5.3 三极管开关控制电路（教案）《汽车电工电子基础》同步精品课堂（人交版·第2版）

《汽车电工电子基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务5.3 三极管开关控制电路 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 汽车三极管开关控制电路是汽车电子技术中的重要知识点。学生在学习时，需要掌握三极管的基本特性（如NPN和PNP型）、工作状态（截止、饱和）以及电路的导通与截止条件。学生往往对三极管的偏置条件、电流流向以及在开关电路中的应用理解不够深入，容易混淆NPN和PNP型三极管的导通条件。教学中应通过实例分析、电路图讲解和实际操作演示，帮助学生加深理解，强化应用能力。 背景分析 随着汽车电子化、智能化的快速发展，汽车中的电子控制系统日益复杂，三极管作为核心电子元件之一，广泛应用于汽车的点火、照明、传感器信号处理等电路中。掌握三极管开关控制电路的原理与应用，对于汽车维修、电子技术开发等专业人员至关重要，是汽车电子技术课程的重要组成部分，也是学生进入汽车电子行业必备的基础知识。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 理论与实操相结合，对电路的组成、工作状态、符号等进行学习； 理解三极管开关控制原理 了解三极管开关控制状态的参数 掌握三极管开关控制电路的接法与检测 学习任务 描述 理解三极管开关控制原理 了解三极管开关控制状态的参数 掌握三极管开关控制电路的接法与检测 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 理解三极管开关控制原理 教学难点 掌握三极管开关控制电路的接法与检测 教学难点突破方法 本项目从认识电路的特性参数开始，对电路的测量及计算做深入浅出的讲解并引导学生进行相关实训。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《汽车电工电子基础》，主编：陈文均，2021年12月第2版；人民交通出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任务引入：总结三极管开关与机械式开关的比较。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 三极管开关电路 在汽车电路中，三极管通常用作开关。图5-9所示即为三极管电子开关的基本电路图，由图5-9可知，负载电阻接在三极管的集电极与电源之间，位于三极管I。电流回路上。 输入电压Vg则控制三极管开关的断开与闭合动作。当三极管在截止状态时，C、E极间呈断开状态时，负载电流便被阻断；反之，当三极管在饱和状态时，C、E极间呈闭合状态时，电流便可以流通。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 三极管开关与机械式开关的比较 (1)三极管开关不具有活动接点，因此不会有机械磨损，可以无限次使用，一般的机械式开关，由于接点磨损，最多使用数百万次。机械式开关接点易受污损而影响工作，因此，无法在脏乱的环境下长期运作，而三极管开关既无接点又是密封的，无此顾虑。 (2)三极管开关的动作速度比一般的机械式开关快，一般机械式开关的启闭时间是以毫秒(ms)来计算的，三极管开关则以微秒(μs)计算的。 (3)三极管开关没有跃动现象，一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作，然后才能逐渐达到稳定状态。 (4)利用三极管开关来驱动电感性负载时，在开关开启的瞬间，不会有火花产生。当机械式开关开启时，由于瞬间切断了电感性负载上的电流，因此，电感产生的瞬间感应电压将在接点上引起弧光，这种电弧不但会侵蚀接点的表面，而且可能会造成干扰或危害。 主要讲解三极管开关与机械式开关的比较。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 三极管开关电路在汽车中的应用 三极管开关电路 三极管在基极电流控制下，在截止与饱和两种状态中交替变换，就如同一个开关的断开与闭合状态交替变换一样。图5-10所示为NPN三极管的开关状态。 图中，当基极b输入一个高电位控制信号时，三极管VT进入饱和导通状态，集电极c与发射极e之间的电位差几乎为零，相当于ce之间闭合。当基极b高电位控制信号撤离后，三极管VT进入截止状态，集电极c与发射极e之间几乎没有电流流过，相当于ce之间断开。利用三极管的这种特性，就构成了三极管的开关电路。图5-10中，R是基极限流电阻，防止基极电流过大。集电极电阻R。是防止三极管导通时电源短路，在实际开关电路中，R。的位置由被控电子元件取代。 教师根据三极管开关电路在汽车中的应用讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 电子电压调节器 汽车交流发电机发出的电压随着发动机的转速和负荷会产生波动。发电机输出电压与发电机励磁绕组通过的励磁电流成正比，通过控制励磁线圈电路通断就可以控制流过的励磁电流的平均值的大小，从而使发电机输出电压基本稳定在一个定值。电子电压调节器就是利用三极管的开关作用来控制励磁线圈电路的通断，达到调节电压的目的。 国产JFT106型电子电压调节器为14V外接地式，调节电压为13.8~14.6V,可与14V、750W的九管外接地硅整流发电机配套使用，也可与14V、1000W的普通六管硅整流发电机配套使用，其电路如图5-12所示。 电阻R₂和R₃并联后与R₁串联构成分压电路，接通点火开关时，蓄电池电压加在该分压电路上，R₁上的分压经二极管VD₁和电阻R₆加在稳压管VS₂上，此时，R₁上的分压值低于稳压管VS₂的反向击穿电压，故VS₂截止，三极管VT,因无基极电流而截止。VT,截止时，R₅VD₃、R,构成串联电路，R₇上的电压便加到VT₂的基极，使VT₂获得基极电流而导通。VT₂、VT₃接成复合管形式(以提高放大倍数),因而VT₃也导通。VT₃导通时，励磁绕组有电流通过而产生磁场。如发电机旋转，其输出电压便会迅速升高。 当发电机端电压超过规定值，R₁的分压值大于稳压管VS₂的反向击穿电压，则VS₂击穿导通，VD,有基极电流而导通，VT₁导通时，其集电极电位接近于零而使VT₂、VT₃截止，切断了发电机的励磁电路，使得发电机输出电压下降。 当发电机输出电压小于规定值时，稳压管VS₂重又截止，VT,也截止，VT₂、VT₃重新导通，使励磁电路接通，发电机输出电压重新升高。如此反复，发电机输出电压便被稳定在规定值。 R₃为调整电阻，根据稳压管VS₂反向击穿电压的不同，选装不同阻值的调整电阻。 教师讲解电子电压调节器，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结三极管开关与机械式开关的比较。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 汽车三极管开关控制电路课程主要介绍三极管的基本特性、工作原理及其在汽车电子系统中的开关应用。课程涵盖NPN和PNP型三极管的导通与截止条件、饱和与截止状态的判断，以及如何通过基极信号控制电路通断。通过理论讲解与实践操作，学生能够掌握三极管在汽车点火、照明等电路中的应用，为汽车电子故障诊断与维修提供理论支持，培养学生的电路分析和实际操作能力。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） (1)三极管放大特性在汽车上有哪些应用? (2)收集汽车电路图，分析有三极管控制的部分的电路原理。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在汽车三极管开关控制电路教学中，发现学生对三极管的导通与截止条件理解较慢，尤其是NPN和PNP型的区别。通过增加实物演示和电路仿真，学生兴趣提升，理解加深。今后教学应注重理论与实践结合，多用直观教学手段，强化学生动手能力，同时优化教学内容，突出重点难点，帮助学生更好地掌握三极管开关电路的应用。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$