北航电力电子实验报告

1、电力电子实验报告学号姓名12031006王天然实验一功率场效应晶体管（MOSFET特性与驱动电路研究实验目的：1. 熟悉MOSFE主要参数的测量方法2. 掌握MOSEE对驱动电路的要求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）PWM波形发生主电路图2-2 MOSFE实验电路4. 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

2、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 Vs th)。读取67组Id、Vgs,其中lD=1mA必测，填入下表中l d (mA0.20.515100200500Vg(V)2.642.722.863.043.5

3、03.633.89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=I d/ V GSo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=0.0038 QI d (mA0.20.51510100200500Vgs (V)2.642.722.863.043.133.53.633.89gFs0.0038 ().0036 0.()222 0

4、.05>56 0.2432 0.76921.1538(3)导通电阻R)s测试导通电阻定义为FDs=VDs/I d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I d与对应的漏源电压Vds,测量6组数值，填入下表中I d (mA00.511050100200500Vds (V)14.7814.7714.7514.4613.6412.4810.363.74600a. 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

5、，读取 对I D与VsD的值。I D=28.0mA VSd=0.58Vb. 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I d与Vsd的值。I D=648mA V SD=C。72Vc. 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I D与VSD的值。I D=674mA VsD=0.72V2. 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M

6、OSFE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 =520ns3. 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t delay。t delay=272nS4. 电阻负载时MOSFE开关特性测试(1)

7、 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t S、关断时间t off。t o n= 1.28 is , t off =9.60 ys(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，

8、 测试方法及测试量同上。t on=840ns , t off =7.60 is5. 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=27.2 is , 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=21.8 is , t off =1.4 is6. 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。t on=84Ons , t off =7.60 (2

9、) 栅极电阻采用R7=470Q时的开关特性。t on = 24 is , t off =2.16 is(3) 栅极电阻采用R8=1.2k Q时的开关特性。t on=29.6 Is , t off =4.8 is7. 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332mV8 .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 MOS