汽车电工电子技术 课件 张文品 模块5-8 二极管与三极管 - 新能源汽车电力电子关键技术

汽车电工电子技术Contents模块一汽车电子电路基础模块二直流电路模块三交流电路模块四磁场与电磁感应Contents模块五二极管与三极管模块六电动机与发电机模块七脉冲数字电路模块八新能源汽车电力电子关键技术学习目标模块一汽车电子电路基础

知识目标1.掌握二极管、三极管的基本结构与分类；2.掌握二极管单向导通特性及三极管电流放大原理；3.列举二极管、三极管在汽车电路中的典型应用场景。技能目标1.能使用万用表检测二极管、三极管，判断其极性与好坏;2.能使用二极管搭建简易LED电路。素养目标1.通过在操作中遵循安全用电规范养成安全操作的意识；2.通过以小组合作的方式检测二极管、三极管培养团队协作精神；3.通过搭建二极管简易电路养成创新意识及细致严谨的学习态度。模块五

二极管与三极管单元1

二极管的原理和运用单元2三极管的原理和运用学习导入单元1二极管的原理和运用任务场景汽车前照灯、制动灯、仪表板指示灯为什么能发出不同颜色的光？这些功能的实现都依赖于一种核心电子元件——发光二极管(LED)二极管就像电子世界的"单向阀门"，只允许电流从一个方向通过本单元任务解析二极管的结构与工作原理掌握二极管的识别、检测和应用方法半导体是指室温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料（如硅、锗、砷化镓等），是二极管的核心组成部分。载流子：半导体中存在两种导电的带电物质：带负电的自由电子带正电的空穴

载流子在外电场作用下定向移动形成电流。一、半导体基础知识单元1二极管的原理和运用半导体的含义1.本征半导体：未掺入杂质的纯净半导体单晶体（如硅、锗）。（1）共价键：原子间共用外层价电子形成的稳定化学结构。（2）自由电子：价电子受热挣脱共价键的束缚游离出来，成为自由电子，带负电。（3）空穴：自由电子产生后在共价键中留下的空位置，带正电。（4）本征激发与复合：价电子受热激发挣脱束缚成自由电子（留空穴）；自由电子填补空穴则为复合。图5-1

本征半导体结构示意图半导体的类型单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识1载流子数量极少，导电性能较差2不含外界杂质，电学性质稳定性高3载流子浓度由温度决定，温度升高，载流子数量增加，导电性增强4掺入杂质可显著改变导电性，形成P型半导体和N型半导体（5）本征半导体的主要特征单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识半导体的类型（1）定义：也称空穴型半导体，以带正电的空穴导电为主；空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。（2）特征：空穴为多数载流子(多子)，由掺杂形成；自由电子为少数载流子(少子)，由本征激发形成；P型半导体的导电能力主要取决于掺杂浓度，空穴浓度越高，导电能力越强。2.P型半导体单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识半导体的类型（3）形成原理：在纯净硅(或锗)晶体中掺入微量三价元素(如硼)；硼原子最外层3个价电子，与周围4价硅原子组成共价键时缺少一个电子，产生空位；相邻硅原子价电子填补空位后，原位置形成空穴。图5-2P型半导体形成示意图单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识半导体的类型2.P型半导体（1）定义：也称电子型半导体，以带负电的自由电子导电为主；自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。（2）特征：自由电子为多数载流子(多子)，由掺杂形成；空穴为少数载流子(少子)，由本征激发形成。单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识半导体的类型3.N型半导体图5-3N型半导体形成示意图单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识半导体的类型3.N型半导体（3）形成原理：在纯净硅(或锗)晶体中掺入微量五价元素(如磷、锑、砷)；磷原子最外层5个价电子，与硅原子结合成共价键时多出一个电子；该电子不受共价键约束，室温下成为自由电子。1热敏性载流子数量随温度升高显著增加，导电性增强应用：热敏电阻、温度传感器2光敏性光照增强时导电性增强，反之减弱应用：自动前照灯光敏电阻、新能源汽车太阳能充电板3掺杂性掺入微量杂质可显著改变导电能力应用：发电机整流二极管单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识半导体的导电特性图5-4PN结

（1）定义将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体衬底上，两者之间的边界或界面称为PN结。单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识PN结的形成

（2）半导体的扩散运动P型半导体和N型半导体制作在一起时，由于浓度差很大，P区的空穴向N区扩散，与N区的自由电子复合。同样N区的自由电子向P区扩散，与P区的空穴复合。图5-5载流子的扩散运动单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识PN结的形成

（3）空间电荷区（耗尽层）形成由于载流子的扩散运动，在P区接触面附近只剩下负离子，在N区接触面附近只剩下正离子。正离子和负离子所在的区域称为空间电荷区，也就是PN结。空间电荷区形成了一个方向由N区指向P区的内电场。由于空间电荷区内载流子已消耗尽了，故又称耗尽层。图5-6空间电荷区表示P型半导体的三价杂质原子因接受了一个价电子而变成了不能移动的负离子表示N型半导体的五价杂质原子因失去了一个价电子而变成了不能移动的正离子-+PN结单向导电性是二极管、整流器、LED等器件的工作基础正向偏置导通电源正极接P区，负极接N区外电场与内电场方向相反，空间电荷区变窄形成较大正向电流，PN结导通图5-7a）

PN结正向偏置反向偏置截止电源正极接N区，负极接P区外电场与内电场方向相同，空间电荷区变宽反向电流极小，PN结截止图5-7b）

PN结反向偏置单元1二极管的原理和运用一、半导体基础知识PN结的单向导电性二、二极管单元1二极管的原理和运用结构由一个PN结加上电极引线及管壳封装而成。两个电极：正极(阳极)：由P区引出；负极(阴极)：由N区引出。图5-8

二极管结构工作原理正向电压(阳极正、阴极负)时导通，反向电压时截止；导通和截止相当于开关的接通与断开。导通开关接通电流通过截止开关断开电流阻断电路符号由三角形及竖线构成，三角箭头方向表示正向电流方向，符号用VD表示。图5-9

二极管符号二极管的结构与符号二、二极管单元1二极管的原理和运用二极管极性识别整流（开关）二极在黑色外壳上通常有白色环标注的一端为负极，另一端为正极。图5-10

整流二极管+-稳压二极管金属包装的稳压二极管正极是扁平的，负极是半圆形的。塑料稳压二极管印有色环的一端为负极，另一端为正极图5-11

稳压二极管+-发光（光电）二极可通过透明封装看内部结构，或从引出线的长短上判别：长正短负。图5-12

光电二极管图5-13二极管的伏安特性伏安特性指二极管两端电压（U）与通过电流（I）之间的关系，决定了二极管在正向偏置(阳极接正，阴极接负)和反向偏置(阳极接负，阴极接正)下的工作状态。1.正向特性（1）死区：正向电压很小时，不足以克服内场阻挡，正向电流几乎为零，二极管不导通。死区电压：硅管约0.5V，锗管约0.1V。（2）导通状态：正向电压大于死区电压后，PN结内部电场被克服，二极管正向导通。正向导通压降：硅管0.5-0.7V，锗管约0.2-0.3V。单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的伏安特性外加反向电压时，只有很小的反向电流（漏电流），二极管处于截止状态。反向电流受温度影响很大，温度升高，反向电流显著增大。单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的伏安特性图5-13二极管的伏安特性2.反向特性当反向电压超过击穿电压时，反向电流会急剧增大，称为电击穿。击穿时二极管失去单向导电性，若未因过热损坏，撤除外加电压后性能可恢复。3.击穿特性最大整流电流IFM二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。超过此值可能导致二极管过热损坏。最高反向工作电压URM二极管反向工作时所能承受的最大电压，通常为反向击穿电压的1/3到1/2。反向电流IR二极管在规定反向电压下的反向电流，其值越小，单向导电性越好。结电容Cj结电容越小，二极管的高频性能越好，能保持二极管的较好单向导电性。最高工作频率fM保证二极管正常工作的最高频率，由结电容决定。正向电压降UF二极管正向导通时的端电压（硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V），其值越小，功率损耗越小。单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的主要参数利用单向导电性将交流电转换为直流电。（1）单相半波整流电路

图5-14单相半波整流电路a）

电路b）

电压、电流波形图单相半波单相桥式三相桥式正半周二极管正向偏置导通，负载有电压输出负半周二极管反向偏置截止，负载无电压输出输出特性：单向脉动直流电，仅在正半周工作单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的常见类型及应用1.整流二极管单相半波单相桥式三相桥式（2）单相桥式整流电路

单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的常见类型及应用正半周VD2、VD3正偏导通；VD1、VD4反偏截止电流路径：a→VD2→RL→VD3→b负半周VD1、VD4正偏导通；VD2、VD3反偏截止电流路径：a→VD1→RL→VD4→b图5-15单相桥式整流电路a）正半周期电路b）负半周期电路c）电压、电流波形图输出特性：输出全波脉动直流电，正负半周均有电流流过负载，整流效率高，利用率高1.整流二极管单相半波单相桥式三相桥式（3）三相桥式整流电路

单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的常见类型及应用电路结构6个整流二极管组成：VD1、VD3、VD5：共阴极接法VD2、VD4、VD6：共阳极接法工作原理每个时刻某一相电压最高、另一相电压最低时，对应两个二极管导通，随着三相电压相位变化，二极管交替导通。输出特性：稳定的直流脉动电压，整流效率高，输出纹波小图5-16三相桥式整流电路a）电路b）电压、电流波形图1.整流二极管单相半波单相桥式三相桥式图5-17稳压电路及伏安特性单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的常见类型及应用（1）基本原理：在电路中反向连接（阴极接电源正极、阳极接电源负极），两端电压超过稳压值时击穿导通。车用电器工作电流大，电源电压易波动，采用稳压管与电阻串联、与负载并联的电路接法，为用电设备稳定供电。（2）伏安特性正向特性：与普通二极管一致；反向特性：反向电压未达击穿值时，反向电流极小、电阻极大。电压达到击穿临界值后，反向电流骤增、电阻骤降，即使电流大幅变化，但两端电压基本恒定，实现稳压。2.稳压二极管（齐纳二极管）将电能转换成光能的半导体器件，简称LED。在正向导通时，能发出不同颜色的光。正向工作电压：1.5~2.5V；正向工作电流：5~20mA；必须串联限流电阻防止烧坏。广泛应用于车内车外各种照明灯光。图5-18发光二极管图5-19光电二极管单元1二极管的原理和运用二、二极管二极管的常见类型及应用3.发光二极管（LED）4.光电二极管也称光敏二极管，将光信号转换为电信号的光电传感器件。光照时内部产生光生载流子，电流大小与光照强度成正比。应用：自动前照灯控制、车内空调温度控制、自动防眩目后视镜图5-20开关二极管应用电路单元1二极管的原理和运用二、二极管用于控制电路通断，具有快速开关特性，满足电子系统频繁信号切换需求。工作原理：V为开关电压，当提供5V电压时，电流经过两个限流电阻R1、R2接地形成回路，二极管导通，则输入电压信号Vin可以通过VD输出电压信号Vout。当开关电压为0V时，二极管截止，电压信号无法输出。常用于汽车的灯光控制电路、起动机控制电路以及各种继电器驱动电路等。例如，控制转向灯的闪烁、起动机的起动与停止等。二极管的常见类型及应用5.开关二极管二极管在新能源汽车"能量转换-传输-存储-保护"全链路发挥关键作用。1整流二极管车载充电系统(OBC)的交直流转换核心，实现充电桩交流电到电池直流电的高效转换

车载充电系统OBC2肖特基二极管DC/DC变换器的高效开关元件，低正向压降特性显著降低转换损耗 DC/DC变换器3快恢复二极管电机控制器的浪涌保护关键器件，快速释放反向电动势，保护功率模块  电机控制器4TVS二极管高压系统的"防护盾"，毫秒级响应抑制瞬态过电压，保障电气安全

高压系统防护5发光二极管(LED)智能照明与显示系统的节能先锋，高亮度低功耗，提升行车安全与美观

智能照明系统单元1二极管的原理和运用三、二极管在新能源汽车的应用判断二极管是否有断路、短路或击穿现象，确保单向导电性能良好；避免元件损坏导致电源短路、输出电压异常等故障。1.检测目的四、二极管检测方法单元1二极管的原理和运用2.常见检测方法（1）外观检查适用所有二极管，观察封装外壳有无裂缝、气泡，引脚有无生锈、弯曲变形，明显外观损坏说明元件可能已损坏。（2）二极管挡检测所有二极管正向测量：硅管0.5~0.7V，锗管0.2~0.3V；反向测量：显示“0L”（反向截止）；判断标准：正反向都显示“0L”说明开路，正反向都有压降，说明二极管短路。发光二极管正向测量：应发光，电压1.5~3V；反向测量：显示“0L”；判断标准：正向显示“0L”或不发光，说明二极管开路；反向有电压或发光，说明二极管反向击穿损坏。四、二极管检测方法单元1二极管的原理和运用2.常见检测方法（3）电阻挡检测适用整流、稳压、开关二极管。正向电阻：红表笔接正极，黑表笔接负极，阻值较小(几百欧)；反向电阻：红表笔接负极，黑表笔接正极，阻值很大(几百千欧以上)；判断标准：若正、反向电阻都很大，说明二极管开路；都很小，说明二极管短路；相差不大，说明二极管性能不良。（4）开关特性测试适用开关二极管，接入简单开关电路。判断标准：导通时两端电压降较小；截止时通过电流极小。四、二极管检测方法单元1二极管的原理和运用2.常见检测方法模块五

二极管与三极管单元1二极管的原理和运用单元2三极管的原理和运用任务场景汽车的电子控制单元（ECU）需要处理各种传感器传来的微弱电信号，并将其放大后去控制执行器。这个信号放大的任务，主要就是由三极管来完成的。三极管是如何实现电流放大的？它在汽车电路中还有哪些应用？本单元将为你揭晓答案。本单元任务解析三极管的结构与放大原理掌握三极管的工作状态与特性熟悉三极管在汽车电路中的应用学会三极管的检测与极性判别方法学习导入单元2三极管的原理和运用一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用三极管的基本结构与分类1.基本结构又称晶体三极管，由两个PN结加上电极引线封装而成，有三个引脚，分别叫基极（b极）、发射极（e极）、集电极（c极），是电子电路中实现电流放大和开关控制的核心元件。基极（b极）控制极，小电流输入端发射极（e极）载流子发射端集电极（c极）载流子收集端2.分类三极管可分为NPN和PNP两种类型，通过发射极箭头方向区分，箭头方向代表集电极正向电流方向。图5-21a）NPN型三极管图5-21b）PNP型三极管三极管的核心功能是基极电流对集电极电流的控制作用，实现电流放大，根据外加电压的偏置情况，晶体管可分为截止、放大、饱和三种状态。工作状态外部偏置条件各电极间的电位关系特点NPNPNP截止发射结反偏集电结反偏UB<UE，UB<UCUB>UE，UB>UCIC=0放大发射结正偏集电结反偏UC>UB>UEUC<UB<UEIC=βIB饱和发射结正偏集电结正偏UB>UE，UB>UCUB<UE，UB<UCIC<βIB注β为直流电流放大系数，通常几十到几百，表示三极管放大能力一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用三极管的放大原理与工作状态截止状态条件发射结反偏，集电结反偏，基极和发射极之间电压非常低（UBE<开启电压，约0.5V）。此时三极管处于完全关闭状态。工作特点基极几乎没有电流通过，集电极与发射极之间不导通，各电极电流几乎为零。此时三极管相当于断开的开关。应用场景汽车数字电路中的开关断开状态，如逻辑门电路、继电器控制；电路保护与隔离、低功耗待机模式设计。图5-22三极管截止状态一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用截止状态放大状态饱和状态三极管的放大原理与工作状态1.截止状态一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用截止状态放大状态饱和状态三极管的放大原理与工作状态2.放大状态放大状态条件发射结正偏，集电结反偏。工作特点基极电流微小变化会引起集电极电流成正比变化；相当于受基极控制的水龙头：基极电流（开关）开大，集电极电流（水流）变大；集电极与发射极之间有一定电压降。应用场景汽车模拟电路中的信号放大（音频放大器、电压放大器）；传感器微弱信号放大。图5-23三极管放大状态饱和状态条件发射结和集电结均正偏，集电极电流达到最大值，开关闭合。工作特点基极电流增大到一定程度后，集电极电流不再随基极电流增大而增大；集电极和发射极之间电压降很小，约0.1V；类似水龙头开至最大，再开大开关水流也不会增加。应用场景数字电路中的开关闭合状态（三极管开关电路、电机驱动）；利用低阻特性实现大电流通断。一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用图5-24三极管饱和状态截止状态放大状态饱和状态三极管的放大原理与工作状态3.饱和状态三极管的伏安特性曲线反映了三极管各电极间电压和各电极间电流之间的关系，是分析放大电路的重要依据，包括输入特性曲线和输出特性曲线。图5-25特性曲线测量电路一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用三极管的伏安特性曲线特性要点UCE=0时，相当于集电极和发射极短接，两个PN结并联，特性与二极管正向伏安特性一致；UCE>0时，曲线随UCE增加向右平移；UCE≥1V时，集电结已反偏，UBE保持不变则IB基本不变；死区电压：硅管约0.5V，锗管约0.1V；导通后UBE稳定：硅管约0.7V，锗管约0.3V。图5-26输入特性曲线集电极与发射极间电压UCE保持不变时，基极电流IB与基极-发射极间电压UBE的关系曲线。一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用输入特性曲线三极管的伏安特性曲线输出特性曲线1.输入特性曲线放大区IC恒等于βIB，与UCE无关，具有电流放大作用。饱和区IC随UCE增大而增大，近似线性关系，无放大作用。截止区IB=0时，IC几乎为0，三极管处于截止状态。当基极电流IB一定时，IC与UCE之间的关系曲线。一、三极管基础知识单元2三极管的原理和运用输入特性曲线三极管的伏安特性曲线输出特性曲线图5-27输出特性曲线2.输出特性曲线二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用点火系统作用：控制点火线圈通断，产生高压电火花点燃混合气。原理：ECU输出低电平时三极管导通，点火线圈初级绕组通电储能，ECU输出高电平时三极管截止，初级电流骤断，次级感应出上万伏高压点火。优势：开关速度快、可靠性高，减少触点磨损和电磁干扰。图5-28点火系统控制电路作用：控制起动机电磁开关的通断，起动发动机。原理：钥匙拧至“起动”挡时，三极管导通，接通电磁开关线圈电流，吸合齿轮带动飞轮转动。起动完成后，三极管截止，断开电路。1.起动机控制二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用电机控制作用：根据发动机温度信号自动调节风扇启停或转速。原理：温度传感器信号触发三极管导通，接通风扇电机电路，风扇运转散热；温度降低后三极管截止，风扇停止。2.散热风扇控制信号源三极管M导通状态电机运转，电路导通截止状态电机停止，电路断开作用：替代传统机械继电器，实现灯光的电子控制（如自动大灯、闪烁报警）。原理：ECU或开关信号控制三极管导通/截止，接通/断开灯光电路。优势：响应快、无触点磨损，可集成短路保护功能（如过流时自动切断）。1.大灯、雾灯等开关控制二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用灯光系统作用：配合闪光器芯片，控制转向灯的闪烁频率。原理：电容充放电或芯片脉冲信号驱动三极管周期性导通/截止，使转向灯按固定频率闪烁。2.转向灯闪烁控制作用：放大传感器微弱信号，便于ECU识别处理。典型场景曲轴位置传感器：交变电压信号放大后，ECU计算发动机转速和点火时刻；爆震传感器：机械振动信号放大后，ECU调整点火提前角。二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用传感器信号放大1.电压调节二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用电源管理作用：稳定发电机输出电压，防止过压损坏电子设备。原理：电压调节器通过三极管动态调整励磁电流。电压过低时三极管截止，增强磁场，提高输出电压电压过高时三极管导通分流，减弱磁场，降低输出电压典型电路组成：分压电阻R1、R2稳压管VS小功率三极管VT1大功率三极管VT2稳压过程：

12341.电压调节电源管理发电机电压达到设定值时，稳压管反向击穿击穿电流驱动小功率三极管导通控制大功率三极管通断，调节励磁电流输出电压稳定在设定范围内，形成闭环控制图5-29三极管电压调节器电路VT1-小功率三极管；VT2-大功率晶体管；VS-稳压管；R1、R2-分压电阻；R3-VT1的负载电阻二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用原理：监测电源电压，当检测到电压超过安全阈值时，立即触发三极管关断，切断异常供电回路，有效保护敏感电子元器件。保护特性：响应速度快（微秒级）；保护精度高、可靠性好；可自动复位或手动恢复；配合熔断器实现双重保护。

2.过压保护电源管理二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用晶闸管又称可控硅整流管（SCR），能够通过信号控制其导通，但不能控制其关断，所以称为半控型器件。

晶闸管(SCR)二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用1.晶闸管的结构晶闸管内部是PNPN四层半导体结构，分别命名为P1、N1、P2、N2四个区。从P1、N2、P2分别引出三个电极：阳极A：电流的输入端，是晶闸管导通时正向电流的主要流通路径，通常接高电位。阴极K：主电流的流出端，通常与电路的公共地或低电位相连，构成电流回路的负极。门极（栅极或控制极）G：控制信号的输入端，通过注入微小的触发电流，即可控制晶闸管的开通与关断。1图5-30晶闸管结构与电路符号晶闸管(SCR)二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用2.晶闸管的特性单向导电性：当阳极电压高于阴极电压，并且门极受到适当的触发脉冲时，晶闸管会导通，电流从阳极流向阴极。一旦导通，即使门极不再施加触发脉冲，晶闸管也会保持导通状态。开关特性：在控制电压作用下，晶闸管从关断状态切换到导通状态。一旦导通，它将保持导通状态，直到电流降至零或通过外部控制断开。触发控制：晶闸管的导通状态可以通过触发电流来控制。当门极施加足够的电流时，晶闸管会从关断状态切换到导通状态，实现精确控制。高电流和电压承受能力：晶闸管可以承受相当大的电流和电压，适用于高功率电路和电力控制系统，如电动机控制、电力变流等领域。快速开关速度：晶闸管具有快速的开关速度，可以在毫微秒的时间内从关断状态切换到导通状态，适用于高频率的应用。稳定性和可靠性：晶闸管的开关和控制基于物理原理，因此具有较高的稳定性和可靠性，不容易受到外部干扰或温度变化的影响。节能和效率：由于晶闸管的开关速度快，可以在电路中实现快速的电流开关，从而减少能量损耗，提高电路的效率。晶闸管(SCR)二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用3.晶闸管工作原理正向阻断状态操作：阳极(A)接电源正极，阴极(K)接电源负极，施加正向阳极电压，此时将门极开关S断开，不给门极加任何信号。现象：串联在电路中的白炽灯完全不亮，电路中检测不到明显电流。结论：仅加正向阳极电压，晶闸管无法导通，处于正向阻断状态。5-31晶闸管工作原理电路电源Us、白炽灯、晶闸管的阳极、阴极组成晶闸管主电路；电源Uc、开关S、晶闸管门极和阴极组成控制电路也称触发电路。触发导通状态操作：保持阳极正向电压不变，闭合门极开关S，向门极(G)与阴极(K)之间施加适当的正向触发电压信号。现象：白炽灯瞬间被点亮，亮度稳定，表明主电路中产生了较大的导通电流。结论：阳极正向电压配合门极正向触发，是晶闸管导通的必要条件。导通后状态操作：待白炽灯稳定点亮后，迅速断开门极开关S，彻底撤去门极的触发电压信号，阳极电压保持不变。现象：白炽灯亮度没有丝毫变化，依然保持明亮，主电路电流持续存在。结论：晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，这是其重要的电气特性。图5-32NPN型晶体管的结构及电路符号二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用大功率晶体管(GTR)大功率晶体管是专为高电压、大电流场景设计的双极型晶体管。它通过特殊工艺优化了功率承载能力，能够承受极高的功率损耗，是电力电子变换领域实现电能控制的核心半导体器件之一。

核心特点：适配电机驱动、逆变器等高功率工业应用，可处理千瓦级以上能量。技术本质：基于BJT架构的功率器件，突破常规晶体管的功率与耐压极限。1.GTR的基本结构采用三层半导体材料（PNP/NPN）堆叠而成，电力电子应用中NPN型最为常见。核心创新在于引入了低掺杂的N漂移区以提升耐压能力。

发射极E载流子的发射源，作为电流输入端，决定了初始电流的注入效率基极B电流控制核心，通过微小信号电流调控主回路的大电流通断状态集电极C主电流的通路与收集极，需具备极强的耐压性与功率耗散能力图5-33功率晶体管内载流子的流动二、三极管的典型应用单元2三极管的原理和运用大功率晶体管(GTR)2.工作原理：基于载流子的电流放大机制。偏置条件：发射结（B-E）必须加正向电压，集电结（B-C）加反向电压。此组态下晶体管工作在放大区，实现“以小控大”的电流控制。微观传输：基极注入空穴

→

电子向基区扩散并少量复合

→

集电极收集大部分电子。这一过程将微小的基极信号转化为宏观的输出功率。3.核心性能指标：电流放大系数β。

物理定义集电极电流变化量与基极电流变化量的比值，体现电流控制效率。计算公式特性β值越高，器件灵敏度越强，是实现弱电控制强电的关键依据。三、三极管极性检测方法单元2三极管的原理和运用1.判断管型和基极B红表笔接某一引脚，黑表笔分别接另外两个引脚：两次阻值均较小

→红表笔接的是NPN型管的基极；两次阻值均较大

→红表笔接的是PNP型管的基极。2.区分发射极E和集电极CNPN型管：用手将基极P与任意一个N握住，用万用表测两个N极，如果导通，说明手握的N极为发射极，另一个N极为集电极。如果不导通，则说明手握的N极为集电极，另一个N极为发射极。PNP型管：用手将基极N与任意一个P握住，用万用表测两个P极，如果导通，说明手握的P极为集电极，另一个P极为发射极。如果不导通，则说明手握的P极为发射极，另一个P极为集电极。3.判断好坏：若任意两极间电阻为0（短路）或无穷大（断路），则三极管损坏。二极管挡检测THANKYOU汽车电工电子技术Contents模块一汽车电子电路基础模块二直流电路模块三交流电路模块四磁场与电磁感应Contents模块五二极管与三极管模块六电动机与发电机模块七脉冲数字电路模块八新能源汽车电力电子关键技术学习目标模块一汽车电子电路基础

知识目标1.掌握直流电动机、交流电动机及汽车交流发电机的结构与工作原理；2.了解直流电动机类型、交流电动机分类及汽车交流发电机的应用场景；3.掌握汽车交流发电机的励磁、发电、整流、稳压工作流程。技能目标1.能进行直流电动机、交流电动机及汽车交流发电机的拆装与部件检测；能使用万用表测量电动机绕组电阻和绝缘性能；能使用万用表检测发电机各部件的性能参数。素养目标1.通过在操作中遵守安全规范，养成正确使用工具和保护设备的意识；2.通过完成电动机与发电机的检测、拆装任务，培养团队协作精神；3.通过故障排查训练，培养科学精神。模块六

电动机与发电机单元1直流电动机单元2交流电动机单元3交流发电机任务场景在现代汽车中，直流电动机是许多关键系统的核心驱动部件。例如，电动车窗的升降、电动座椅的调节、雨刮器的运转，甚至新能源汽车的辅助设备都依赖直流电动机提供动力。它的高效、可控性及广泛适用性使其成为汽车电气系统中不可或缺的一部分。然而，直流电动机的结构复杂，若维护不当可能导致设备损坏或功能失效。本单元任务，我们将深入探索直流电动机的工作原理与维护方法，掌握其核心技术与实践技能。学习导入单元1直流电动机定义直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，通过在磁场中旋转的转子与相邻的磁极产生旋转切割磁感线来实现运动。核心结构定子总成（磁极铁芯、励磁绕组）转子总成（电枢铁芯、电枢绕组、电枢轴、换向器）电刷装置（电刷、电刷架）外壳及散热风扇图6-1直流电动机结构一、直流电动机的结构单元1直流电动机1.功能定子总成又称磁极，是电机的固定部分，作用是产生转子转动时所需的磁场。2.组成固定在机壳上的4个磁极铁芯缠绕在铁芯上的磁场绕组图6-2定子总成定子总成一、直流电动机的结构单元1直流电动机3.绕组连接方式四个绕组互相串联两两串联后并联特点：励磁绕组与电源线相通，与定子外壳之间则绝缘。定子总成图6-3磁场绕组的连接方式a）励磁绕组串联b）励磁绕组两两串联后并联一、直流电动机的结构单元1直流电动机1.功能转子总成又称电枢总成，作用是产生电磁转矩。2.组成电枢铁芯：由绝缘硅钢片叠装，表面开槽安装绕组电枢绕组：绝缘铜线制成，产生感应电动势和电磁转矩，实现电能到机械能转换，与铁芯绝缘换向器：与电刷配合完成电流方向转换，由换向片加云母绝缘组成电枢轴：支撑转子旋转图6-4转子总成一、直流电动机的结构单元1直流电动机转子总成1.功能电刷及电刷架的作用是将电流引入电动机，使电枢产生连续转动，一般有4个电刷。2.组成绝缘电刷：正极电刷连接电源正极，与电动机外壳绝缘搭铁电刷：负极电刷连接电源负极，通过与端盖铆合搭铁图6-5电刷与电刷架一、直流电动机的结构单元1直流电动机电刷与电刷架1.功能主要用来安装定子磁极与磁极连通，与励磁绕组绝缘2.其它部件：端盖：支撑转子、保护内部结构散热风扇：降低电机运行温度，延长使用寿命一、直流电动机的结构单元1直流电动机外壳及其它部件1.核心原理利用磁场的相互作用将电能转化成机械能。2.工作过程换向片A与正电刷接触，换向片B与负电刷接触，线圈电流方向a→d，左手定则判断线圈受力逆时针转动；线圈转过半周，换向片B与正电刷接触，换向片A与负电刷接触，线圈电流方向变为d→a，受力仍保持逆时针转动；电源持续供电时，线圈持续按同一方向转动。图6-6直流电动机的工作原理图a）线圈中电流方向a→db）线圈中电流方向d→a二、直流电动机工作原理单元1直流电动机直流电动机中产生磁场的方式有两种：一种是永久磁铁磁场，在一些微电机中使用；另一种是电磁铁磁场，是由励磁绕组通入电流产生的，称为励磁磁场，一般电动机都采用这种励磁形式。根据不同的励磁方式，直流电动机可分为他励直流电动机、并励直流电动机、串励直流电动机和复励直流电动机。三、直流电动机励磁方式及应用单元1直流电动机1.励磁方式永久磁铁产生磁场，无需外部励磁电流，多用于微电机。2.核心特点结构简单：无励磁绕组和换向极，体积小、质量轻。效率高：省去励磁损耗，能量转换效率可达80%以上。成本低：适合大批量生产，且维护需求低（无电刷磨损以外的励磁系统维护）。调速方便：通过改变电源电压即可实现转速调节。三、直流电动机励磁方式及应用单元1直流电动机永磁式直流电动机1.他励直流电动机励磁绕组与电枢绕组由不同的直流电源供电，两者不相连接。图6-7他励直流电动机三、直流电动机励磁方式及应用单元1直流电动机他励式并励式串励式复励式电磁式直流电动机2.并励直流电动机励磁绕组与电枢绕组并联，共用一个电源，电枢电压即是励磁电压。图6-8并励直流电动机三、直流电动机励磁方式及应用单元1直流电动机他励式并励式串励式复励式电磁式直流电动机53.串励直流电动机励磁绕组与电枢绕组串联，共用一个电源，电枢电流即是励磁电流。图6-9串励直流电动机三、直流电动机励磁方式及应用单元1直流电动机他励式并励式串励式复励式电磁式直流电动机4.复励直流电动机励磁绕组分为两部分，一部分与电枢绕组并联，称为并励绕组；另一部分与电枢绕组串联，称为串励绕组。图6-10复励直流电动机三、直流电动机励磁方式及应用单元1直流电动机他励式并励式串励式复励式电磁式直流电动机类型励磁方式特点特性典型汽车应用永磁式永久磁铁结构简单、体积小、效率高，易失磁电动车窗、刮水器、电动后视镜、座椅调节、鼓风机电机他励式励磁绕组独立供电负载过小易飞车汽车上较少使用并励式并联励磁绕组转速稳定，起动转矩小减速型电动机（刮水器、电动车窗）串励式串联励磁绕组起动转矩大，转速随负载变化大，禁止空载起动大多数直接驱动式起动机复励式串并联混合励磁高起动性能+转速稳定大功率起动机（货车、客车）三、直流电动机励磁方式及应用单元1直流电动机不同励磁方式的直流电动机的特点及在汽车上的应用四、技能训练单元1直流电动机技能训练1：拆装与检测直流电动机按规范拆装直流电动机；检测电动机的组成部件工作性能；培养安全规范操作意识和团队协作能力。能够正确使用工具进行电动机拆卸和安装；能熟练运用万用表对各部件进行性能检测；能准确分析零部件的检测结果，判断是否需要维修或更换；通过完成训练任务，提升沟通协作能力。1.任务说明2.任务目标四、技能训练单元1直流电动机技能训练1：拆装与检测直流电动机汽车直流电动机（起动机）3台；实训台3套；万用表3套；常用工具：扳手、套筒、螺丝刀、钳子、拉马、卡簧钳等各3套。（1）安全防护学员必须穿戴好工作服、工作帽、安全鞋和防护手套，长发须束起；操作前检查工具和设备的安全性，确保其性能良好；使用电气设备时，应遵守安全用电规范，防止触电事故。（2）操作规范严格按照拆装规范流程进行操作，不得擅自更改步骤；拆卸过程中，对零部件进行分类存放并做好标识，避免混淆和丢失；使用专用工具进行操作，禁止暴力拆装，防止损坏零部件；拆卸下来的螺栓、螺母等小零件应放入零件盒中，避免掉落地面。3.任务准备4.安全及注意事项四、技能训练单元1直流电动机技能训练1：拆装与检测直流电动机（3）设备维护操作完毕后，及时清理工具和设备，保持实训场地整洁;对拆卸下来的零部件进行清洁和防锈处理，妥善保管。4.安全及注意事项直流电动机拆装(以起动机为例)；电动机检测。5.任务实施（技能训练册）模块六

电动机与发电机单元1直流电动机单元2交流电动机单元3交流发电机任务场景在现代汽车的电气系统里，交流电动机扮演着至关重要的角色。例如，汽车的冷却风扇电机、空调压缩机电机、新能源汽车的驱动电机等，都依赖交流电动机来实现动力输出。与直流电动机不同，交流电动机无需换向器和电刷装置，这大大降低了机械磨损，提高了运行的可靠性和使用寿命。然而，交流电动机的工作原理与直流电动机有较大差异，其磁场的产生和能量转换过程更为复杂。本单元将深入探讨汽车交流电动机的结构、工作原理、检测方法及实际应用，帮助读者掌握其核心知识与操作技能。学习导入单元2交流电动机定子总成交流电动机的固定部分，作用是产生旋转磁场。转子总成交流电动机的旋转部分，在旋转磁场作用下产生电磁转矩带动负载。端盖及轴承支撑转子、保护内部部件。图6-11交流电动机结构一、交流电动机的结构单元2交流电动机定子铁心由相互绝缘的硅钢片叠压而成，提供磁路，减少涡流损耗。定子绕组由绝缘导线绕制，分为U、V、W三相绕组，空间相隔120°，通入三相交流电后产生旋转磁场。机座固定和支撑定子铁芯，用铸铁或铸铝制成。图6-12定子总成与定子绕组一、交流电动机的结构单元2交流电动机定子总成结构转子槽内的导电条+两端导电环，形状像笼子。特点结构简单、制造方便、运行可靠，是汽车交流电动机最常用类型。应用传统燃油车冷却风扇、电动水泵、空调压缩机等。图6-13笼型转子一、交流电动机的结构单元2交流电动机笼型转子绕线型转子定子总成1.笼型转子图6-14绕线型转子电动机一、交流电动机的结构单元2交流电动机笼型转子绕线型转子定子总成2.绕线型转子结构三相绕组与定子绕组相似，星形连接，三根引出线接到转轴的三个集电环，通过电刷与外部电路相连。特点可通过外接电阻改善起动性能和调速性能，结构复杂、成本高。应用汽车中应用较少，仅少量特种车辆使用。1.端盖主要起到支撑和保护电机内部部件的作用；通常采用铝合金材质，散热好、防漏磁。2.轴承用于支撑转子，保证转子能够灵活转动；分为滚动轴承和滑动轴承，汽车交流电机多采用密封式滚动轴承。3.装配关系定子固定在机座内↓转子通过轴承安装在定子内孔中↓端盖安装在机座两端封装部件一、交流电动机的结构单元2交流电动机端盖及轴承1.核心基础基于电磁感应定律和电磁力定律。2.旋转磁场的产生三相定子绕组接入三相交流电（U、V、W相电流相位差120°），在定子内部产生旋转磁场，转速称为同步转速，用n₀表示。图6-15旋转磁场产生原理二、交流电动机工作原理单元2交流电动机二、交流电动机工作原理单元2交流电动机3.异步电动机工作原理旋转磁场切割转子导体，产生感应电动势，与磁场相互作用产生电磁转矩驱动转子旋转，转子转速略低于同步转速，因此称为异步电动机。4.同步电动机工作原理永磁同步电机转子自带永磁体，旋转磁场“拖动”转子同步旋转（转速=旋转磁场转速），无转差率，效率更高。类型特点特性典型汽车应用笼式异步电动机结构简单、成本低、运行可靠、维护方便、效率略低（85%~90%）传统燃油车冷却风扇、电动水泵、空调压缩机、鼓风机电机等；部分低端电动车辅助电机绕线式异步电动机转子绕组外接电阻，可调节起动转矩；结构复杂、维护成本高已逐步被永磁同步电机替代，仅少量应用于特种车辆永磁同步电动机转速恒定，与电源频率保持严格的同步关系，调速性能较好，结构复杂、成本较高、需要直流励磁电源纯电动车主驱动电机（如特斯拉Model3、比亚迪汉）；插混车发电/驱动一体电机三、交流电动机分类及汽车应用单元2交流电动机模块六

电动机与发电机单元1直流电动机单元2交流电动机单元3交流发电机任务场景在汽车电气系统中，交流发电机是核心电源设备，它通过发动机驱动皮带转动，将机械能转化为电能，既为车灯、空调、ECU等用电设备供电，又为蓄电池充电，确保车辆熄火后仍能起动。汽车交流发电机具有体积小、重量轻、发电效率高（高速时可达90%以上）、输出电压稳定等优势，已成为现代汽车的标准配置。本单元将从结构到原理，从检测到维护，全面掌握汽车交流发电机的核心技术，为后续汽车电路故障诊断打下基础。学习导入单元3交流发电机汽车的主要电源，发动机正常运转时，向所有用电设备（起动机除外）供电，同时给蓄电池充电。一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机图6-16发电机安装位置图6-17蓄电池充电电路发电机作用汽车用发电机为硅整流交流发电机，包括一个三相同步交流发电机和用硅二极管组成的整流器。主要组成转子总成定子总成整流器电压调节器端盖及电刷组件图6-18交流发电机结构一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构转子是发电机的旋转部分，作用是产生旋转磁场。典型结构为爪极式。转子轴：支撑结构，传递动力励磁绕组：通入直流电产生磁场两块爪极：6对或8对，交错排列形成N极和S极集电环（滑环）：两个彼此绝缘的铜环，与轴绝缘，分别连接励磁绕组两端，通过电刷引入励磁电流图6-19交流发电机转子结构1-集电环；2-转子轴；3-爪极；4-转子铁芯；5-磁场绕组图一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构1.转子总成转子工作原理当两个集电环通过电刷通入直流电时，励磁绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，当转子转动时，就形成了旋转的磁场。图6-20磁场电路原理1、5-电刷；2、4-集电环；3-励磁绕组；6-点火开关；7-蓄电池一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构1.转子总成定子是发电机的固定部分，核心作用是产生感应电动势。定子铁芯：由硅钢片叠压而成，减少涡流损耗，内圆周开有均匀槽，用于嵌放定子绕组。定子绕组：定子绕组在转子产生的旋转磁场作用下，感应并输出三相正弦交流电动势。三相绕组采用星形接法或三角形接法。图6-21交流发电机定子总成发电机结构2.定子总成一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机定子绕组星形接法：将每相绕组的末端接在一起形成一个中性点，从中性点引出一个端子，再从每相的始端各引出一个端子，共引出4个端子。星形接法的发电机低速充电性能好，被桑塔纳、奥迪等大多数轿车的发电机采用。三角形接法：将三相绕组的始、末端依次相连接，再从三个连接点引出3个端子，适用于大功率发电机，被神龙富康、北京切诺基等车的发电机采用。图6-22三相绕组的接法a）星形接法b）三角形接法三相绕组空间互差120°，感应产生频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构2.定子总成整流器作用是将三相同步交流发电机产生的三相交流电变成直流电输出。6只硅二极管：3个正极管、3个负极管，组成三相桥式全波整流电路正、负整流板：固定二极管，散热工作原理:利用二极管的单向导电性实现交直流转换导通原则:正极管：某一瞬间正极电位最高者导通负极管：某一瞬间负极电位最低者导通图6-23交流发电机整流器a）整流板b）整流器总成1-负整流板；2-正整流板；3-散热片；4-连接螺栓；5-正二极管；6-负二极管；7-安装孔；8-绝缘垫；9-电枢接柱安装孔一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构3.整流器发电机转速变化时，自动控制发电机电压保持稳定（一般为13.5~14.5V），防止电压过高烧坏用电设备、导致蓄电池过充，或电压过低导致用电设备工作异常、蓄电池充电不足。调压原理：通过控制励磁电流通断的占空比，调节磁场强度，实现输出电压稳定转速升高：减小励磁电流，减弱磁场，降低电压转速降低：增大励磁电流，增强磁场，升高电压图6-24交流发电机电压调节器一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构4.电压调节器调压过程(外搭铁式晶体管电压调节器)(1)他励阶段闭合点火开关，发动机未起动，蓄电池供电，VS稳压管截止→VT1截止→VT2导通，励磁电流由蓄电池提供。励磁电路：蓄电池正极→发电机磁场绕组→调节器磁场接线柱F→VT2→搭铁→发电机负极。一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构4.电压调节器图6-25他励状态下电流回路调压过程(外搭铁式晶体管电压调节器)(2)自励阶段发动机起动，发电机转速>1000r/min，发电机输出电压低于调节电压，VS、VT1仍截止，VT2导通，励磁电流由发电机自身提供励磁电路：发电机正极→发电机磁场绕组→调节器磁场接线柱F→VT2→搭铁→发电机负极。一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构4.电压调节器图6-26自励状态下电流回路调压过程(外搭铁式晶体管电压调节器)(3)调压阶段输出电压达到调节上限，VS反向击穿→VT1导通→VT2截止，励磁电流下降，发电机电压降低。(4)电压回落电压回落至调节下限，VS截止→VT1截止→VT2导通，励磁电流增大，发电机电压回升。一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构4.电压调节器循环往复，输出电压稳定在13.5~14.5V区间图6-27调节电压上限时电流回路（1）端盖分前端盖和后端盖，支撑转子、定子、整流器和电刷组件铝合金铸造，防漏磁、散热性能好（2）电刷组件安装在后端盖上，由电刷、电刷架和电刷弹簧组成电刷由铜粉和石墨粉压装而成，通过弹簧压力与集电环紧密接触，将电源引入励磁绕组图6-28端盖及电刷组件一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机结构5.端盖及电刷组件核心基础基于电磁感应原理产生交流电。完整工作流程分为“励磁→发电→整流→稳压”(1)励磁阶段（起动时）发动机未起动时，蓄电池通过点火开关向励磁绕组供电，产生初始磁场（他励）；发动机起动后，发电机转速升高（>1000r/min），定子绕组开始发电，转为自励。图6-29电磁感应原理一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机励磁阶段发电阶段整流阶段稳压阶段交流发电机工作原理(2)发电阶段（电磁感应）发动机通过皮带驱动转子旋转，爪极形成的旋转磁场切割定子绕组，根据法拉第电磁感应定律，定子三相绕组中产生三相交流电。图6-30交流发电机电路及波形图b）交流发电机输出波形a）交流发电机电路1-定子铁芯；2-定子绕组；3-转子；4-励磁绕组；5-整流二极管；6-电刷一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机励磁阶段发电阶段整流阶段稳压阶段交流发电机工作原理(3)整流阶段（交直转换）整流器利用二极管的单向导电性将三相交流电转换为直流电，再通过蓄电池的滤波作用，输出平稳的直流电。图6-31交流发电机整流原理a）整流电路图b）整流后发电机输出一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机励磁阶段发电阶段整流阶段稳压阶段交流发电机工作原理当给二极管加上正向电压时，二极管导通；当给二极管加上反向电压时，二极管截止。通过由二极管组成的整流器将定子绕组产生的交流电变为直流电。正极管导通原则：整流器的3只正极管（VD1、VD3、VD5）的正极分别接在定子绕组的始端（U、V、W），负极连接在一起。3只正极管导通原则是在某一瞬间正极电位最高者导通。负极管导通原则：整流器的3只负极管（VD2、VD4、VD6）的负极分别接在定子绕组的始端（U、V、W），它们的正极连接在一起。3只负极管的导通原则是在某一瞬间负极电位最低者导通。图6-32整流过程示意图一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机励磁阶段发电阶段整流阶段稳压阶段交流发电机工作原理(4)稳压阶段（电压调节）：电压调节器实时监测输出电压，通过控制励磁电流通断占空比，确保发电机在800~6000r/min转速范围内，输出电压稳定在13.5~14.5V。一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机励磁阶段发电阶段整流阶段稳压阶段交流发电机工作原理类型特点普通交流发电机使用时需配装电压调节器的发电机，例JF132。整体式交流发电机发电机和调节器制成一个整体的发电机。带泵交流发电机和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机，例JFZB292。无刷交流发电机不需要电刷的发电机，例JFW1913。永磁交流发电机磁极为永磁铁制成的发电机。类型特点内搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）外搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁一、汽车交流发电机认知单元3交流发电机发电机分类1.按照总体结构分类2.按照磁场绕组搭铁形式分类1.产品代号产品代号由中文字母表示，例：JF-普通交流发电机；JFZ-整体式（调节器内置）交流发电机；JFB-带泵的交流发电机；JFW-无刷交流发电机。2.电压等级代号电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，例：1-12V系统；2-24V系统；3-3V系统；4-4V系统；5-5V系统；6-6V系统。3.电流等级代号电流等级代号用一位阿拉伯数字表示。图6-33交流发电机型号组成图电流等级对应的发电机额定电流电流等级代号123456789额定电流(A)≤1920~2930~3940~4950~5960~6970~7980~89≥90二、交流发电机的型号单元3交流发电机4.设计序号设计序号用1～2位阿拉伯数字组成，表示产品设计的先后顺序。5.变形代号以调整臂位置作为变型代号：从交流发电机的驱动端看，调整臂在中间的不加标记；在右边的用Y表示；在左边的用Z表示。6.交流发电机型号示例JFZ1913Z型交流发电机，表示电压等级为12V、电流等级为≥90A、第13次设计、调整臂在左边的整体式交流发电机。二、交流发电机的型号单元3交流发电机图6-33交流发电机型号组成图技能训练2：拆装与检测交流发电机按规范拆装交流发电机；检测发电机的组成部件工作性能；培养安全规范操作意识和团队协作能力。能够正确使用工具进行发电机的拆卸和安装；能熟练运用万用表对各部件进行性能检测；能准确分析零部件的检测结果，判断是否需要维修或更换；通过完成训练任务，提升沟通协作能力。1.任务说明2.任务目标三、技能训练单元3交流发电机汽车交流发电机3台；实训台3套；万用表3套；常用工具：扳手、套筒、螺丝刀、钳子、拉马、卡簧钳等各3套。（1）安全防护学员必须穿戴好工作服、工作帽、安全鞋和防护手套，长发须束起；操作前检查工具和设备的安全性，确保其性能良好；使用电气设备时，应遵守安全用电规范，防止触电事故。（2）操作规范严格按照拆装规范流程进行操作，不得擅自更改步骤；拆卸过程中，对零部件进行分类存放并做好标识，避免混淆和丢失；使用专用工具进行操作，禁止暴力拆装，防止损坏零部件；拆卸下来的螺栓、螺母等小零件应放入零件盒中，避免掉落地面。3.任务准备4.安全及注意事项技能训练2：拆装与检测交流发电机三、技能训练单元3交流发电机（3）设备维护操作完毕后，及时清理工具和设备，保持实训场地整洁;对拆卸下来的零部件进行清洁和防锈处理，妥善保管。4.安全及注意事项交流发电机拆装(以传统燃油车爪极式发电机为例)；交流发电机检测。5.任务实施（技能训练册）技能训练2：拆装与检测交流发电机三、技能训练单元3交流发电机THANKYOU汽车电工电子技术Contents模块一汽车电子电路基础模块二直流电路模块三交流电路模块四磁场与电磁感应Contents模块五二极管与三极管模块六电动机与发电机模块七脉冲数字电路模块八新能源汽车电力电子关键技术学习目标

知识目标掌握模拟信号与数字信号的特点和区别；掌握模拟信号和数字信号相互转换的步骤方法；掌握基本逻辑门和组合逻辑门的定义与特性；了解汽车微机控制系统的发展历程；总结主流车载通信协议的种类及其特点。技能目标能在教师的指引下，规范使用示波器观察车门开关信号，并画出信号波形图；能在教师的指引下，正确搭建与门、或门、非门电路；能在教师的指引下，正确测量汽车CAN总线数据，根据测量数据，判断车辆故障。素养目标通过规范使用示波器观察车门开关信号，培养安全操作意识和团队合作精神；通过正确搭建与门、或门、非门电路，培养学生创新意识与科学精神；通过正确测量汽车CAN总线数据并判断车辆故障，培养严谨细致的职业精神。模块七脉冲数字电路模块七脉冲数字电路单元1数字电路基础单元2逻辑电路单元3汽车微机控制系统和车载网络技术

传统汽车像一台机械时钟，依赖齿轮的连续转动（模拟信号）；而现代汽车更像一部智能手机，用“0”和“1”的数字语言控制一切。本单元中，你将揭开数字信号的秘密：二进制如何变成故障码？传感器模拟信号怎样被ECU“翻译”成数字指令？未来，当面对“ECU信号异常”或“传感器失效”时，这些知识就是你手中的“万能钥匙”。让我们从“开”与“关”的魔法开始，打开汽车数字世界的大门！学习导入单元1数字电路基础一.模拟信号与数字信号单元1数字电路基础模拟信号

模拟信号是指在时间和幅度上都连续变化的信号，如图7-1所示。它通过物理量的连续变化来表示信息，例如，声音信号是通过空气分子的振动来传播的，这种振动在时间上是连续的，其幅度（对应声音的强弱）也在不断变化。当声音通过麦克风转换为电信号后，该电信号的电压值会随着声音的变化而连续地改变，这就是典型的模拟信号。图7-1模拟信号单元1数字电路基础模拟信号模拟信号的特点包括：连续性、信息丰富、易受干扰。（1）连续性：在时间和幅度上都是连续的，能够精确地表示原始信息的变化。例如模拟音频信号可以细腻地还原声音的各种细节。（2）信号丰富：可以包含丰富的信息，因为其连续变化的特性能够反映出原始信号的细微差异。（3）易受干扰：在传输过程中，模拟信号容易受到噪声等干扰因素的影响，从而导致信号质量下降。例如，模拟电视信号在传输过程中，如果受到电磁干扰，画面就会出现雪花点等噪声。一.模拟信号与数字信号单元1数字电路基础数字信号

数字信号是离散的信号，其幅度取值是离散的，且在时间上也是离散的，通常用二进制数“0”和“1”来表示信号的状态，如图7-2所示。例如，计算机中存储和处理的数据都是以数字信号的形式存在，通过高电平（代表“1”）和低电平（代表“0”）来传输和处理信息。图7-2数字信号一.模拟信号与数字信号单元1数字电路基础数字信号数字信号的特点包括：离散性、抗干扰能力强、便于存储和处理、便于传输。（1）离散性：时间上是不连续的，幅度取值也是有限个离散值。例如数字音频采样时，每隔一定时间对模拟音频信号进行采样，得到一系列离散的数值。（2）抗干扰能力强：由于数字信号只有有限个离散值，即使受到干扰，只要干扰不影响对“0”和“1”的判断，就可以通过纠错编码等技术恢复原始信号。例如在数字通信中，信号经过长距离传输后，只要接收端能够正确识别“0”和“1”，就可以还原出原始信息。（3）便于存储和处理：可以方便地存储在各种存储介质中，如硬盘、U盘等，并且可以通过计算机等数字设备进行快速处理和分析。例如对数字图像进行编辑、压缩等操作都非常方便。（4）便于传输：可以通过各种数字通信技术进行传输，如光纤通信、无线通信等。在传输过程中可以采用复用技术，提高传输效率。一.模拟信号与数字信号二.模拟信号与数字信号的转换单元1数字电路基础模拟信号到数字信号的转换（A/D转换）

模拟信号到数字信号的转换过程主要包括采样、量化和编码三个步骤，如图7-3所示。图7-3模拟信号数字化基本流程及其对应变形单元1数字电路基础模拟信号到数字信号的转换（A/D转换）

二.模拟信号与数字信号的转换单元1数字电路基础模拟信号到数字信号的转换（A/D转换）2.量化原理：将采样得到的离散信号的幅度值进行量化处理。由于采样信号的幅度值在理论上是连续的，而数字信号的幅度取值是有限个离散值，所以需要将采样信号的幅度范围划分成若干个量化区间（量化等级），然后将每个采样值映射到最接近的量化区间上，从而将连续的幅度值转换为离散的量化值。量化方式：分为均匀量化和非均匀量化。均匀量化是将信号的幅度范围等间隔地划分成若干个量化区间，每个区间的宽度相等；非均匀量化则是根据信号的概率分布特性，对信号幅度范围进行非等间隔划分，在信号出现概率较大的区域采用较小的量化间隔，在信号出现概率较小的区域采用较大的量化间隔，这样可以在相同的量化位数下提高量化精度。量化误差：量化过程不可避免地会产生误差，称为量化误差。量化误差是指采样值与量化值之间的差值，它会影响数字信号的精度。量化误差的大小与量化等级的数量有关，量化等级越多，量化误差越小。二.模拟信号与数字信号的转换单元1数字电路基础模拟信号到数字信号的转换（A/D转换）

二.模拟信号与数字信号的转换单元1数字电路基础数字信号到模拟信号的转换(Ｄ/Ａ转换)

数字信号到模拟信号的转换是将数字信号的二进制代码转换为对应的模拟信号幅度值，恢复原始的模拟信号，主要由以下部分实现：解码网络求和电路平滑滤波二.模拟信号与数字信号的转换单元1数字电路基础数字信号到模拟信号的转换(Ｄ/Ａ转换)1.解码网络

D/A转换器通常由解码网络组成，常见的解码网络有权电阻解码网络、R-2R梯形电阻解码网络等。解码网络的作用是根据数字信号每一位的权重，将其转换为相应的模拟电压或电流。例如，在一个4位的D/A转换器中，最高位（MSB）的权重是最低位（LSB）权重的8倍，解码网络会根据数字信号中每一位的取值（0或1），将相应的权重转换为模拟电压或电流。二.模拟信号与数字信号的转换单元1数字电路基础数字信号到模拟信号的转换(Ｄ/Ａ转换)2.求和电路求和电路是将解码网络输出的各个模拟分量相加，得到最终的模拟信号。通过求和电路，将数字信号中每一位对应的模拟电压或电流进行叠加，从而得到与数字信号对应的模拟信号幅度值。3.平滑滤波由于D/A转换得到的模拟信号是由离散的量化值转换而来的，其波形可能存在一定的阶梯状波动。为了得到平滑的模拟信号，需要对转换后的信号进行平滑滤波处理，滤除高频分量，使模拟信号更加接近原始的连续信号。二.模拟信号与数字信号的转换三.数制单元1数字电路基础常见数制1.十进制十进制由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号组成，其基数为10，遵循“逢十进一”的计数规则。例如，对于十进制数537，从右至左各位数字的位权依次为100、

101、

102，则537=5×102+3×101+7×100。十进制是日常生活和传统数学运算中最常用的数制，符合人们的计数习惯，方便进行数量的表达和计算。单元1数字电路基础常见数制2.二进制二进制仅由0和1两个数字符号组成，基数为2，采用“逢二进一”的计数规则。例如，二进制数（1101）2，从右至左各位数字的位权分别为20、21

、22

、23

，通过计算1×23+1×22+0×21+1×20=8+4+0+1=（13）10，可将其转换为十进制数。在计算机内部，数据的存储、处理