电力电子技术实验电力电子技术实验实验四 绝缘栅双极型晶体管实验四 绝缘栅双极型晶体管 (IGB(IGB

T)T) 特性与驱动电路研究特性与驱动电路研究

一．实验目的一．实验目的 11 ．熟悉．熟悉 IGBTIGBT 主要参数与开关特性的测试主要参数与开关特性的测试

方法。方法。 22 ．掌握混合集成驱动电路．掌握混合集成驱动电路 EXB840EXB840 的工作的工作

原理与调试方法。原理与调试方法。 二．实验内容二．实验内容 11 ．． IGBTIGBT 主要参数测试。主要参数测试。 22 ．． EXB840EXB840 性能测试。性能测试。 33 ．． IGBTIGBT 开关特性测试。开关特性测试。 44 ．过流保护性能测试。．过流保护性能测试。

四．实验线路及原理四．实验线路及原理 线路图见图线路图见图 4-1 4-1 绝缘栅极双极型晶体管是双极型电力晶体管和绝缘栅极双极型晶体管是双极型电力晶体管和

MOSFETMOSFET 的复合。的复合。 IGBTIGBT 是是 Insulated Gate BipInsulated Gate Bipolar Transistorolar Transistor 的缩写。电力晶体管饱和压降低，的缩写。电力晶体管饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大。载流密度大，但驱动电流较大。 MOSFETMOSFET 驱动驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。度小。 IGBTIGBT 综合了以上两种器件的优点，驱动综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。功率小而饱和压降低。

五．实验方法五．实验方法 11 ．． IGBTIGBT 主要参数测试主要参数测试 （（ 11 ）开启阀值电压）开启阀值电压 VVGSGS （（ thth ）测试）测试 开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过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（通常取漏极电流一定量的漏极电流时（通常取漏极电流 IIDD==1mA)1mA) 的最小栅源电压。的最小栅源电压。

在主回路的“在主回路的“ 1”1” 端与端与 IGBTIGBT 的“的“ 18”18” 端端之间串入毫安表，将主回路的“之间串入毫安表，将主回路的“ 3”3” 与与““ 4”4” 端分别与端分别与 IGBTIGBT 管的“管的“ 14”14” 与“与“ 117”7” 端相连，再在“端相连，再在“ 14”14” 与“与“ 17”17” 端间接端间接入电压表，并将主回路电位器入电压表，并将主回路电位器 RPRP 左旋到底。左旋到底。读取读取 6—76—7 组组 IIDD 、、 VgsVgs ，其中，其中 IIDD=1mA=1mA 必必测。 测。

（（ 11 ）开启阀值电压）开启阀值电压 VVGSGS （（ thth ）测试接线图）测试接线图

（（ 22 ）跨导）跨导 ggFSFS 测试测试 跨导的定义为漏极电流的小变化与相应的栅源电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，即压小变化量之比，即 ggFSFS=△I=△IDD/△V/△VGSGS 。。 在主回路的“在主回路的“ 2”2” 端与端与 IGBTIGBT 的“的“ 18”18” 端串入毫端串入毫

安表，将安表，将 RPRP 左旋到底，其余接线同上。左旋到底，其余接线同上。 将将 RPRP 逐渐向右旋转，读取逐渐向右旋转，读取 IIDD 与对应的与对应的 VVGSGS 值，测值，测

量量 5-65-6 组数据。组数据。 （（ 33 ）导通电阻）导通电阻 RRDSDS 测试测试 导通电阻定义为导通电阻定义为 RRDSDS=V=VDSDS/I/IDD 将电压表接入“将电压表接入“ 18”18” 与“与“ 17”17” 两端，其余同上，两端，其余同上，

从小到大改变从小到大改变 VVGSGS ，读取，读取 IIDD 与对应的漏源电压与对应的漏源电压 VVDDSS ，测量，测量 5-65-6 组数据， 组数据，

（（ 22 ）跨导）跨导 ggFSFS 测试（测试（ 33 ）导通电阻）导通电阻 RRDSDS 测试接线测试接线图图

22 ．． EXB840EXB840 性能测试性能测试 （（ 11 ）输入输出延时时间测试）输入输出延时时间测试 IGBTIGBT 部分的“部分的“ 1”1” 与“与“ 13”13” 分别与分别与 PWMPWM

波形发生部分的“波形发生部分的“ 1”1” 与“与“ 2”2” 相连，再将相连，再将IGBTIGBT 部分的“部分的“ 10”10” 与“与“ 13”13” 相连、用示相连、用示波器观察输入“波器观察输入“ 1”1” 与“与“ 13”13” 及及 EXB840EXB840输出“输出“ 12”12” 与“与“ 13”13” 之间波形，记录开通之间波形，记录开通与关断延时时间。与关断延时时间。

ton= ton= ，， toff=toff=

（（ 11 ）输入输出延时时间测试接线图）输入输出延时时间测试接线图

输入输出延时时间波形输入输出延时时间波形

（（ 22 ）保护输出部分光耦延时时间测试）保护输出部分光耦延时时间测试 将将 IGBTIGBT 部分“部分“ 10”10” 与“与“ 13”13” 的连线断的连线断

开，并将“开，并将“ 6”6” 与“与“ 7”7” 相连。用示波器相连。用示波器观察“观察“ 8”8” 与“与“ 13”13” 及“及“ 4”4” 与“与“ 13” 13” 之间波形，记录延时时间。之间波形，记录延时时间。

（（ 22 ）保护输出部分光耦延时时间测试接线图）保护输出部分光耦延时时间测试接线图

保护输出部分光耦延时波形保护输出部分光耦延时波形

（（ 33 ）过流慢速关断时间测试）过流慢速关断时间测试 接线同上，用示波器观察“接线同上，用示波器观察“ 1”1” 与“与“ 13”13”

及“及“ 12”12” 与“与“ 13”13” 之间波形，记录慢速之间波形，记录慢速关断时间。关断时间。

（（ 33 ）过流慢速关断时间测试波形）过流慢速关断时间测试波形

（（ 44 ）关断时的负栅压测试）关断时的负栅压测试 接线同上，用示波器观察“接线同上，用示波器观察“ 12”12” 与“与“ 17”17”

之间波形，记录关断时的负栅压值。之间波形，记录关断时的负栅压值。

（（ 44 ）关断时的负栅压测试）关断时的负栅压测试

33 ．开关特性测试．开关特性测试 （（ 11 ）电阻负载时开关特性测试）电阻负载时开关特性测试 将“将“ 1”1” 与“与“ 13”13” 分别与波形发生器“分别与波形发生器“ 1”1”

与“与“ 2”2” 相连，“相连，“ 4”4” 与“与“ 5”5” ，“，“ 6”6” 与与““ 7”7” ，‘，‘ 2“2“ 与”与” 3“3“ ，“，“ 12”12” 与“与“ 14”14” ，，““ 10”10” 与“与“ 18”18” ， “， “ 17”17” 与“与“ 16”16” 相连，相连，主回路的“主回路的“ 1”1” 与“与“ 4”4” 分别和分别和 IGBTIGBT 部分的部分的““ 18”18” 与“与“ 15”15” 相连。相连。

用示波器分别观察“用示波器分别观察“ 18”18” 与“与“ 15”15” 及“及“ 114”4” 与“与“ 15”15” 的波形，记录开通延迟时间。 的波形，记录开通延迟时间。

开关特性测试接线图开关特性测试接线图

电阻负载时开关特性测试电阻负载时开关特性测试

电阻，电感负载时开关特性测试电阻，电感负载时开关特性测试

不同栅极电阻时开关特性测试不同栅极电阻时开关特性测试 栅极电阻从栅极电阻从 R5R5 ＝＝ 3kΩ3kΩ 改为改为 R4=27ΩR4=27Ω

电阻负载 电阻，电感负载 电阻负载 电阻，电感负载

44 ．并联缓冲电路作用测试．并联缓冲电路作用测试 （（ 11 ）电阻负载，有与没有缓冲电路时观）电阻负载，有与没有缓冲电路时观

察“察“ 14”14” 与“与“ 17”17” 及“及“ 18”18” 与“与“ 17”17”之间波形。之间波形。

（（ 22 ）电阻，电感负载，有与没有缓冲电）电阻，电感负载，有与没有缓冲电路时，观察波形同上。路时，观察波形同上。

并联缓冲电路作用测试（电阻负载并联缓冲电路作用测试（电阻负载 ））

有缓冲 无缓冲有缓冲 无缓冲

并联缓冲电路作用测试（电阻，电感负载并联缓冲电路作用测试（电阻，电感负载 ））

有缓冲 无缓冲有缓冲 无缓冲

55 ．过流保护性能测试，栅计电阻用．过流保护性能测试，栅计电阻用 R4R4 在上述接线基础上，将“在上述接线基础上，将“ 4”4” 与“与“ 5”5” ，，

““ 6”6” 与“与“ 7”7” 相连，观察“相连，观察“ 14”14” 与“与“ 117”7” 之间波形，然后将“之间波形，然后将“ 10”10” 与“与“ 18”18” 之之间连线断开，并观察驱动波形是否消失，间连线断开，并观察驱动波形是否消失，过流指示灯是否发亮，待故障消除后，揿过流指示灯是否发亮，待故障消除后，揿复位按钮即可继续进行试验。复位按钮即可继续进行试验。

六．实验报告六．实验报告 11 ．根据所测数据，绘出．根据所测数据，绘出 IGBTIGBT 的主要参数的表的主要参数的表

格与曲线 。格与曲线 。 22 ．绘出输入、输出及对光耦延时以及慢速关断．绘出输入、输出及对光耦延时以及慢速关断

等波形，并标出延时与慢速关断时间。等波形，并标出延时与慢速关断时间。 33 ．绘出所测的负栅压值与过流阀值电压值。．绘出所测的负栅压值与过流阀值电压值。 44 ．绘出电阻负载，电阻电感负载以及不同栅极．绘出电阻负载，电阻电感负载以及不同栅极

电阻时的开关波形，并在图上标出电阻时的开关波形，并在图上标出 ttONON 与与 ttOFFOFF 。。 55 ．绘出电阻负载与电阻、电感负载有与没有并．绘出电阻负载与电阻、电感负载有与没有并

联缓冲电路时的开关波形，并说明并联缓冲电路联缓冲电路时的开关波形，并说明并联缓冲电路的作用。的作用。

66 ．过流保护性能测试结果，并对该过流保护电．过流保护性能测试结果，并对该过流保护电路作出评价。路作出评价。

77 ．实验的收获、体会与改进意见。．实验的收获、体会与改进意见。