电荷泵升压电路的教学研究 ——基于水泵升压供水模型 化简得： Ｅ＝ Ｅ 严俊 （湖南铁道职业技术学院电气工程系） 摘要：在高职电气化专业教学中，电荷泵升压电路原理的讲解是 一个难点，只能在假设条件下简单推导讲解，学生对泵升压电路的原 理没有理解，只能靠记忆来记住结论和公式。针对教学中存在的实际 问题，提出了构建水泵升压供水模型进行电荷泵升压电路原理教学 的研究，利用学生对于水路升压原理的理解迁移到电荷泵升压原理 在这段分析中，对于电压为何升高，并没有阐述清楚。 的理解，使学生对于抽象的理论有了一个感性的认知，透彻理解电荷 泵升电路的原理，提高学习效率。 关键词：电荷泵升压 水泵升压供水模型 教学研究 ３建立教学模型分析泵升原理 为了解释电压为何升高，现采用水泵升压供水模型来 分析，通过学生熟悉的知识迁移到陌生、抽象的知识，通俗 一易懂的来学习，达到事半功倍的效果。 电荷泵升压电路是电力电子技术课程中的一项重要 水塔采用水泵进行上水，水源水深高度为Ｈ。，水塔 内容，它的理论性分析较复杂，要想在短时间里学会把问 底部与水池水面在一个水平面，到水池底面的高度为Ｈ。。 题分析的比较全面和透彻，就一定要创新现在的教学方 设水泵供水时的单位流量为ｑ，球阀放水的流量为ｑ 此时 式，使教学思想更加通俗化和简明化，提高教学质量。 扬程应满足供水扬程的需要，水泵供水为周期（周期为Ｔ） 每一门学科都不是无源之水，都有自己内在的联系和 间歇供水，供水的时间为ｔ ，停止供水时间为ｔａ阡。 规律，只要能找到不同知识点之间的内在联系和规律并加 水池水面对地水压为Ｐ０（Ｐ０＝ｍｇＨｏ）；水塔中水深为 以利用，在教授新知识的过程中，教师要指导学生发现新 Ｈ ，因此对地水压为Ｐ （Ｐ ＝ｍｇ（Ｈｏ＋Ｈ ））；调节水泵供水 知识和旧知识之间的联系，充分发挥正迁移的顺利进行， 时间ｔ ，水塔的水位将上升，这样水塔水面对地的压强将 这样不仅可以降低学习新知识的难度，把新知识转变为旧 上升。水泵升压供水与电荷泵升压等效转换如图２所示。 知识，也可以加深对旧知识的记忆，从而达到提高教学效 果的目的 ｌ。所以，本文构造一种学生熟悉的水泵升压供水 模型来分析电荷泵升压电路的原理。 ２电荷泵升压电路原理常规讲解 电荷泵升压电路可用于直流电动机传动、单相功率因 素校正电路、开关电源。电荷泵升压原理图如图１所示。 如 Ｌ ／ｏ劝 图２水泵升压供水与电荷泵升压等效转换示意图 １概述 我们可将水路与电路进行等效：水池提供水源相当于 Ｅ Ｒ 电源，水泵相当于电感和开关器件构成的电荷泵将水压升 高，止回阀相当于二极管阻止水流改变方向，水塔相当于电 图１ 电荷泵升压原理图 该电路由电源Ｅ、电感Ｌ、开关器件Ｖ、单向导电性二 容保持压力，球阀的开启放水相当于电路中的电阻负载。 ４归纳与结论 在讲解电荷泵升压的原理与效果的时候采用水泵升压 供水模型，可以减低学生学习的难度，因为学生从熟悉的水 如下所述： 泵升压供水知识迁移到电荷泵升压知识，对学生的思维能 首先假设电路中电感Ｌ值很大，电容Ｃ值也很大。当 力和应用能力的培养都是很有帮助的，教学质量得到明显 可控开关器件Ｖ处于通态时，电源Ｅ向电感Ｌ充电，充电 提高。通过多年的教学经验，发现采用该方法确实使学生对 电流基本恒定为Ｊ ，同时电容Ｃ上的电压向负载Ｒ供电。 于该部分知识掌握的好，学生喜欢采用该方法教学。 因Ｃ值很大，基本保持输出电压ｕ。为恒定值，记为Ｕ０。设 参考文献： Ｖ处于通态的时间为ｔ ，此阶段电感Ｌ上积蓄的能量为 【１】赵喜梅．迁移规律在电磁课教学中的应用【Ｊ］．邢台师范高专学 Ｅｌ ｔ 。当Ｖ处于断态时，Ｅ和Ｌ共通向电容Ｃ充电并向负 报，２００２（０４）． 载Ｒ提供能量。设Ｖ处于断态的时间为ｔ ，则在此期间电 【２】王兆安，刘进军．电力电子技术（第５版）【Ｍ］．北京：机械工业出 感Ｌ释放的能量为（Ｕｃ Ｅ）ｌ ｔｏｆｆ。当电路工作于稳态时，一 版社，２００９．５． 个周期Ｔ中电感Ｌ积蓄的能量与释放的能量相等 】，即 ［３】蒋小强．一种基于电荷泵的白光ＬＥＤ驱动器的设计【Ｄ】．复旦 Ｅｌ１ｔ ＝（Ｕ。一Ｅ）Ｉ ｔａｆｆ （上接第２４９页） 极管ＶＤ、升压电容Ｃ、负载Ｒ组成：传统的升压工作原理 啐岭 ●＾¨Ｙ （１） 大学，２００８． 谈广东农工商职业技术学院构建院内实习公司的探索 ．高教探索 ｄｕｎｇｓｖｅｒｌａｇ，ＥＩＮＳ ＧｍｂＨ． 【３】杨群祥．高职院校培养学生职业能力教学模式的创新——兼２００６（５）． ２５０
