项目四汽车电子学基础

1、教师姓名授课形式讲授授课时数授课日期年 月 日授课班级授课项目及任务名称项目四 汽车电子学基础教学目标知识目标1.了解整流器的基础知识，整流器的基本组成。2.掌握汽车发电机的整流电路原理，电压调节器的基础知识。3.掌握电压调节器的基本结构，晶体管电压调节器在汽车上的应用。4.了解集成电路基础知识，掌握集成电路的定义和种类。5.掌握集成电路在汽车上的应用。技能目标1.掌握二极管及发电机整流器的检测方法。2.掌握三极管的检测方法，三极管管脚的检测和判别。3.掌握电子元件的辨认与引脚检测。4.熟练使用电烙铁焊接电路的方法。5.制作闪光器控制电路，掌握闪光器的焊接工艺。教学重点1. 掌握汽车发电机的整

2、流电路原理，电压调节器的基础知识。2. 掌握电压调节器的基本结构，晶体管电压调节器在汽车上的应用。教学难点掌握制作闪光器控制电路，掌握闪光器的焊接工艺。教学方法教学手段借助于多媒体课件，讲授汽车电子学基础的内容。通过教师的示范和视频的示范讲授汽车电子学基础，让学生更直接地学习汽车电子学基础。学时安排1.了解整流器的基础知识，整流器的基本组成约40分钟。2.掌握汽车发电机的整流电路原理，电压调节器的基础知识约60分钟。3掌握电压调节器的基本结构，在汽车上的应用约80分钟。4.了解集成电路基础知识，掌握集成电路的定义和种类约40分钟。5.掌握集成电路在汽车上的应用约40分钟。6.掌握二极管及发电机

3、整流器的检测方法约160分钟。7.掌握三极管的检测方法，三极管管脚的检测和判别约240分钟。8.掌握电子元件的辨认与引脚检测约40分钟。9.熟练使用电烙铁焊接电路的方法480分钟。10.制作闪光器控制电路，掌握闪光器的焊接工艺约18个课时。教学条件多媒体课件、发电机整流器、电烙铁、电压调节器等元件。课外作业制作闪光器控制电路，掌握闪光器的焊接工艺。检查方法1. 随堂提问，计平时成绩。2. 拆装完成质量评分，计平时成绩。教学后记授课主要内容【项目引入】 为保证电子产品能正常工作，产品质量是关键。一个组装好的电子电路在按照设计的电路参数进行安装后，还需经过周密的测试和调整，才能满足设计要求。只有通

4、过接触电子产品生产实际，了解和掌握一般电子工艺知识和技能（包括常用电子元器件及其材料类别、型号规格、主要性能和简单测量），锻炼动手能力，为后续课程的学习打下良好的基础。任务一 认识汽车发电机整流器原理【任务引入】 一辆汽车在夜间行驶的过程中发现前照灯灯光偏暗，维修人员检测出发电机输出电压较正常值低，拆检发电机后，发现是整流器上个别的二极管断路造成的，我们应该怎样检测整流器的好坏呢？【知识目标】1.了解整流器的基础知识。2.掌握整流器的基本组成。3.掌握汽车发电机的整流电路原理。【技能目标】掌握二极管及发电机整流器的检测方法。【知识链接】一、二极管的结构与应用1.二极管的结构 半导体二极管主要由

5、一个PN 结加上电极、引出导线和管壳构成的。P 型半导体引出的电极为二极管的正极，N 型半导体引出的电极为负极。二极管的基本特性与PN 结的基本特性相同。2.二极管的种类 晶体二极管简称二极管，是一种常见的半导体器件，不同外形的二极管。它是在PN 结的P 区和N 区两侧设置两个电极，并接上电极引线，用管封装而成。（1）按制造材料分类二极管按制造材料的不同可分为硅二极管和锗二极管，（2）按结构分类二极管按其结构的不同可分为点接触型、面接触型和平面型三种。点接触型和面接触型的区别（3）按用途分类 二极管按用途不同可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、开关二极管、阻尼二极管、变容二极管、发光二极

6、管及光电（敏）二极管等。二极管的分类及应用稳压二极管 利用PN 结反向击穿特性来进行稳定电压。在反向击穿工作状态下，只要流过稳压二极管的反向电流不超过二极管的最大允许值，PN 结就不会过热烧坏，且能长期工作。变容二极管 该管的结电容随反向电压的增加而减小，同一管子的最大电容和最小电容之比为变容，二极管在高频技术（通信、视频）中应用广泛。光电二极管 光电二极管的结构也是一个PN 结，但在PN 结处的管壳上方备有一个窗口能接受外部光照。光电二极管被广泛应用于电光子技术中，将光信号转化成电信号。也应用于光耦中，起到隔离强弱电的作用。 光电极管作为光传感器还被应用到汽车灯光自动控制器中，用来检测车辆周

7、围亮、暗程度。 发光二极管 发光二极管通常加入元素周期表中、族元素的化合物半导体，如砷化镓、磷化镓等。此二极管在通入正向电流时，发出红、黄、绿等可见光。这是由于电子与空穴直接复合而放出能量。在发光二极管的基础上，又可制成激光二极管，其发射的是红外线。目前遥控器上应用的就是这种二极管。 在汽车电路中发光二极管随处可见，主要应用在仪表盘上作为指示信号灯或报警信号灯。例如，液体液面过低，制动片过薄，制动灯、尾灯、前照灯等烧坏，这时相应的发光二极管指示灯就会被接通发光，发出报警指示。3.二极管的符号图形二极管的分类及应用4.二极管的单向导电性 当开关 S 闭合后，指示灯L 亮，说明二极管的电阻较小，导

8、电性能良好，此时的状态称为导通。若将二极管的极性对调，其余条件不变，闭合开关S 后，指示灯L 不亮，说明二极管的电阻很大，导电性能极差，此时的状态称为截止。 由此可知，二极管导通时，其正极电位高于负极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置，简称正偏；二极管截止时，其正极电位低于负极电位，此时的外加电压称为反向电压，二极管处于反向偏置，简称反偏。我们把二极管的这种加正向电压时导通、加反向电压时截止的特性称为二极管的单向导电性。5.二极管在汽车上的应用利用二极管的单向导电性，可组成整流、续流、限幅及检波等电路，并应用到汽车电路中。2、 汽车发电机将交流电变成直流电的方法 将交流电变成

9、直流电的过程叫作整流。在汽车交流发电机中，就是利用二极管组成的整流板将发电机发出的三相交流电整流为直流电。为了适应汽车发电机的需要，专门制作了用于汽车交流发电机的整流器。 交流发电机的整流器由整流板和整流二极管组成，整流器是由6只硅整流二极管分别压装（或焊装）在相互绝缘的正整流板（带有发电机输出B+ 接线柱）和负整流板上组成，负整流板与发电机外壳直接相连（搭铁）。 6只整流二极管分为正极管和负极管。正极管的外壳为负极，引出极为正极。在负极搭铁的硅整流发电机中，三个正极管的外壳压装在散热板的三个座孔内，共同组成发电机的正极，由一个与发电机后端盖绝缘的整流板固定螺栓通至机壳外，作为发电机的火线接线

10、柱“B”。负极管的外壳为正极，引出极为负极，在管壳底上一般标有黑色标记。三个负极管的外壳压装在后端盖的三个孔内，和发电机外壳一起成为发电机的负极。 二极管构成的整流电路称为三相桥式整流电路，将发电机的交流电变为12 V 的直流电。三相桥式整流电路工作原理如下： 在电路中，三个正极管的正极引出线分别与三相绕组的首端相连。在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正极管导通。同样，三个负极管的引出线也分别同三相绕组的首、端相连。任务二 技能实训（八）汽车发电机整流器的检测【任务引入】 将一辆解放CA1092 型汽车的点火开关转至点火挡时, 发现仪表盘上的电源指示灯不亮；将点火开关转到起动挡时，起动

11、机毫无反应，而且听不到起动继电器触点的吸合声。经检查发现是该车的交流发电机整流器二极管击穿导致的故障，更换整流器总成后故障消失。本任务将介绍交流发电机整流器的检测方法。【技能目标】掌握汽车发电机整流电路的检测。【器材准备】发电机、万用表等设备。【技能训练】1、 发电机的安装位置Step1：找出发电机在实车上的位置。Step2:找出整流器在发电机上的位置。Step3:拆卸整流器。Step4：整流器的检测检修时断开二极管与定子绕组之间的连线，用万用表进行检测。1.二极管好坏的检测。测量二极管的正反向电阻值，万用表选择电阻挡，将万用表的两根表笔分别接在被测二极管的两电极上检测一次，然后交换两表笔再检

12、测一次。如两次测得阻值一大一小，则二极管良好；如两次阻值均为无穷大，则二极管断路；如两次阻值均约为零，则二极管短路。2.二极管极性的检测与判别。万用表选择二极管检测挡（蜂鸣挡），将万用表的红表笔接二极管引出电极，黑表笔接二极管的另一电极，如导通，则该二极管为正极管。Step5：检测整流器的正负二极管1.检测正二极管 用数字式万用表的导通挡位，黑表笔接整流器输出端子，红表笔分别接整流器各接柱，万用表均应导通，否则说明该二极管断路，应更换整流器总成。 调换两表笔进行测试，此时万用表应均不导通，否则说明二极管短路，应更换整流器总成。2.检测负二极管 用数字万用表的导通挡位，红表笔接整流器负管的外壳，

13、黑表笔分别接整流器各接柱，万用表均应导通，否则说明该二极管断路，应更换整流器总成。 调换两表笔进行测试，此时万用表均应不导通，否则说明二极管短路，亦应更换整流器总成。任务三 认识汽车晶体管电压调节器原理【任务引入】 三极管在电子电路中无处不在，在汽车电路中的应用也较为广泛，如电子电压调节器、闪光器、ECU 等，都离不开三极管，掌握三极管的相关知识是检测电子电路的基础。【知识目标】1.了解电压调节器的基础知识。2.掌握电压调节器的基本结构。3.掌握晶体管电压调节器在汽车上的应用。【技能目标】掌握三极管的检测方法。【知识链接】1、 三极管的结构与应用 三极管也称晶体三极管、半导体三极管等，它是在一

14、块本征半导体中按特定方式进行掺杂，构成三个杂质区、两个PN 结，每个杂质区各引出一个电极，然后封装而成。1.三极管的分类和符号三极管分为NPN和PNP两个基本类型，各自的结构示意图和电路中的符号表示。2.三极管的特性 三极管的特性曲线是指三极管各极电压与电流之间的关系曲线，它是三极管内部载流子运动的外在表现。从使用角度来说，了解三极管的外特性远比了解内部载流子的运动更重要。（1）输入特性 输入特性是指UCE 一定时，发射结外加电压UBE 与基极电流IB 之间的对应关系，三极管的共射输入特性曲线。（2）输出特性 输出特性是指IB 一定时，UCE 与IC 之间的关系。三极管的共射输出特性曲线。对应

15、于不同的IB 取值，均有一条变化规律相同的输出特性曲线。取不同的基极电流，可以得到一组曲线簇，就构成了晶体三极管的输出特性曲线。截止区 当NPN 型三极管连接成电路时，基极B 与发射极E 电位差小于0.7 V，这种情况称为基极加了反向偏压。在这种状态下，三极管不导通，没有电流流动，称为三极管的截止状态。如果把C、E 间看作一个开关的两端，截止状态相当于开关断开。对于PNP 型三极管，发射极E 与基极B 电位差小于0.3 V，基极加了反向偏压，PNP 三极管截止。放大区 当NPN 管的基极B 与发射极E 电位差大于0.7 V ，这种情况称为基极加了正向偏压。在这种状态下，三极管导通，集电极C 与

16、发射极E 之间有电流，而且流过的电流大小与基极B 流入的电流成正比，称为三极管的放大状态。对于PNP 管，放大状态的条件是基极B 的电位比发射极E 的电位低0.3 V 以上。 饱和区 在放大状态，三极管C、E 之间的电流是随着基极B 的电流增大而增大的。但是，当三极管的基极电流增加到一定值时，再增大正向偏压，加大基极电流，C、E 之间的电流仍将维持在一个最大值不再增大，这种状态称为三极管的饱和状态。在饱和状态，三极管C、E之间电位差很小，几乎为零，相当于一个开关的两端闭合。在分析汽车电路中，如果遇到三极管饱和的状态，可认为C、E 电位相等。 电路连接，调节电位器RP，改变基极电位，观察接在发射

17、极上的万用表流过的电流值。体现三极管的三种工作状态。3.三极管在汽车上的应用(1）汽车晶体管调节器电路 可用来取代汽车上传统的电磁振动式电压调节器（机械式电压调节器），它几乎可在任何一种负极搭铁的电系中与其发电机配合使用。当充电系输出电压小于13 V 时，稳压管VD1 和晶体三极管VT1 截止，VT1 集电极电位升高使VT2 导通，于是将全压加于发电机励磁绕组，使其输出电压逐渐升高，与此同时，发电机也向蓄电池进行定电压充电。当发电机的输出电压达到13.6 V 时，VD1 和VT1 导通，VT1 集电极电位降低使VT2 截止，发电机励磁电流减小，输出电压下降，以实现将其电压限制在1313.6 V

18、 的范围之内，从而达到调压的目的。(2)汽车光电式电子点火控制器 汽车光电式电子点火控制器电路，发动机工作时，遮光盘随分电器转动，当遮光盘缺口通过光源时，红外光照射到光敏三极管VT2 上，使其产生基极电流而导通，三极管VT3 也随之导通，VT3 导通后，通过R4 给VT4 提供基极电流使VT4 导通，VT5基极电位接近零而截止，此时VT6 通过R6 和R7 的分压获得基极电流而导通，于是接通了点火线圈初级电路，点火线圈铁芯中产生磁场；当遮光盘挡住光线时，VT2 、VT3 、VT4 截止，VT5 导通，VT6 截止，将点火线圈初级绕组切断，磁场迅速消失，点火线圈次级绕组产生高压电。C1 的作用是

19、抗自激干扰。(3)汽车制动灯故障监视器 汽车制动灯状况的好坏，直接影响到尾随车辆的安全。为了减少交通事故，保证行车安全，制动灯故障监视器可以给司机及时提醒。如图4-3-12 所示是汽车制动灯故障监视器电路，电路原理为：常态情况下，制动灯开关是断开的。由于1.5 k 电阻较大，制动灯内阻很小，三极管VT1 和VT2 的基极电位偏低，VT1 和VT2 管截止，指示灯不亮。若此时指示灯发亮，表明制动灯烧断或灯头有故障。(4)挡风玻璃洗涤液液位过低报警器 汽车挡风玻璃由于被泥土、灰尘或雪花遮挡，势必造成能见度低，影响汽车行车安全。汽车挡风玻璃洗涤液液位过低报警器电路，该报警器电路是靠装在贮水器内的两根

20、控针导电时，微小电流使VT1 复合管导通，使其集电极电位下降，报警指示灯失电不亮，表示洗涤液液位正常，如果液位过低，两根控针无微小电流使VT1 复合管截止，其集电极电位升高，报警指示灯点，表示洗涤液液位过“低”。(5)汽车光电式车速传感器 汽车光电式车速传感器外形，车速传感器光电转换电路。当遮光板不能遮断光束时，光敏晶体管受到发光二极管的照射，光敏晶体管因光照而导通，晶体管VT 的基极电位升高，晶体管处于导通状态，当遮光板遮断光束时，光敏晶体管截止，晶体管VT 的基极电位为零，晶体管VT 截止，从而Si 端子输出幅值约5 V 的矩形脉冲信号。2、 JFT106 型晶体管电压调节器原理 JFT1

21、06 型晶体管电压调节器属于外搭铁式电压调节器，CA1091 型汽车的交流发电机所配套的就是这种调节器，其电路原理图如图 4-3-15 所示。该调节器共有“B”“ F”和“ ”三个接线柱，其中“B”接线柱经熔断器接至点火开关并与发电机的“B”接线柱连接，“F”接线柱与发电机的“F”接线柱连接，“ ”接线柱搭铁。 当闭合点火开关，起动发动机后，其工作过程如下：1.当发电机转速较低，输出电压低于蓄电池端电压时，分压器R2 所分得的电压加在稳压管VS1 两端，由于此电压低于稳压管VS1 的稳定电压值，VS1 截止，使VT1 截止，VT2 、VT3 导通，这时蓄电池经大功率晶体管VT3 供给励磁电流，

22、发动机处于他励（有蓄电池提供励磁电流）状态。2.当发电机转速逐渐升高，发电机端电压高于蓄电池端电压时，由于此时转速尚低，输出电压未达到调节电压，VT1 仍然截止，VT2 、VT3 仍然导通，发电机由他励转为自励（由发电机本身提供励磁电流）。3.当发电机转速继续升高到使输出电压达到调节值时，分压器R2 所分得的电压加在稳压管VS1 两端，使VS1 反向击穿导通，晶体管VT1 因R4 的正向偏置而导通，使VT2 、VT3截止，断开了励磁电路，发电机输出电压便下降。当发电机端电压下降到调节值以下时，稳压管VS1 两端的反向电压又低于稳定电压值截止，使VT1 又截止，VT2 、VT3 又导通，又一次接

23、通了励磁电路，发电机端电压又上升。如此反复，通过晶体管VT3 的导通与截止，将发电机的输出电压恒定在调节值上。晶体管调节器其他一些电子元件的作用如下：(1)电阻R4 、R5 、R6 、R7 为晶体管的偏置电阻。(2)稳压管VS2 起到过电压保护作用，利用稳压管的稳压特性，可对发电机所产生的正向瞬变过电压起保护作用，并可以利用其正向导通特性。对开关断开时电路中可能产生的反向瞬变过电压起保护作用。(3)二极管VD1 接在稳压管VS1 之前，以保证稳压管安全可靠地工作。当发电机输出电压很高时，它能限制稳压管VS1 电流不致于过大而烧坏。(4)二极管VD2 接在VT1 集电极与VT2 基极之间，提供0

24、.7 V 左右的电压，使VT2 导通时迅速导通，截止时可靠截止。(5)二极管VD3 反向并联于发电机励磁绕组两端，起续流作用，防止VT3 截止时，磁场绕组中的瞬时自感电动势击穿VT3 ，从而保护晶体管VT3。(6)二极管VD4 为分压二极管，其作用是保护晶体管VT2 、VT3 处于截止状态时可靠截止。（7)反馈电阻R8 ，具有提高灵敏度、改善调压质量的作用。（8）电容C1 、C2 能适当降低晶体管的开关频率。任务四 技能实训（九）三极管管脚的判别【任务引入】 在实际工作中，经常遇到判别三极管管型、管脚极性，以及检测三极管是否损坏的问题。判定的方法主要有目测法和万用表检测法两种，实际工作中经常采

25、用目测法，在目测法不能做出正确判断时，再利用万用表进行检测。【技能目标】掌握三极管管脚的检测和判别。【器材准备】三极管、万用表和电阻等设备。【技能训练】 一、三极管管型和管脚的判别1.管型的判别 一般情况下，管型是PNP 或NPN 应该从管壳上的标注来判别。依照国家颁布的标准，三极管型号的第二位（字母）中A、C 表示PNP 管，B、D 表示NPN 管。2.管脚的判别 常用的小功率三极管有金属圆壳封装和塑料封装（半圆柱形）等。大功率三极管的外形有金属壳封装（扁柱形）和塑料封装（扁平、管脚直列）等形式 通过万用表hFE 插孔检测管脚排列的方法为：将三极管随意插到插孔中去，测hFE 值，然后再将管脚

26、倒过来再检测一遍，测得hFE 值较大的那次，各管脚插入的位置正确,2、 用指针式万用表电阻挡判别 三极管内部有两个PN 结，利用PN 结的单向导电性，可用万用表电阻挡判别管子类型和E、B、C 三极。1.基极和管型的判别 将万用表设置在R×1 k 或R×100 挡，用黑表笔和任一管脚相接（假设它是基极B），红表笔分别和另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑表笔所连接的就是基极，而且是NPN 型的管子。如果按上述方法测得的结果均为高阻值，则黑表笔所连接的是PNP 管的基极。2. 集电极和发射极的判别 对于PNP 管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分别接触另两个管脚

27、，同时用指尖轻触基极，观察万用表指针的摆动情况；将两个表笔对调，重复上述过程。取指针摆动较大一次的表笔接触位置，黑表笔接触的是发射极E，红表笔接触的是集电极C。 对于NPN 管，确定基极后，用指针式万用表的两个表笔分别接触另两个管脚，同时用手指轻触基极，观察万用表指针的摆动情况，如图4-4-3（a）所示；将两个表笔对调，重复上述过程。取指针摆动较大一次的表笔接触位置，黑表笔接触的是集电极C，红表笔接触的是发射极E。3、 用数字式万用表检查三极管将万用表置于蜂鸣挡，测量PN 结的正向管电压降，根据电压数值进行判别。1.基极的判别用红表笔（正极）接三极管某一电极，用黑表笔去接其余两电极中的任一极，

28、若正、反测这两个电极间的压降，万用表显示器最高位显示值均为“1”，则余下的电极为基极B。2.管材与管型的判别将红表笔接已知的基极，黑表笔去接其余的两电极，若显示器显示的值均为300 mV 左右，则此三极管为NPN 型锗管，若值为700 mV，则为NPN 型硅管；若显示器最高位均显示“1”，则该三极管为PNP 型管。3. 集电极和发射极的判断 确定三极管的管型和基极后，分别假设另外两极。万用表选择hFE 挡，再将三个极直接插入对应的三极管放大倍数测量孔，读取三极管电流放大倍数数值。若hFE 值介于几十至几百，则E、C 假设正确，若数值较小（一般hFE<20），则E、C 假设错误。任务五 认

29、识汽车转向灯闪光器原理【任务引入】 汽车在行驶中，当要转向时必需接通转向开关，这时汽车的转向灯就会以一定的频率闪烁，这是由于转向灯光电路中连接了闪光器，本任务我们就来学习闪光器的闪光原理。【知识目标】1.了解集成电路基础知识。2.掌握集成电路的定义和种类。3.掌握集成电路在汽车上的应用。【技能目标】1.掌握电子元件的辨认与引脚检测。2.熟练使用电烙铁焊接电路的方法。3.制作闪光器控制电路。【知识链接】1、 认.集成电路 集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。集成电路在电路中用字母“IC”表示，由于其体积小、重量轻、性能可靠、价格便宜等特点，现已被广泛应用于各种领域。随着性能优良、适合于各种用处的新产品的出现，集成电路的应用领域越来越广泛。1.集成电路的分类集成电路可根据其功能、制作工艺、集成度高低、导电类型的不同分成四种。（1）按集成电路的功能分类按集成电路的功能不同可分为模拟集成电路及数字集成电路。模拟集成电路是用来产生、放大和处理各种模