滑动变阻器原理，滑片滑动时电阻是变大还是变小；（2）弄清物理量是否变化，一般来说，电源的电压，定值电阻的阻值是不变，其它的物理量都是变化的；（3）弄清电压表示数表示的是哪一个电器两端的电压再结合电路规律解题。
例2 如图2所示的电路中，电源两端电压不变，电流表和电压表选择的量程分别为0～0.6 A和0～3 V.闭合开关S，在滑动变阻器滑片P从一端移动到另一端的过程中，电压表和电流表的示数均可达到各自的最大测量值（且不超过量程），在上述过程中，电阻R1消耗的最大电功率与最小电功率之比为9∶1.则当滑片P移至滑动变阻器的中点时，电路消耗的电功率为______W.
解析 由题意可知，这是由一个电阻和一个滑动变阻器组成的串联电路。串联电路的特点是流过各个电阻的电流相等，各个电阻的电压、电功率之比等于电阻大小之比。
闭合开关S，当P位于最左端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，这时相当于电阻R1直接接在电源的两端，构成一个电阻R的电路。此时电路中的电流最大为0.6 A，根据欧姆定律表示出电源电压U=IR=0.6R，从而知道R所消耗的最大电功率
P最大=I2R=0.36 R（1）
当P移到最右端时，滑动变阻器的阻值全部接入电路，滑动变阻器两端的电压最大为3 V，根据串联电路的特点求出电路中电阻R两端的电压为
UR=U-U滑=0.6R-3 V（2）
再由欧姆定律表示出电路中的电流为
I最小=URR=0.6R-3R（3）
得出定值电阻R1所消耗的最小电功率。定值电阻R所消耗的最小电功率为
P最小=（I最小）2R=（0.6R-3R）2R（4）
再根据最大功率、最小功率之间的关系为9∶1，联立（1）、（4），得R=7.5 Ω.即可求出电源的电压U=IR=0.6 R=4.5 V，由②③式得滑动变阻器的最大阻值R滑=15 Ω，根据电阻的串联特点和欧姆定律求出滑片P移至滑动变阻器中点时电路中的电流
I=UR+R滑=4.5 V7.5 Ω+7.5 Ω=0.3 A，
再根据P=UI求出电路消耗的电功率
P=UI=4.5 V×0.3 A=1.35 W.
注：本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算，关键是能确定出电路中滑动变阻器的阻值最小时电流表的示数最大，滑动变阻器接入电路的阻值最大时电压表的示数最大，然后分别列出两种情况下的电功率，根据比值列出方程。
例3 如图3所示电路，电源两端电压保持不变，灯L标有“6 V 6 W”字样。只断开开关S1时，电压表的示数为U；只闭合S1时，电流表的示数为I；开关全断开时，电压表的示数为U′，电流表的示数为I′，灯L的实际功率为1.5 W.已知：U∶U′=7∶5，I∶I′=2∶1，不考虑灯丝电阻RL的变化。求：（1）定值电阻R2的电阻值；（2）电路消耗的最大功率。
解析 由于本题较复杂，先画出开关闭合、断开时的等效电路图如图4甲、乙和丙，再根据每个电路图的特点列出关系式。
（1）根据R=U2P结合铭牌求出灯泡的电阻，根据电源的电压不变结合图4乙、图4丙中电流表的示数求出三电阻之间的关系；根据电源的电压不变可知图甲中电压表的示数和图丙中电源的电压相等，根据欧姆定律结合电压表的示数求出R2的阻值，进一步求出R1的阻值。
（2）根据P=I2R求出图4丙中电路的电流，根据欧姆定律求出电源的电压；根据P=U2R.
可知，只断开开关S2时，电路中的电阻最小、电路消耗的功率最大，进一步根据电功率公式求出其大小。
解 只断开S1、只闭合S1和开关都断开时，等效电路分别如图4甲、乙和丙所示。
因为灯丝电阻不变，
所以RL=U2LPL=6 V×6 V6 W=6 Ω.
由图4乙、丙，因为电源电压不变，
所以II′=R1+RL+R2RL+R2=21，
所以R1=RL+R2，
由图4丙，因为
UU′=R1+RL+R2R1+RL=2RL+2RLR2+2RL=75，
所以R2=43RL=43×6 Ω=8 Ω，
所以R1=RL+R2=6 Ω+8 Ω=14 Ω，
因为I′=RL′RL=1.5 W6 Ω=0.5 A，
所以 U=I′（R1+RL+R2）
=0.5 A×（14 Ω+6 Ω+8 Ω）=14 V.
当只断开开关S2时，电阻R2单独接入电路，电路消耗电功率最大
P2=U2R2=14 V×14 V8 Ω=24.5 W.
此类题目尤其是最后一个例题，这样的电学压轴大题有三个难点：一是根据题目的几种状态画出相应的电路图；二是根据题目的已知条件选择相应的公式和原理（比如串联电路电压与电阻成正比，电功率的三个公式）；三是列出方程之后，如何巧妙地利用两个方程相加、相减、相除来消元。
【关键词】电路分析；教学现状；教程改革
搞好职业技术教育，对于学生的成长和成才具有非常重要的作用。而《电路分析》课程作为工科类的主要课程，对于培养学生的基础技术知识也是十分重要的，但是目前高职类学校教授的《电路分析》课程教学现状并不乐观，主要体现在：学生学习《电路分析》兴趣不浓厚、上课积极性不高、教师专业素养不强及学生课上对事物感知的印象对于后继学习有着十分重要的作用。因此，课堂教学的关键就是将课堂知识有效导入学生的兴趣点，利用学生的好奇心理，把学生的积极性调动起来，集中到课堂教学活动中来。所以，教师在《电路分析》的教学过程中，应该结合《电路分析》课程的具体教学内容，针对课程的性质和特点，有计划的设置课程内容的与社会需求相匹配等。为此，对《电路分析》地利用实物演示与多媒体课件演示等方法吸引学生的注意力，从而达到教学的目的。从此看来《电路分析》课程进行教学改革已经是势在必行。
一、高职类学校《电路分析》课程教学的现状
《电路分析》课程作为工科类学生的基础课程之一，因此对于培养学生的专业基础知识有着举足轻重的作用。但是《电路分析》也因为其课程内容的复杂、原理抽象、难以理解，而且由于高职类学生基础知识普遍薄弱，就更使得学生在学习这门课时感到困难重重、力不从心，并因而对于这种分析性强、动手实验多的课程让不少学生产生厌恶心理，从而影响了《电路分析》课程的教学目的及教学成果的提高。
二、高职类学校《电路分析》课程教学落后的原因
1、学生进取心不强，缺乏能动性
学生把大学想象的太美好，同时也对于高中压力给予了过于强烈的反弹。对个人要求不高，过度享受大学的自由生活，个人约束力不强。对于毕业后社会的残酷和工作压力认识不足，处事还不成熟！
2、学习方法不对，动手能力缺乏，创新能力不足
学生在《电路分析》的学习中沿用了高中时代死记硬背的方式，对抽象的理论知识缺乏深入的思考与探讨，缺乏归纳与分析的能力。并且对《电路分析》的实验也是不怎么重视，从而造成实践能力的过度缺失。再加上缺乏深入的思考与刨根问底的学习劲头，对实验敷衍了事，根本谈不上有任何创新能力的提高
3、课程教学内容过于复杂，学生基础比较薄弱
《电路分析》课程具有理论性强、实践性课程相对较多的特点。而目前高职类学校的学生普遍存在基础知识不过硬的现实，这也是造成《电路分析》课程教学滞后的原因之一。多年来，我一直担任这门课的教学和研究，对于学生学习的畏难心理深有体会，为此，在教学中必须努力提高学生的学习兴趣和积极性，培养学生学习的能动性，以学助教，才能有效的提高教学的成效性。
4、教师教学方式落后，学生学习积极性不高
当前传统的教学方式都是以老师作为教学任务的主体，而忽略了学生作为学习任务的中心这个现实。老师们在《电路分析》的教学活动中都是以一种填鸭式的教学方式对学生进行知识的灌输，毫无新意可言。这样就势必会造成学生的学习动力不足积极性不高的现象，更严重地影响了《电路分析》的教学的进展。
所有这些因素都造成了《电路分析》课程教学的滞后，造成了高职类学校教育的落伍。
三、高职类学校《电路分析》课程教学的改革
1、明确目标，找准学习方向
改变学生现阶段不以学习为目标的想法，明确其学习的益处。给予有效的激励，鼓励自食其力，激励学生积极参与社会锻炼，尽力为学生安排实习，让其找准学习的方向。
2、讲究学习方法，培养学生良好的学习习惯
《电路分析》课程的学习，既需掌握牢固的理论基础知识，更需要学会分析电子电路。所以学生在平时的学习过程中，必须对理论知识进行深入的思考与分析，而不能只是停留在死记硬背的初级学习阶段。在平时的电子实验中，也不能敷衍了事，应当熟悉每一步实验的操作，做到了然于心，而且能尽快适应模拟电子技术实验的学习。老师的任务不再是单纯地传授和灌输知识，而是充分的提高学生的自学能力，培养学生良好的学习习惯，让学生学会独立解决问题，有明确的目标。
3、理论联系实践，提高创新能力
学以致用，是学习的终极目的。《电路分析》课程，不是一门简单的理论课程，而是一门应用于实践的基础课程。目前的高职类学校的学生大多数都是文化程度偏低，理论基础水平不足。面对枯燥的理论与原理，学生大都缺乏学习热情。因此，教师在《电路分析》的教学过程中应当采用重实践、轻理论的教学策略，激发学生的学习热情，通过理论联系实际，再用实践来验证理论，在实践中掌握和巩固理论。本文通过对目前高职类学校的《电路分析》的教学情况进行了详细的分析与深入的探讨，总结了本人最近几年在《电路分析》课程方面的教学改革的实践经验，并且通过总结，提出了几点参考建议：改变教学模式，改善学习方法，提高学生的创新能力，拓展教学方法与教学思路，达到学以致用的目的。
4、改变教学方式，提高学生的学习兴趣从而提高学习的效率。
任课教师在课堂教学时，可以利用多媒体课件教学、实验现场模拟等多种教学方式，实现互动式教学，达到以学助教、以教护学的目的。
【参考文献】
[1]赵敏娜。美国高校三种典型课堂教学模式探讨——以教育类课为例[J].比较教育研究，2004（4）.
[2]李宁，等。“电路分析基础”课程教学大纲修订的研究[J].北京邮电大学学报，2004（1）.
关键词：可靠性仿真技术；课改要求；任务驱动；电路设计
1基于可靠性仿真技术的电路设计需求分析
基于可靠性仿真技术的电路设计主要是以虚拟仪器设备替代现实电子元器件，从而为电子电路的实践教学提供有效支撑，从而更好了践行“理实一体化”的教学理念，促进学生实践技能的提升，促使课程回归教学的本质。1.1实践性教学开展的内在需求。基于可靠性仿真技术的电路设计，学生可以参与拟订设计方案、仿真模拟等环节，从电路的设计方案、仿真模拟等环节，能够将晦涩难懂的理论知识与实践知识相结合，帮助学生提升实践技能。1.2实现层次化和差异化教学的必然选择。关涉电路设计的技术型教学内容涉及的元器件较为繁杂，且不同元器件性能、参数、封装形式、价格、功耗等存在较大区别，在教学过程中需要反复的实验、测试，这增加了设备投资成本，而且因为学生个性化差异，学习、接受能力各不相同，加之电子元器件复杂程度的不同，应该据此分层次设定目标，以贴近生活、学生所喜爱的教学内容，以“任务驱动”的形式引导学生进入知识和技能的学习，但这势必增加电子元器件的投入，而仿真模拟电路的设计可以利用仿真软件呈现电子电路的操作面板和功能，并通过交互式操作完成相应测试任务，不仅满足了教学需求，而且控制了教学成本。
2基于可靠性仿真技术的电路设计方案
2.1电路设计的整体流程。可靠性仿真技术可以检验电路存在的故障并发现设计的薄弱环节，从而有针对性的进行改进，为了遵循由简入繁的原则，以有效调动学生学习热情和积极性，本文以典型电路电源模块设计为例，设计过程中首先应该进行可靠性仿真实验，其具体的流程如图1所示。2.2电路设计的具体步骤。2.2.1设计信息采集。为了实现电源电路的优化设计，应详细搜集其应用环境和使用方法等信息，具体包含所采用的元器件、原材料特性2.2.2数字样机建模。电路设计中数字样机建模须采用专业软件实现，但因为学生学习、接受能力存在差异，应该目标层次，将设计过程进行分解，并以“任务驱动”的形式，将不同设计知识分配到各个任务之中，让学生通过分步设计完成理论知识的实践应用，由此才能确保电路设计学习的效果，通常存在热设计信息和振动设计信息两类建模方式，具体的建模步骤为：首先根据将所获取的电路信息进行简化，完成CAD数字样机模型的构建，并依据热设计信息建立CFD数字样机模型，而后依据振动设计信息建立FEA数字样机模型。其次，为确保CFD数字样机与物理样机的一致性，须对其进行修正与验证，利用对电源模块工作状态热测量的方式，获取其关键元器件点温度测试数据，并根据所得结果修正电源模块CFD数字样机的边界条件、期间参数，由此实现对CFD数字样机的修正。再次，同理，也须采用相同的方法对FED数字样机进行修正，且测试过程中，应该在约束条件下对电源模块重点部位，关键元器件进行模态分析，并依据结果完成修正。2.2.3应力分析。温度应力分析选用MentorGraphics公司的FloTherMV90分析计算电源模块CFD数字样机模型，经过分析可知，电源模块设计中如元器件排布不合理，则会导致电路设计存在热分布过度集中的缺陷。分析中，平台环境温度70℃设定为第一参考温度条件，电源模块表层军温度72℃设为第二参考温度条件，经过分析，为电源模块所在分级提供5V工作电源的功率器区域，是热分布较集中的部位，需要修正电路设计方案。而对于振动应力分析，则选用ANSYS公司的ANSYSWorkbench12.1分析计算电源模块FEA数字样机模型，分析结果显示，电源模块中元器件数量和重量排布、安装方式设计不合理，使得电源模块产生局部共振的设计问题，应该据此进行及时修正，以优化电路设计。
3结束语
本文将可靠性仿真技术引入电路设计之中，将电路细化分类，并根据学生个体差异由简入繁、逐步引导，实现了教学目标的分层实现，也将培养学生的实践技能真正落实到实处。
作者：宋月丽 刘立军 单位：辽宁机电职业技术学院
参考文献
[1]王朝新，任斌，陈洁，董绪。基于虚拟实验平台的模拟电子技术课程设计开发与仿真[J].电子设计工程，2012,14:44-47.