IR2103在电动自行车中的应用

　　IR2103是一款半桥驱动集成芯片，该芯片内部集成了互相独立的控制驱动输出电路，可直接驱动两个中功率半导体器件如MOSFET或IGBT，动态响应快，驱动能力强，工作频率高，且具有多种保护功能。IR2103配备有大脉冲电流缓冲级，可将交叉传导减至最低；同时采用具有下拉功能的施密特触发式输入设计，可有效隔绝噪音，以防止器件意外开通。

　　IR2103芯片内电路框图如上图所示，引脚功能如下：

　　1脚VCC：逻辑电源与低端电源电压；

　　2脚HIN：高端逻辑输入；

　　3脚LIN：低端逻辑输入；

　　4脚COM：低端电源接地；

　　5脚LO：低端驱动输出电压；

　　6脚Vs：高端浮偏电源参考电压；

　　7脚HO：高端驱动输出电压；

　　8脚VB：高端浮置电源电压。

　　IR2103的典型接线如上图所示，图中VCC为10～25V功率管门极驱动电源，可用TTL或CMOS逻辑信号作为输入，因此VCC可用一个典型值为+15V的电源。C2为自举电容，当VT1关断、VT2开通时，VCC经VD、C2、负载、VT2给C2充电，以确保VT2关断、VT1开通时，VT1管的栅极靠C2上足够的储能来驱动，从而实现自举式驱动。若负载阻抗较大，C2经负载降压充电较慢，使得当VT2关断、VT1开通时C2上的电压仍不能充电至自举电压8.2V以上时，输出驱动信号会因欠压被片内逻辑封锁，VT1就无法正常工作。每个周期VT2开关一次，C2就通过开关VT2充电一次。因此，C2的容量选择应考虑如下几点：

　　（1）C2应为高稳定、低串联电感、高频率特性的优质电容，容量为0.1~10μF;（2）尽量使自举上电回路不经大阻抗负载，否则应为C2充电提供快速充电通路：

　　（3）PWM开关频率较高时，C2应选小。

　　当PWM工作频率较低时，若占空比较高，则VT1开通时间较长，VT2开通时间较短，因此C2应选小；若占空比较低，VT1导通脉宽较窄，则VT2导通脉宽较宽，自举电压容易满足。否则，在有限时间内无法达到自举电压，从而造成欠压保护电路工作。因此，C2的选择应综合考虑PWM变化的各种情况，最好在调试时监测HO、VS脚的波形。

　　IR2103工作原理非常简单，在满足自举的情况下，当IR2103的2脚HIN高端逻辑输入为高电平时，7脚HO高端驱动输出电压端输出高电平，使上桥管VT1导通。当IR2103的3脚LIN低端逻辑输入为高电平时，5脚LO低端驱动输出电压端输出高电平，使下桥管VT2导通。由于有死区时间控制，5脚LO低端驱动输出电压和7脚HO高端驱动输出电压不会同时出现高电平的，也就是说，上下桥管VT1、VT2不会同时导通的，即不会发生直通现象。

　　IR2103的2、3脚是受单片机控制的。在电动自行车的无刷电机控制电路中，就是利用单片机去控制三个IR2103，对于由六个功率元件构成的三相桥式逆变器来说，采用三片IR2103驱动三个桥臂是中小型功率变换的理想选择。此类逆变电路中的主电路可将直流电压（+VCC）逆变为三相交流输出电压U、V、W，送给无刷电机。由于三相逆变器每个周期总有一个上下管导通，故上管自举电容容易充电，三个上管自举电路可有序工作。但若IR2103使用不当，尤其是自举电容选择不好，易导致芯片损坏或不能正常工作。