北航電力電子實驗報告

1、電力電子實驗報告學(xué)號12031006姓名王天然實驗一 功率場效應(yīng)晶體管(MOSFET)特性與驅(qū)動電路研究一實驗?zāi)康模?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掌握一個實用驅(qū)動電路的工作原理與調(diào)試方法二實驗設(shè)備和儀器1 NMCL-07電力電子實驗箱中的MOSFET與PWM波形發(fā)生器部分2雙蹤示波器3安培表（實驗箱自帶）4電壓表（使用萬用表的直流電壓檔）三實驗方法1MOSFET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)的最小柵源極電壓。在主回路的“1”端與MOS 管的“25”端

2、之間串入毫安表（箱上自帶的數(shù)字安培表表頭），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逐漸向右旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊監(jiān)視毫安表的讀數(shù)，當漏極電流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，填入下表中。ID（mA）0.20.515100200500Vgs（V）2.642.722.863.043.503.633.89（2）跨導(dǎo)gFS測試雙極型晶體管（GTR）通常用hFE（）表示其增

3、益，功率MOSFET器件以跨導(dǎo)gFS表示其增益?？鐚?dǎo)的定義為漏極電流的小變化與相應(yīng)的柵源電壓小變化量之比，即gFS=ID/VGS。 注意典型的跨導(dǎo)額定值是在1/2額定漏極電流和VDS=15V下測得，受條件限制，實驗中只能測到1/5額定漏極電流值，因此重點是掌握跨導(dǎo)的測量及計算方法。根據(jù)上一步得到的測量數(shù)值，計算gFS=0.0038ID（mA）0.20.51510100200500Vgs（V）2.642.722.863.043.133.53.633.89gFS0.0038 0.0036 0.0222 0.0556 0.2432 0.7692 1.1538 （3)導(dǎo)通電阻RDS測試導(dǎo)通電阻定義為R

4、DS=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6組數(shù)值，填入下表中。ID（mA）00.511050100200500VDS（V）14.7814.7714.7514.4613.6412.4810.363.74（4）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

5、取一對ID與VSD的值。ID=28.0mA VSD=0.58Vb 將主回路的“3”端與MOS管的“23”端斷開，在主回路“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，讀取另一對ID與VSD的值。ID=648mA VSD=0。72Vc 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，讀取第三對ID與VSD的值。ID=674mA VSD=0.72V2快速光耦6N137輸入、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

6、”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。ton= 112ns ，toff=520ns3. 驅(qū)動電路的輸入、輸出延時時間測試在上述接線基礎(chǔ)上，再將“5”與“8”、“6”與“7”、“10”與“11”、“12” 與“11”、“14”與“13”、”16”與“13”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tdelay。tdelay=272ns4電阻負載時MOSFET開關(guān)特性測試（1）無并聯(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“

7、20”與“24”、“22”與“23”、“21”與“9”相連，然后將主回路的“1”與“4”分別和MOSFET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），記錄開通時間ton、存儲時間ts、關(guān)斷時間toff。ton= 1.28s ，toff=9.60s（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，測試方法及測試量同上。ton=840ns ，toff=7.60s5電阻、電感負載時的開關(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MO

8、SFET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=27.2 s ，toff=940ns（2）無并聯(lián)緩沖時的開關(guān)特性測試將并聯(lián)緩沖電路斷開，測試方法同上。ton=21.8s，toff=1.4s6不同柵極電阻時的開關(guān)特性測試電阻、電感負載，有并聯(lián)緩沖電路（1）柵極電阻采用R6=200時的開關(guān)特性。ton=840ns ，toff=7.60s（2）柵極電阻采用R7=470時的開關(guān)特性。ton= 24s ，toff=2.16s（3）柵極電阻采用R8=1.2k時的開關(guān)特性。ton=29.6s，toff=4.8s7柵源極電容充放電電流測試電阻負載，柵極電阻采

9、用R6，用示波器觀察R6兩端波形并記錄該波形的正負幅值。正幅值為 4.16V 負幅值為332mV8 消除高頻振蕩試驗當采用電阻、電感負載，無并聯(lián)緩沖，柵極電阻為R6時，可能會產(chǎn)生較嚴重的高頻振蕩，通常可用增大柵極電阻的方法消除，當出現(xiàn)高頻振蕩時，可將柵極電阻用較大阻值的R8。六實驗總結(jié)1.分析柵極電阻大小對開關(guān)過程影響的物理原因。開關(guān)速度由電容和電阻的時間常數(shù)決定，改變柵極電阻大小會改變時間常數(shù)，進而影響開關(guān)過程。2消除高頻振蕩的措施與效果。增加?xùn)艠O電阻可以消除高頻振蕩。產(chǎn)生高頻振蕩的原因是在開關(guān)通斷時，mosfet的結(jié)電容的充放電動作流過柵極回路，如果存在電感就會產(chǎn)生一個電壓尖峰（U=L*di/dt）。增