上海交大電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn)四 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)特性與驅(qū)動一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉IGBT主要參數(shù)與開關(guān)特性的測試方法。2掌握混合集成驅(qū)動電路EXB840的工作原理與調(diào)試方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1IGBT主要參數(shù)測試。2EXB840性能測試。3IGBT開關(guān)特性測試。4過流保護(hù)性能測試。三、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備1MCL-07電力電子實(shí)驗(yàn)箱中的IGBT與PWM波形發(fā)生器部分。2雙蹤示波器。3毫安表4電壓表5電流表6MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏四、 實(shí)驗(yàn)示意圖五、 實(shí)驗(yàn)有關(guān)原理及原始計(jì)算數(shù)據(jù)，所應(yīng)用的公式 絕緣柵極雙極型晶體管是雙極型電力晶體管和MOSFET的復(fù)合。IGBT是Insulated

2、 Gate Bipolar Transistor的縮寫。電力晶體管飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大。MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，流過反向基極電流，使IGBT關(guān)斷。IGBT的驅(qū)動方法和MOSFET基本相同，只需控制輸入極N一溝道MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當(dāng)MOSFET的溝道形成后，從P+基極注入到N一層的空穴（少子），對N一層進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小N一層的電阻，使IGB

3、T在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓。 IGBT的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性和開關(guān)特性。IGBT的伏安特性是指以柵源電壓Ugs為參變量時，漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。   IGBT的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id與柵源電壓Ugs之間的關(guān)系曲線。它與MOSFET的轉(zhuǎn)移特性相同，當(dāng)柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th)時，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。在IGBT導(dǎo)通后的大部分漏極電流范圍內(nèi)，Id與Ugs呈線性關(guān)系。最高柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為15V左右。IGBT的開關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。

4、IGBT處于導(dǎo)通態(tài)時，由于它的PNP晶體管為寬基區(qū)晶體管，所以其B值極低。耐壓1000V的IGBT通態(tài)壓降為23V。IGBT處于斷態(tài)時，只有很小的泄漏電流存在。六、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1 IGBT主要參數(shù)測試（1） 開啟閥值電壓VGS（th）測試表4-1ID（mA）0.030.260.420.651.001.632.002.60Vgs（V）4.995.305.375.445.505.585.635.65（2）跨導(dǎo)gFS測試表4-2ID（mA）0.020.150.661.001.701.962.233.05Vgs（V）4.985.225.445.505.585.605.625.67（3）導(dǎo)通電阻RDS

5、測試表43ID（mA）0.020.260.621.001.533.115.907.06VDS（V）14.8514.8514.8414.8314.8214.7814.7014.672EXB840性能測試（1）輸入輸出延時時間測試ton= 0.9s ，toff= 0.6s（2）保護(hù)輸出部分光耦延時時間測試延時時間 t=32.4s（3）過流慢速關(guān)斷時間測試慢速關(guān)斷時間 t=15s（4）關(guān)斷時的負(fù)柵壓測試關(guān)斷時的負(fù)柵壓值 U=-4.0V（5）過流閥值電壓測試過流保護(hù)閥值電壓值 U=7.59V3開關(guān)特性測試（1）電阻負(fù)載時開關(guān)特性測試開通時間ton= 2.1s 關(guān)斷時間toff= 1.1s（2）電阻，電

6、感負(fù)載時開關(guān)特性測試開通時間ton= 1.9s 關(guān)斷時間toff= 1.0s（3）不同柵極電阻時開關(guān)特性測試開通時間ton= 560ns 關(guān)斷時間toff= 1.16s七、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算及曲線1. EXB840性能測試(1)輸入輸出延時時間，“1”與“13”及EXB840輸出“12”與“13”之間波形(2)保護(hù)輸出部分光耦延時時間測試，“8”與“13”及“4”與“13” 之間波形(3)過流慢速關(guān)斷時間，“1”與“13”及“12”與“13”之間波形(4)關(guān)斷時的負(fù)柵壓，“12”與“17”之間波形(5) 過流閾值電壓測試2.開關(guān)特性測試(1)電阻負(fù)載時開關(guān)特性（R53k），“8”與“15”及“1

7、4”與“15”的波形電阻負(fù)載時開關(guān)特性(R4=27)，“8”與“15”及“14”與“15”的波形(2) 電阻，電感負(fù)載時開關(guān)特性（R53k），“8”與“15”及“16”與“15”的波形電阻，電感負(fù)載時開關(guān)特性(R4=27)，“8”與“15”及“16”與“15”的波形3. 并聯(lián)緩沖電路作用測試(1)電阻負(fù)載，有緩沖電路時,“14”與“17”及“18”與“17”之間波形電阻負(fù)載，沒有緩沖電路時,“14”與“17”及“18”與“17”之間波形(2)電阻-電感負(fù)載，有緩沖電路時,“14”與“17”及“18”與“17”之間波形電阻-電感負(fù)載，沒有緩沖電路時“14”與“17”及“18”與“17”之間波形4. 過電流保護(hù)性能測試(1) 過流前(2) 過流后八、 思考題：試對由EXB840構(gòu)成的驅(qū)動電路的優(yōu)缺點(diǎn)作出評價。 答：由EXB840構(gòu)成的驅(qū)動電路的優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動電路體積小，效率高，保護(hù)功能完善，免調(diào)試，可靠性高。具備過流軟關(guān)斷、高速光耦隔離、欠壓鎖定、故障信號輸出功能?？刂齐娐返恼艺{(diào)制波可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況調(diào)節(jié)其頻率。該驅(qū)動模塊能驅(qū)動150A/600V和75A/1200V的IGBT，該模塊內(nèi)部驅(qū)動電路使信號延遲1s，所以適用于高達(dá)4