第一章 绪论
1.1 电子技术发展概况
- 技术演进：从1904年电子管发明至今，经历真空管→晶体管→集成电路→SOC（系统级芯片）四次技术革命。
- 应用领域：通信、计算机、生物医学、军事、智能建筑、汽车电子等。
- 学科地位：电子技术是现代工业和科技发展的基石，推动GDP增长与产业升级。
1.2 课程性质与任务
- 技术基础课：介于理论课与专业课之间，强调基本概念、原理与分析方法。
- 教学目标：掌握电子元器件与功能电路知识，培养创新意识与实践能力，为后续自动化与信息技术领域学习奠定基础。
- 分类：模拟电子技术（处理模拟信号）与数字电子技术（处理数字信号）。
第二章 电力电子器件
2.1 器件分类与特性
| 类型 | 特点 | 典型器件 |
|---|---|---|
| 不可控型 | 仅依赖电路条件导通/关断 | 二极管、FRD、SBD |
| 半控型 | 通过信号可导通，关断由电路决定 | 晶闸管（SCR） |
| 全控型 | 信号可控制导通与关断 | GTR、GTO、MOSFET、IGBT |
2.2 关键器件详解
- 晶闸管（SCR）：
• 导通条件：阳极-阴极加正向电压 + 门极触发信号。
• 关断条件：电流低于维持电流或反向电压。
• 派生器件：快速晶闸管、双向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）、光控晶闸管（LTT）。 - IGBT：
• 结构：MOSFET与GTR组合，兼具电压控制与高电流容量。
• 擎住效应：高电流密度导致自锁现象，需优化驱动信号设计。
• 应用：高频开关、大功率逆变电路。
2.3 驱动与保护电路
- 驱动电路：
• 电流驱动：适用于GTR、SCR，需大功率信号。
• 电压驱动：适用于MOSFET、IGBT，需小功率信号。
• 隔离技术：光耦与磁耦（如脉冲变压器）。 - 保护电路：
• 过压保护：RC吸收电路、压敏电阻。
• 过流保护：快速熔断器、电流传感器。
• 缓冲电路：抑制开关损耗（如RCD缓冲电路）。
第三章 整流电路
3.1 单相可控整流电路
- 半波整流：
• 电阻性负载：输出电压 ( U_o = \frac{2}{\pi} U_{2\phi} \cos\alpha )。
• 电感性负载：需续流二极管，导通角扩展至180°。 - 半控桥式整流：
• 输出特性：( U_o = \frac{2}{\pi} U_{2\phi} \cos\alpha )，电流平均值为 ( I_o = \frac{2}{\pi} \frac{U_{2\phi}}{R} \cos\alpha )。
3.2 三相整流电路
- 半波共阴极逆变电路：
• 整流状态（α < 90°）：输出正电压，平均电压 ( U_d = \frac{2\sqrt{2}}{\pi} U_{2\phi} \cos\alpha )。 • 逆变状态（α > 90°）：输出负电压，实现能量回馈电网。
第四章 有源逆变电路
4.1 逆变原理
- 能量流动：直流电源→交流电网，需满足：
- 直流侧存在反向电势源（如电机发电）。
- 控制角 α > 90°（β = 180° – α < 90°）。
4.2 三相桥式逆变电路
- 波形分析：
• 整流状态：输出正弦波，平均电压 ( U_d = \frac{2\sqrt{2}}{\pi} U_{2\phi} \cos\alpha )。
• 逆变状态：输出负弦波，平均电压 ( U_d = -\frac{2\sqrt{2}}{\pi} U_{2\phi} \cos\beta )。
4.3 逆变失败原因
- 触发电路故障、晶闸管损坏、电源异常、换相时间不足。
第五章 直流-直流变流电路
5.1 脉冲调制技术
- PWM（脉宽调制）：频率固定，占空比可调。
- PFM（脉冲频率调制）：频率可调，占空比固定。
5.2 典型电路分析
- Buck电路（降压）：
• 工作模式：晶体管导通时储能，二极管续流时释放能量。
• 电压关系：( U_o = D U_i )（D为占空比）。 - Boost电路（升压）：
• 工作模式：二极管导通时储能，晶体管导通时释放能量。
• 电压关系：( U_o = \frac{1}{1-D} U_i )。 - Buck-Boost电路（升降压）：
• 复合型电路：结合Buck与Boost特性，实现宽范围电压调节。
第六章 实验与设计
6.1 典型实验
- 晶闸管触发特性测试：测量门极触发电压与电流。
- IGBT驱动电路设计：优化栅极电阻与保护电路。
- 直流-直流变换器效率分析：通过示波器与功率计测量损耗。
6.2 设计案例
- 开关电源设计：基于UC3843芯片的Buck电路。
- 太阳能逆变器：三相桥式逆变电路实现DC-AC转换。
总结
电子技术作为现代科技的核心，其发展始终围绕器件创新与电路优化展开。从晶闸管的半控特性到IGBT的全控能力，从整流电路的能量转换到逆变电路的功率回馈，技术迭代不断推动工业与生活的智能化。掌握电力电子器件的原理与应用，熟悉典型电路设计与分析方法，是从事自动化、能源管理等领域工作的必备技能。未来，随着SiC、GaN等宽禁带材料的普及，电子技术将进一步向高频、高压、高效率方向发展。
以上内容系统梳理了教材的核心知识点，涵盖理论分析、电路设计及实际应用，可作为学习与工程设计的参考指南。
