标版电力电子技术实验一之MOSFET特性及驱动电路

《电力电子技术》实验指导书南阳师范学院物理与电子工程学院编订人：刘红钊实验一GTR、GTO、MOSFET、IGBT的特性与驱动电路研究一．实验目的1．熟悉GTR、GTO、MOSFET、IGBT的开关特性。

2．掌握GTR、GTO、MOSFET、IGBT缓冲电路的工作原理与参数设计要求。

3．掌握GTR、GTO、MOSFET、IGBT对驱动电路的要求。

4．熟悉GTR、GTO、MOSFET、IGBT主要参数的测量方法。

二．实验内容1．GTR的特性与驱动电路研究。

2．GTO的特性与驱动电路研究。

3．MOSFET的特性与驱动电路研究。

4．IGBT的特性与驱动电路研究。

三．实验设备和仪器1．NMCL-07C电力电子实验箱2．双踪示波器3．万用表（自备）4．教学实验台主控制屏四．实验方法1、GTR的特性与驱动电路研究（1）不同负载时GTR的开关特性测试（a）电阻负载时的开关特性测试GTR：将开关S2拨到＋15V，PWM波形发生器的“21”与面板上的“20”相连，“24与“10”、“12”与“13”和“15”、“17”与GTR的“B”端、14”和GTR的“E”端、“18”与主回路的“3”相连、GTR“C”端与主回路的“1”相连。

E用示波器分别观察，基极驱动信号I B(“15”与“18”之间) 的波形及集电极电流I E(“14”与“18”之间) 的波形，记录开通时间ton，关断时间toff。

ton= us，toff= us（b）电阻、电感性负载时的开关特性测试除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将GTR的C端与“1”断开，而与“2”相连)，其余接线与测试方法同上。

ton= us，toff= us（2不同基极电流时的开关特性测试（a）断开“13”与“15”的连接，将基极回路的“12”与“15”相连，其余接线同上，测量并记录基极驱动信号I B（“15”与“18”之间）及集电极电流I E（“14”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，关断时间toff。

mosfet的实验报告《实验报告：探索mosfet的特性与应用》摘要：本实验报告旨在探索mosfet（金属氧化物半导体场效应晶体管）的特性和应用。

通过实验，我们对mosfet的工作原理、特性曲线以及在电子电路中的应用进行了深入研究。

实验结果表明，mosfet作为一种重要的半导体器件，在放大、开关和调节等方面具有重要的应用价值。

引言：mosfet是一种常见的半导体器件，其在电子电路中具有重要的应用价值。

本实验旨在通过实际操作，深入了解mosfet的特性和应用，为进一步的学习和研究打下基础。

实验一：mosfet的基本特性在本实验中，我们首先搭建了一个简单的mosfet电路，通过测量电压和电流的变化，绘制了mosfet的特性曲线。

实验结果显示，mosfet的特性曲线呈现出明显的非线性特性，且具有一定的开启电压和饱和电流。

通过分析特性曲线，我们对mosfet的工作原理有了更深入的理解。

实验二：mosfet在放大电路中的应用在本实验中，我们将mosfet应用于放大电路中，通过调节mosfet的工作点，实现了对输入信号的放大。

实验结果表明，mosfet在放大电路中具有良好的线性特性，能够有效地放大输入信号，为电子设备的放大功能提供了重要支持。

实验三：mosfet在开关电路中的应用在本实验中，我们将mosfet应用于开关电路中，通过控制mosfet的导通和截止，实现了对电路的开关功能。

实验结果表明，mosfet在开关电路中具有快速响应的特性，能够实现高效的开关控制，为电子设备的开关功能提供了重要支持。

结论：通过本次实验，我们深入了解了mosfet的特性和应用。

mosfet作为一种重要的半导体器件，在放大、开关和调节等方面具有重要的应用价值。

我们相信，通过不断的学习和研究，mosfet将会在电子领域发挥更加重要的作用。

实验三常用电力电子器件的特性和驱动实验、实验目的(1)掌握常用电力电子器件的工作特性.(2)掌握常用器件对触发MOSFET 信号的要求. (3)理解各种自关断器件对驱动电路的要求.(4)掌握各种自关断器件驱动电路的结构及特点.(5)掌握由自关断器件构成的PWMg 流斩波电路原理与方法.、预习内容(1) 了解SCRGTOGTRMOSFETIGBT 的结构和工作原理. (2) 了解SCRGTOGTRMOSFETIGBTW 哪些主要参数. (3) 了解SCRGTOGTRMOSFETIGBT 的静态和动态特性.(4)阅读实验指导书关于GTOGTRMOSFETIGBT 的驱动原理.三、实验所需设备及挂件 1)设备及列表 序号型号备注1 DJK01电源限制屏 主电源限制屏(已介绍) 2 DJK06给定及实验器件 包含二极管、开关,正、负15伏直流给定等 3 DJK07新器件特性试验 含SCRGTOGTRMOSFETIGBTE 种器件 4 DJK09单相调压与可调负载5 DJK1网率器件驱动电路实验箱6 万用表7 双踪示波器2)挂件图片四、实验电路原理图1、SCRGTOMOSFETGTRIGBTE 种特性实验原理电路如下列图X-1所示:图X-1特性实验原理电路图变压器T电网电压A —&B C调压AI d+15VI 五1 I 种'|器! ;#!U g 给定 电压I直流整A,U iE B Z ：UvR1 ..SCR 上3SFET1IGBT X-2虚框中五种器件的1、2、3标号连接示意图1GTR1\G T O一・二LM2、GTOMOSFETGTRIGBT四种驱动实验原理电路框图如下列图X-3所示:图X-3GTO、MOSFETGTRIGBT四种驱动实验原理电路框图3、GTOMOSFETGTRIGBT四种驱动实验的流程框图如图X-4图X-4GTO、MOSFETGTRIGBT四种驱动实验的流程框图五、实验内容1、SCRGTOMOSFETGTRIGBT五种器件特性的测试2、GTOMOSFETGTRIGBTW动电路的研究.六、考前须知(1)注意示波器使用的共地问题.(2)每种器件的实验开始前,必须先加上器件的限制电压,然后再加主回路的电源；实验结束时,必须先切断主回路电源,然后再切断限制电源.(3)驱动实验中,连接驱动电路时必须注意各器件不同的接地方式.(4)不同的器件驱动电路需接不同的限制电压,接线时应注意正确选择.七、实验方法与步骤1、SCRGTOMOSFETGTRIGBT五种器件特性的测试b 〕直流电压表V,直流电流表A,用DJK01电源屏上的直流数字表. d 〕DJK07中各器件图片及接线标号图如下:a 〕局部实验图片如下:单相调用与可■食就(?>DJK09整流输出Uo=40VDJK09调压器输出,开始时旋在最小.c 〕负载电阻R,用DJK09中的两个90◎串连.ya¥DJK09电阻.将两个90a 电阻串连且旋在最大DJK06输出给定Ug,分别接器件的3端,2端〔地〕2〕调整直流整流电压输出Uo=40V接线完毕,并检查无误后〔注意调压器输出开始为最小〕,将DJKO1的电源钥匙拧向开,按启动按钮.将单相调压器输出由小到大逐步增加,使整流输出Uo=40V3〕各种器件的伏安特性测试a〕将DJK06的给定电位器RP谜时针旋车t到底,S1拨向“正给定〞,S2拨向“给定〞,打开DJK06上的电源开关,DJK0防器件提供触发电压信号.b〕逐步右旋RP1,使给定电压从零开始调节,直至器件触发导通.记录UgM小到大的变化过程中Id、Uv的值,从而可测得器件的V/A特性.〔实验最大可通过电流为1.3A〕.c〕将各种器件的U4Id、Uv的值填入下表中:SCR UgIdUvGTO UgIdUvMOSFET UgIdUvIGBT UgIdUvGTR UgIdUv2、GTOMOSFETGTRIGBT驱动电路的研究.1〕关闭D J K01总电源,按图X—6的框图接线.〔注意：实验接线一个个进行〕图X—6GTO、MOSFETGTRIGBT驱动电路实验a 〕直流励磁电源和灯泡负载图片b 〕直流电压和电流表同上.c 〕四种电力电子器件均在DJK07挂箱上.d 〕DJK12中图片标注如下:PWM 局部GTR 局部 GTO 局部稳压电源部分,供各驱动电路用.注意：各直流电压要对应.GTR 局部.C 端与器件 GTR 的C 连接 2〕观察PWM 波形输出变化规律正常否?IGBT 局部. C 端与器件 IGBT 的C 连接 MOSFET 局部本实验板电源开关a)检查接线无误后,将DJK01的钥匙拧向开,不按启动按钮.翻开DJK12的电源开关.b)将示波器的探头接在驱动电路的输入端.选择好低频或高频后,分别旋转W1W 霍波形输出变化规律.W 倜频率；W 调占空比.选择低频时,调W1频率可在200〜1000Hz3)当观察PW 跛形及驱动电路正常输出且可调后,将占空比调在最小.按DJK01的启动按钮,参加励磁电源后,再逐步加大占空比,用示波器观测、记录不同占空比时基极的驱动电压、负载上的波形.测定并记录不同占空比〞时负载的电压平均值Ua 于下表中.不同占空比a 时负载的电压平均值U 蕨:GTO aUaGTR aUaMOSFE aUaIGBTaUa八、实验报告(1)根据得到的数据,绘出各器件的输出特性Uv=f(Id).(2)整理并画出不同器件的基极(或限制极)驱动电压、元件管压降的波形. (3)画出Ua=f (“)的曲线.(4)讨论并分析实验中出现的问题.附：GTOIGBT 、MOSFETGTR 驱动电路原理图. 1、GTO 区动电路如图F-1所示GTO 的驱动与保护电路如图F-1所示：电路由±5V 直流电源供电,输入端接PWM 发生器输出的PWM 信号,经过光耦隔离后送入驱动电路.当比拟器LM311输出低电平时,V2、V4截止,V3导通,+5V 的电源经R11、R12、R14和C1加速网络向GTO 提供开通电流,GTO 导通；当比拟器输出高电平时,V2导通、V3截止、V4导通,-5V 的电源经L1、R1&V4、R14提供反向关断电流,关断GTO 后,再给门极提供反向W1调频率范围W2调PWM 的占空比变化；选择高频时,调W1频率可在2K 〜10K 变化.调W2f 占空比可调范围.做GTR 、GTO 时,选低频1000Hz .做MOSFET 、IGBT 时选高频8KHz~10KHz偏置电压.图F-2IGBT 管的驱动与保护电路4、IGBT 驱动与保护电路IGBT 管的驱动与保护电路如图F-2所示,该电路采用富士通公司开发的IGBT 专用集成触发芯片EXB84%它由信号隔离电路、驱动放大器、过流检测器、低速过流切断电路和栅极关断电源等局部组成.EXB841的“6〞脚接一高压快恢复二极管VD1至IGBT 的集电极,以完成IGBT 的过流保护.正常工作RI 1~输 /■一LiVD1计EXB341时,RS触发器输出高电平,输入的PWM言号相与后送入EXB841的输入端“15〞脚.当过流时,驱动电路的保护线路通过VD1检测到集射极电压升高,一方面在10us内逐步降低栅极电压,使IGBT 进入软关断；另一方面通过“5〞脚输出过流信号,使RS 触发器动作,从而封锁与门,使输入封锁.5、MOSFET1动电路MOSFET 勺驱动与保护电路如图1-15所示,该电路由土15V 电源供电,PWM$制信号经光耦隔离后送入驱动电路,当比拟器LM311的“2〞脚为低电平时,其输出端为高电平,三极管V1导通,使MOSFE 硒栅极接+15V 电源,从而使MOSFETf 导通.当比拟器LM311“2〞脚为高电平时,其输出端为低电平-15V,三极管V1截止,VD1导通,使MOSFETf 栅极接-15V 电源,迫使MOSFET 断+J5V图1-15MOSFET 管的驱动与保护电路6、GT 用区动与保护电路GTR 的驱动与保护电路原理框图如图1-16所示：该电路的限制信号经光耦隔离后输入555,555接成施密特触发器形式,其输出信号用于驱动对管V1和V2,V1和V2分别由正、负电源供电,推挽输出提供GTR 基极开通与关断的电流.C5C6为加速电容,可向GTR 提供瞬时开关大电流以提升开关速度.VD1〜VD4接成贝克钳位电路,使GTR 始终处于准饱和状态有利于提升器件的开关速度,其中VD1、VD2、VD3为抗饱和二极管,VD4为反向基极电流提供回路.比拟器N2通过监测GTR 的BE 结电压以判断是否过电流,并通过门电路限制器在过电流时关断GTR 当检测到基极过电流时,通过采样电阻R11得到的电压大于比拟器N2的基准电压,那么通过与非门使74LS38的6脚输出为高电平,从而使V1管截止,起到关断GTR 的作用.ZSvDR6ZKVSZV3■Ro-[ 000o HLM31IVITP3R2 R ：3 Klb谕入 -3VO — TP7.74LS367P6,T_&工1 R7-H>0O 3LM3#上图1-16GTR 的驱动与保护电路原理图5551R10CQ B00<1(18出VD ：畀VD1将XVD2VD3。

详细讲解MOSFET管驱动电路在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。

这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。

下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。

包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。

1，MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS 指的就是这两种。

至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。

对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。

原因是导通电阻小，且容易制造。

所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。

下面的介绍中，也多以NMOS为主。

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。

寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。

在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。

这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。

顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。

2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。

NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC 时的情况（高端驱动）。

但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。

3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。

实验一 功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉MOSFET 主要参数的测量方法 2．掌握MOSEET 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三．实验设备和仪器1． NMCL-07电力电子实验箱中的MOSFET 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．电压表（使用万用表的直流电压档）图2-2 MOSFET实验电路五．实验方法1．MOSFET主要参数测试（1）开启阀值电压V GS(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I D=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I D，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS管的栅源电压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I D=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS（th）。

读取6—7组I D、Vgs，其中I D=1mA必测，填入下表中。

★注意mosfet刚开启时的漏极电流距离完全开通时的漏极电流相差很远，因此在1mA之后的四个点之间的距离需要取大一些，这样才能测量出较为完整的特性曲线。

此步骤所测得的特性曲线又称为mosfet的转移特性曲线，完整的转移特性曲线示意图如下所示（2）跨导g FS测试双极型晶体管（GTR）通常用h FE（β）表示其增益，功率MOSFET器件以跨导g FS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g FS=△I D/△V GS。

★注意典型的跨导额定值是在1/2额定漏极电流和V DS=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。

电力电子自关断器件驱动与保护电路实验一、实验目的(1)加深理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求与理解。

(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。

二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理本实验分别由GTO、GTR、MOSFET、IGBT等自关断器件构成直流电动机斩波调速电路。

通过控制自关断器件的驱动信号的占空比来改变斩波器输出电压的脉宽，从而改变直流电动机的电枢电压实现调压调速。

通过本实验可对上述自关断器件及其驱动与保护电路有比较深刻的理解。

自关断器件的实验接线及实验原理图如图所示，图中直流电源可由控制屏上的励磁电源提供，接线时，应从直流电源的正极出发，经过自关断器件、负载（灯泡）及直流电流表再回到直流电源的负端，构成实验主电路。

四、实验内容自关断器件及其驱动、保护电路的研究（可根据需要选择一种或几种自关断器件）。

我们今天主要选择MOSFET和可关断晶闸管作为代表来研究一下自关断器件的驱动和保护电路。

五、实验方法(1) MOSFET 的驱动与保护电路实验电流主回路接线：从“励磁电源”的正极出发，经过MOSFET和负载（灯泡在DJK22挂箱上）及直流电流表回到“励磁电源”的负极（负载上并联了直流电压表）。

驱动电路接线：1）将DJK12 实验挂箱上PWM发生器的频率选择开关拨至“高频档”，用示波器观察，调节频率电位器，使方波的输出频率在“8KHz～10KHz”范围内。

2）把DJK12挂箱里PWM模块的输出端和同一挂箱的MOSFET模块的输入端相连接（注意极性）。

3） DJK12挂箱里MOSFET模块接上正负15V电源（注意极性）。

4）MOSFET模块的输出端的G、S分别和DJK07挂箱的MOSFET模块的相应点连接（G接G、S接S）。

完成上述接线以后，检查无误，可按照下面的方法逐步通电：1）在未接通主电路的情况下（即励磁电源不要通电），接通驱动模块的电源，用示波器观察驱动模块的输出端的波形，调节PWM 波形发生器的频率及占空比，观测PWM波形的变化规律。

电力mosfet驱动电路特点电力MOSFET驱动电路是一种用于控制高功率MOSFET开关的电路，具有以下特点:1. 高速开关能力: 电力MOSFET驱动电路可以实现对MOSFET的快速开关，使其能够在毫秒甚至微秒的时间内完成快速开关动作。

这种高速开关能力使得电力MOSFET驱动电路在高频率开关电源、电机驱动等应用中得到广泛应用。

2. 低功耗: 电力MOSFET驱动电路采用了先进的功耗优化设计，能够在保证高性能的同时，尽量减小功耗。

这有助于提高系统的能效，减少能源消耗。

3. 高电压驱动能力: 电力MOSFET驱动电路能够提供足够的电流和电压来驱动MOSFET的栅极，保证其能够迅速切换。

这种高电压驱动能力使得电力MOSFET驱动电路适用于高电压应用场景，如电力电子装置。

4. 低输入电流: 电力MOSFET驱动电路的输入电流较低，可以通过外部逻辑电平或微控制器来控制。

这使得电力MOSFET驱动电路具有灵活性和可编程性，可以方便地集成到各种控制系统中。

5. 具有过温保护和短路保护功能: 电力MOSFET驱动电路通常具有过温保护和短路保护功能，当MOSFET温度过高或输出短路时，能够及时切断电源，以保护MOSFET和整个系统的安全运行。

6. 可靠性高: 电力MOSFET驱动电路采用了先进的保护电路和稳定的控制算法，能够有效地避免MOSFET的过压、过流等问题，提高系统的可靠性和稳定性。

7. 适应性强: 电力MOSFET驱动电路能够适应不同的电力MOSFET 器件，不同的工作条件和负载要求。

同时，电力MOSFET驱动电路还可以根据需求进行定制设计，以满足不同应用场景的需求。

总的来说，电力MOSFET驱动电路具有高速开关能力、低功耗、高电压驱动能力、低输入电流、过温保护和短路保护功能、高可靠性和适应性强等特点。

这些特点使得电力MOSFET驱动电路在各种高功率电子设备和系统中发挥着重要作用，提高了系统的性能和可靠性。

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、心得实验一功率场效应管（MOSFET）特性与驱动电路研究一、实验目的和要求1、熟悉MOSFET 主要参数的测量方法。

2、掌握MOSFET 对驱动电路的要求。

3、掌握一个实用驱动电路的工作原理和调试方法。

4、对MOSFET 主要参数、开关特性、使用方法进行研究。

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）17 页至26 页“功率场效应管特性与驱动电路研究”中“二.实验线路及原理”。

实验内容：1、MOSFET 静态特性及其主要参数测试（1）开启阀值电压V GS(th)测试（2）跨导g m 测试（3）转移特性测量（4）输出特性测量（5）导通电阻R on 的测量1. 驱动电路研究（1）光耦合与磁耦合对输入信号的影响比较（2）驱动电路的输入、输出延迟时间的测量2. 动态特性测试（1）电阻负载MOSFET 开关特性测试（2）电阻电感性质负载时，MOSFET 开关特性测试（3）RCD 缓冲电路对MOSFET 开关特性及VDS 波形的影响测试（4）栅极反压电路对MOSFET 开关特性的影响测试（5）不同栅极电阻对MOSFET 开关特性的影响测试三、主要仪器设备1、DSX 01 电源控制屏2、DDS 16“电力电子自关断器件特性与驱动电路”实验挂箱3、DT 10“直流电压电流表实验挂箱”4、数字示波器等四、实验数据记录处理与结果分析1、MOSFET 静特性及主要参数测试1.1 开启阀电压V gs(th)测试Id/mA Vgs/V0 2.650.26 2.7181 2.822.23 2.917.37 3.01221.8 3.159.1 3.16176.5 3.27245 3.29734 3.361048 3.41370 3.44因此，开启电压测量为：V GS (th)=2.85V1.2 跨导g m 测量根据公式计算跨导如下表：Vgs Gm2.65 5.22.7 6.1666672.82 13.666672.91 50.392163.012 163.97733.1 621.66673.16 1067.2733.27 34253.29 6985.7141.3 转移特性测量转移特性曲线如下：1.4 输出特性测量(1) 正向输出特性曲线测量选择 Vgs=3V Vgs=3.3V Vgs=3.6V 时测量(2) 反向输出特性曲线测量测量结果如下：VDS ID0.246 23.60.562 53.40.8 75.11.31 107.51.303 125.91.52 147.51.85 1772.07 198.12.36 225.72.58 246.62.84 2733.41 3263.65 3504.22 4034.82 4615.5 5256.06 5787.05 6727.63 7278.54 8129.54 91010.1 95911.35 107613 122215.42 144717.3 16132、驱动电路研究2.1 光耦合与磁耦合对输入信号的影响比较将光耦的两端共地，把555 产生的PWM 斩波信号接入光耦的IN，用示波器同时观察输入IN 信号和输出OUT 信号，波形如下：1 通道为输入，2 通道为输出，可知相位反向。

电力mosfet驱动电路的特点电力MOSFET驱动电路是一种常用于驱动大功率开关器件的电路，其特点主要体现在以下几个方面：1.高功率：电力MOSFET驱动电路适用于高功率应用，能够驱动功率较大的MOSFET开关器件。

这些器件通常具有较低的导通电阻和较高的耐受电压，能够经受较大的负载。

2.快速开关速度：电力MOSFET驱动电路具有快速的开关速度，能够快速控制MOSFET的导通和截止。

这是因为电力MOSFET驱动电路采用了专门的驱动芯片，能够提供足够的电流和电压，从而迅速充放电MOSFET的栅极。

3.低驱动功耗：电力MOSFET驱动电路在控制MOSFET的开关过程中，功率损耗较低。

这是因为电力MOSFET驱动电路中采用了高效的驱动芯片，将输入信号转换为高电流输出，提供足够的功率来驱动MOSFET的栅极。

4.大电流驱动能力：电力MOSFET驱动电路能够提供较大的电流驱动能力，以满足MOSFET的栅极驱动要求。

这是因为MOSFET的栅极需要一定的电流来充放电，以实现开关过程。

电力MOSFET驱动电路中的驱动芯片通常能够提供几十毫安甚至更高的驱动电流。

5.高电压耐受能力：电力MOSFET驱动电路能够提供足够高的电压，以驱动MOSFET的栅极。

这是因为MOSFET的栅极与源极之间需要一定的电压差才能确保开关过程的正常进行。

电力MOSFET驱动电路通常能够提供几十伏甚至更高的驱动电压。

6.良好的抗干扰能力：电力MOSFET驱动电路能够抵抗外界干扰的能力较强。

这是因为电力MOSFET驱动电路中的驱动芯片能够提供较高的输出电流，从而使得其输出信号的幅值较大，能够有效抵消外界的干扰。

7.安全可靠：电力MOSFET驱动电路具有安全可靠的特点，能够确保系统的正常运行。

这是因为电力MOSFET驱动电路通常具有过温保护、短路保护等功能，当温度过高或出现短路等异常情况时，能够自动切断输出，有效保护系统和设备的安全。

总之，电力MOSFET驱动电路具有高功率、快速开关速度、低驱动功耗、大电流驱动能力、高电压耐受能力、良好的抗干扰能力以及安全可靠等特点。

实验一 SCR、MOSFET、IGBT特性实验一、实验目的(1)掌握各种电力电子器件的工作特性。

(2)掌握各器件对触发信号的要求。

二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理将电力电子器件(包括SCR、MOSFET、IGBT五种)和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由设备上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为 1.3A；直流电压和电流表可从电源控制屏上获得，直流电源从电源控制屏的输出接单相调压器，然后调压器输出接整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。

实验线路的具体接线如下图所示：图3-26 新器件特性实验原理图四、实验内容(1)晶闸管（SCR）特性实验。

(2)功率场效应管（MOSFET）特性实验。

(3)绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。

五、预习要求阅读电力电子技术教材中有关电力电子器件的章节。

六、思考题各种器件对触发脉冲要求的异同点？七、实验方法(1)按图3-26接线，首先将晶闸管（SCR）接入主电路，在实验开始时，将给定电位器RP1沿逆时针旋到底，S1拨到“正给定”侧，S2拨到“给定”侧，单相调压器逆时针调到底，可调电阻调到阻值为最大的位置；打开电源开关，按下控制屏上的“启动”按钮，然后缓慢调节调压器，同时监视电压表的读数，当直流电压升到40V时，停止调节单相调压器(在以后的其他实验中，均不用调节)；调节给定电位器RP1，逐步增加给定电压，监视电压表、电流表的读数，当电压表指示接近零（表示管子完全导通），停止调节，记录给定电压U g调节过程中回路电流I d以及器件的管压降U v。

(2)按下控制屏的“停止”按钮，换成功率场效应管（MOSFET），重复上述步骤，并记录数据。

(3)按下控制屏的“停止”按钮，换成绝缘双极性晶体管（IGBT），重复上述步骤，并记录数据。

[硬件类] MOS管的应用及导通特性和应用驱动电路的总结。

在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。

这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。

下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。

包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。

1，MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS 管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。

至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。

对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。

原因是导通电阻小，且容易制造。

所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。

下面的介绍中，也多以NMOS为主。

MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。

寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。

在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。

这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。

顺便说一句，体二极管只在单个的MOS 管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。

2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。

NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。

PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。

但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。

3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。

电力电子技术实验报告电力电子技术实验报告电子电子技术实验报告《电力电子技术实验》报告年级专业姓名学号实验一单相交流调压电路实验一．实验目的：1．加深理解单相交流调压电路的工作原理；2．加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。

二．实验内容：1．单相调压电路带电阻性负载实验；2．单相交流调压电路带电阻电感性负载实验。

三．实验过程：1、电阻性负载实验：按图1-1接好线路（蓝色为电源电压波形，黄色为负载电压波形，红色为负载电流波形）图1-1晶闸管脉冲触发角度：绘制波形：结论：2、带电阻电感性负载实验：按图1-2接好线路图1-2第1页电子电子技术实验报告分别取脉冲触发角大于，等于和小于功率因数角φ三种情况。

当选R1和L时，φ=48o当选R2和L时，φ=20o当选R3和L时，φ=18o绘制波形：结论：第2页电子电子技术实验报告实验二功率场效应晶体管（MOSFET）特性与驱动电路研究一．实验目的：1．熟悉MOSFET主要参数的测量方法；2．掌握MOSFET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．实验内容：1．MOSFET静态特性及主要参数测试：（1）MOSFET主要参数测量：VDS恒定VGSId开启阀值电压VGS（th）=跨导gm=绘制转移特性曲线（2）输出特性测量：VdSVGS=3.5VIdVdSVGS=3.8VIdVdSVGS=4VId导通电阻Ron=绘制输出特征曲线第3页电子电子技术实验报告（3反向特征曲线测量。

VSDId绘制反向输出特征曲线:2．驱动电路研究：(1)快速光耦输入、输出延时时间测试；波形记录:VgS恒定延迟时间(2)驱动电路的输入、输出延时时间的测试;波形记录:延迟时间3．动态特性测试：（1）电阻负载MOSFET开关特性测试；波形记录:开关时间:第4页电子电子技术实验报告（2）电阻、电感负载MOSFET开关特性测试；波形记录: 开关时间:（3）RCD缓冲电路对MOSFET开关特性的影响测试；波形记录:开关时间:（4）栅极反压电路对MOSFET开关特性的影响测试；波形记录:开关时间:（5）不同栅极电阻对MOSFET开关特性的影响测试。

电流可逆斩波电路（MOSFET ）1 设计要求与方案设计一电流可逆斩波电路（MOSFET ）, 已知电源电压为400V, 反电动势负载, 其中R 的值为5Ω、L 的值为1 mH 、E=350V, 斩波电路输出电压250V 。

电流可逆斩波主电路原理图如图1.1所示。

a)b)M 图1 .1 电流可逆斩波电路的原理图及其工作波形a ）电路图b ）波形 2 原理和参数2.1 设计原理如图1.1: V1和VD1构成降压斩波电路, 由电源向直流电动机供电, 电动机为电动运行, 工作于第1象限；V2和VD2构成升压斩波电路, 把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源, 使电动机作再生制动运行, 工作于第2象限。

必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路。

只作降压斩波器运行时, V2和VD2总处于断态；只作升压斩波器运行时, 则V1和VD1总处于断态；第3种工作方式: 一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。

当降压斩波电路或升压斩波电路的电流断续而为零时, 使另一个斩波电路工作, 让电流反方向流过, 这样电动机电枢回路总有电流流过。

在一个周期内, 电枢电流沿正、负两个方向流通, 电流不断, 所以响应很快。

2.2 参数计算V1 gate 信号的参数: 输出Uo大小由降压斩波电路决定, 根据, 已知Ui=400V, Uo=250V, 不妨取T=0.001s, 则ton=0.000625s, 占空比为62.5%。

V2 gate 信号的参数：由于电感只有1mH, 释放磁场能的时间不易计算, 可在后面仿真时再确定。

T=0.001s, 占空比粗略地取为30%, V2 gate 信号触发延时间：（62.5%+（1-30%））*0.001=0.000725s。

3 驱动电路分析与设计图3.1 驱动电路原理图功率MOSFET驱动电路的要求是:（1）开关管开通瞬时,驱动电路应能提供足够充电电流使MOSFET栅源极间电压迅速上升到所需值,保证开关管能快速开通且不存在上升沿的高频振荡；（2）开关管导通期驱动电路能保证MOSFET栅源极间电压保持稳定可靠导通；（3）关断瞬间驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供MOSFET栅源极间电容电压的快速泄放,保证开关管能快速关断；（4）关断期间驱动电路最好能提供一定的负电压避免受到干扰产生误导通;（5）另外要求驱动电路结构简单可靠,损耗小,根据情况施加隔离。

电力电子技术实验报告实验一 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、实验目的(1)掌握各种电力电子器件的工作特性。

(2)掌握各器件对触发信号的要求。

二、实验所需挂件及附件序号型号备注1 DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。

2 DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”等几个模块。

3 DJK07 新器件特性实验 4 DJK09 单相调压与可调负载5 万用表自备三、实验线路及原理将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。

实验线路的具体接线如下图所示：四、实验内容(1)晶闸管（SCR）特性实验。

(2)可关断晶闸管（GTO）特性实验。

(3)功率场效应管（MOSFET）特性实验。

(4)大功率晶体管（GTR）特性实验。

(5)绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。

五、实验方法(1)按图3-26接线，首先将晶闸管（SCR）接入主电路，在实验开始时，将DJK06上的给定电位器RP1沿逆时针旋到底，S1拨到“正给定”侧，S2拨到“给定”侧，单相调压器逆时针调到底，DJK09上的可调电阻调到阻值为最大的位置；打开DJK06的电源开关，按下控制屏上的“启动”按钮，然后缓慢调节调压器，同时监视电压表的读数，当直流电压升到40V时，停止调节单相调压器(在以后的其他实验中，均不用调节)；调节给定电位器RP1，逐步增加给定电压，监视电压表、电流表的读数，当电压表指示接近零（表示管子完全导通），停止调节，记录给定电压Ug 调节第1页(共13页)过程中回路电流Id以及器件的管压降Uv。

MOSFET 的驱动技术及应用MOSFET 作为功率开关管，已经是是开关电源领域的绝对主力器件。

虽然MOSFET 作为电压型驱动器件，其驱动表面上看来是非常简单，但是详细分析起来并不简单。

下面我会花一点时间，一点点来解析MOSFET 的驱动技术，以及在不同的应用，应该采用什么样的驱动电路。

首先，来做一个实验，把一个MOSFET 的G 悬空，然后在DS 上加电压，那么会出现什么情况呢？很多工程师都知道，MOS 会导通甚至击穿。

这是为什么呢？因为我根本没有加驱动电压，MOS 怎么会导通？用下面的图，来做个仿真并去探测G 极的电压，发现电压波形如下：4.024.034.044.054.064.07G 极的电压居然有4V 多，难怪MOSFET 会导通，这是因为MOSFET 的寄生参数在捣鬼。

这种情况有什么危害呢？实际情况下，MOS 肯定有驱动电路的么，要么导通，要么关掉。

问题就出在开机，或者关机的时候，最主要是开机的时候，此时你的驱动电路还没上电。

但是输入上电了，由于驱动电路没有工作，G 级的电荷无法被释放，就容易导致MOS 导通击穿。

那么怎么解决呢？ 在GS 之间并一个电阻. 那么仿真的结果呢？几乎为0V.0.511.5什么叫驱动能力，很多PWM 芯片，或者专门的驱动芯片都会说驱动能力，比如384X 的驱动能力为1A ，其含义是什么呢？假如驱动是个理想脉冲源，那么其驱动能力就是无穷大，想提供多大电流就给多大。

但实际中，驱动是有内阻的，假设其内阻为10欧姆，在10V 电压下，最多能提供的峰值电流就是1A ，通常也认为其驱动能力为1A 。

那什么叫驱动电阻呢，通常驱动器和MOS的G极之间，会串一个电阻，就如下图的R3。

驱动电阻的作用，如果你的驱动走线很长，驱动电阻可以对走线电感和MOS结电容引起的震荡起阻尼作用。

但是通常，现在的PCB走线都很紧凑，走线电感非常小。

第二个，重要作用就是调解驱动器的驱动能力，调节开关速度。