北航电力电子实验报告Word文档下载推荐.docx
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3.掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二.实验设备和仪器
1.NMCL-07电力电子实验箱中的MOSFE与PWM波形发生器部
分
2.双踪示波器
3.安培表(实验箱自带)
4.
图2-2MOSFE实验电路
5.电压表(使用万用表的直流电压档)
三.实验方法
1.MOSFE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,是指器件流过一定量的漏极电流时(通常取漏极电流lD=1mA的最小栅源极电压。
在主回路的“1”端与MOS管的“25”端之间串入毫安表(箱上自带的数字安培表表头),测量漏极电流Id,将主回路的“3”与“4”端分别与MOST的“24”与“23”相连,再在“24”与“23”端间接入电压表,测量MOSf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lD=1mA寸的栅源电压值即为开启阀值电压Vsth)。
读取6—7组Id、Vgs,其中lD=1mA必测,填入下表中
ld(mA
0.2
0.5
1
5
100
200
500
Vg(V)
2.64
2.72
2.86
3.04
3.50
3.63
3.89
双极型晶体管(GTR通常用hFE(B)表示其增益,功率MOSFET器件以跨导gFs表示其增益。
跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电压小变化量之
比,即gFs=^Id/△VGSo
★注意典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和“s=15V下测得,受条件限制,实验中只能测到1/5额定漏极电流值,因此重点是掌握跨导的测量及计算方法。
根据上一步得到的测量数值,计算gFS=0.0038Q
Id(mA
10
Vgs(V)
3.13
3.5
gFs
0.0038(
).00360.(
)2220.05
>
560.243
20.7692
1.1538
(3)导通电阻R)s测试
导通电阻定义为FDs=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6组数
值,填入下表中
50
Vds(V)
14.78
14.77
14.75
14.46
13.64
12.48
10.36
3.74
600
a.在主回路的“3”端与MOS管的“23”端之间串入安培表,主回路的“4”端与MOS管的“25”端相连,在MOS管的
“23”与“25”之间接入电压表,将RP右旋转到底,读取—对ID与VsD的值。
ID=28.0mAVSd=0.58V
b.将主回路的“3”端与MOS管的“23”端断开,在主回路
“1”端与MOSI的“23”端之间串入安培表,其余接线与测试方法同上,读取另一对Id与Vsd的值。
ID=648mAVSD=C。
72V
c.将“1”端与“23”端断开,在在主回路“2”端与“23”端之间串入安培表,其余接线与测试方法同上,读取第三对
ID与VSD的值。
ID=674mAVsD=0.72V
2.快速光耦6N137输入、输出延时时间的测试
将MOSFE单元的输入“1”与“4”分别与PW波形发生器的输出
“1”与“2”相连,再将MOSFE单元的“2”与“3”、“9”与“4”相连,用双踪示波器观察输入波形(“1”与“4”)及输出波形(“5”与“9”之间),记录开门时间ton、关门时间toff。
ton=112ns,toff=520ns
3.驱动电路的输入、输出延时时间测试
在上述接线基础上,再将“5”与“8”、“6”与“7”、“10”与“11”、“12”与“11”、“14”与“13”、”16”与“13”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tdelay。
tdelay=272nS
4.电阻负载时MOSFE开关特性测试
(1)无并联缓冲时的开关特性测试
在上述接线基础上,将MOSFE单元的“9”与“4”连线断开,再将“20”与“24”、“22”与“23”、“21”与“9”相连,然后将主回路的“1”与“4”分别和MOSFE单元的“25”与“21”相连。
用示波器观察“22”与“21”以及“24”与“21”之间波形(也可观察“22”与“21”及“25”与“21”之间的波形),记录开通时间3、存储时间tS、关断时间toff。
ton=1.28[is,toff=9.60ys
(2)有并联缓冲时的开关特性测试
在上述接线基础上,再将“25”与“27”、“21”与“26”相连,测试方法及测试量同上。
ton=840ns,toff=7.60is
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
将主回路“1”与MOSFE单元的“25”断开,将主回路的“2”与MOSFE单元的“25”相连,测试方法同上。
ton=27.2is,toff=940ns
(2)无并联缓冲时的开关特性测试
将并联缓冲电路断开,测试方法同上。
ton=21.8is,toff=1.4is
6.不同栅极电阻时的开关特性测试
电阻、电感负载,有并联缓冲电路
(1)栅极电阻采用R6=200Q时的开关特性。
ton=84Ons,toff=7.60⑴
(2)栅极电阻采用R7=470Q时的开关特性。
ton=24[is,toff=2.16is
(3)栅极电阻采用R8=1.2kQ时的开关特性。
ton=29.6Is,toff=4.8is
7.栅源极电容充放电电流测试
电阻负载,栅极电阻采用用示波器观察F6两端波形并记录该波形的正负幅值。
正幅值为4.16V负幅值为332mV
8.消除咼频振荡试验
当采用电阻、电感负载,无并联缓冲,栅极电阻为民时,可能会产生较严重的高频振荡,通常可用增大栅极电阻的方法消除,当出现高频振荡时,可将栅极电阻用较大阻值的F8。
六.实验总结
1.分析栅极电阻大小对开关过程影响的物理原因。
开关速度由电容和电阻的时间常数决定,改变栅极电阻大小会改变时间常数,进而影响开关过程。
2.消除高频振荡的措施与效果。
增加栅极电阻可以消除高频振荡。
产生高频振荡的原因是在开关通断时,mosfet的结电容的充放电动作流过栅极回路,如果存在电感就会产生一个电压尖峰(U=L*di/dt)。
增加栅极电阻,充放电电流会减小,在结电容不变的情况下充电时间(dt)会变长,从而减小尖峰的峰值,也就是消除了高频振荡。
3.实验的收获、体会通过这个实验我熟悉了MOSFE主要参数的测量方法和MOSFE开关特
性的测试方法,了解了数字示波器的使用,并联缓冲的作用,以及高频振荡产生的原因等。
如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!
(4)Id=f(VSd)测试
ID=f(VSD)系指VGS=0时的VD4S特性,它是指通过额定电流时,并联寄生二极管的正向压降。
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