电力电子器件及其驱动电路试验报告.docx

1、电力电子器件及其驱动电路试验报告 . 电力电子技术实验报告 教师 班级 学院 文档 Word . 实验一 二、电力晶体管(GTR)特性研究 一实验目的 1熟悉(GTR)的开关特性与二极管的反向恢复特性及其测试方法 2掌握GTR缓冲电路的工作原理与参数设计要求 二实验容 1不同负载时的GTR开关特性测试。 2不同基极电流时的开关特性测试。 3有与没有基极反压时的开关过程比较。 4并联冲电路性能测试。 5串联冲电路性能测试。 6二极管的反向恢复特性测试。 三实验线路 四实验设备和仪器 文档 Word . 与PWM波形发生器部分1MCL-07电力电子实验箱中的GTR 2双踪示波器 3万用表 4教学实

2、验台主控制屏 五实验方法 不同负载时GTR开关特性测试1 （1）电阻负载时的开关特性测试合向“ ”， 将GTR单元的开关S1GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的 “3”与“5”，“9”与“7”，“15”、“16”与“19”，“29”与“21”，以及GTR单元的“8”、“11”、“18”与主回路的“4”， GTR单元的“22”与主回路的“1”，即按照以下表格的说明连线。 GTR ：1 PWM：1 GTR：6 PWM：2 GTR：3 GTR：5 GTR：9 ：7 GTR GTR：8 11 GTR： 18 ： GTR 4 主回路：GTR

3、：15 GTR：16 GTR：19 GTR：29 GTR：21 GTR：22 主回路：1 用示波器观察，基极驱动信号ib（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“21”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。 t= 1.8 us，t= 1.8 us，t= 1.2 us fons （2）电阻、电感性负载时的开关特性测试 除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将“1”与“22”断开而将“2”与“22”相连)，其余接线与测试方法同上。 t= 2.1 us，t=10.0 us，t= 2.5 us fson 2不同基极电流时的开关特性测试 （1）基极电流

4、较小时的开关过程 断开GTR单元“16”与“19”的连接，将基极回路的“15”与“19”相连，主回路的“1”与GTR单元的“22”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号ib（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“21”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。 t= 1.9 us，t= 10.3 us，t=2.0 us fons （2）基极电流较大时的开关过程 将GTR单元的“15”与“19”的连线断开，再将“14”与“19”相连，其余接线与测试方法同上。 t= 1.7 us，t= 10.9 us，t= 2.2 us fons 六、实验总结 文档 Word

5、 . 1.绘出电阻负载与电阻、电感负载时的GTR开关波形，并在图上标出ton、tS与tf，并分析不同负载时开关波形的差异。 电阻负载 阻感负载 分析：相较于电阻负载来说，阻感负载多了电感的储能与续流作用，所以开通和关断时间均 长于电阻负载。 ，并分析理想基极电流的形状，tfts与ton2.绘出不同基极电流时的开关波形并在图上标出、 探讨获得理想基极电流形的方法。 基极电流较小 基极电流较大 文档 Word . 理想电流形状：开通时间较小，斜率接近90 形成手段：需要较为理想的驱动电路，使其开通和关断时间减少，并且使其幅值在一个较稳 定并合适的值。 七、实验心得体会 629曾祎玲：对原本较为抽象

6、的GTR开关特性，二极管的反向恢复特性等有了更直观的了解。 622王凝碧：不同的负载与基极电流都会影响GTR的开关特性，本次实验使我对这些规律有了更深刻的体会，并对GTR有了进一步的认识。 619亚妮：作为这门课的第一个实验，在实验仪器的使用上有麻烦，示波器的波形调了很久。通过实验基本对实验仪器有所接触和了解通过实验我了解了不同负载时的GTR开关特性及不同基极电流时的开关特性。 文档 Word . MOSFET）特性与驱动电路研究 三功率场效应晶体管（ 一、实验目的 熟悉MOSFET主要参数的测量方法 1 MOSEET对驱动电路的要求2 掌握 3掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法 二、实

7、验容）（Vsd导通电阻Rds输出特性ID=fVGS(th), 1MOSFET主要参数：开启阀值电压跨导gFS, 等的测试 输出延时时间测试。2 驱动电路的输入, 开关特性测试。3电阻与电阻、电感性质载时，MOSFET 有与没有反偏压时的开关过程比较 4 源漏电流测试。栅-5 三、实验设备和仪器 1.NMCL-07电力电子实验箱中的MOSFET与PWM波形发生器部分 2.双踪示波器 3.毫安表 4.电流表 5. 电压表 文档 Word . 四、实验线路 五、实验方法 1MOSFETMOSFETMOSFETMOSFET主要参数测试 1）开启阀值电压VGS(th)测试 （ 开启阀值电压简称开启电压，

8、是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流ID=1mA)的最小栅源电压。 文档 Word . 在主回路的“1”端与MOS管的“25”端之间串入毫安表，测量漏极电流ID，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表,测量MOS管的栅源电压Vgs，并将主回路电位器RP左旋到底，使Vgs=0。 将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流ID=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压VGS（th）。 读取67组ID、Vgs，其中ID=1mA必测，填入表26。 I(mA) 0 036 085 1 153 2.08 3.66 D

9、2887 V(V) 0 2982 33.002 051 3086 3153 gs表2-6 g测试 ）跨导（2FSg=0.14286 S FS I?f(V) 3（）转移特性GSD 文档 Word . 栅源电压Vgs与漏极电流ID的关系曲线称为转移特性。 根据表 2-6的测量数值，绘出转移特性。 I?fV)( 转移特性图4.GSD(4)导通电阻RDS测试 导通电阻定义为RDS=VDS/ID 将电压表接至MOS管的“25”与“23”两端，测量UDS，其余接线同上。改变VGS从小到大读取 ID与对应的漏源电压VDS，测量5-6 组数值，填入表27。 ID(mA) 0.153 0.272 0505 1

10、1233 2.40 538 15.086 15056 14.993 14.966 15036 VDS(V) 15.095 14925 表27 (5)IDf（VSD）测试 文档 Word . 特性，它是指通过额定电流时，并联寄生二极管的正向VDS0时的（ IDfVSD）系指VGS 压降。”端相25端与MOS管的“MOS管的“23”端之间串入安培表，主回路的“4”端与 a在主回路的“3 与VSD的值。”与“2325”之间接入电压表，将RP右旋转到底，读取一组ID连，在MOS管的“VI=0.617 V =30.2 mA GS D”端之间串入安MOS管的“23管的“23”端断开，在主回路“1”端与b将

11、主回路的“3”端与MOS VSD的值。培表，其余接线与测试方法同上，读取另一组ID与IV0.863 V0.549 A = GSD”端之间串入安培表，其余接线与测试方法同23”端与“”端与“23”端断开，在在主回路“2c将“1 的值。上，读取第三组ID与VSDIV0.900 V0.625 A = GSD 6N137输入与输出延时时间的测试2.快速光耦合MOSFET”相连，再将1与“21”与“4”分别与PWM波形发生器的输出“单元的输入“ 将MOSFET”之95”与“”相连，用双踪示波器观察输入波形（“1”与“4”）及输出波形（“”、“单元的“2”与“39”与“4 toff、关门时间。间），记录开

12、门时间ton toff= 0.15 us ， ton= 0.54 us 3.驱动电路的输入、输出延时时间测试 在上接线基础上，再将“5”与“8”、“6”与“7”、“10”、“11”与“12”相连，“13”、“14”与“16”相连，用示波器观察输入“1”与“4”及驱动电路输出“18”与“9”之间波形，记录延时时间toff。 0.05 ms =toff 文档 Word . 4、电阻负载时MOSFET开关特性测试 （1）无关联缓冲时的开关特性测试”与“23”、“214单元的“9”与“”连线断开，再将“20”与“ 24”、“22在上述接线基础上，将MOSFET”以及2122”与“4”分别和MOSFET

13、单元的“25”与“21”相连。用示波器观察“”与“与“9”以及主回路的“1与储存”之间的波形），记录开通时间ton22”与“21”及“25”与“2121“24”与“”之间波形（也可观察“ ts。时间1.6 us ts= ton= 3.4 us （ 2）有并联缓冲时的开关特性测试 21”与“ 26”相连，测试方法同上。”、“在上述接线基础上，再将“25”与“271.5 us ton=3 us ts= 5、电阻、电感负载时的开关特性测试 （1）有并联缓冲时的开关特性测试 ”相连，测试方25”与25”断开，将主回路的“2MOSFET 单元的“单元的“将主回路“1”与MOSFET 法同上。2.0 us

14、 1.6 us tonts= = 6、有栅极反压时的开关过程。2.6 us 2.8 usts=ton = 六、实验总结6N137 1、快速光耦 文档 Word . 2、驱动电路 文档 Word . 3、电阻负载无并联缓冲 文档 Word . 4、电阻负载有并联缓冲 文档 Word . 5、阻感负载 文档 Word . 6、有反压 文档 Word . 七、思考题增大栅极电阻可消除高频振荡，是否栅极电阻越大越好，为什么？请你分析一下，增大栅1. 极电阻能消除高频振荡的原因。 答：栅极电阻并非越大越好。栅极电阻过大，会与极间电容形成RC电路，严重影响MOSFET充放电时间，造成其消耗功率过高，发热严

15、重。 2. 从实验所测的数据与波形，请你说明MOSFET对驱动电路的基本要求有哪一些？ 答：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。 3. 从理论上说，MOSFET的开、关时间是很短的，一般为纳秒级，但是试验中所测得的开、关时间却要大得多，你能否分析一下其中的原因吗？ 文档 Word . 答：可能的原因有：元器件老化、测量仪器误差、人为读数误差等。 八、心得体会 629：掌握了实用驱动电路的工作原理与调试方法，并且对示波器的使用更加熟练。 622：经过本次试验我熟悉了MOSFET主要参数的测量方法以及其对驱动电路的要求。 619：经过对MOSFET参数的测量和电路的调试，使我加深了对MOSFET的了解，了解了电路的原理 文档 Word