绝缘栅双极晶体管(IGBT)特性与驱动电路研究.doc

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专业：

电子信息工程

姓名：

学号：

日期：

2011年

地点：

教二

实验报告

课程名称：

电力电子器件指导老师：

陈辉明成绩：

实验名称：

实验类型：

同组学生姓名：

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

实验二绝缘栅双极晶体管（IGBT）特性与驱动电路研究

一、实验目的和要求

1、熟悉IGBT主要参数与开关特性的处理方法。

2、掌握混合集成驱动电路M57859L的工作原理与调试方法。

3、研究IGBT主要参数与开关特性。

二、实验内容和原理

实验原理：

见《电力电子器件实验指导书》（汤建新编著）34页至38页“IGBT特性与驱动电路研究”中“二.实验线路及原理”。

混合集成驱动电路M57859L：

M57859L是高度集成的专为IGBT设计的栅极驱动电路，芯片提供了驱动所需要的要求，包括短路过流保护，过流定时恢复，栅极封锁保护，输入隔离等功能。

芯片的原理图如下：

三、主要仪器设备

1、DSX01电源控制屏

2、DDS16“电力电子自关断器件特性与驱动电路”实验挂箱

3、DT10“直流电压电流表实验挂箱”

4、数字示波器等

四、操作方法和实验步骤

1、IGBT主要参数测试

2、M57959L主要性能测试

3、IGBT开关特性测试

4、过流保护性能测试

五、实验数据与分析

1、IGBT主要参数测试

1.1开启阀电压Vgs（th）测试

调节栅极电压，测量集电极电流，记录输入，并特别观察电流为1mA时的栅压，此时为开启电压。

记录数据如下：

Ic/mA

Vge/V

0.26

5.94

0.5

6.04

0.8

6.15

1.04

6.18

5.17

6.73

10.23

6.86

20.1

7.04

40.2

7.23

82.3

7.42

132

7.56

281

7.72

831

8.02

当电流为一毫安时开通电压为6.18V

1.2跨导gm测量

根据1.1测得是数据，计算得gm，绘制成曲线如下：

1.3导通电阻测量

根据公式，计算得到数据如下：

Ic

Vce

gm

0

0.2

0

0

0.4

0

0

0.4

0

0

0.45

0

8.2

0.5

60.98

8.3

0.6

72.29

8.5

0.65

76.47

26.7

0.7

26.22

67.4

0.8

11.87

138.1

0.908

6.575

223

1

4.484

339

1.1

3.245

482

1.2

2.49

667

1.3

1.949

875

1.4

1.6

1115

1.5

1.345

1406

1.604

1.141

当IGBT未导通时，IC=0A，因此，Ron=0Ω。

在开通的瞬间，有一个瞬间增大的跳变。

当IGBT逐渐处于开通状态时，增加ceV导通电阻逐渐增大，由于实验设备的限制，测量的状态为电阻的线性区，导通电阻随着电压的增加而近似满足线性关系。

2、M57959L主要性能测试

2.1输入、输出延时时间测试

用示波器的双端分别观察输入信号和输出信号，其中一通道为输入信号，二通道为输出信号，波形结果如下：

由波形可知，输入输出信号几乎无畸变和过冲。

观察延时时间，将波形放大，显示如下：

由示波器光标测量可知延时时间为392ns如上图所示

2.2过流保护定时复位时间测试

分别用示波器的双端观察电压和复位波形，二通道为复位波形，结果如下：

由波形可知，在一通道出现过流后，复位信号迅速下降，保护电路。

观察两个复位信号之间的间隔时间，为过流保护定时复位时间，如下：

2.3驱动信号负栅压测试

在实验条件下，用示波器观察，得波形如下：

得负栅压为4.16V如上图所示

2.4过流阀值电压测试

根据实验调节测量过流阀值电压。

实验中，不断提高栅极电压，观察示波器的波形。

由于当过流是，驱动芯片自动产生过流保护，因此，当波形消失时的值，即为过流阀值电压。

经电压表测量其电压为6.98V

3、IGBT开关特性研究

3.1电阻负载开关特性测试

用示波器观察VGE和VCE的波形，如下所示：

波形可以看出，电压相位反向。

观察具体的开通和关断时间，将波形放大如下：

从波形中，可以看出开通过程中Vce与Vge的关系

该延时时间约为200ns上升时间约为320ns，故总开通时间约为520ns

从波形中，可以看出关断过程中Vce与Vge的关系

该延时时间约为400ns上升时间约为400ns，故总开通时间约为800ns

用示波器观察VCE和IC的波形，如下所示：

综合以上图形绘制的开关特性曲线如下：

3.3并联缓冲电路作用及对开关特性的影响测试

从上到下依次为欠吸收、正好吸收和过吸收的波形图如下：

4、过流保护特性测试

用示波器观察Vge波形，打开电源电路，观察到过流指示灯发亮，波形消失。

消除故障，回复以前连线后，按复位按钮，指示灯灭，波形恢复。

由以上结果可知过流保护特性良好，结果正确。

波形如下：

六、讨论、心得

1、熟悉了IGBT的器件工作原理和特性原理，从实验中测的特性更有利于分析该器件内部结构和内部工作机理，加强了对书本知识的认识和理解。

2、通过实验，观察到了IGBT开关状态的状态与时间的关系，记录了波形并针对其特性进行了画图综合，加深了对IGBT动态性能的理解。

3、初步认识了驱动电路的过流保护功能，并联缓冲电路开关特性的影响以及欠吸收正好吸收和过吸收的实际情况。