6.2 整流滤波稳压电路（教案）《汽车电工电子》上好课（苏教版·凤凰职教）

《汽车电工电子》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 6.2 整流滤波稳压电路 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 本次授课对象为汽车电工电子专业中职学生，学生已掌握基础电路、交直流电压等简单电学知识，对汽车电源有感性认知，但对半导体器件抽象原理理解存在困难。学生动手意愿较强，乐于开展电路实操与仪器测量，但理论推导、公式计算能力薄弱，容易混淆半波、桥式整流的参数与工作过程，对二极管、稳压管、晶闸管的工作状态容易记混，较难将整流滤波稳压电路知识和汽车发电机整流调压实际应用建立联系。教学中需弱化复杂积分推导，结合汽车发电机实例，依托波形图、电路演示，做到理论配合实训操作，降低理解难度，着重引导学生把电路理论迁移到汽车电气实际场景 背景分析 本课选自汽车电工电子课程半导体二极管及其电路单元，整流滤波稳压是直流电源核心内容，也是理解汽车交流发电机整流调压的理论基础。现代汽车电气系统大量用到直流稳压供电，汽车发电机三相整流、电压调节器工作均依托本章节二极管、整流、稳压相关原理。课程兼顾基础电子理论与汽车岗位实际需求，既要学习整流滤波稳压电路原理计算，又要对接汽车维修岗位，为后续汽车电气故障检修知识学习做好铺垫 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1. 养成规范安全操作习惯，树立电工实训安全意识。 2. 体会理论联系实际，激发对汽车电工专业学习兴趣。 1. 掌握整流、滤波、稳压电路组成，理解基本工作原理。 2. 了解汽车发电机整流调压，知晓晶闸管基础工作特性。 1. 能够识别整流滤波稳压电路，看懂电路波形完成分析。 2. 会连接简单整流实验电路，使用万用表完成参数测量。 学习任务 描述 1. 研读整流滤波稳压电路资料，分析电路结构与工作波形。 2. 完成整流电路实操实训，测量电路参数并做好现象记录。 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 1. 理解整流、滤波、稳压电路构成，掌握电路工作基本原理。 2. 掌握汽车发电机整流调压原理，分清不同整流电路特点。 教学难点 1. 辨析半波与桥式整流波形，理解输出电压参数计算公式。 2. 结合汽车实例理解稳压调节过程，掌握晶闸管导通条件。 教学难点突破方法 1. 结合波形示意图直观演示，对比分析不同整流电路差异。 2. 开展电路实操测量实训，用实测数据验证理论知识内容。 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》，主编：王蓉、顾玲芙；江苏凤凰教育出版社出版。 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 新课导入（2分钟） 情境：汽车行驶过程中，发动机驱动交流发电机产生交流电，但是汽车车灯、仪表盘、车载电器以及蓄电池充电，都需要平稳的直流电。发电机输出的交流电存在波动，无法直接给车载设备供电。 思考如何把波动的交流电转化为汽车可用的稳定直流电？ 展示汽车发电机整流元件图片，结合生活现象抛出核心问题，简单对比交流与直流供电区别，启发学生思考电能转换过程，把控课堂节奏，顺势引出整流滤波稳压新课学习内容。 观察图片，针对教师提出的问题进行同桌简短交流，调动已有知识大胆发表猜想，带着疑问进入课堂学习，初步感知本节课需要探究的专业问题。 选用汽车电气真实工作场景导入，贴合中职汽车电工电子课程岗位导向的教学要求。利用真实问题激发学生好奇心与探究欲望，搭建生活实际和课本理论之间的桥梁，让学生明确本节课学习的实用价值，顺利完成从旧知识到新课内容的过渡。 探索 新知（20分钟） 一、新知学习 （一）整流滤波稳压基础电路 1.整流的定义 利用二极管单向导电特性，把交流电变换为脉动直流电。整流电路分为单相整流、三相整流两大类，单相整流包含半波、桥式整流。 2.单相半波整流 由电源变压器、整流二极管、负载电阻组成。仅利用交流电半个周期，输出电压平均值U0=0.45U2。输出脉动大，变压器利用率低。 3.单相桥式整流 由四只二极管接成电桥形式。交流正负半周均有电流流过负载，输出电压平均值U0=0.9U2，输出电压比半波整流高一倍，应用广泛。 4.滤波电路作用 整流得到的是脉动直流电，滤波依靠电容、电感等储能元件减小脉动，让输出电压变得平滑。 5.常用滤波电路类型 ①电容滤波：负载两端并联电容，利用电容电压不能突变滤波，适合负载变化小的场合。 ②电感滤波：整流与负载之间串联电感，依靠电感阻碍电流变化滤波，适合大电流、负载变化大的工况。 ③复式滤波：LCT型、LCΠ型、RCΠ型，滤波效果优于单一电容或电感滤波。 （二）稳压电路 1.稳压电路作用 整流滤波后的直流电压会随电网电压、负载波动，稳压电路输出稳定不变的直流电压。 2.稳压管并联稳压电路组成 包含滤波电容、限流电阻、稳压管、负载。稳压管必须工作在反向击穿区。 3.稳压工作过程 电网电压升高，稳压管电流增大，限流电阻压降上升，抵消电压升高，维持负载电压恒定；电压降低时过程相反。限流电阻为必不可少元件。 （三）汽车交流发电机整流与调压 1.三相桥式整流电路 汽车发电机采用6只硅二极管，3只正极管、3只负极管。同一时刻正、负极管各一只导通，输出脉动很小的直流电压。 2.电压调节器功能 发动机转速变化范围大，发电机输出电压随之改变，调节器控制励磁电流大小稳定输出电压。12V汽车系统调节电压为13.814.4V。 3.调节器分类 按发展分为触点式、电子式、微机控制式；按搭铁分为内搭铁型、外搭铁型。 （四）晶闸管与可控整流 1.晶闸管结构 四层半导体PNPN结构，三个电极：阳极a、阴极k、控制极g，文字符号VS（SCR）。 2.晶闸管导通条件 阳极、阴极之间加正向电压；控制极、阴极加正向触发电压。去掉触发信号仍然维持导通。 3.晶闸管关断方式 将阳极电压降低、施加反向阳极电压或者断开阳极回路。 4.单相半控桥式整流 两只二极管更换为晶闸管，改变触发时刻，就可以调节输出直流电压大小，可用于汽车维修充电机。 教师结合 PPT 展示半波、桥式整流电路原理图与波形图，对照教材讲解二极管单向导电的工作过程，对比两种整流电路输出电压参数。演示电容、电感滤波以及稳压管稳压的工作原理，结合汽车发电机三相整流案例，梳理电能 “变压整流滤波稳压” 完整变换流程，适时抛出问题启发学生思考。 学生观察电路与波形，跟随教师思路记录课堂笔记，对比分析不同整流电路的波形差异。针对教师提问开展小组简短研讨，梳理交流转直流的四个环节，尝试联系汽车发电机整流调压知识点，主动提出学习疑惑。 借助原理图、波形图把抽象半导体原理直观化，落实本节课知识重点。通过对比学习帮助学生区分各类电路特点，对接汽车专业实例，实现理论与岗位应用结合，培养学生电路分析与逻辑思考能力。 学 习 新 知（20分钟） 直流稳压电源可以将交流电转换为稳定的直流电，完整系统包含变压、整流、滤波、稳压四个组成部分，汽车用电设备、蓄电池充电、电子线路都需要直流供电。老式直流发电机投资大、能耗高、体积大，现已很少使用。 整流电路：利用二极管单向导电性，把交流电变换为脉动直流电。单相半波整流由变压器、二极管、负载电阻组成，输出电压平均值U0=0.45U2，只利用半个交流周期，电压脉动大、变压器利用率低。单相桥式整流由 4 只二极管接成桥型；交流正半周时VD1、VD3导通，负半周时VD2、VD4导通，输出电压平均值U0=0.9U2，每只二极管平均电流为负载电流的 1/2，输出电压更高、脉动更小。汽车交流发电机采用三相桥式整流，由 6 只二极管组成，输出平稳直流电，为整车电器供电并给蓄电池充电。 滤波电路：作用是减小整流后电压的脉动成分，输出更加平滑的直流电。电容滤波是在负载两端并联电容器，依靠电容电压不能突变的特性滤波，适合负载变化不大的场合；电感滤波是在回路串联电感线圈，依靠电感阻碍电流变化的特性滤波，适合负载电流大、负载变化大的场合；复式滤波将电容、电感组合，包含 LCг型、LCΠ 型、RCΠ 型，滤波效果更好。 稳压电路：整流滤波后的电压依旧会受电网电压、负载变化影响，需要稳压电路稳定输出。稳压管并联稳压电路中稳压管工作在反向击穿区，限流电阻 R 必不可少。稳压过程：输入电压升高，稳压管电流增大，限流电阻压降上升，迫使输出电压回落，以此维持输出电压基本恒定。汽车发电机转速变化范围大，依靠电压调节器改变励磁电流平均值稳定输出电压；12V 汽车系统充电电压为 13.814.4V，调节器分为触点式、电子式、微机控制式，分为内搭铁、外搭铁两种类型。 教师利用 3 分钟开展新课导入，向学生提出汽车电子设备与蓄电池充电需要什么电源的问题，展示交流电转换直流电的流程框图，讲解直流稳压电源四个组成部分，板书课题引出本节课学习任务。教师利用 7 分钟完成整流电路讲授，播放半波整流仿真动画并演示波形，讲解导通截止工作过程，分析半波整流优缺点，演示单相桥式整流动态仿真，分别演示正负半周二极管导通路径，板书核心计算公式，展示汽车发电机整流二极管结构图，讲解汽车三相桥式整流，设置问题引导学生对比半波、桥式整流输出电压差异。教师利用 4 分钟开展滤波电路讲授，展示整流后脉动波形与滤波后平滑波形的对比图片，讲解电容滤波、电感滤波的工作原理，强调二者适用场景，简单介绍复式滤波，说明复式滤波的优势。教师利用 4 分钟进行稳压电路讲授，展示稳压管并联稳压电路图，分步讲解动态稳压过程，着重强调限流电阻 R 不可缺少，结合汽车实际讲解发电机转速波动带来的电压问题，介绍电压调节器的功能、参数以及调节器分类，板书稳压反馈过程。教师利用 2 分钟组织课堂小结与检测，带领学生梳理本节课全部重难点知识，抛出两道思考题当堂检验学习效果。 在新课导入环节学生思考并且回答教师提出的问题，观察交直流变换框图，记录直流电源的四个组成环节。在整流电路学习过程中学生观察仿真电路以及输出波形，分清半波、桥式整流波形区别，记录整流相关公式。跟随教师分析二极管导通、截止状态，思考对比两种整流电路优缺点，联系汽车发电机整流器的实际应用。学习滤波电路时学生对比滤波前后电压波形，做好课堂笔记分清电容滤波、电感滤波的适用工况，思考负载频繁变化情况下应当选用哪一种滤波电路。学习稳压电路部分学生跟随教师梳理稳压动态调节过程，记住稳压管工作条件为反向击穿，结合汽车场景理解电压调节器的实际作用。课堂小结检测阶段学生跟随教师复述课堂重点内容，独立思考课堂思考题，巩固公式与核心概念。 本节课结合汽车电工岗位真实工作情境开展新课导入，让学生明白课程知识在汽车维修当中的实际用途，帮助学生建立整体知识框架，激发学生的学习兴趣。课堂借助仿真动画、波形图突破本节课理解难点，采用对比教学区分不同整流、滤波电路的特点，将理论知识对接汽车交流发电机整流调压的实际应用，落实岗位技能知识点。通过学习学生可以理解电容、电感储能元件的滤波原理，能够根据负载情况选择合适滤波方式，掌握并联稳压电路的工作机理。课堂通过当堂提问、思考练习完成课堂即时反馈，巩固本节课重难点，检测课堂学习效果。本节课教学重点为单相桥式整流原理及计算、滤波电路特点、稳压管稳压原理、汽车发电机整流调压，教学难点为桥式整流二极管导通分析、稳压管动态稳压过程，教学工具可以选用 PPT、电路仿真动画、波形图片、汽车发电机实物图片。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本节课我们学习了整流滤波稳压电路，交流电需经过变压、整流、滤波、稳压四个环节得到稳定直流电。整流依靠二极管单向导电，单相半波整流输出U0=0.45U2，桥式整流输出U0=0.9U2。电容滤波适合负载变化小的工况，电感滤波适合大负载场景。稳压管需工作在反向击穿区实现稳压。汽车交流发电机采用三相桥式整流，搭配电压调节器稳定输出电压。大家要牢记电路公式，能够区分各电路的优缺点，会联系汽车实际理解电路应用。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1.默写半波、桥式整流输出电压公式，对比二者电路优缺点。 2.简述电容滤波与电感滤波的工作原理及适用负载场景。 3.说明汽车交流发电机整流调压原理，写出稳压工作过程 板书 设计 课题：整流滤波稳压电路 一、直流电源组成 变压 → 整流 → 滤波 → 稳压 二、整流电路（二极管单向导电性） 1. 单相半波整流：U0=0.45U2，脉动大，利用率低 2. 单相桥式整流：U0=0.9U2。，VD1、VD3正半周导通；VD2、VD4负半周导通 3. 汽车发电机：三相桥式整流（6 只二极管） 三、滤波电路 电容滤波：负载变化小 电感滤波：大负载、负载变化大 复式滤波：滤波效果更佳 四、稳压电路 稳压管：反向击穿区工作 稳压过程： 汽车：电压调节器→调节励磁电流稳定输出电压 五、课堂小结 半波U0=0.45U2 桥式U0=0.9U2 汽车：三相整流 + 电压调节器 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课围绕整流滤波稳压电路开展教学，结合汽车电工实例帮助学生理解电路原理。课堂借助波形、仿真动画突破整流、稳压的知识难点，将理论和汽车发电机整流调压相结合，贴合岗位实际。但教学中也存在不足，课堂以教师讲授为主，学生动手实操环节缺失，部分学生对桥式整流二极管导通逻辑理解不够透彻。课堂时间有限，留给学生思考讨论的时间较少。后续教学可以适当增加电路仿真小任务，多设置分层问题引导学生主动分析，加强公式与实际例题结合，巩固计算能力，同时关注基础薄弱学生的课堂反馈，提升课堂学习实 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 学科网（北京）股份有限公司 $