電力電子器件與驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告

...wd......wd......wd...電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名教師班級(jí)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(cè)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(cè)試。2．不同基極電流時(shí)的開關(guān)特性測(cè)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(cè)試。5．串聯(lián)沖電路性能測(cè)試。6．二極管的反向恢復(fù)特性測(cè)試。=3\*DBNUM3三．實(shí)驗(yàn)線路=4\*DBNUM3四．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)生器局部2．雙蹤示波器3．萬用表4．教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏=5\*DBNUM3五．實(shí)驗(yàn)方法1．不同負(fù)載時(shí)GTR開關(guān)特性測(cè)試〔1〕電阻負(fù)載時(shí)的開關(guān)特性測(cè)試GTR單元的開關(guān)S1合向“〞，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：5GTR：9GTR：7GTR：8GTR：11GTR：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(dòng)信號(hào)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=1.8us，ts=1.8us，tf=1.2us〔2〕電阻、電感性負(fù)載時(shí)的開關(guān)特性測(cè)試除了將主回器局部由電阻負(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(cè)試方法同上。ton=2.1us，ts=10.0us，tf=2.5us2．不同基極電流時(shí)的開關(guān)特性測(cè)試〔1〕基極電流較小時(shí)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(cè)量并記錄基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)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=1.9us，ts=10.3us，tf=2.0us〔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(cè)試方法同上。ton=1.7us，ts=10.9us，tf=2.2us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(zhǎng)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)定并適宜的值。七、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)629曾祎玲：對(duì)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(huì)影響GTR的開關(guān)特性，本次實(shí)驗(yàn)使我對(duì)這些規(guī)律有了更深刻的體會(huì)，并對(duì)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(duì)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(chǎng)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(cè)量方法2．掌握MOSEET對(duì)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ID=f〔Vsd〕等的測(cè)試2．驅(qū)動(dòng)電路的輸入,輸出延時(shí)時(shí)間測(cè)試。3．電阻與電阻、電感性質(zhì)載時(shí)，MOSFET開關(guān)特性測(cè)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(cè)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)生器局部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主要參數(shù)測(cè)試〔1〕開啟閥值電壓VGS(th)測(cè)試 開啟閥值電壓簡(jiǎn)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。 在主回路的“1〞端與MOS管的“25〞端之間串入毫安表，測(cè)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(cè)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(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6—7組ID、Vgs，其中ID=1mA必測(cè)，填入表2—6。ID(mA)00．360．8511．532.083.66Vgs(V)02．8872．9823.0023．0513．0863．153表2-6 〔2〕跨導(dǎo)測(cè)試=0.14286S〔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(cè)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(cè)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(cè)量UDS，其余接線同上。改變VGS從小到大讀取ID與對(duì)應(yīng)的漏源電壓VDS，測(cè)量5-6組數(shù)值，填入表2—7。ID(mA)0.1530.2720．50511．2332.405．38VDS(V)15.09515.08615．05614.99314.96615．03614．925表2—7(5)ID＝f〔VSD〕測(cè)試 ID＝f〔VSD〕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。=30.2mA=0.617Vb．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(cè)試方法同上，讀取另一組ID與VSD的值。= 0.549A=0.863Vc．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(cè)試方法同上，讀取第三組ID與VSD的值。= 0.625A=0.900V2.快速光耦合6N137輸入與輸出延時(shí)時(shí)間的測(cè)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(shí)間ton、關(guān)門時(shí)間toff。 ton=0.54us，toff=0.15us3.驅(qū)動(dòng)電路的輸入、輸出延時(shí)時(shí)間測(cè)試 在上接線根基上，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(dòng)電路輸出“18〞與“9〞之間波形，記錄延時(shí)時(shí)間toff。toff=0.05ms4、電阻負(fù)載時(shí)MOSFET開關(guān)特性測(cè)試 〔1〕無關(guān)聯(lián)緩沖時(shí)的開關(guān)特性測(cè)試 在上述接線根基上，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ts。ton=3.4us ts=1.6us 〔2〕有并聯(lián)緩沖時(shí)的開關(guān)特性測(cè)試 在上述接線根基上，再將“25〞與“27〞、“21〞與“26〞相連，測(cè)試方法同上。ton=3us ts=1.5us5、電阻、電感負(fù)載時(shí)的開關(guān)特性測(cè)試 〔1〕有并聯(lián)緩沖時(shí)的開關(guān)特性測(cè)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(cè)試方法同上。ton=1.6usts=2.0us6、有柵極反壓時(shí)的開關(guān)過程。ton=2.8usts=2.6us六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、快速光耦6N1372、驅(qū)動(dòng)電路電阻負(fù)載無并聯(lián)緩沖電阻負(fù)載有并聯(lián)緩沖阻感負(fù)載有反壓七、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(qǐng)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(cè)的數(shù)據(jù)與波形，請(qǐng)你說明MOSFET對(duì)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(jiǎn)單。3. 從理論上說，MO