实验一 电力晶体管(GTR)驱动电路研究
一．实验目的
1．掌握GTR对基极驱动电路的要求
2．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．连接实验线路组成一个实用驱动电路 2．PWM波形发生器频率与占空比测试
3．光耦合器输入、输出延时时间与电流传输比测试 4．贝克箝位电路性能测试 5．过流保护电路性能测试
三．实验线路
见图5—1
四．实验设备和仪器
1．NMCL-22电力电子实验箱 2．双踪示波器 3．万用表
4．教学实验台主控制屏
五．实验方法
1．检查面板上所有开关是否均置于断开位置 2．PWM波形发生器频率与占空比测试
（1）开关S1、S2打向“通”，将脉冲占空比调节电位器RP顺时针旋到底，用示波器观察1和2点间的PWM波形，即可测量脉冲宽度、幅度与脉冲周期，并计算出频率f与占空比D，填入表5—1。
S2：通 RP：右旋 表5—1 幅度（Vp-p） 宽度（ms） 周期（ms） 频率f（kHz） 占空比D S2：通 RP：左旋 S2：断 RP：右旋 S2：断 RP：左旋 （2）将电位器RP左旋到底，测出f与D，填入表5—1。 （3）将开关S2打向“断”，测出这时的f与D，填入表5—1。 （4）电位器RP顺时针旋到底，测出这时的f与D，填入表5—1 （5）将S2打在“断”位置，然后调节RP，使占空比D=0.2左右。 3．光耦合器特性测试
（1）输入电阻为R1=1.6K?时的开门，关门延时时间测试
a．将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”，即按照以下表格的说明连线。 GTR ：1 PWM：1 GTR：6 PWM：2 GTR：3 GTR：5 GTR：9 GTR：7 GTR：6 GTR：11 b．GTR单元的开关S1合向“ ”，用双踪示波器观察输入“1”与“6”及输出“7”与“11”之间波形，记录开门时间ton（含延迟时间td和下降时间tf）以及关门时间toff（含储存时间ts和上升时间tr），填入表5—2。
表5—2 R=1.6k td tf ton ts tr toff （2）输入电阻为R2=150?时的开门，关门延时时间测试
将GTR单元的“3”与“5”断开，并连接“4”与“5”， 调节电位器RP顺时针旋到底（使RP短接），其余同上，记录开门、关门时间，填入表5—3。
表5—3 R=150 td tf ton ts tr toff （3）输入加速电容对开门、关门延时时间影响的测试
断开GTR单元的“4”和“5”，将“2”、“3”与“5”相连，即可测出具有加速电容时的开门、关门时间，填入表5—4。
表5—4 接有加速电容 td tf ton ts tr toff 4．驱动电路输入，输出延时时间测试
GTR单元的开关S1合向“ ”， 将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM
波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”、“8”，即按照以下表格的说明连线。 GTR ：1 GTR：6 GTR：3 GTR：9 PWM：1 PWM：2 GTR：5 GTR：7 GTR：6 GTR：11 GTR：8 用双踪示波器观察GTR单元输入“1”与“6”及驱动电路输出“14”与“11”之间波形，记录驱动电路的输入，输出延时时间。
td=
5．贝克箝位电路性能测试
（1）不加贝克箝位电路时的GTR存贮时间测试。
GTR单元的开关S1合向“ ”， 将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的”2“、“3”与“5”，“9”与“7”，“14”与“19”，“29”与“21”，以及GTR单元的“8”、“11”、“18”与主回路的“4”，GTR单元的“22”与主回路的“1”，即按照以下表格的说明连线。 GTR ：1 GTR：6 GTR：3 GTR：9 GTR：8 GTR：14 GTR：29 GTR：22 PWM：1 PWM：2 GTR：2 GTR：7 GTR：11 GTR：19 GTR：21 主回路：1 GTR：5 GTR：18 主回路：4 用双踪示波器观察基极驱动信号ub（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“22”与“18”之间）波形，记录存贮时间ts。
ts=
（2）加上贝克箝位电路后的GTR存贮时间测试 在上述条件下，将20与14相连，观察与记录ts的变化。 ts=
6．过流保护性能测试
在实验5接线的基础上接入过流保护电路，即断开“8”与“11”的连接，将“36”与“21”、“37”与“8”相连，开关S3放在“断”位置。
用示波器观察“19”与“18”及“21”与“18”之间波形，将S3合向“通”位置，(即减小比较器的比较电压，以此来模拟采样电阻R8两端电压的增大)，此时过流指示灯亮，并封锁驱动信号。
将S3放到断开位置，按复位按钮，过流指示灯灭，即可继续进行试验。
六．实验报告
1．画出PWM波形，列出PWM波形发生器S2在“通”与“断”位置时的频率f与最大，最小占空比。
2．画出光耦合器在不同输入电阻及带有加速电容时的输入、输出延时时间曲线，探讨能缩短开门、关门延时时间的方法。
3．列出光耦输入、输出电流，并画出电流传输比曲线。
4．列出有与没有贝克箝位电路时的GTR存贮时间ts，并说明使用贝克箝位电路能缩短存贮时间ts的物理原因以及对贝克箝位二极管V1的参数选择要求。
5．试说明过流保护电路的工作原理。 6．实验的收获，体会与改进意见。
七．思考题
1．波形发生器中R1=160Ω，RP=1kΩ，R2=3kΩ，C1=0.022uF，C2=0.22uF，试对所测的f、Dmax、Dmin与理论值作一比较，能否分析一下两者相差的原因？
2．实验中的光耦为TLP521，试对实测的开门、关门延时时间与该器件的典型延时时间作一比较，能否分析一下两者相差的原因。
3．试比较波形发生器输出与驱动电路输出处的脉冲占空比，并分析两者相差的原因，你能否提出一种缩小两者差异的电路方案。
4．根据实测的光耦电流传输比以及尽量短的开关门延时时间，请对C1、R1及R3等参数作出选择。 GTR+5VRPS11C125S1861112VSTC217R13R24910+15VS2R3R413C3R77R5R6+5V141615L12023VD1192918R821322224L225VD236R12R15+-S3S48+35VD326R92730C4R102831C5VD4R1334R1133R1437PWMR1 84S1+5V1R1L1R2SV+RPR276255515313VD1R32S2C1C2R324RP