易学易懂-开关电源(第二集)开关型DCDC变换原理
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dcdc开关电源设计原理和制作一、开关电源的基本原理开关电源是一种通过控制开关晶体管开通和关断时间比率,维持稳定输出电压的电源。
它主要由输入电路、输出电路、开关晶体管、振荡电路、稳压控制电路等组成。
开关电源具有效率高、体积小、重量轻等优点,广泛应用于电子设备、电力电子等领域。
二、开关电源的组成开关电源主要由以下几个部分组成:1.输入电路:接收交流电源输入,进行滤波、整流等处理,将交流电转化为直流电。
2.输出电路:将开关晶体管输出的脉动直流电进行滤波、稳压等处理,输出稳定的直流电。
3.开关晶体管:控制电源的开通和关断,决定输出电压的大小。
4.振荡电路:产生一定频率的脉冲信号,控制开关晶体管的开通和关断时间比率。
5.稳压控制电路:根据输出电压的变化,控制开关晶体管的导通时间,维持输出电压的稳定。
三、开关电源的设计设计开关电源需要考虑以下因素:1.输入电压范围:根据设备需要确定输入电压范围。
2.输出电压和电流:根据设备需要确定输出电压和电流。
3.转换效率:选择合适的开关晶体管和电路设计,提高转换效率。
4.稳定性:选择合适的稳压控制电路和反馈元件,保证输出电压的稳定性。
5.散热设计:选择合适的散热器和设计合适的散热结构,保证开关电源的正常工作。
四、开关电源的制作制作开关电源需要按照以下步骤进行:1.设计电路板:根据设计好的电路图,制作适合的电路板。
2.选择合适的电子元件:根据设计需要选择合适的电子元件,如开关晶体管、电容、电感等。
3.组装电路:将选择的电子元件按照电路图组装在一起。
一文读懂开关电源(DC/DC)的原理介绍DC/DC电源指的是直流转直流的电路,有升压降压两种电路,按理来说,LDO也是DCDC电源,但行业内只认为以开关形式实现的电源为DC/DC电源。
一、DC/DC基本拓扑一个功率变换器,当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态,在开关电源中,被称为稳态。
稳态下,功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律:对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器,有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。
1、BUCK降压型当PWM驱动高电平使得NMOS管S1导通,忽略MOS管的导通压降,电感电流呈线性上升,此时电感正向伏秒为:VxTon=(Vin-V o)xTon当PWM驱动低电平使得NMOS管S1截至时,电感电流不能突变,经过续流二极管形成回路(忽略二极管压降),给输出负载供电,此时电感电流下降,此时电感反向伏秒为:VxToff=V ox(Ts-Ton)根据电感电压伏秒平衡定律可得:(Vin-V o)xTon=V ox(Ts-Ton)即V o=DxVin (D为占空比)2、BOOST升压型和BUCK电路类似的分析方法,当MOS管导通时,电感的正向伏秒为:VinxTon;当MOS管截至时,电感的反向伏秒为:(V o- Vin)x(Ts-Ton)根据电感电压伏秒平衡定律可得:VinxTon=(V o- Vin)x(Ts-Ton)即V o=Vin/(1-D)3、同步整流技术由于二极管导通时至少存在0.3V的压降,因此续流二极管D 所消耗的功率将会称为DC/DC电源主要功耗,从而严重限制了效率的提高。
为解决该问题,以导通电阻极小的MOS管取代续流二极管。
然后通过控制器同时控制开关管和同步整流管,要保证两个MOS管不能同时导通,负责将会发生短路。
二、DC/DC电源调制方式DC/DC电源属于斩波类型,即按照一定的调制方式,不断地导通和关断高速开关,通过控制开关通断的占空比,可以实现直流电源电平的转换。
dcdc变换器的简单介绍dcdc 变换器的简单介绍dcdc 变换也称直流-直流变换,dcdc 转换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式,Ts 不变,改变ton(通用),二是频率调制。
下面小编就dcdc 变换器的工作原理、技术要求以及工作模式来介绍简单dcdc 变换器。
工作原理dcdc 变换器是将直流电先逆变(升压或降压)成交流电,然后再整流变换成另一种直流电压的直流变换装置。
常用的直流—直流变换设备一般是由直流—直流变换模块、监控模块以及与之配套的用户接口板和直流配电单元等组成的一个完整的电源系统。
系统中多个直流—直流变换模块并联均分负荷运行,将?48V直流电压变换成?24V(或+12V、+5V)直流电压,再经输出分路保险向负载输出;监控模块负责对变换器模块及整个系统的工作状态及性能进行监控,并通过RS232 通信口纳入上一级监控系统。
变换器模块负责将?48V直流电压转换为?24V直流电压,由功率电路和控制电路两大部分组成。
功率电路实现从直流输入到直流输出的变换;控制电路提供功率变换所需的一切控制信号,包括反馈回路、直流信号处理、模拟量和开关量的处理电路等。
功率电路上主要包括直流输入滤波电路、直流—直流变换电路、直流输出滤波电路及辅助电源的部分。
直流输入滤波电路包含有防浪涌器件、差模、共模滤波器等。
遇有雷击或其他高压浪涌时,压敏电阻和瞬态电压抑制器可保护变换器免受冲击。
差模滤波器和共模滤波器可有效抑制模块内部产生的高频噪声,同时也使来自直流输入电源的干扰不会影响模块的正常工作。
直流—直流变换电路主要包括变换电路和整流输出电路,是整个变换模块的重要组成部分。
dcdc开关电源工作原理
DC-DC开关电源是一种将输入直流电压转换为不同电压输出
的电源。
它通过在开关管(通常是MOSFET)上开关操作来
实现电压转换。
工作原理如下:
1. 输入电压:首先,输入直流电压通过输入电容器进行滤波,以确保输入电压的稳定性。
这样可以避免输入电压的变化对输出电压造成干扰。
2. 开关操作:接下来,控制器会根据所设定的输出电压来控制开关管的工作。
它通常使用脉冲宽度调制(PWM)技术,即
通过改变开关管的开关周期和占空比来调节输出电压。
3. 能量存储:在开关管开启的瞬间,输入电压会通过电感器将能量储存起来,形成电感能量。
4. 能量释放:而在开关管关闭的瞬间,储存在电感中的能量会通过输出电容器提供给输出负载。
通过这种方式,能够将输入电压转换为所需要的输出电压。
5. 反馈控制:在整个过程中,反馈控制器会对输出电压进行监测并与预设的输出电压进行比较。
如果输出电压偏离了预设值,反馈控制器会相应地调整开关管的开关周期和占空比,以使输出电压保持稳定。
这种开关操作的方式可以实现高效的能量转换,并且相比线性稳压器,DC-DC开关电源具有更高的效率和更小的体积。
它
广泛应用于电子设备中,如计算机、通信设备、电源适配器等。
DC-DC原理及指标介绍1、开关电源:是一种高频化电能转换装置,其主要利用电子开关器件(如晶体管、MOS管、可控晶闸管等),通过控制电路,使电子开关器件周期性地"接通"和"关断",让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制,从而实现电压变换以及输出电压可调和自动稳压的功能。
开关电源的优势:①功耗低,效率高。
②体积小,重量轻。
③稳压范围宽。
开关电源的损耗来源:①开关管损耗。
②电感电容损耗。
③二级管损耗。
开关电源的损耗分析:开关电源的效率可以达到90%以上,如果精心优化与设计,甚至可以达到95%以上,这在以电池作为电力来源的场合非常重要,例如手机、小型无人机等。
因此开关电源设计的优劣程度将直接影响设备的续航能力。
(1)开关管损耗:这是开关电源的主要损耗,主要包括开关损耗、导通损耗。
因此应该尽量选择导通电阻比较小的开关管作为开关电源的核心元器件。
(2)电感电容损耗:电感损耗主要包括直流电阻损耗,电容损耗主要包括漏电流损耗。
因此应该尽量选择直流电阻较小的电感和漏电流较小的电容元器件。
(3)二极管损耗:主要包括导通损耗和开关损耗。
因此应该尽量选择导通压降较小,反向恢复时间较短的二极管,例如肖特基二极管或快恢复二极管等。
2、开关电源的分类:按照调制方式的不同可分为脉宽调制(PWM)和脉频调制(PFM)两种,目前脉宽调制(PWM)在开关电源中占据主导地位。
按照管子的连接方式可分为串联式开关电源、并联式开关电源和变压器式开关电源三大类。
按照输出电压的不同可分为降压式开关电源和升压式开关电源两种。
按照输入输出类型可分为:AC-AC、DC-AC、AC-DC、DC-DC四种,这里以DC-DC为主进行介绍。
按照是否有电气隔离可分为隔离型开关电源和非隔离型开关电源两种。
3、开关电源的三种基本拓扑结构(以非隔离型为主):DC/DC变换器一般都包括两种基本工作模式:电感电流连续模式(CCM)、电感电流断续模式(DCM)。
dcdc电路:
DC-DC是英语直流变直流
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升压变换器:将低电压变换为高电压的电路。
降压升压等功能同时存在。
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DC-DC变换器的基本电路
励
磁,电感增加的磁通为:
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(Vi-Vo)*Ton。
空比D<1,所以Vi>Vo,实
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现降压功能。
升压变换器原理图如图2所
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示,当开关闭合时,输入电压加在电感上,此时电感由
当开关闭合与开关断开的状
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态达到平衡时,(Vi)*Ton=(Vo- Vi)*Toff,由于占空
图
2 升压变换器原理图
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升降压变换器、入出极性相反原理如图3, 当开关闭合
的磁通,(Vi)*Ton=(Vo)
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*Toff,根据Ton比Toff值不同,可能Vi< Vo,也可能
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dcdc开关电源原理DCDC开关电源是一种常见的电源转换器,广泛应用于电子设备中。
它通过将输入电压进行高频开关调制,经过变压器和滤波电路的处理,输出稳定的直流电压。
下面我将为大家详细介绍DCDC开关电源的工作原理。
一、开关电源的基本原理开关电源的基本组成包括输入电路、开关电路、变压器和输出电路。
其中,开关电路是核心部件,它负责将输入电压进行高频开关调制,产生一系列的脉冲信号。
变压器将这些脉冲信号变压、整形,然后经过滤波电路得到稳定的直流电压,最后通过输出电路供给给电子设备。
二、开关电源的工作过程1. 输入电路:开关电源的输入电路主要包括输入滤波器和整流电路。
输入滤波器用于滤除输入电压中的杂波和干扰,保证电源的工作稳定性。
整流电路将交流电转化为直流电,为后续的开关电路提供工作电源。
2. 开关电路:开关电路由开关管(或开关管组)和控制电路组成。
开关管根据控制电路的指令,周期性地开关和关闭,产生高频脉冲信号。
这些脉冲信号经过变压器的变压作用,形成高频交流电。
3. 变压器:变压器是开关电源中非常重要的组成部分。
它通过变压比的变化,将高频交流电转变为低压高频交流电。
在变压器的作用下,输入电压经过变压和整形,得到一个相对稳定的输出电压。
4. 输出电路:输出电路主要包括滤波电路和稳压电路。
滤波电路用于滤除输出电压中的纹波和杂波,使输出电压更加稳定。
稳压电路则通过反馈控制,根据输出电压的变化情况,调节开关电路的工作状态,使输出电压保持在设定值。
三、DCDC开关电源的优势相比传统的线性电源,DCDC开关电源具有以下优势:1. 高效率:开关电源采用高频开关调制技术,转换效率较高,能够充分利用输入电能,减少能量的损耗。
2. 小体积:开关电源采用高频调制,使得变压器可以采用小尺寸的铁芯,从而减小了整个电源的体积。
3. 宽输入电压范围:开关电源能够适应较宽范围的输入电压,具有较强的适应性。
4. 输出稳定:开关电源通过反馈控制,能够实现对输出电压的精确控制,保持输出的稳定性。
C-D C变换器原DC/DCConverterPrinciple池输出的是直流电,是不是可直接作为直流电源使用呢,对于对电压没有准确要求的微、小型用电设备是可以的,如计算器、玩具等。
太阳电池输出电压伏器件的连接方式与数量,并与负载大小与光照强度直接有关,不能直接作为正规电源使用。
通过DC-DC变换器可以把太阳电池输出的直流电转换成稳电压的直流电输出。
DC-DC变换器就是直流——直流变换器,是太阳能光伏发电系统的重要组成部分,下面就其原理作简单介绍。
-DC变换基本原理换电路主要工作方式是脉宽调制(PWM)工作方式,基本原理是通过开关管把直流电斩成方波(脉冲波),通过调节方波的占空比(脉冲宽度与脉冲周期之比电压。
压斩波电路波电路简单,是使用广泛的直流变换电路。
图1左上部是一个斩波基本电路,Ud是输入的直流电压,V是开关管,UR是负载R上的电压,开关管V把d斩成方波输出到R上,图1右上部绿线为斩波后的输出波形,方波的周期为T,在V导通时输出电压等于Ud,导通时间为ton,在V关断时输出电压等关断时间为toff,占空比D=ton/T,方波电压的平均值与占空比成正比。
图1下部绿线为连续输出波形,其平均电压如红线所示。
改变脉冲宽度即可改变输,在时间t1前脉冲较宽、间隔窄,平均电压(UR1)较高;在时间t1后脉冲变窄,平均电压(UR2)降低。
固定方波周期T不变,改变占空比调节输出PWM)法,也称为定频调宽法。
由于输出电压比输入电压低,称之为降压斩波电路或Buck变换器。
图1?DC-DC变换基本原理冲不能算直流电源,实际使用要加上滤波电路,图2是加有LC滤波的电路,L是滤波电感、C2是滤波电容、D是续流二极管。
当V导通时,L与C2蓄能R输电;当V关断时,C2向负载R输电,L通过D向负载R输电。
输出方波选用的频率较高,一般是数千赫兹至几十千赫兹,故电感体积很小,输出波大。
图2?降压型DC-DC变换电路输出电压UR=DUd,D是占空比,值为0至1。
dcdc工作原理
DCDC工作原理是指直流-直流变换器的工作原理。
它的主要
功能是将输入直流电压转换为输出直流电压,同时保持输出电压的稳定性。
DCDC变换器由输入端、输出端、开关管和滤波电感组成。
当输入电压加到开关管时,开关管将打开并导通,将电流通过滤波电感传递到输出端。
此时能量存储在滤波电感中,电容也开始储存能量。
当开关管导通时,滤波电感的电流增加,同时输出电容的电压也随之增加。
当开关管关闭时,滤波电感中的电流不能瞬间消失,而是继续流过输出电容,维持输出电压的稳定。
同时,滤波电感和输出电容中储存的能量也开始驱动输出端的负载。
DCDC变换器通过不断地开关管的导通和关闭,实现了将输入直流电压转换为输出直流电压的过程。
通过控制开关管的开关频率和占空比,可以调节输出电压的大小。
同时,通过反馈回路,可以实现对输出电压的稳定控制。
总之,DCDC变换器通过利用开关管的导通和关闭,通过电感和电容储存和传输能量,将输入直流电压转换为输出直流电压,并通过控制开关管和反馈回路实现输出电压的稳定控制。
这种工作原理使得DCDC变换器在许多电子设备中得到广泛应用。
dcdc的工作原理
DC-DC转换器的工作原理是通过使用电子开关来调整输入电压的形式和大小,以产生所需的输出电压。
在DC-DC转换器中,输入电压首先通过一个整流器将交流电转换为直流电。
然后,这个直流电压被送入一个开关电源,该电源包含一个电感和一个开关元件(通常是晶体管或MOSFET)。
开关电源的基本原理是将输入电压周期性地打开和关闭,从而通过改变开关的占空比来调整输出电压的大小。
在导通状态下,开关元件允许电流通过电感流动,形成一个电磁场。
当开关关闭时,电感中的电流将倾向于保持连续,然后通过一个二极管流回电源。
这个过程产生了一个平均电流,通过控制开关元件的导通和断开时间比例,可以调整输出电压的大小。
通过改变开关周期的频率,可以改变转换效率和输出电压的负载能力。
在实际应用中,一些DC-DC转换器还使用反馈回路来监测输出电压,并通过调整开关元件的导通和断开周期来保持输出电压的稳定性。
总的来说,DC-DC转换器通过改变输入电压的形式和大小,以满足特定应用的电源要求。
它们被广泛应用于许多电子设备中,包括移动设备、车载设备以及太阳能和风能系统等。
DC-DC变换器原理DC/DC Converter Principle池输出的是直流电,是不是可直接作为直流电源使用呢,对于对电压没有准确要求的微、小型用电设备是可以的,如计算器、玩具等。
太阳电池输出电压取伏器件的连接方式与数量,并与负载大小与光照强度直接有关,不能直接作为正规电源使用。
通过DC-DC变换器可以把太阳电池输出的直流电转换成稳定电压的直流电输出。
DC-DC变换器就是直流——直流变换器,是太阳能光伏发电系统的重要组成部分,下面就其原理作简单介绍。
变换基本原理换电路主要工作方式是脉宽调制(PWM)工作方式,基本原理是通过开关管把直流电斩成方波(脉冲波),通过调节方波的占空比(脉冲宽度与脉冲周期之比电压。
波电路波电路简单,是使用广泛的直流变换电路。
图1左上部是一个斩波基本电路,Ud是输入的直流电压,V是开关管,UR是负载R上的电压,开关管V把输斩成方波输出到R上,图1右上部绿线为斩波后的输出波形,方波的周期为T,在V导通时输出电压等于Ud,导通时间为ton,在V关断时输出电压等断时间为toff,占空比D=ton/T,方波电压的平均值与占空比成正比。
图1下部绿线为连续输出波形,其平均电压如红线所示。
改变脉冲宽度即可改变输,在时间t1 前脉冲较宽、间隔窄,平均电压(UR1)较高;在时间t1 后脉冲变窄,平均电压(UR2)降低。
固定方波周期T不变,改变占空比调节输出电PWM)法,也称为定频调宽法。
由于输出电压比输入电压低,称之为降压斩波电路或Buck变换器。
图1 DC-DC变换基本原理冲不能算直流电源,实际使用要加上滤波电路,图2是加有LC滤波的电路,L是滤波电感、C2是滤波电容、D是续流二极管。
当V导通时,L与C2蓄载R输电;当V关断时,C2向负载R输电,L通过D向负载R输电。
输出方波选用的频率较高,一般是数千赫兹至几十千赫兹,故电感体积很小,输也不大。
图2 降压型DC-DC变换电路输出电压UR=D Ud,D是占空比,值为0至1。
dcdc变换器的工作原理
DC-DC变换器是一种电力转换装置,它将输入直流电压转换为不同电压级别的输出直流电压。
该设备通常由输入电感、输出电感、开关管和滤波器等组成。
其工作原理基于开关管的控制,通过周期性的开启和关闭来调整输入电源和输出负载之间的能量转移。
当开关管处于闭合状态时,输入电源的电流将通过输入电感,并在输出电感上引起电感耦合。
这导致输出电感的磁感应强度增加,从而使输出电流增加。
同时,输出电感储存的能量被输出负载吸收。
当开关管处于断开状态时,输入电压不再传输到输出负载。
此时,输出电感存储的磁能会导致输出电流继续流动,以保持输出电压的稳定性。
通过调整开关管的开关频率和占空比,可以实现输出电压的调节。
此外,为了减少电源波纹和噪声,DC-DC变换器还配备了滤波器。
滤波器通常由电容器和电感器组成,用于平滑电压和消除高频噪声。
综上所述,DC-DC变换器通过控制开关管的开合状态,利用电感的储能和电容的滤波效果,实现了输入直流电压向输出直流电压的转换。
它是许多电子设备中的重要组件,适用于各种电源转换和电压调节的应用场景。
开关型DC/DC变换器电压电流控制的基本原理开关型DC/DC变换器电压、电流控制的基本原理脉宽调制(PWM)型高频开关稳压电源只对输出电压进行采样,实行的是闭环控制,这种控制方式属电压控制型,是一种单环控制系统。
而电流控制型DC/DC开关变换器是在电压控制型的基础上,增加了电流反馈环,形成了双环控制系统,这使得高频开关稳压电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有所提高,是目前较为理想的工作方式。
(1)电压控制型的基本原理电压控制型的基本原理图如图1所示。
电源输出电压UOUT与参考电压UREF比较放大,得到误差信号UE再与斜坡信号比较后,由PWM比较器输出一定占空比的系列脉冲,这就是电压控制型的基本原理。
其最大缺点是:控制过程中电源电路内的电流值没有参与进去。
这是因为高频开关稳压电源的输出电流是流经电感的,故其对于电压信号有90°的相位延迟。
然而对于稳压电源来说,应当考虑电流的大小,以适应输出电压的变化和负载的需求,从而达到稳定输出电压的目的。
因此仅采用输出电压采样的方法时,其响应速度慢,稳定性差,甚至在大信号变化时会产生振荡,会造成功率管损坏等故障。
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所谓电流控制型,就是在脉宽比较器的输入端将电流采样信号与误差放大器的输出信号进行比较,以此来控制输出脉冲的占空比,使输出的峰值电流跟随误差电压变化。
图2 电流控制型原理电流控制型的工作原理是:首先采用恒频时钟脉冲置位锁存器的输出脉冲驱动功率管,使其导通,此时电源回路中的电流脉冲逐渐增大,当电流在采样电阻Rs两端的电压幅度达到UE时,脉宽比较器状态翻转,锁存器复位,驱动撤除,功率管截止,这样逐个检测和调节电流脉冲,就可达到控制电源输出的目的了。
改进型四开关DC-DC变换器控制方式传统的四开关BUCK/B00ST变换器功率损耗较大。
这里对传统变换器的控制方法进行了改进。
通过输入输出电压的不同关系采用不同的工作模式以减少同时工作的开关数量。
(l)当输入远远小于输出时,开关A恒定导通,开关B恒定断开。
开关C、D 通过脉宽调制进行控制,此时四开关结构简化为Boost拓扑结构。
(2)当输入输出电压基本相等时,使用上面介绍的四开关工作的拓扑结构。
(3)当输入远远大于输出时,开关D恒定导通,开关C恒定断开。
开关A、B 通过脉宽调制进行控制,此时四开关结构简化为Buck拓扑结构。
改进的结构实际上是改变四个开关的控制逻辑,通过输入电压的不同选用不同的结构,这样在Boost或者Buck区域同时工作的开关数量减半。
虽然在过渡区同样是采用四开关控制,四个开关都是处于工作状态,但是该区域是非常小的。
总的来说可以大大减小开关的驱动功耗。
如图2-11所示,当Vin<Vou,时,误差放大器EA的输出电压Vc多UCK始终高于锯齿波的峰值,经过比较器形成的A、B开关的控制信号BucKcTRL始终为低电平,因而开关A恒定导通而开关B恒定关断。
而误差放大器EA的输出电压经过电平转移形成VcB00ST控制电压恰好位于锯齿波的谷值与峰值之间该电压与锯齿波斩波形成PWM脉冲信号,而此脉冲正是控制开关C与开关D的信号。
此时形成的是B00ST拓扑结构。
在该模式下,每个周期开始时VcB00ST斩波形成的脉冲电压为高电平,它使开关管C导通,整流管D关断,电源给电感充电储能,电感中的电流上升,负载由电容续流。
而当脉冲电压为低电平时,开关管关断,而整流管导通,此时电源和电感储能同时给负载以及滤波电容供能,电感中的电流下降直到下一个周期的开始。
图2-12是稳定工作时电感电流IL和输出电压的波形图。
江西省南昌市2015-2016学年度第一学期期末试卷(江西师大附中使用)高三理科数学分析一、整体解读试卷紧扣教材和考试说明,从考生熟悉的基础知识入手,多角度、多层次地考查了学生的数学理性思维能力及对数学本质的理解能力,立足基础,先易后难,难易适中,强调应用,不偏不怪,达到了“考基础、考能力、考素质”的目标。
试卷所涉及的知识内容都在考试大纲的范围内,几乎覆盖了高中所学知识的全部重要内容,体现了“重点知识重点考查”的原则。
1.回归教材,注重基础试卷遵循了考查基础知识为主体的原则,尤其是考试说明中的大部分知识点均有涉及,其中应用题与抗战胜利70周年为背景,把爱国主义教育渗透到试题当中,使学生感受到了数学的育才价值,所有这些题目的设计都回归教材和中学教学实际,操作性强。
2.适当设置题目难度与区分度选择题第12题和填空题第16题以及解答题的第21题,都是综合性问题,难度较大,学生不仅要有较强的分析问题和解决问题的能力,以及扎实深厚的数学基本功,而且还要掌握必须的数学思想与方法,否则在有限的时间内,很难完成。
3.布局合理,考查全面,着重数学方法和数学思想的考察在选择题,填空题,解答题和三选一问题中,试卷均对高中数学中的重点内容进行了反复考查。
包括函数,三角函数,数列、立体几何、概率统计、解析几何、导数等几大版块问题。
这些问题都是以知识为载体,立意于能力,让数学思想方法和数学思维方式贯穿于整个试题的解答过程之中。
二、亮点试题分析1.【试卷原题】11.已知,,A B C 是单位圆上互不相同的三点,且满足AB AC →→=,则AB AC →→⋅的最小值为( )A .14-B .12-C .34-D .1-【考查方向】本题主要考查了平面向量的线性运算及向量的数量积等知识,是向量与三角的典型综合题。
解法较多,属于较难题,得分率较低。
【易错点】1.不能正确用OA ,OB ,OC 表示其它向量。
2.找不出OB 与OA 的夹角和OB 与OC 的夹角的倍数关系。
【解题思路】1.把向量用OA ,OB ,OC 表示出来。
2.把求最值问题转化为三角函数的最值求解。
【解析】设单位圆的圆心为O ,由AB AC →→=得,22()()OB OA OC OA -=-,因为1OA OB OC ===,所以有,OB OA OC OA ⋅=⋅则()()AB AC OB OA OC OA ⋅=-⋅-2OB OC OB OA OA OC OA =⋅-⋅-⋅+ 21OB OC OB OA =⋅-⋅+设OB 与OA 的夹角为α,则OB 与OC 的夹角为2α所以,cos 22cos 1AB AC αα⋅=-+2112(cos )22α=--即,AB AC ⋅的最小值为12-,故选B 。
【举一反三】【相似较难试题】【2015高考天津,理14】在等腰梯形ABCD 中,已知//,2,1,60AB DC AB BC ABC ==∠= ,动点E 和F 分别在线段BC 和DC 上,且,1,,9BE BC DF DC λλ==则AE AF ⋅的最小值为 .【试题分析】本题主要考查向量的几何运算、向量的数量积与基本不等式.运用向量的几何运算求,AE AF ,体现了数形结合的基本思想,再运用向量数量积的定义计算AE AF ⋅,体现了数学定义的运用,再利用基本不等式求最小值,体现了数学知识的综合应用能力.是思维能力与计算能力的综合体现. 【答案】2918【解析】因为1,9DF DC λ=12DC AB =,119199918CF DF DC DC DC DC AB λλλλλ--=-=-==, AE AB BE AB BC λ=+=+,19191818AF AB BC CF AB BC AB AB BC λλλλ-+=++=++=+,()221919191181818AE AF AB BC AB BC AB BC AB BCλλλλλλλλλ+++⎛⎫⎛⎫⋅=+⋅+=+++⋅⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭19199421cos1201818λλλλ++=⨯++⨯⨯⨯︒2117172992181818λλ=++≥+= 当且仅当2192λλ=即23λ=时AE AF ⋅的最小值为2918. 2.【试卷原题】20. (本小题满分12分)已知抛物线C 的焦点()1,0F ,其准线与x 轴的交点为K ,过点K 的直线l 与C 交于,A B 两点,点A 关于x 轴的对称点为D . (Ⅰ)证明:点F 在直线BD 上; (Ⅱ)设89FA FB →→⋅=,求BDK ∆内切圆M 的方程. 【考查方向】本题主要考查抛物线的标准方程和性质,直线与抛物线的位置关系,圆的标准方程,韦达定理,点到直线距离公式等知识,考查了解析几何设而不求和化归与转化的数学思想方法,是直线与圆锥曲线的综合问题,属于较难题。
【易错点】1.设直线l 的方程为(1)y m x =+,致使解法不严密。
2.不能正确运用韦达定理,设而不求,使得运算繁琐,最后得不到正确答案。
【解题思路】1.设出点的坐标,列出方程。
2.利用韦达定理,设而不求,简化运算过程。
3.根据圆的性质,巧用点到直线的距离公式求解。
【解析】(Ⅰ)由题可知()1,0K -,抛物线的方程为24y x =则可设直线l 的方程为1x my =-,()()()112211,,,,,A x y B x y D x y -,故214x my y x =-⎧⎨=⎩整理得2440y my -+=,故121244y y m y y +=⎧⎨=⎩则直线BD 的方程为()212221y y y y x x x x +-=--即2222144y y y x y y ⎛⎫-=- ⎪-⎝⎭令0y =,得1214y yx ==,所以()1,0F 在直线BD 上.(Ⅱ)由(Ⅰ)可知121244y y m y y +=⎧⎨=⎩,所以()()212121142x x my my m +=-+-=-,()()1211111x x my my =--= 又()111,FA x y →=-,()221,FB x y →=-故()()()21212121211584FA FB x x y y x x x x m →→⋅=--+=-++=-,则28484,93m m -=∴=±,故直线l 的方程为3430x y ++=或3430x y -+=213y y -===±,故直线BD 的方程330x -=或330x -=,又KF 为BKD ∠的平分线,故可设圆心()(),011M t t -<<,(),0M t 到直线l 及BD 的距离分别为3131,54t t +--------------10分 由313154t t +-=得19t =或9t =(舍去).故圆M 的半径为31253t r +== 所以圆M 的方程为221499x y ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭【举一反三】【相似较难试题】【2014高考全国,22】 已知抛物线C :y 2=2px(p>0)的焦点为F ,直线y =4与y 轴的交点为P ,与C 的交点为Q ,且|QF|=54|PQ|.(1)求C 的方程;(2)过F 的直线l 与C 相交于A ,B 两点,若AB 的垂直平分线l′与C 相交于M ,N 两点,且A ,M ,B ,N 四点在同一圆上,求l 的方程.【试题分析】本题主要考查求抛物线的标准方程,直线和圆锥曲线的位置关系的应用,韦达定理,弦长公式的应用,解法及所涉及的知识和上题基本相同. 【答案】(1)y 2=4x. (2)x -y -1=0或x +y -1=0. 【解析】(1)设Q(x 0,4),代入y 2=2px ,得x 0=8p,所以|PQ|=8p ,|QF|=p 2+x 0=p 2+8p.由题设得p 2+8p =54×8p ,解得p =-2(舍去)或p =2,所以C 的方程为y 2=4x.(2)依题意知l 与坐标轴不垂直,故可设l 的方程为x =my +1(m≠0). 代入y 2=4x ,得y 2-4my -4=0. 设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2), 则y 1+y 2=4m ,y 1y 2=-4.故线段的AB 的中点为D(2m 2+1,2m), |AB|=m 2+1|y 1-y 2|=4(m 2+1).又直线l ′的斜率为-m ,所以l ′的方程为x =-1m y +2m 2+3.将上式代入y 2=4x ,并整理得y 2+4m y -4(2m 2+3)=0.设M(x 3,y 3),N(x 4,y 4),则y 3+y 4=-4m,y 3y 4=-4(2m 2+3).故线段MN 的中点为E ⎝ ⎛⎭⎪⎫2m2+2m 2+3,-2m ,|MN|=1+1m 2|y 3-y 4|=4(m 2+1)2m 2+1m 2.由于线段MN 垂直平分线段AB ,故A ,M ,B ,N 四点在同一圆上等价于|AE|=|BE|=12|MN|,从而14|AB|2+|DE|2=14|MN|2,即 4(m 2+1)2+⎝ ⎛⎭⎪⎫2m +2m 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫2m 2+22=4(m 2+1)2(2m 2+1)m 4,化简得m 2-1=0,解得m =1或m =-1, 故所求直线l 的方程为x -y -1=0或x +y -1=0.三、考卷比较本试卷新课标全国卷Ⅰ相比较,基本相似,具体表现在以下方面: 1. 对学生的考查要求上完全一致。
即在考查基础知识的同时,注重考查能力的原则,确立以能力立意命题的指导思想,将知识、能力和素质融为一体,全面检测考生的数学素养,既考查了考生对中学数学的基础知识、基本技能的掌握程度,又考查了对数学思想方法和数学本质的理解水平,符合考试大纲所提倡的“高考应有较高的信度、效度、必要的区分度和适当的难度”的原则. 2. 试题结构形式大体相同,即选择题12个,每题5分,填空题4 个,每题5分,解答题8个(必做题5个),其中第22,23,24题是三选一题。
题型分值完全一样。
选择题、填空题考查了复数、三角函数、简易逻辑、概率、解析几何、向量、框图、二项式定理、线性规划等知识点,大部分属于常规题型,是学生在平时训练中常见的类型.解答题中仍涵盖了数列,三角函数,立体何,解析几何,导数等重点内容。
3. 在考查范围上略有不同,如本试卷第3题,是一个积分题,尽管简单,但全国卷已经不考查了。
四、本考试卷考点分析表(考点/知识点,难易程度、分值、解题方式、易错点、是否区分度题)。