電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名教師班級學(xué)院Word 文檔實(shí)驗(yàn)一、電力晶體管（GTR特性研究一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉（GTRW開關(guān)特性與二極管的反向恢復(fù)特性及其測試方法2 .掌握GTR緩沖電路的工作原理與參數(shù)設(shè)計(jì)要求二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .不同負(fù)載時(shí)的GTR開關(guān)特性測試。2 .不同基極電流時(shí)的開關(guān)特性測試。3 .有與沒有基極反壓時(shí)的開關(guān)過程比較4 .并聯(lián)沖電路性能測試。5 .串聯(lián)沖電路性能測試。6 .二極管的反向恢復(fù)特性測試。三.實(shí)驗(yàn)線路四.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1 . MCL-07電力電子實(shí)驗(yàn)箱中的GTR與PWM波形發(fā)生器部分2 .雙蹤示波器3 .萬用表4 .教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏五.實(shí)驗(yàn)方法1 .不同負(fù)載時(shí)GTR開關(guān)

2、特性測試（1）電阻負(fù)載時(shí)的開關(guān)特性測試GTR單元的開關(guān)S1合向LTL "，將GTR單元的輸入“1”與6"分別與PWM波形發(fā)生器的輸 出1"與2*相連，冉分別連接GTR單元的3”與5腦W 與7：15"、16'與 19"，29與21”，以及GTR單元的8”、11“、18”與主回路的4，GTR單元的22”與主回路的1"，即按照以 下表格的說明連線。GTR : 1GTR: 6GTR: 3GTR: 9GTR: 8GTR: 15GTR: 29GTR 220u0U3JPWM : 1PWM : 2GTR: 5GTR: 7GTR: 11GTR:

3、 16GTR: 21主回路：15JGTR: 185GTR: 19主回路：4用示波器觀察，基極驅(qū)動(dòng)信號ib （ 19”與 18”之間）及集電極電流ic （ 21”與 18”之間）波形, 記錄開通時(shí)間ton ,存貯時(shí)間ts、下降時(shí)間tf。ton= 1.8 us, ts= 1.8 us, tf= 1.2 us（2）電阻、電感性負(fù)載時(shí)的開關(guān)特性測試除了將主回器部分由電阻負(fù)載改為電阻、電感性負(fù)載以外（即將V與22”斷開而將2"與22”相連），其余接線與測試方法同上。ton= 2.1 us, ts= 10.0 us, tf= 2.5 us2 .不同基極電流時(shí)的開關(guān)特性測試（1）基極電流較小時(shí)的開

4、關(guān)過程斷開GTR單元16”與19”的連接，將基極回路的15”與19”相連，主回路的1“”與GTR單元的22”相連其余接線同上，測量并記錄基極驅(qū)動(dòng)信號ib（ 19”與 18”之間）及集電極電流ic（ 21"與18”之間）波形，記錄開通時(shí)間ton,存貯時(shí)間ts、下降時(shí)間tf0ton= 1.9 us, ts= 10.3 us, tf=2.0 us（2）基極電流較大時(shí)的開關(guān)過程將GTR單元的15”與19”的連線斷開，再將14“與 19”相連，其余接線與測試方法同上。ton= 1.7 us, ts= 10.9 us, tf= 2.2 us六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1.繪出電阻負(fù)載與電阻、電感負(fù)載時(shí)的 GTR

5、開關(guān)波形，并在圖上標(biāo)出ton、tS與tf,并分析不 同負(fù)載時(shí)開關(guān)波形的差異。電阻負(fù)載阻感負(fù)載分析：相較于電阻負(fù)載來說，阻感負(fù)載多了電感的儲(chǔ)能與續(xù)流作用，所以開通和關(guān)斷時(shí)間均 長于電阻負(fù)載。2.繪出不同基極電流時(shí)的開關(guān)波形并在圖上標(biāo)出ton、ts與tf,并分析理想基極電流的形狀,探討獲得理想基極電流形的方法?；鶚O電流較小基極電流較大理想電流形狀：開通時(shí)間較小，斜率接近 90形成手段：需要較為理想的驅(qū)動(dòng)電路，使其開通和關(guān)斷時(shí)間減少，并且使其幅值在一個(gè)較穩(wěn) 定并合適的值。七、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)629曾祎玲：對原本較為抽象的GTR開關(guān)特性，二極管的反向恢復(fù)特性等有了更直 觀的了解。622王凝碧：不同的負(fù)載與

6、基極電流都會(huì)影響 GTR的開關(guān)特性，本次實(shí)驗(yàn)使我對這 些規(guī)律有了更深刻的體會(huì)，并對 GTR有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。619孫亞妮：作為這門課的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)儀器的使用上有麻煩，示波器的波 形調(diào)了很久。通過實(shí)驗(yàn)基本對實(shí)驗(yàn)儀器有所接觸和了解通過實(shí)驗(yàn)我了解了不同負(fù)載 時(shí)的GTR開關(guān)特性及不同基極電流時(shí)的開關(guān)特性。三 功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)特性與驅(qū)動(dòng)電路研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .熟悉MOSFET主要參數(shù)的測量方法2 .掌握MOSEETM驅(qū)動(dòng)電路的要求3 .掌握一個(gè)實(shí)用驅(qū)動(dòng)電路的工作原理與調(diào)試方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 . MOSFET主要參數(shù)：開啟閥值電壓 VGS(th),跨導(dǎo)gFS導(dǎo)通電阻Rds輸出特性I

7、D=f (Vsd) 等的測試2 .驅(qū)動(dòng)電路的輸入，輸出延時(shí)時(shí)間測試。3 .電阻與電阻、電感性質(zhì)載時(shí)，MOSFET開關(guān)特性測試。4 .有與沒有反偏壓時(shí)的開關(guān)過程比較5 .柵-源漏電流測試。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1 .NMCL-07電力電子實(shí)驗(yàn)箱中的 MOSFET與PWM波形發(fā)生器部分2 .雙蹤示波器3 .毫安表4 .電流表5 .電壓表四、實(shí)驗(yàn)線路五、實(shí)驗(yàn)方法1. MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET要參數(shù)測試(1)開啟閥值電壓VGS(th)M試開啟閥值電壓簡稱開啟電壓，是指器件流過一定量的漏極電流時(shí)(通常取漏極電流ID=1mA)的最小柵源電壓。Word 文檔在主回路的“1”端與MOS管的

8、25"端之間用入毫安表，測量漏極電流ID,將主回路的“3”與4,端分別與MOS管的24”與23”相連再在24”與23”端間接入電壓表測量MOS管的柵源電壓Vgs,并將主回路電位器RP左旋到底，使Vgs=0o將電位器RP逐漸向右旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊監(jiān)視毫安表的讀數(shù)，當(dāng)漏極電流ID=1mA時(shí)的柵源電壓 值即為開啟閥值電壓 VGS (th)。讀取67組ID、Vgs,其中ID=1mA必測，填入表26。L(mA)00. 360. 8511. 532.083.66Vgs(V)02. 8872. 9823.0023. 0513. 0863. 153表2-6(2)跨導(dǎo)gFS測試gFS =0.14286 S

9、(3)轉(zhuǎn)移特性ID f (VGS)柵源電壓Vgs與漏極電流ID的關(guān)系曲線稱為轉(zhuǎn)移特性。根據(jù)表2-6的測量數(shù)值，繪出轉(zhuǎn)移特性。圖4.轉(zhuǎn)移特性Id f (Vgs )(4)導(dǎo)通電阻RDS測試導(dǎo)通電阻定義為RDS=VDS/ID將電壓表接至MOS管的25”與23”兩端，測量UDS,其余接線同上。改變VGS從小到大讀取ID與對應(yīng)的漏源電壓 VDS,測量5-6組數(shù)值，填入表27。ID(mA)0.1530.2720. 50511 . 2332.405. 38VDS(V)15.09515.08615. 05614.99314.96615. 03614. 925(5)ID = f (VSD)測試ID=f （VSD

10、）系指VGS= 0時(shí)的VDS特性，它是指通過額定電流時(shí)，并聯(lián)寄生二極管的正向 壓降。a.在主回路的3'端與MOS管的23"端之間用入安培表，主回路的4端與MOS管的25”端相 連，在MOS管的23”與25”之間接入電壓表，將RP右旋轉(zhuǎn)到底，讀取一組ID與VSD的值。Id=30.2 mAVgs =0.617 Vb.將主回路的3”端與MOS管的23”端斷開，在主回路r端與MOS管的23"端之間串入安 培表，其余接線與測試方法同上，讀取另一組 ID與VSD的值。Id=0.549 AVgs = 0.863 Vc.將r端與23”端斷開，在在主回路2”端與23”端之間申入安培表

11、，其余接線與測試方法同 上，讀取第三組ID與VSD的值。Id=0.625 AVgs = 0.900 V2 .快速光耦合6N137輸入與輸出延時(shí)時(shí)間的測試將MOSFET單元的輸入“1”與4”分別與PWM波形發(fā)生器的輸出“1與2”相連，再將MOSFET 單元的2”與3施、9K與4腦相連，用雙蹤示波器觀察輸入波形（“1”與4K ）及輸出波形（5與9"之 間），記錄開門時(shí)間ton、關(guān)門時(shí)間toff。ton= 0.54 us , toff= 0.15 us3 .驅(qū)動(dòng)電路的輸入、輸出延時(shí)時(shí)間測試在上接線基礎(chǔ)上，再將“5”與8施、6腦與T、10"、11'與 12”相連，13“、1

12、4”與 16”相連，用示波器觀察輸入“1”與4腦及驅(qū)動(dòng)電路輸出18“與9"'之間波形，記錄延時(shí)時(shí)間toff。toff= 0.05 ms4、電阻負(fù)載時(shí)MOSFET開關(guān)特性測試(1)無關(guān)聯(lián)緩沖時(shí)的開關(guān)特性測試在上述接線基礎(chǔ)上，將 MOSFET單元的9”與4施連線斷開，再將20“與24”、22與23“、2f” 與9”以及主回路的1'與4"分別不WOSFET單元的25”與21”相連。用示波器觀察22”與21”以及 24”與21'之間波形(也可觀察22”與21”及25”與21”之間的波形)，記錄開通時(shí)間ton與儲(chǔ)存 時(shí)間tSoton= 3.4 us ts=1.

13、6 us(2)有并聯(lián)緩沖時(shí)的開關(guān)特性測試在上述接線基礎(chǔ)上，再將“25”與27“、21”與26”相連，測試方法同上。ton =3 usts=1.5 us5、電阻、電感負(fù)載時(shí)的開關(guān)特性測試(1)有并聯(lián)緩沖時(shí)的開關(guān)特性測試將主回路“1”與MOSFET單元的25”斷開，將主回路的2" 9OSFET單元的25”相連，測試方 法同上。ton = 1.6 usts=2.0 us6、有柵極反壓時(shí)的開關(guān)過程。ton = 2.8 usts=2.6 us六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、快速光耦6N137Word 文檔2、驅(qū)動(dòng)電路if3、電阻負(fù)載無并聯(lián)緩沖4、電阻負(fù)載有并聯(lián)緩沖5、阻感負(fù)載6、有反壓七、思考題1 .增大柵極電阻可消除高頻振蕩，是否柵極電阻越大越好，為什么？請你分析一下，增大柵 極電阻能消除高頻振蕩的原因。答：柵極電阻并非越大越好。柵極電阻過大，會(huì)與極間電容形成RC電路，嚴(yán)重影響MOSFET 充放電時(shí)間，造成其消耗功率過高，發(fā)熱嚴(yán)重。2 .從實(shí)驗(yàn)所測的數(shù)據(jù)與波形，請你說明 MOSFET對驅(qū)動(dòng)電路的基本要求有哪一些？答：要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動(dòng)功率小且電路簡單。3 .從理論上說，MOSFET的開、關(guān)時(shí)間是很短的，