電力電子器件及其驅(qū)動電路實(shí)驗(yàn)報告

1、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報告姓名 教師 班級 學(xué)院 實(shí)驗(yàn)一二、電力晶體管(GTR)特性研究一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉(GTR)的開關(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)載時的GTR開關(guān)特性測試。2不同基極電流時的開關(guān)特性測試。3有與沒有基極反壓時的開關(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1MCL-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)臺主控制屏五實(shí)驗(yàn)方法1不同負(fù)載時GTR開關(guān)特性測試（1）電阻負(fù)載時的開關(guān)特性測試GTR單元的開關(guān)S1合向

2、“ ”， 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，再分別連接GTR單元的 “3”與“5”，“9”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 ：1PWM：1GTR：6PWM：2GTR：3GTR：5 GTR：9GTR：7GTR：8GTR：11 GTR：18 主回路：4GTR：15GTR：16GTR：19GTR：29GTR：21GTR：22主回路：1用示波器觀察，基極驅(qū)動信號ib（“19”與“18”之間）及集電極

3、電流ic（“21”與“18”之間）波形，記錄開通時間ton，存貯時間ts、下降時間tf。ton= 1.8 us，ts= 1.8 us，tf= 1.2 us（2）電阻、電感性負(fù)載時的開關(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“1”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不同基極電流時的開關(guān)特性測試（1）基極電流較小時的開關(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

4、信號ib（“19”與“18”之間）及集電極電流ic（“21”與“18”之間）波形，記錄開通時間ton，存貯時間ts、下降時間tf。ton= 1.9 us，ts= 10.3 us，tf=2.0 us （2）基極電流較大時的開關(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)載時的GTR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)載多了電感的儲能與續(xù)流作用，所以

5、開通和關(guān)斷時間均長于電阻負(fù)載。2.繪出不同基極電流時的開關(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：開通時間較小，斜率接近90形成手段：需要較為理想的驅(qū)動電路，使其開通和關(guān)斷時間減少，并且使其幅值在一個較穩(wěn)定并合適的值。七、實(shí)驗(yàn)心得體會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)載與基極電流都會影響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，并對GTR有了進(jìn)一步的認(rèn)識。619孫亞妮：作為這門課的第一個實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)儀器的使用上有麻煩

6、，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)載時的GTR開關(guān)特性及不同基極電流時的開關(guān)特性。三 功率場效應(yīng)晶體管（MOSFET）特性與驅(qū)動電路研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉MOSFET主要參數(shù)的測量方法2掌握MOSEET對驅(qū)動電路的要求3掌握一個實(shí)用驅(qū)動電路的工作原理與調(diào)試方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1MOSFET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ID=f（Vsd）等的測試2驅(qū)動電路的輸入,輸出延時時間測試。3電阻與電阻、電感性質(zhì)載時，MOSFET開關(guān)特性測試。4有與沒有反偏壓時的開關(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.NM

7、CL-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1MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET主要參數(shù)測試（1）開啟閥值電壓VGS(th)測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（通常取漏極電流ID=1mA)的最小柵源電壓。在主回路的“1”端與MOS管的“25”端之間串入毫安表，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=0。將電位器RP逐漸向

8、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。ID(mA)003608511532.083.66Vgs(V)0288729823.002305130863153表2-6（2）跨導(dǎo)測試=0.14286 S（3）轉(zhuǎn)移特性柵源電壓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(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

9、源電壓VDS，測量5-6組數(shù)值，填入表27。ID(mA)0.1530.2720505112332.40538VDS(V)15.09515.0861505614.99314.9661503614925表27 (5)IDf（VSD）測試IDf（VSD）系指VGS0時的VDS特性，它是指通過額定電流時，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”端之間串入安培表，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。=30.2 mA =0.617 Vb將主回路的“3”端與MOS管的“23”端斷開，在主

10、回路“1”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。=0.549 A =0.863 Vc將“1”端與“23”端斷開，在在主回路“2”端與“23”端之間串入安培表，其余接線與測試方法同上，讀取第三組ID與VSD的值。=0.625 A=0.900 V2.快速光耦合6N137輸入與輸出延時時間的測試將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”、“9”與“4”相連，用雙蹤示波器觀察輸入波形（“1”與“4”）及輸出波形（“5”與“9”之間），記錄開門時間ton、關(guān)門時間toff。

11、ton= 0.54 us ，toff= 0.15 us3.驅(qū)動電路的輸入、輸出延時時間測試在上接線基礎(chǔ)上，再將“5”與“8”、“6”與“7”、“10”、“11”與“12”相連，“13”、“14”與“16”相連，用示波器觀察輸入“1”與“4”及驅(qū)動電路輸出“18”與“9”之間波形，記錄延時時間toff。toff= 0.05 ms4、電阻負(fù)載時MOSFET開關(guān)特性測試（1）無關(guān)聯(lián)緩沖時的開關(guān)特性測試在上述接線基礎(chǔ)上，將MOSFET單元的“9”與“4”連線斷開，再將“20”與“24”、“22”與“23”、“21”與“9”以及主回路的“1”與“4”分別和MOSFET單元的“25”與“21”相連。用示波

12、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），記錄開通時間ton與儲存時間ts。 ton= 3.4 us ts=1.6 us（2）有并聯(lián)緩沖時的開關(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 us ts=1.5 us5、電阻、電感負(fù)載時的開關(guān)特性測試（1）有并聯(lián)緩沖時的開關(guān)特性測試將主回路“1”與MOSFET單元的“25”斷開，將主回路的“2”與MOSFET單元的“25”相連，測試方法同上。ton=1.6 us ts=2.0 us6、有柵極反壓時的開關(guān)過程。ton=2.

13、8 us ts=2.6 us六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、快速光耦6N1372、驅(qū)動電路3、 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，會與極間電容形成RC電路，嚴(yán)重影響MOSFET充放電時間，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)動電路的基本要求有哪一些？ 答：要求驅(qū)動電路具有較小的輸入電阻，驅(qū)動功率小且電路簡單。3.從理論上說，MOSFET的開、關(guān)時間是很短的，一般為納秒級，但是試驗(yàn)中所測得的