IR2110相關(guān)知識(shí)大全(精華版)

1、如何確定IR2110能驅(qū)動(dòng)多大的MOS管?。渴謨?cè)上IR2110的輸出電壓是10-20V，電流是2A，MOS管是電壓驅(qū)動(dòng)型，要2A的電流有什么用?。侩S著PWM技術(shù)在變頻、逆變頻等領(lǐng)域的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，以及IGBT、PowerMOSFET等功率性開關(guān)器件的快速發(fā)展，使得PWM控制的高壓大功率電源向著小型化、高頻化、智能化、高效率方向發(fā)展。本文采用電壓脈寬型PWM控制芯片SG3525A，以及高壓懸浮驅(qū)動(dòng)器IR2110，用功率開關(guān)器件IGBT模塊方案實(shí)現(xiàn)高頻逆變電源。另外，用單片機(jī)控制技術(shù)對(duì)此電源進(jìn)行控制，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)字智能化。SG3525A性能和結(jié)構(gòu)SG3525A是電壓型PW

2、M集成控制器，外接元器件少，性能好，包括開關(guān)穩(wěn)壓所需的全部控制電路。其主要特性包括：外同步、軟啟動(dòng)功能；死區(qū)調(diào)節(jié)、欠壓鎖定功能；誤差放大以及關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng) 信號(hào)等功 能；輸出級(jí)采用推挽式電路結(jié)構(gòu)，關(guān)斷速度快，輸出電流400mA；可提供精密度為5V1%的基準(zhǔn)電壓；開關(guān)頻率范圍100Hz400KHz。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括基準(zhǔn)電壓源、欠壓鎖定電路、鋸齒波振蕩器、誤差放大器等，如圖1所示。 IR2110性能和結(jié)構(gòu)IR2110是美國(guó)IR公司生產(chǎn)的高壓、高速PMOSFET和IGBT的理想驅(qū)動(dòng)器。該芯片采用HVIC和閂鎖抗干擾制造工藝，集成DIP、SOIC封裝。其主要特性包括：懸浮通道電源采用自舉電路，其電壓最

3、高可達(dá)500V；功率器件柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍10V20V；輸出電流峰值為2A; 邏輯電源范圍5V20V，而且邏輯電源地和功率地之間允許+5V的偏移量；帶有下拉電阻的COMS施密特輸入端，可以方便地與LSTTL和CMOS電平匹配；獨(dú)立的低端和高端輸入通道，具有欠電壓同時(shí)鎖定兩通道功能; 兩通道的匹配延時(shí)為10ns；開關(guān)通斷延時(shí)小，分別為120ns和90ns;工作頻率達(dá)500kHz。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括邏輯輸入，電平轉(zhuǎn)換及輸出保護(hù)等，如圖2所示。設(shè)計(jì)原理高壓側(cè)懸浮驅(qū)動(dòng)的自舉原理IR2110用于驅(qū)動(dòng)半橋的電路如圖3所示。圖中C1、VD1分別為自舉電容和二極管，C2為VCC的濾波電容。假定在S1關(guān)斷期間，C

4、1已充到足夠的電壓VC1VCC。當(dāng)HIN為高電平時(shí)，VM1開通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的門極和發(fā)射極之間，C1通過(guò)VM1、Rg1和S1門極柵極電容Cgc1放電，Cgc1被充電。此時(shí)VC1可等效為一個(gè)電壓源。當(dāng)HIN為低電平時(shí)，VM2開通，VM1斷開，S1柵極電荷經(jīng)Rg1、VM2迅速釋放，S1關(guān)斷。經(jīng)短暫的死區(qū)時(shí)間(td)之后，LIN為高電平，S2開通，VCC經(jīng)VD1、S2給C1充電，迅速為C1補(bǔ)充能量。如此循環(huán)反復(fù)。 自舉元件設(shè)計(jì)自舉二極管(VD1)和電容(C1)是IR2110在PWM應(yīng)用時(shí)需要嚴(yán)格挑選和設(shè)計(jì)的元器件，應(yīng)根據(jù)一定的規(guī)則對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使電路工作在最佳狀態(tài)。在工程應(yīng)用中，取自舉

5、電容C12Qg/(VCC-10-1.5)。式中，Qg為IGBT門極提供的柵電荷。假定自舉電容充電路徑上有1.5V的壓降(包括VD1的正向壓降)，則在器件開通后，自舉電容兩端電壓比器件充分導(dǎo)通所需要的電壓(10V)要高。同時(shí)，在選擇自舉電容大小時(shí)，應(yīng)綜合考慮懸浮驅(qū)動(dòng)的最寬導(dǎo)通時(shí)間ton(max)和最窄導(dǎo)通時(shí)間ton(min)。導(dǎo)通時(shí)間既不能太大影響窄脈沖的驅(qū)動(dòng)性能，也不能太小而影響寬脈沖的驅(qū)動(dòng)要求。根據(jù)功率器件的工作頻率、開關(guān)速度、門極特性對(duì)導(dǎo)通時(shí)間進(jìn)行選擇，估算后經(jīng)調(diào)試而定。 VD1主要用于阻斷直流干線上的高壓，其承受的電流是柵極電荷與開關(guān)頻率之積。為了減少電荷損失，應(yīng)選擇反向漏電流小的二極管

6、。運(yùn)用SG3525A和IR2110構(gòu)成的高頻逆變主電路圖高頻逆變主電路如圖4所示，逆變高壓電路由全橋驅(qū)動(dòng)組成。功率開關(guān)Q1Q4采用IGBT模塊。逆變主電路把直流電壓V1轉(zhuǎn)換為20kHz的高頻矩形波交流電壓送到高頻高壓變壓器T1，經(jīng)升壓整流濾波后提供給負(fù)載供電。電路通過(guò)控制PWM1和PWM2的占空比，來(lái)得到脈寬可調(diào)的矩形波交流電壓。VF為高壓采樣端反饋到控制系統(tǒng)的電壓。IR2110內(nèi)部功能由三部分組成：邏輯輸入；電平平移及輸出保護(hù)。如上所述IR2110的特點(diǎn)，可以為裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多方便。尤其是高端懸浮自舉電源的設(shè)計(jì)，可以大大減少驅(qū)動(dòng)電源的數(shù)目，即一組電源即可實(shí)現(xiàn)對(duì)上下端的控制。 高端側(cè)懸浮驅(qū)動(dòng)

7、的自舉原理： IR2110驅(qū)動(dòng)半橋的電路如圖所示，其中C1，VD1分別為自舉電容和自舉二極管，C2為VCC的濾波電容。假定在S1關(guān)斷期間C1已經(jīng)充到足夠的電壓（VC1 VCC）。 當(dāng)HIN為高電平時(shí)如圖4.19 ：VM1開通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的柵極和源極之間，C1通過(guò)VM1，Rg1和柵極和源極形成回路放電，這時(shí)C1就相當(dāng)于一個(gè)電壓源，從而使S1導(dǎo)通。由于LIN與HIN是一對(duì)互補(bǔ)輸入信號(hào)，所以此時(shí)LIN為低電平，VM3關(guān)斷，VM4導(dǎo)通，這時(shí)聚集在S2柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過(guò)Rg2迅速對(duì)地放電，由于死區(qū)時(shí)間影響使S2在S1開通之前迅速關(guān)斷。 當(dāng)HIN為低電平時(shí)如圖4.20：VM1關(guān)

8、斷，VM2導(dǎo)通，這時(shí)聚集在S1柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過(guò)Rg1迅速放電使S1關(guān)斷。經(jīng)過(guò)短暫的死區(qū)時(shí)間LIN為高電平，VM3導(dǎo)通，VM4關(guān)斷使VCC經(jīng)過(guò)Rg2和S2的柵極和源極形成回路，使S2開通。在此同時(shí)VCC經(jīng)自舉二極管，C1和S2形成回路，對(duì)C1進(jìn)行充電，迅速為C1補(bǔ)充能量，如此循環(huán)反復(fù)。 摘 要： 針對(duì)IGBT的半橋或者全橋的驅(qū)動(dòng)，利用具有雙通道集成驅(qū)動(dòng)的IR2110來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT。對(duì)其自舉工作原理進(jìn)行了分析，同時(shí)增加了柵極電平箝位電路，克服了IR2110不能產(chǎn)生負(fù)偏壓的缺點(diǎn)，并在2 kW、400 V汽車直流充電器中以此驅(qū)動(dòng)IKW40N120T2電路的試驗(yàn)中驗(yàn)證了其理論分析的正確性。

9、用于IGBT或功率MOSFET驅(qū)動(dòng)的集成芯片模塊中，應(yīng)用技術(shù)比較成熟的有東芝LP250、富士EXB8系列、三菱M579系列等，但是這些模塊都是單驅(qū)動(dòng)，如果要驅(qū)動(dòng)全橋結(jié)構(gòu)的逆變電源則需要4個(gè)隔離的驅(qū)動(dòng)模塊，不但費(fèi)用高、而且體積大。美國(guó)IR公司推出的高壓浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)集成模塊IR2110是一種新型的功率MOSFET或IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，它本身允許驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓上升率達(dá)50 V/s，極大地減小了功率開關(guān)器件的開關(guān)損耗。此外，由于IR2110采用自舉法實(shí)現(xiàn)高壓浮動(dòng)?xùn)艠O雙通道驅(qū)動(dòng)，因此可以驅(qū)動(dòng)500 V以內(nèi)的同一相橋臂的上下兩個(gè)開關(guān)管，減小了裝置體積，節(jié)省了成本。1 IR2110自舉電路工作原理分析自舉電路如圖

10、1所示，其工作原理如下：Q2導(dǎo)通期間將Vs的電位拉低到地，Vcc通過(guò)自舉電阻Rbs和自舉二極管Dbs給自舉電容Cbs充電，通過(guò)電容Cbs在Vb和Vs之間形成一個(gè)懸浮電源給上橋臂主開關(guān)器件Q1供電。自舉電路的存在使同一橋臂上、下主開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路只需一個(gè)外接電源。2 IR2110柵極電平箝位電路由于IR2110不能產(chǎn)生負(fù)偏壓，將它用于驅(qū)動(dòng)橋式電路時(shí)，由于密勒效應(yīng)的存在，在開通與關(guān)斷時(shí)刻，集電極與柵極間的寄生電容有位移電流產(chǎn)生，容易在柵極上產(chǎn)生干擾。特別是在大功率情況下，關(guān)斷電流較大，IR2110驅(qū)動(dòng)輸出阻抗不夠小，沿柵極灌入的位移電流會(huì)在驅(qū)動(dòng)電壓上疊加形成比較嚴(yán)重的毛刺干擾。如果該干擾超過(guò)IGB

11、T的最小開通電壓，將會(huì)造成橋臂瞬間短路。而本文設(shè)計(jì)的柵極電平箝位電路則解決了由于IR2110不能產(chǎn)生負(fù)偏壓而引起的橋臂短路現(xiàn)象。柵極電平箝位電路如圖2所示。在上管開通期間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)使V1導(dǎo)通，V2截止，正常驅(qū)動(dòng)IGBT；上管關(guān)斷期間，V1截止，V2導(dǎo)通，將驅(qū)動(dòng)輸出拉到零電平。這樣，由于密勒效應(yīng)產(chǎn)生的電流將從V2中流過(guò)，柵極上的毛刺就可以大大減小，從而避免了橋臂短路現(xiàn)象的出現(xiàn)。3 應(yīng)用IR2110驅(qū)動(dòng)的2 kW、400 V汽車直流充電器應(yīng)用于2 kW、400 V汽車直流充電器中的IR2110驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示。由圖3可見，用1片IR2110就可對(duì)半橋進(jìn)行觸發(fā)，并且實(shí)現(xiàn)了自舉作用，同時(shí)通過(guò)設(shè)置柵極

12、電平箝位電路，克服了由于IR2110不能產(chǎn)生負(fù)偏壓而容易引起橋臂短路的缺點(diǎn)。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果在2 kW、400 V汽車直流充電器的全橋逆變電源中，采用IR2110驅(qū)動(dòng)IKW40N120T2電路，開關(guān)工作頻率為38.3 kHz，交流輸入為125250 V，直流輸出400 V，實(shí)驗(yàn)證明此驅(qū)動(dòng)電路對(duì)IGBT全橋逆變電路的驅(qū)動(dòng)是非常好的。IR2110的雙通道驅(qū)動(dòng)輸出如圖4所示。本文介紹了IR2110在橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用，通過(guò)改進(jìn)后的帶有柵極電平的箝位電路，在避免出現(xiàn)由于密勒效應(yīng)而造成的IGBT短路中達(dá)到了很好的效果，并且通過(guò)在2 kW、400 V汽車直流充電器中的實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了修改過(guò)的IR2110

13、驅(qū)動(dòng)電路的可行性，同時(shí)說(shuō)明了該驅(qū)動(dòng)電路具有體積小、成本低、電路簡(jiǎn)單、實(shí)用性和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)的資料：IR2110中文資料pdf,應(yīng)用電路資料隨著各種用電設(shè)備的飛速發(fā)展，特別是通訊產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn)，對(duì)電源不斷地提出新的要求：電功率要求不斷加大；電壓調(diào)節(jié)范圍要求越來(lái)越大；電流的穩(wěn)定性要求越來(lái)越高；紋波與噪聲要求越來(lái)越低；體積要求越來(lái)越小等。為了適應(yīng)這種現(xiàn)狀，開關(guān)電源的產(chǎn)生與發(fā)展成為了必然。由于遠(yuǎn)程供電的需要，需研制一臺(tái)高壓大功率直流開關(guān)電源。采用開關(guān)電源主要是因?yàn)殚_關(guān)電源功率可以做大、電壓可以做高、電壓調(diào)節(jié)范圍可以做廣。但是在整個(gè)研制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路是比較困難且重要的環(huán)節(jié)。目前開關(guān)電源的國(guó)內(nèi)外

14、發(fā)展速度很快，技術(shù)非常成熟。20世紀(jì)90年代以來(lái)，高頻變換技術(shù)飛速地發(fā)展，不斷涌現(xiàn)了新型電力電子器件，高智能化IC和新電路拓?fù)?，?chuàng)造出10年前意想不到的許多新型穩(wěn)壓電源。現(xiàn)代電源技術(shù)正以空前的規(guī)模改造著傳統(tǒng)的舊式電器設(shè)備，廣泛進(jìn)入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。l驅(qū)動(dòng)電路的功能與特點(diǎn)開關(guān)電源的形式與種類很多，盡管各種不同的開關(guān)電源能達(dá)到的性能指標(biāo)也各不相同，但總是由以下幾個(gè)部分組成：(1)控制單元一般都是由專門的集成電路擔(dān)當(dāng)這部分工作，也有用單片機(jī)、DPS作為控制單元核心的，視具體需要而定。(2)功率元件目前一般使用IGBT和MOSFET；一般高頻中小功率情況下用場(chǎng)效應(yīng)管，大功率情況下用IGB

15、T，其電路結(jié)構(gòu)上大同小異，柵極高電平(一般是1020 V，常用的是15 V)導(dǎo)通，低電平(50 V)截止。其作用是開關(guān)電源的核心。(3)驅(qū)動(dòng)電路這部分是開關(guān)電源的靈魂，是連接控制單元與功率管的橋梁?？刂茊卧鰜?lái)的電平一般無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)功率管，需要有一個(gè)電平的轉(zhuǎn)換及電流驅(qū)動(dòng)；對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路而言，功率管的柵極即為負(fù)載，一般的功率管柵源之間有一個(gè)寄生電容，故驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載是一個(gè)容性負(fù)載，若驅(qū)動(dòng)電流不夠，或提高頻率，方波會(huì)產(chǎn)生畸變，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)目的。因此功率電子的驅(qū)動(dòng)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。開關(guān)穩(wěn)壓電源中的功率開關(guān)管要求在關(guān)斷時(shí)能迅速關(guān)斷，并能維持關(guān)斷期間的漏電流近似等于零；在導(dǎo)通時(shí)要求能迅速導(dǎo)通，并

16、且維持導(dǎo)通期間的管壓降也近似等于零。開關(guān)管趨于關(guān)斷時(shí)的下降時(shí)間和趨于導(dǎo)通時(shí)的上升時(shí)間的快慢是降低開關(guān)晶體管損耗功率，提高開關(guān)穩(wěn)壓電源效率的主要因素。要縮短這兩個(gè)時(shí)間，除選擇高反壓、高速度、大功率開關(guān)管以外，主要還取決于加在開關(guān)管柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)波形的要求如下：驅(qū)動(dòng)波形的正向邊緣一定要陡，幅度要大，以便減小開關(guān)管趨于導(dǎo)通時(shí)的上升時(shí)間；在維持導(dǎo)通期間內(nèi)，要能保證開關(guān)管處在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，以減小開關(guān)管的正向?qū)ü軌航?，從而降低?dǎo)通期間開關(guān)管的集電極功率損耗；當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)結(jié)束時(shí)，驅(qū)動(dòng)幅度要減小，以便使開關(guān)管能很快地脫離飽和區(qū)，以減小關(guān)閉儲(chǔ)存時(shí)問；驅(qū)動(dòng)波形的下降邊緣也一定要陡，幅度要大，以便減小開關(guān)管趨

17、于截止時(shí)的下降時(shí)間。理想的驅(qū)動(dòng)波形如圖1所示。其中圖1(a)是漏極電壓和電流波形圖，圖1(b)是柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。2 IR2110柵極驅(qū)動(dòng)抗干擾技術(shù)IR2110是一種雙通道高壓、高速電壓型功率開關(guān)器件柵極驅(qū)動(dòng)器，具有自居浮動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電路十分簡(jiǎn)單，只用一個(gè)電源可同時(shí)驅(qū)動(dòng)上下橋臂。但是IR2110芯片有他本身的缺陷，不能產(chǎn)生負(fù)壓，在抗擾方面比較薄弱，以下詳細(xì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)介紹抗干擾技術(shù)。 21 芯片功能簡(jiǎn)介IR2110包括：邏輯輸入、電平轉(zhuǎn)換、保護(hù)、上橋臂側(cè)輸出和下橋臂側(cè)輸出。邏輯輸入端采用施密特觸發(fā)電路，提高抗干擾能力。輸入邏輯電路與TTLCOMS電平兼容，其輸入引腳閾值為電源電壓Vdd的10，各

18、通道相對(duì)獨(dú)立。由于邏輯信號(hào)均通過(guò)電平耦合電路連接到各自的通道上，允許邏輯電路參考地(VSS)與功率電路參考地(COM)之間有5 V5 V的偏移量，并且能屏蔽小于50 ns脈沖，這樣便具有較理想的抗噪聲效果。兩個(gè)高壓MOS管推挽驅(qū)動(dòng)器的最大灌入或輸出電流可達(dá)2 A，上橋臂通道可以承受500 V的電壓。輸入與輸出信號(hào)之間的傳導(dǎo)延時(shí)較小，開通傳導(dǎo)延時(shí)為120 ns，關(guān)斷傳導(dǎo)延時(shí)為95 ns。電源VCC典型值為15 V，邏輯電源和模擬電源共用一個(gè)15 V電源，邏輯地和模擬地接在一起。輸出端設(shè)有對(duì)功率電源VCC的欠壓保護(hù)，當(dāng)小于82 V時(shí)，封鎖驅(qū)動(dòng)輸出。IR2110具有很多優(yōu)點(diǎn)：自舉懸浮驅(qū)動(dòng)電源可同時(shí)驅(qū)

19、動(dòng)同一橋臂的上、下兩個(gè)開關(guān)器件，驅(qū)動(dòng)500 V主電路系統(tǒng)，工作頻率高，可以達(dá)到500 kHz；具有電源欠壓保護(hù)相關(guān)斷邏輯；輸出用圖騰柱結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)峰值電流為2 A；兩通道設(shè)有低壓延時(shí)封鎖(50 ns)。芯片還有一個(gè)封鎖兩路輸出的保護(hù)端SD，在SD輸入高電平時(shí)，兩路輸出均被封鎖。IR2110的優(yōu)點(diǎn)，給實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大方便，特別是自舉懸浮驅(qū)動(dòng)電源大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)，只用一路電源即可完成上下橋臂兩個(gè)功率開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)。IR2110的典型應(yīng)用電路如圖2所示。但是在這種電路的使用上存在很大的問題，當(dāng)高壓側(cè)電壓緩慢地往上升時(shí)可以清楚地看見毛刺越來(lái)越嚴(yán)重，電壓很低時(shí)管子發(fā)熱嚴(yán)重，芯片很容易燒掉。這些

20、問題都是由于2 11 0自身的一些不足產(chǎn)生的，IR2110不能產(chǎn)生負(fù)偏壓，如果用于驅(qū)動(dòng)橋式電路，在半橋電感負(fù)載電路下運(yùn)行，處于關(guān)斷狀態(tài)下的IGBT，由于其反并聯(lián)二極管的恢復(fù)過(guò)程，將承受C-E電壓的急劇上升。此靜態(tài)的dvdt通常比IGBT關(guān)斷時(shí)的上升率高。由于密勒效應(yīng)，此dvdt在集電極，柵極問電容內(nèi)產(chǎn)生電流，流向柵極驅(qū)動(dòng)電路，如圖3所示。雖然在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)柵極電壓Vg為零，由于柵極電路的阻抗(柵極限流電阻Rg，引線電感Lg)，該電流令VGE增加，趨向于VGE(th)。最嚴(yán)重的情況是該電壓達(dá)到閾值電壓，使IGBT導(dǎo)通，導(dǎo)致橋臂短路。IR2110驅(qū)動(dòng)輸出阻抗不夠小，沿柵極的灌人電流會(huì)在驅(qū)動(dòng)電壓上加上

21、比較嚴(yán)重的毛刺干擾。22 IR2110改進(jìn)抗干擾電路221 帶電平箝位的IR2110驅(qū)動(dòng)電路針對(duì)IR2110的不足，對(duì)輸出驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了改進(jìn)，可以采用在柵極限流電阻上反并聯(lián)一個(gè)二極管，但在大功率的環(huán)境下不太明顯。本文介紹的第一種方法就是下面如圖4所示電路。在關(guān)斷期間將柵極驅(qū)動(dòng)電平箝位到零電平。在橋臂上管開通期間驅(qū)動(dòng)信號(hào)使Q1導(dǎo)通、Q2截止，正常驅(qū)動(dòng)。上管關(guān)斷期間，Q1截止，Q2柵極高電平，導(dǎo)通，將上管柵極電位拉到低電平(三極管的飽和壓降)。這樣，由于密勒效應(yīng)產(chǎn)生的電流從Q2中流過(guò)，柵極驅(qū)動(dòng)上的毛刺可以大大的減小。下管工作原理與上管完全相同，不再累述。222 IR2110負(fù)壓產(chǎn)生電路在大功率IG

22、BT場(chǎng)合，各路驅(qū)動(dòng)電源獨(dú)立，集成驅(qū)動(dòng)芯片一般都有產(chǎn)生負(fù)壓得功能，如EXB841系列，M57957系列等，在IGBT關(guān)斷期間柵極上施加一個(gè)負(fù)電壓，一般為35 V。其作用也是為了增強(qiáng)IGBT關(guān)斷的可靠性。防止由于密勒效應(yīng)而造成的誤導(dǎo)通。IR2110芯片內(nèi)部雖然沒有產(chǎn)生負(fù)壓功能，但可以通過(guò)外加幾個(gè)無(wú)源器件來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生負(fù)壓得功能，如圖5所示。在上下管驅(qū)動(dòng)電路中均加上由電容和5 V穩(wěn)壓管組成的負(fù)壓電路。其工作原理為：電源電壓為20 V，在上電期間，電源通過(guò)Rg給Cg充電，Cg保持5 V的電壓，在LIN為高電平的時(shí)候，LO輸出0 V，此時(shí)S2柵極上的電壓為5 V，從而實(shí)現(xiàn)了關(guān)斷時(shí)負(fù)壓。對(duì)于上管S1，HIN為

23、高電平時(shí)，HO輸出為20 V，加在柵極上的電壓為15 V。當(dāng)HIN為低電平時(shí)，HO輸出0 V，S1柵極為5 V。IGBT為電壓型驅(qū)動(dòng)器件，所以負(fù)壓負(fù)壓電容C5，C6上的電壓波動(dòng)較小，維持在5 V，自舉電容上的電壓也維持在20 V左右，只在下管S2導(dǎo)通的瞬間有一個(gè)短暫的充電過(guò)程。IGBT的導(dǎo)通壓降一般小于3 V，負(fù)壓電容C5的充電在S2導(dǎo)通時(shí)完成。對(duì)于C5，C6的選擇，要求大于IGBT柵極輸入寄生電容Ciss。自舉電容電電路中的二極管D1必須是快恢復(fù)二極管，應(yīng)留有足夠的電流余量。此電路與一般的帶負(fù)壓驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)生負(fù)壓原理相同，直流母線上疊加了5 V的電壓。223 IR2110結(jié)合隔離變壓器電路上面

24、2種方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是也有他的缺點(diǎn)，首先電路比最簡(jiǎn)單的應(yīng)用電路要復(fù)雜的多，其次所用的器件數(shù)目增多，成本增加，再次效果也并不是非常好，這主要是因?yàn)镮R2110芯片本身很容易受到開關(guān)管的影響。負(fù)載增大，電壓升高，IR2110的輸出波形就會(huì)變得很混亂，所以用常規(guī)的變壓器隔離和IR2110結(jié)合起來(lái)使用其電路圖如6所示，這種電路結(jié)合了經(jīng)典電路的部分內(nèi)容，大大地減小了負(fù)載對(duì)驅(qū)動(dòng)的影響，可以用于大功率場(chǎng)合，電路也比較簡(jiǎn)單，非常實(shí)用。其工作原理為：電源電壓為20 V，在上電期間，電源通過(guò)Rg給Cg充電，Cg保持5 V的電壓，在LIN為高電平的時(shí)候，LO輸出0 V，此時(shí)S2柵極上的電壓為5 V，從而

25、實(shí)現(xiàn)了關(guān)斷時(shí)負(fù)壓。對(duì)于上管S1，HIN為高電平時(shí)，HO輸出為20 V，加在柵極上的電壓為15 V。當(dāng)HIN為低電平時(shí)，HO輸出0 V，S1柵極為5 V。IGBT為電壓型驅(qū)動(dòng)器件，所以負(fù)壓負(fù)壓電容C5，C6上的電壓波動(dòng)較小，維持在5 V，自舉電容上的電壓也維持在20 V左右，只在下管S2導(dǎo)通的瞬間有一個(gè)短暫的充電過(guò)程。IGBT的導(dǎo)通壓降一般小于3 V，負(fù)壓電容C5的充電在S2導(dǎo)通時(shí)完成。對(duì)于C5，C6的選擇，要求大于IGBT柵極輸入寄生電容Ciss。自舉電容電電路中的二極管D1必須是快恢復(fù)二極管，應(yīng)留有足夠的電流余量。此電路與一般的帶負(fù)壓驅(qū)動(dòng)芯片產(chǎn)生負(fù)壓原理相同，直流母線上疊加了5 V的電壓。2

26、23 IR2110結(jié)合隔離變壓器電路 上面2種方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是也有他的缺點(diǎn)，首先電路比最簡(jiǎn)單的應(yīng)用電路要復(fù)雜的多，其次所用的器件數(shù)目增多，成本增加，再次效果也并不是非常好，這主要是因?yàn)镮R2110芯片本身很容易受到開關(guān)管的影響。負(fù)載增大，電壓升高，IR2110的輸出波形就會(huì)變得很混亂，所以用常規(guī)的變壓器隔離和IR2110結(jié)合起來(lái)使用其電路圖如6所示，這種電路結(jié)合了經(jīng)典電路的部分內(nèi)容，大大地減小了負(fù)載對(duì)驅(qū)動(dòng)的影響，可以用于大功率場(chǎng)合，電路也比較簡(jiǎn)單，非常實(shí)用。3 結(jié) 語(yǔ)各種各樣的IGBT驅(qū)動(dòng)電路都有他們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，IR2110具有輕型、占用資源少、高可靠性、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛

27、采用。本文所提供的幾種抗干擾措施也應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，當(dāng)然根據(jù)具體電路的不同應(yīng)該按照實(shí)際情況選擇電路，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路也有他的優(yōu)點(diǎn)，光電耦合器也可以廣泛使用。本文所提供的幾種抗干擾措施也應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，當(dāng)然根據(jù)具體電路的不同應(yīng)該按照實(shí)際情況選擇電路，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路也有他優(yōu)點(diǎn)，光電藕合器也可以廣泛使用。驅(qū)動(dòng)芯片IR2110功能簡(jiǎn)介 您現(xiàn)在的位置是：主頁(yè)電子元器件資料正文 在功率變換裝置中，根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)，起功率開關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動(dòng)和隔離驅(qū)動(dòng)兩種方式.美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IR2110驅(qū)動(dòng)器，兼有光耦隔離和電磁隔離的優(yōu)點(diǎn)，是中小功率變換裝置中驅(qū)動(dòng)器件的首選。 IR2110引腳功能及

28、特點(diǎn)簡(jiǎn)介 內(nèi)部功能如圖4.18所示: LO（引腳1）:低端輸出 COM（引腳2）:公共端 Vcc（引腳3）:低端固定電源電壓 Nc（引腳4）: 空端 Vs（引腳5）:高端浮置電源偏移電壓 VB (引腳6):高端浮置電源電壓 HO（引腳7）:高端輸出 Nc（引腳8）: 空端 VDD（引腳9）:邏輯電源電壓 HIN（引腳10）: 邏輯高端輸入 SD（引腳11）:關(guān)斷 LIN（引腳12）:邏輯低端輸入 Vss（引腳13）:邏輯電路地電位端，其值可以為0V Nc（引腳14）:空端 IR2110的特點(diǎn)： （1）具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道。 （2）懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)500V。 （3

29、）輸出的電源端（腳3）的電壓范圍為1020V。 （4）邏輯電源的輸入范圍（腳9）515V，可方便的與TTL，CMOS電平相匹配，而且邏輯電源地和功率電源地之間允許有 V的便移量。 （5）工作頻率高，可達(dá)500KHz。 （6）開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns。 （7）圖騰柱輸出峰值電流2A。 IR2110的工作原理 IR2110內(nèi)部功能由三部分組成：邏輯輸入；電平平移及輸出保護(hù)。如上所述IR2110的特點(diǎn)，可以為裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多方便。尤其是高端懸浮自舉電源的設(shè)計(jì)，可以大大減少驅(qū)動(dòng)電源的數(shù)目，即一組電源即可實(shí)現(xiàn)對(duì)上下端的控制。 高端側(cè)懸浮驅(qū)動(dòng)的自舉原理： IR2110驅(qū)動(dòng)半橋的電路如

30、圖所示，其中C1，VD1分別為自舉電容和自舉二極管，C2為VCC的濾波電容。假定在S1關(guān)斷期間C1已經(jīng)充到足夠的電壓（VC1 VCC）。 當(dāng)HIN為高電平時(shí)如圖4.19 ：VM1開通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的柵極和源極之間，C1通過(guò)VM1，Rg1和柵極和源極形成回路放電，這時(shí)C1就相當(dāng)于一個(gè)電壓源，從而使S1導(dǎo)通。由于LIN與HIN是一對(duì)互補(bǔ)輸入信號(hào)，所以此時(shí)LIN為低電平，VM3關(guān)斷，VM4導(dǎo)通，這時(shí)聚集在S2柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過(guò)Rg2迅速對(duì)地放電，由于死區(qū)時(shí)間影響使S2在S1開通之前迅速關(guān)斷。 當(dāng)HIN為低電平時(shí)如圖4.20：VM1關(guān)斷，VM2導(dǎo)通，這時(shí)聚集在S1柵極和源極的

31、電荷在芯片內(nèi)部通過(guò)Rg1迅速放電使S1關(guān)斷。經(jīng)過(guò)短暫的死區(qū)時(shí)間LIN為高電平，VM3導(dǎo)通，VM4關(guān)斷使VCC經(jīng)過(guò)Rg2和S2的柵極和源極形成回路，使S2開通。在此同時(shí)VCC經(jīng)自舉二極管，C1和S2形成回路，對(duì)C1進(jìn)行充電，迅速為C1補(bǔ)充能量，如此循環(huán)反復(fù)。 IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路本電源逆變橋IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路制成一塊線路板，與逆變橋一起組成逆變單元模塊。 M57959是IGBT模塊的專用驅(qū)動(dòng)電路，最大可驅(qū)動(dòng)400A/600V的元件。該電路內(nèi)部具有快速光耦隔離，適合20kHz左右的高頻開關(guān)運(yùn)行，并且具有過(guò)流保護(hù)功能。驅(qū)動(dòng)電路采用15V/10V雙電源供電，以提高抗干擾能力。 驅(qū)動(dòng)電路前級(jí)為

32、PWM信號(hào)處理電路，它將控制電路傳送來(lái)的單路PWM信號(hào)經(jīng)電壓比較器整形反相后，變?yōu)閮陕坊ゲ?80的信號(hào)，作為上下橋臂IGBT元件的控制信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)死區(qū)電路，其上升沿被延時(shí)34s，以保證上下橋臂導(dǎo)通具有不小于3s的死區(qū)，然后才被送至驅(qū)動(dòng)電路。 本電源驅(qū)動(dòng)板設(shè)有IGBT過(guò)流、功率器件過(guò)熱、直流母線欠壓三種保護(hù)。IGBT過(guò)流保護(hù)，由M57959內(nèi)部保護(hù)電路，通過(guò)檢測(cè)IGBT的導(dǎo)通飽和壓降完成，過(guò)流保護(hù)閾值通過(guò)在檢測(cè)回路串接穩(wěn)壓管來(lái)調(diào)整。單相橋電路四只IGBT元件的四路保護(hù)信號(hào)，經(jīng)過(guò)與非門，變?yōu)橐宦犯唠娖焦收闲盘?hào)，送至故障邏輯電路。功率器件過(guò)熱保護(hù)通過(guò)在散熱器上安裝溫度繼電器，過(guò)熱時(shí)給出斷開接點(diǎn)完

33、成，溫度繼電器動(dòng)作值為75。直流母線欠壓保護(hù)電路當(dāng)電壓正常時(shí)，檢測(cè)回路穩(wěn)壓管被擊穿開通，從而使與之串聯(lián)的光耦導(dǎo)通，副邊輸出低電平；當(dāng)電壓過(guò)低時(shí)，檢測(cè)回路穩(wěn)壓管阻斷，從而使串聯(lián)的光耦關(guān)斷，副邊輸出故障高電平；保護(hù)閾值由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值決定。 驅(qū)動(dòng)板上的故障邏輯電路先將過(guò)流、欠壓信號(hào)通過(guò)D觸發(fā)器鎖存，然后將鎖存后的信號(hào)與過(guò)熱信號(hào)一起通過(guò)門電路綜合后，封鎖送至驅(qū)動(dòng)模塊的PWM脈沖，完成保護(hù)。同時(shí)，綜合后的故障信號(hào)與過(guò)流、欠壓、過(guò)熱信號(hào)被送至控制電路，以完成電源系統(tǒng)*。如圖3所示，DC/AC變換采用單相輸出，全橋逆變形式，為減小逆變電源的體積，降低成本，輸出使用工頻LC濾波。由4個(gè)IRF740構(gòu)成橋式逆變電路，IRF740最高耐壓400V，電流10A，功耗125W，利用半橋驅(qū)動(dòng)器IR2110提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其輸入波形由SG3524提供，同理可調(diào)節(jié)該SG3524的輸出驅(qū)動(dòng)波形的D電子元器件資料正文 在功率變換裝置中，根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)，起功率開