ir2103典型应用电路详解（三款ir2103典型应用电路） - 全文

　　R2110芯片简介：

　　美国IR公司的IR2110芯片是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块。由于它具有体积小、成本低、集成度高、响应速度快、偏值电压高、驱动能力强等特点，自推出以来，这种适于功率MOSFET、IGBT驱动的自举式集成电路在电机调速、电源变换等功率驱动领域中获得了广泛的应用。IR2110采用先进的自举电路和电平转换威廉希尔官方网站 ，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，使得每对MOSFET（上下管）可以共用一片IR2110，并且所有的IR2110可共用一路独立电源。对于典型的6管构成的三相桥式逆变器，可采用3片IR2110驱动3个桥臂，仅需1路10V~20V电源。这样，在工程上大大减少了驱动电路的体积和电源数目，简化了系统结构，提高了系统可靠性。

　　IR2110内部结构及功能特点：

　　IR2110浮置电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，工作频率可达到500kHz，其内部结构如图1所示。它由三个部分组成：逻辑输入，电平平移及输出保护。IR2110采用CMOS工艺制作，逻辑电源电压范围为5V~20V，适应TTL或CMOS逻辑信号输入，具有独立的高端和低端2个输出通道，两路通道均带有滞后欠压锁定功能。由于逻辑信号均通过电平耦合电路连接到各自的通道上，容许逻辑电路参考地（Vss）与功率电路参考地（COM）之间有5V的偏移量，并且能屏蔽小于50ns的脉冲，有较理想的抗噪声效果。

　　IR2110的自举电路特别适合于各种桥式驱动电路，其典型应用如图2所示。引脚3（VCC）和6（VB）分别是低端电源电压和高端浮置电源电压，引脚2（COM）是低端电源公共端，引脚5（Vs）是高端浮置电源公共端，引脚9（VDD）是逻辑电路电源电压，引脚13（Vss）是逻辑电路接地端，引脚11（SD）是输入信号关闭端。VCC为10V~20V功率管门极驱动电源，由于VSS可与COM连接，则VCC与VDD可共用同一个典型值为+15V的电源。

　　当输入逻辑信号HIN/LIN=1时，输出信号HO/LO=1，控制MOSFET导通;当HIN/LIN=0时，HO/LO=0，控制MOSFET关断，其SD输入可以用来闭锁这二路驱动。如果这两路驱动电压小于8.3V，输出信号会因欠压而被片内封锁。输出栅极驱动电压的范围为10V~20V，其电平典型转换时为：Ton=120ns，Toff=94ns。死区时间的典型值为10ns，内置的死区电路可以防止由于MOS器件关断延时造成的直臂导通现象，提高了系统的可靠性。

　　ir2103典型应用电路一：

　　永磁无刷直流电机是随着高性能永磁材料、电机控制威廉希尔官方网站 和电力电子威廉希尔官方网站 的发展而出现的一种新型电机，它既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便、寿命长等优点，又具备直流电机运行效率高、无励磁损耗及调速性能好等诸多优点，而且还具有功率密度高，低转速，大转矩的特点。它的应用已从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化等领域迅速发展。

　　图3是由IR2110组成的无刷直流电机驱动电路原理图（单桥臂）。此驱动电路采用以3片IR2110为中心的6个N沟道的MOSFET管组成的三相全桥逆变电路，仅对上桥臂功率MOSFET管进行PWM调制的控制方式。其输入是以功率地为地的PWM波，送到IR2110的输入端口，输出控制N沟道的功率驱动管MOSFET的开关，由此驱动无刷直流电动机。

　　ir2103典型应用电路二：

　　图2中，C1为自举电容，VCC经D4、C1、负载、Q2给C1充电，以确保Q2关闭、Q1开通时，Q1管的栅极靠C1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，C1经负载降压充电较慢，使得Q2关断、Q1开通，C1上的电压仍充电达不到自举电压8.3V以上时，输出驱动信号会因欠压被逻辑封锁，Q1就无法正常工作。所以，要么选用小容量电容，以提高充电电压;要么为C1提供快速充电通路。由于每个Q1开关一次，C1就通过Q2开关充电一次，因此自举电容C1的充电还与输入信号HIN、LIN的PWM脉冲频率和脉冲宽度有关，当PWM工作频率过低时，若Q1导通脉宽较窄，自举电压8.3V容易满足;反之无法实现自举。因此要合理设置PWM开关频率和占空比调节范围，通过实验C1的选择应考虑以下几点：

　　（1）C1的选择与PWM的频率有关，频率高，C1应该选择小一点的。

　　（2）C1的种类最好是钽电容，在0.22μf或更大一点（一般取0.47μf且》35V）较好。

　　（3）尽量使自举回路上电不经过大阻抗负载，这样就要为C1充电提供快速充电通路。

　　（4）对于占空比调节较大的场合，特别是在高占空比时，Q2开通时间较短，C1应该选择小点的较好，否则，在有限的时间内无法达到自举电压。

　　另外，通过实验还得出了这样一些结论。自举二极管也是一个非常重要的自举器件，它应能阻断直流干线上的高压，二极管承受的电流是栅极电荷与开关频率之积。为了减少电荷损失，应选用漏电流小的快恢复二极管（高频），例如IN4148。有时IR2110HIN和LIN端口输入漂亮的PWM波形，可是HO和LO没有输出，这可能是电源不匹配的缘故造成的，比如PWM的幅值大约为3.3V，V+一般选择5V左右，这样用示波器测量，可能LO有输出，但是HO没有输出，这时应该将HO/LO分别与对应的CMOS管相连，而且应该是上下臂一起进行调整，最好是带负载，因为高端是靠自举电容，悬浮的，这时可能有波形输出。

　　ir2103典型应用电路三：

　　图2中的C1、C3和C4均为各电源与地之间的电容，其作用是利用电容的储能防止电压有大的波动，一般根据具体情况取10μF~100μF（本文设计选用10μF）；R1和R2取值均为1k？赘。C2为自举电容，VCC经D1、C2、负载、T2给C2充电，以确保在T2关闭、T1导通时，T1管的栅极靠C2上足够的储能来驱动。自举电容一般选用1.0μF，具体与PWM的频率有关，频率低时，选用大电容；频率高时，选择较小的电容，本设计选用1.0μF电解电容。需要说明的是，若自举电容取值不合适，将导致不能自举。

　　图2中的D1为保护二极管，其作用是防止T1导通时高电压串入VCC端损坏该驱动芯片。D1应选用快速恢复二极管，且导通电阻要小，以减少充电时间，如1N4148、FR系列或MUR系列等，本设计选用1N4148。