实验二 IGBT管的驱动、保护电路的测试及直流斩波降压电路的研究

直流降压斩波电路实验报告实验目的本实验旨在研究直流降压斩波电路的原理、特性及其在实际电路中的应用。

实验原理直流降压斩波电路是一种常见的电源电路，它通过将输入直流电压降低到所需的输出电压，并对电路中的纹波进行滤波以获得平稳的输出。

直流降压斩波电路的核心元件是电容和二极管。

实验设备本实验所使用的设备和元件如下： - 直流电源 - 变压器 - 滤波电容 - 整流二极管 - 负载电阻 - 示波器 - 万用表实验步骤1.将直流电源连接至变压器的输入端，设置合适的输入电压。

2.通过变压器将输入电压降低到所需的输出电压。

3.将滤波电容并联在输出端，以滤除输出电压中的纹波。

4.将整流二极管连接在滤波电容的正极，确保输出电压为正。

5.将负载电阻连接在整流二极管和滤波电容之间，作为电路的负载。

6.使用万用表测量输出电压和电流，记录实验数据。

7.使用示波器观察输出电压的波形，并测量其纹波水平。

8.分析实验结果，总结直流降压斩波电路的特性和应用。

实验结果与分析根据实验数据测量和示波器观察，我们得到了直流降压斩波电路的输出电压和波形。

通过测量输出电压和电流的关系，我们可以计算出电路的输出功率和效率，并分析其特性和应用。

结论通过本实验，我们深入研究了直流降压斩波电路的原理、特性及其在实际电路中的应用。

通过实验数据的测量和分析，我们得出了该电路的特性和性能参数，并对其应用进行了讨论。

实验结果表明，直流降压斩波电路在电源电路中起着重要作用，能够将输入直流电压降低到所需的输出电压，并对输出电压进行滤波以获得平稳的输出。

致谢感谢实验室老师对本实验的指导和支持，感谢实验室的同学们在实验过程中的帮助和合作。

参考文献[1] XXX，XXXX年，XXXX出版社。

[2] XXX，XXXX年，XXXX期刊。

直流降压斩波电路实验报告
一、实验目的
本实验的主要目的是了解直流降压斩波电路的工作原理，掌握电路的搭建方法和调试技巧，同时能够通过实验数据分析和计算得出电路的性能参数。

二、实验原理
直流降压斩波电路是一种常用的电源调节电路，它可以将高压直流电源转换为低压直流电源。

该电路由三个部分组成：变压器、整流滤波器和斩波稳压器。

其中变压器主要起到降压作用，整流滤波器则可以将交流信号转换为直流信号，并对信号进行平滑处理，最后斩波稳压器则可以对输出信号进行稳定控制。

三、实验步骤
1. 搭建直流降压斩波电路。

2. 连接示波器和负载。

3. 调节变压器输出电压为所需输出值。

4. 调节斩波管触发角度和输出信号稳定性。

5. 记录实验数据并进行分析。

四、实验注意事项
1. 实验过程中应注意安全，避免触电等事故。

2. 严格按照步骤操作，避免误操作导致电路损坏。

3. 实验数据应准确记录，避免误差产生。

五、实验结果分析
通过实验数据的分析和计算，可以得出直流降压斩波电路的性能参数。

其中包括输出电压、输出电流、效率等指标。

同时还可以观察到斩波
管的触发角度对输出信号稳定性的影响，并对电路进行优化调整。

六、实验总结
本次实验通过搭建直流降压斩波电路并进行调试和分析，深入了解了
该电路的工作原理和性能参数计算方法。

同时也提高了我们的实验技
能和安全意识，为今后的学习和科研奠定了基础。

实验二 直流斩波电路的性能研究一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。

(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。

(3)了解PWM 控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。

1、主电路①、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图4-12所示。

图中V 为全控型器件，选用IGBT 。

D 为续流二极管。

由图4-12b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D =U i 。

当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 近似为零，至一个周期T 结束，再驱动V 导通，重复上一周期的过程。

负载电压的平均值为：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on /T)。

由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

(a)电路图 (b)波形图图4-12 降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图4-13所示。

电路也使用一个全控型器件V 。

由图4-13b 中V 的栅极电压波形U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向电感L 1充电，充电电流基本恒定为I 1,同时电容C 1上的电压向负载供电，因C 1值很大，基本保持输出电压U O 为恒值。

设V 处于通态的时间为t on ，此阶段电感L 1上积蓄的能量为U i I 1t on 。

当V 处于断态时U i 和L 1共同向电容C 1充电，并向负载提供能量。

设V 处于断态的时间为t off ，则在此期间电感L 1释放的能量为(U O -U i ) I 1t on 。

当电路工作于稳态时，一个周期T 内电感L 1ii on i off on on o aU U TtU t t t U ==+=U GEU D tt tU Ot ont offT U i-+-+U积蓄的能量与释放的能量相等，即：U i I 1t on =(U O -U i ) I 1t off 上式中的T/t off ≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

实验2 直流斩波电路的性能研究1 实验目的熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。

2 实验内容(1）熟悉实验装置的电路结构和主要元器件，检查实验装置输入和输出的线路连接是否正确，检查输入保险丝是否完好，以及控制电路和主电路的电源开关是否在“关”的位置。

电路原理图见实验图2。

斩波电路的直流输入电压ui由交流电经整流得到，如实验图2a所示。

实验图2b和c分别为降压斩波主电路和升压斩波主电路。

实验图2d为控制和驱动电路的原理图，控制电路以专用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波，其占空比受uco控制。

实验图2 降压斩波和升压斩波主电路及控制电路a）直流供电电源b）降压斩波主电路c）升压斩波主电路d）控制和驱动电路(2)接通控制电路电源，用示波器分别观察锯齿波和PWM信号的波形（实验装置应给出测量端，位置在图中已标出），记录其波形、频率和幅值。

调节Ur的大小，观察PWM信号的变化情况。

(3)斩波电路的输入直流电压ui由低压单相交流电源经单相桥式二极管整流及电感电容滤波后得到。

接通交流电源，观察ui波形，记录其平均值。

(4)斩波电路的主电路包括降压斩波电路和升压斩波电路两种，分别如实验图2b、c所示，电路中使用的器件为电力MOSFET，注意观察其型号、外形等。

(7)切断各处电源，将直流电源ui与升压斩波主电路连接，断开降压斩波主电路。

检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。

改变ur值，每改变一次ur，分别观测PWM信号的波形、电力MOSFET V的栅源电压波形、输出电压uo的波形、输出电流io的波形，记录的PWM信号占空比a，ui、uo的平均值Ui和Uo。

(8)改变负载R的值，重复上述内容7。

IGBT驱动保护电路的详细的设计与如何测试过流保护：1.过流检测器设计：使用电流传感器来检测IGBT的电流，常见的传感器有霍尔效应传感器和电阻式传感器。

根据检测到的电流信号，设计一个比较器电路，比较检测到的电流值与预设的过流阈值。

当电流超过阈值时，比较器输出高电平，触发保护电路。

2.过流保护电路设计：采用一级或多级的电流保护电路，例如使用可控整流器电路、继电器电路或熔断器电路来切断IGBT的电源。

过温保护：1.过温检测器设计：通过温度传感器监测IGBT的温度。

可选用NTC 热敏电阻或热电偶等传感器。

根据检测到的温度信号，设计一个比较器电路，将检测到的温度值与预设的过温阈值进行比较。

当温度超过阈值时，比较器输出高电平，触发保护电路。

2.过温保护电路设计：使用温度控制器（例如PID控制器）来降低IGBT的温度。

可以通过减小机箱内部温度、增加散热和降低IGBT占空比等方式来实现。

过压保护：1.过压检测器设计：使用电压传感器来检测IGBT的输入电压。

可以选用正弦波电流互感器等传感器。

设计一个比较器电路，将检测到的电压值与预设的过压阈值进行比较。

当电压超过阈值时，比较器输出高电平，触发保护电路。

2.过压保护电路设计：可以采用电压降压器或直流开关等方法来控制IGBT的输入电压，将其降低到安全范围内。

1.过电流测试：在设计过程中，设置合理的过电流阈值。

通过电流源提供过电流信号，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。

2.过温测试：在设计过程中，设置合理的过温阈值。

通过加热IGBT 器件，提高其温度，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。

3.过压测试：在设计过程中，设置合理的过压阈值。

通过提供超过预设阈值的电压信号，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。

4.短路测试：将IGBT的输出端短接，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。

5.整体测试：在实际应用中，应全面测试保护电路的性能。

实验二 GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动与保护电路实验一、实验目的(1)理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。

(2)熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。

(3)掌握由自关断器件构成PWM直流斩波电路原理与方法。

二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 PE-01电源控制屏该控制屏包含“单相自藕调压器”，“整流滤波”等几个模块。

2 PE-14功率器件驱动与保护电路(一) 该挂件包含“IGBT”以及“MOSFET”等。

3 PE-15功率器件驱动与保护电路(二)该挂件包含“GTR”以及“GTO”等。

4 双踪示波器自备5 万用表自备三、实验线路及原理实验接线及实验原理图如图5-2所示，图中直流电源可由控制屏上的直流电压提供(小容量)，或由控制屏上三相交流电源经整流滤波后输出(大容量)，直流电压、电流表及限流电阻R 均从电源控制屏上取，限流电阻将两个900Ω接成并联形式(或使用PE-25上的灯泡)。

控制部分共分为五部分内容，PWM发生电路、IGBT驱动保护电路、MOSFET驱动保护电路、GTO驱动保护电路及GTR驱动保护电路；其中前三个电路在PE-14挂件上，剩下部分在PE-15挂件上。

图5-2 自关断器件的实验接线及原理图四、实验内容(1)GTR的驱动与保护电路实验(2)GTO的驱动与保护电路实验(3)MOSFET的驱动与保护电路实验(4)IGBT的驱动与保护电路实验(5)研究PWM的工作频率对驱动电路的影响五、实验方法(1)GTR的驱动与保护电路实验把PE-14挂件上的PWM发生电路中的频率选择开关拨至“低频档”。

然后调节频率电位器RP1，使PWM波输出频率在“200Hz”左右。

驱动与保护电路接线时，要注意控制电源及接地的正确连接。

对于GTR器件，采用±5V电源驱动；接线时，将PE-14上的PWM波形输出端接PE-15上的GTR驱动模块的输入端，GTR所需的±5V电源也从PE-14取。

实验二 GTO、MOSFET、GTR、IGBT驱动与保护电路实验一、实验目的(1)理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求。

(2)熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。

(3)掌握由自关断器件构成PWM直流斩波电路原理与方法。

二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 PE-01电源控制屏该控制屏包含“单相自藕调压器”，“整流滤波”等几个模块。

2 PE-14功率器件驱动与保护电路(一) 该挂件包含“IGBT”以及“MOSFET”等。

3 PE-15功率器件驱动与保护电路(二)该挂件包含“GTR”以及“GTO”等。

4 双踪示波器自备5 万用表自备三、实验线路及原理实验接线及实验原理图如图5-2所示，图中直流电源可由控制屏上的直流电压提供(小容量)，或由控制屏上三相交流电源经整流滤波后输出(大容量)，直流电压、电流表及限流电阻R 均从电源控制屏上取，限流电阻将两个900Ω接成并联形式(或使用PE-25上的灯泡)。

控制部分共分为五部分内容，PWM发生电路、IGBT驱动保护电路、MOSFET驱动保护电路、GTO驱动保护电路及GTR驱动保护电路；其中前三个电路在PE-14挂件上，剩下部分在PE-15挂件上。

图5-2 自关断器件的实验接线及原理图四、实验内容(1)GTR的驱动与保护电路实验(2)GTO的驱动与保护电路实验(3)MOSFET的驱动与保护电路实验(4)IGBT的驱动与保护电路实验(5)研究PWM的工作频率对驱动电路的影响五、实验方法(1)GTR的驱动与保护电路实验把PE-14挂件上的PWM发生电路中的频率选择开关拨至“低频档”。

然后调节频率电位器RP1，使PWM波输出频率在“200Hz”左右。

驱动与保护电路接线时，要注意控制电源及接地的正确连接。

对于GTR器件，采用±5V电源驱动；接线时，将PE-14上的PWM波形输出端接PE-15上的GTR驱动模块的输入端，GTR所需的±5V电源也从PE-14取。

IGBT驱动保护电路的详细的设计与如何测试IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）驱动保护电路是一种用于保护IGBT的电路设计。

IGBT驱动保护电路的设计目的是保护IGBT免受过电流、过压、过温等异常状态的损害，以确保其稳定和可靠的工作。

以下是IGBT驱动保护电路的设计与测试步骤：设计步骤：1.确定设计指标：根据具体应用的需求，确定IGBT的额定电流、额定电压、最大工作温度等参数，以此为基础进行设计。

2.过电流保护设计：设计过电流保护电路以保护IGBT免受过大电流的损害。

常见的过电流保护电路设计包括电流检测电路、比较电路和触发电路。

电流检测电路通过测量电流大小来判断是否超过额定值，并将信号传递给比较电路。

比较电路将检测到的电流信号与设定的阈值进行比较，并产生触发信号。

触发信号通过触发电路，将其送往IGBT控制电路以实现保护。

3.过压保护设计：设计过压保护电路以保护IGBT免受过大电压的损害。

过压保护电路的设计包括电压检测电路、比较电路和触发电路。

电压检测电路通过测量电压大小来判断是否超过额定值，并将信号传递给比较电路。

比较电路将检测到的电压信号与设定的阈值进行比较，并产生触发信号。

触发信号通过触发电路，将其送往IGBT控制电路以实现保护。

4.过温保护设计：设计过温保护电路以保护IGBT免受过高温度的损害。

过温保护电路的设计包括温度检测电路和触发电路。

温度检测电路通过传感器测量IGBT温度，并将信号传递给触发电路。

触发电路将检测到的温度信号与设定的阈值进行比较，并产生触发信号。

触发信号通过触发电路，将其送往IGBT控制电路以实现保护。

测试步骤：1.测试过电流保护：将设计好的过电流保护电路连接到实际的IGBT驱动电路中。

通过改变输入电流，观察过电流保护电路是否能够及时检测到过大电流，并触发保护动作。

可以通过示波器检测并记录信号的变化情况。

2.测试过压保护：同样将设计好的过压保护电路连接到实际的IGBT驱动电路中。

直流斩波电路研究实验报告直流斩波电路研究实验报告引言直流斩波电路是一种常见的电子电路，它可以将直流电转换为可变的脉冲电流。

在本次实验中，我们将研究直流斩波电路的原理和性能，并通过实验验证其工作效果。

一、实验目的本次实验旨在通过搭建直流斩波电路，研究其工作原理和性能，并通过实验结果验证理论分析的正确性。

二、实验原理直流斩波电路由三个主要部分组成：输入直流电源、可变电阻和输出负载。

当输入直流电压经过可变电阻调节后，通过开关控制，形成一系列脉冲电流，最后通过输出负载得到所需的电压波形。

三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：将输入直流电源与可变电阻相连，并接入开关和输出负载。

2. 调节可变电阻：通过调节可变电阻的阻值，控制输出电压的大小。

3. 控制开关：通过控制开关的开关频率和占空比，调节输出脉冲的频率和宽度。

4. 观察输出波形：使用示波器观察输出波形，并记录实验数据。

四、实验结果与分析通过实验观察和数据记录，我们得到了直流斩波电路的输出波形。

根据理论分析，我们可以得出以下结论：1. 输出波形的频率和宽度与开关的开关频率和占空比有关。

当开关频率较高且占空比较大时，输出波形的频率较高且宽度较宽。

2. 输出波形的幅值与输入直流电压和可变电阻的阻值有关。

当输入直流电压较高且可变电阻的阻值较小时，输出波形的幅值较大。

五、实验结论通过本次实验，我们验证了直流斩波电路的工作原理和性能。

我们发现，通过调节可变电阻和控制开关，我们可以得到不同频率、宽度和幅值的输出波形。

这种电路在实际应用中具有广泛的用途，例如在电力变换、电子通信和电动机控制等领域都有重要的应用。

六、实验总结通过本次实验，我们对直流斩波电路有了更深入的了解。

我们通过实验验证了理论分析的正确性，并掌握了搭建和调节直流斩波电路的方法。

在实验过程中，我们还学会了使用示波器观察和记录波形数据的技巧。

这些实验技能对我们今后的学习和研究都具有重要的意义。

七、参考文献[1] 张三, 李四. 直流斩波电路原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2010.[2] 王五, 赵六. 电子电路实验指导[M]. 北京：高等教育出版社，2015.以上为直流斩波电路研究实验报告的主要内容。