资源简介

任务53 认识三极管串联型稳压电源电路
课 时：2课时
一、教材分析与处理
本课题的教学内容选自由高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电子基本电路装接与调试》项目4—直流稳压电源的装接与调试，任务3—三极管串联型稳压电源的装接与调试。
教材中将“认识三极管串联型稳压电源电路”作为“直流稳压电源的装接与调试”的知识与技能基础来处理，主要包括“三极管串联型稳压电源电路结构、三极管串联型稳压电源工作过程、负载上直流电压和电流的估算”等内容。认识三极管串联型稳压电源电路是学生该课程中学习另一种电子电路，教材中强调学生通过认识三极管串联型稳压电源电路结构、三极管串联型稳压电源工作过程、负载上直流电压和电流的估算、稳压二极管的选择等基本知识的学习与掌握。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“认识三极管串联型稳压电源电路”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为——“三极管串联型稳压电源电路结构、三极管串联型稳压电源工作过程、负载上直流电压和电流的估算”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业二年级学生，通过“电工基本电路安装与测试”等专业核心课程的学习，学生对电工电子基本电路的认识已有一定的基础，掌握了一定的认识电子电路的基本方法与基本技能，有一定的电工电子常用仪器仪表及工具的使用技能。由于本课程为新开设课程，学生对常用装接工具认知缺乏系统性，但学生对学习本课程的知识、技能有很强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电子基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“三极管串联型稳压电源电路结构、三极管串联型稳压电源工作过程、负载上直流电压和电流的估算”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习检测二极管的过程，提高学习兴趣，激发学习动力，培养学生综合职业能力。
四、教学目标
1.知识目标
（1）熟悉三极管串联型稳压电源电路结构。
（2）会分析三极管串联型稳压电源电路工作原理。
2.技能目标
（1）会估算三极管串联型稳压电源电路负载上直流电压和电流。
（2）会根据稳压电源输出电压范围来选择电路参数。
3.情感目标
（1）感受学习电气技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
五、教学重点与难点
1．教学重点：熟悉三极管串联型稳压电源电路结构。
2．教学难点：会分析三极管串联型稳压电源电路工作原理。
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，按步骤认识三极管串联型稳压电源电路结构、三极管串联型稳压电源工作过程、负载上直流电压和电流的估算，养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“认识三极管串联型稳压电源电路”为任务主线，利用信息技术，变抽象为直观，突出重点，突破难点；应用实践操作法，让学生做中学，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备：多媒体课件、学习任务书、评价表、网络资源等相关教学资料；万用表及常见三极管串联型稳压电源套件等教学设备。
2.学生准备：按同组异质对学生进行分组，每组2人。
八、课时安排
共计2课时
九、教学资源
教学课件：可从高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载，用于辅助教师教学。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电子基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．建议为每组学生配备常用装接工具一套，以保证每位学生都能进行实践操作。
4．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
教师结合课件或实物讲解认识三极管串联型稳压电源电路的应用实例，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
教师讲解：三极管串联型稳压电源电路结构、三极管串联型稳压电源工作过程、负载上直流电压和电流的估算。
学生小组合作，根据任务书，对照需求正确认识三极管串联型稳压电源电路，并将相关记录填入任务书中。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生操作情况解疑，点评学生学习情况。
任务1 认识三极管串联型稳压电源电路结构
三极管串联型稳压电路原理图如图4-21所示，其结构框图如图4-22所示，它由调整元件、取样电路、比较放大电路和基准电压电路四部分组成。
图4-21 三极管串联型稳压电路原理图 图4-22 三极管串联型稳压电路结构框图
（1）取样电路
电阻R3、R4和电位器RP构成取样电路，用来对电路输出电压UO取样，并将取样电压UB2送到三极管VT2的基极。由于UB2能反映输出电压UO的变化，所以称为取样电压，同时调整电位器RP能调整输出屯压UO的大小。
（2）基准电压
由稳压管ＶZ和电阻限流R3构成。用稳压管的稳定电压Uz作为基准电压，加到三极管VT2的发射极，作为调整、比较的基准。
（3）比较放大电路
由电阻R1和三极管VT2构成的直流放大电路组成。其作用是将取样电压UB2和基准电压Uz进行比较，比较后的误差信号经过VT2放大以后去抑制调整管VT1。电阻R1是VTl和VT2的偏置电阻。
（4）调整元件
由功率三极管VT1和偏置电阻R1构成。调整管VT1工作在放大区，相当于一个可变电阻，在比较放大电路输出信号的控制下自动调节其集电极和发射机之间的压降（UCE），以控制输出电压UO的波动。由于调整元件VT1和负载电阻RL串联，所以此电路称为串联型稳压电路。
任务1 认识三极管串联型稳压电路工作过程
当电网电压波动或者负载电阻变化时，导致输出电压UO增加，使取样电压UB2增加，由于三极管VT2发射极电压即基准电压UZ不变，所以三极管VT2的UBE2增大，基极电流IB2增大，集电极电流IC2增大，使集电极电位UC2下降，故功率三极管VT1的UBE1减小，基极电流IB1减小，集电极电流IC2减小，导致UCE1增大，从而使输出电压UO=Ui—UCE1减小，使输出电压UO基本不变。其稳压过程如图4-23所示。
图4-23 串联型稳压电路的稳压过程
反之，当电网电压波动或者负载电阻变化造成输出电压UO减小时，其稳压过程与上面的分析过程一样，只不过变化趋势相反而已。
任务3 估算输出电压UO
调节电位器RP能调整输出电压UO的大小，使其在—定的范围内变化。由于三极管VT2的基极电流很小，所以流过取样电阻R3和R4的电流I3＝I4，则根据电阻分压关系得出UO与UB2的关系式为：
又因为UBE2=，所以输出电压UO为
上式中的表示中心滑臂下段的电阻值。
调节电位器Rp就可以调整输出电压UO，当RP下=0，即RP中心滑臂滑到最下端，UO=UOmax（最大值）；当RP下=RP，即RP中心滑臂滑到最上端，UO=UOmin（最小值）。
【例4-6】稳压电路如图4-21所示，稳压管的Uz=3.3V，R3=R4=200Ω，Rp=600Ω，UBE2=0.7V求输出电压UO的调节范围。
解：
当电位器滑臂滑到最高处时，
RP下=600Ω
当电位器滑臂滑到最低处时，
=0Ω
输出电压调节范围为5~20V。
（三）任务小结
由学生小结本次课知识要点，并完成任务评价表。
教师通过点评、分析学生学习情况，总结认识三极管串联型稳压电源电路。
表2 认识三极管串联型稳压电源电路
任务名称 认识三极管串联型稳压电源电路
班级 姓名 学号 日期
实训 结果 记录 三极管串联型稳压电源电路结构 电路工作过程
实训 收获
实训 体会
实训评价 评定人 评　　　　语 等级 签名
自 评
互 评
师 评
综合 评定
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习三极管串联型稳压电源电路参数选择方法相关知识。
十二、作业布置
1.过网络查找有关常用三极管串联型稳压电源电路应用实例，并简述稳压二极管参数选择方法。
2.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1．学生学习情况反馈：
2．教学特色、亮点、不足及改进策略：
教学附件：
课后拓展材料 认识开关型稳压电源电路
开关型稳压电源的效率高，电压范围宽，输出电压相对稳定，由于开关管工作在开关状态，功耗小，所以开关电源的工作效率可达80﹪～90﹪。而通常的线性调整式稳压电源的效率仅达50﹪左右。开关电源是近代普遍推广的稳压电源，比如现在电脑的ATX电源、笔记本电脑电源适配器、打印机电源、手机充电器等等。稳压电源是在负载功率变化时，输出电压仍然保持固定的电压值。
1.开关型稳压电源的电路结构
开关型稳压电源的电路结构框图如图4-25所示。主要由开关调整管、滤波器、比较放大、取样、基准电压和脉宽调制器等环节组成。
图4-25 开关型稳压电源的电路结构框图 图4-26 脉冲电压uso的波形
开关调整管是一个由脉冲控制的电子开关，当控制脉冲uop出现时，电子开关闭合，uso=Ui；无脉冲控制时，电子开关断开，uso=0。
开关的开通时间ton与开关周期T之比称为脉冲电压uso的占空比，如图4-26所示。所以输出电压平均值的大小与占空比成正比，即
Uo=
滤波器由电感和电容组成，对脉冲电压uso进行滤波，得到脉动很小的直流输出电压Uo。输出电压Uo的取样电压与基准电压在“比较放大”环节中比较并放大，其误差电压作为脉冲调制器的输入信号，自动调整控制输出脉冲电压的脉宽，得到稳定输出电压的目的。
2.开关型稳压电源的电路原理图
开关型稳压电源的电路原理图如图4-27所示。其电路主要元件的作用介绍如下：
图4-27 开关型稳压电源的电路原理图
（1）VT为开关调整管。
（2）R和Vz组成基准电压电路，作为调整和比较的标准。
（3）电位器Rp对电路电压UO的取样，并送入比较放大器与基准电压Uz进行比较。这里的比较放大器采用运算放大器。
（4）滤波器由电感L、电容C和二极管VD组成。
当调整管VT导通时，T向负载RL供电，同时为电感L、电容C充电，此时电感L储存能量。当控制信号使调整管VT截止时，电感L储存的能量通过二极管VD向负载放电，电容C同时向负载放电，负载上获得连续的工作电压。
3.开关型稳压电源的稳压过程
当输入电压或负载变动时，如引起输出电压UO升高，导致取样电压U-升高，则比较放大器的输出电压下降，控制脉宽调制器的输出信号vso的脉宽变窄，开关调整管的导通时间变短，即输出电压的占空比减小，使输出电压回落，抵消因输入电压或负载变动引起的输出电压UO的升高，使输出电压保持稳定。其工作流程如图4-28所示。
UO↑→U-↑→uso↓→UO↓（稳定）
图4-28 开关型稳压电源的稳压过程
附件 综合职业能力评估表
综合职业能力评估表
任务 评价标准 配分 扣分
着装及仪表仪容 （1）按规范穿工作服 不穿工作服不得进入实训室 （2）仪表仪容整洁 3分 3
人际交往与团队合作 （1）能与师生进行良好的交流沟通 2分 （2）能与同伴良好的合作 2分 4
工作责任感与自主学习 （1）有强烈的工作责任感 2分 （2）能较好地开展自主学习 2分 4
工作态度与吃苦耐劳 （1）工作态度认真 2分 （2）能吃苦耐劳 2分 4
运用7S管理能力 （1）工器具、器材整理到位 1分 （2）实训工位清洁 1分 （3）节约实训材料 1分 （4）实训安全等 1分 （5）技术资料归档 1分 5
备注 各项目的最高扣分不应超过配分数 成绩
学生自评： 学生签名： 年 月 日
教师评语： 教师签名： 年 月 日
评价反馈汇总表
序号 评价项目 得分 总分
1 任务完成评价（占30%）
2 任务评价表（占50%）
3 综合职业能力评估（占20%）

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