Практикум по радиоэлектронике. Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT): Методические указания к лабораторной работе № 11, страница 3

Кроме ключевого применения IGBT, существует еще линейный режим работы. Такой режим можно использовать, например, для построения источника тока. Безусловно, линейный источник тока имеет небольшое применения ввиду низкого КПД, по сравнению с импульсным источником тока. Однако, простота реализации такой схемы, а также отсутствия высокочастотных гармоник в выходном токе обеспечивают те преимущества, которых лишен импульсный источник.

Разумеется, источник тока можно реализовать также на биполярном и полевом транзисторах. Тем не менее, у схемы с IGBT есть преимущества: по сравнению с биполярным транзистором, здесь управляющим сигналом является напряжение, а не ток. Следовательно, упрощаются требования на выполнение обратной связи. По сравнению с источником тока на полевом транзисторе, схема с IGBT позволяет получать большее выходное напряжение. Остановимся подробнее на изучении источника тока (рис. 8). У реального источника тока выходное сопротивления имеет конечное значения. Следовательно, при подключении нагрузок с разными сопротивлениями, значение выходного тока источника тоже будет отличаться. Таким образом, поочередно подключая к источнику тока нагрузки с сопротивлениями r₁ и r₂ и измеряя значения тока i₁ и i₂, можно вычислить выходное сопротивление источника по формуле: . Самостоятельно получите данную формулу.

6. Практические задания

Оборудование: Двухканальный осциллограф, источник напряжения 30÷40 V, два цифровых вольтметра.

Материалы и комплектующие

Демонстрационный модуль с IGBT.

Резисторы: ПЭВ-50 220Ω, МЛТ-2 560Ω.

6.1 Измерение ВАХ IGBT

Ознакомьтесь со схемой платы демонстрационного модуля, приведенной в приложении. Используя демонстрационную плату, соберите схему как показано на рис. 9. Подключите к собранной схеме два цифровых вольтметра (на схеме они обозначены V) и резистор ПЭВ-50 220 Ω, как показано на рис. 9. Включите источник питания +40 V. Измерьте зависимость тока «эмиттера» IGBT от напряжения «затвор-эмиттер» (напряжение «затвор-эмиттер» изменяется регулируемым источником E, находящимся на передней панели демонстрационного модуля). Постройте график: I_E = f (U_GE). Используя измерения вычислите крутизну IGBT.

Измерьте падения напряжения на переходе «коллектор-эмиттер» открытого транзистора.

Выставьте I_E ~ 1mA (изменяя U_GE). Далее, при помощи коммутатора Sв демонстрационном модуле, отключите «затвор» IGBT (при этом «затвор» не должен иметь контакта с другими элементами демонстрационного модуля). Измерьте изменение тока «эмиттера» от времени: ∆I_E / ∆t.

6.2 Измерение динамических характеристик IGBT

Соберите схему как показано на рис. 10. Подключите двухканальный осциллограф (O). Используя осциллограф измерьте задержку на включения IGBTt_d(ON), время включения t_r, задержку на выключения t_d(OFF), время выключения t_f. Из полученных измерений вычислите динамические и статические потери мощности на транзисторе.

Измерьте скорость изменения напряжения «затвор» – «эмиттер» ∆U_GE /∆t в интервале времени t_d(OFF) и в интервале времени t_f. Из полученных результатов вычислите отношение динамической емкости к статической C_dyn /C_ies. Используя справочные значения собственных емкостей IGBT, а также измеренное значение крутизны, вычислите C_dyn. , , .

Сравните с полученным вами значением C_dyn /C_ies.

Зарисуйте осциллограммы включения и выключения IGBT.