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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)動電路，其有自舉浮動電源，驅(qū)動電路非常簡單，只用一路電源可同時驅(qū)動上、下橋臂。但I(xiàn)R2110有它本身的缺陷，不能產(chǎn)生負(fù)壓，在抗干擾方面比較薄弱。文章來源：http://www./qd/185.html 1.IR2110的主要特點(diǎn)及功能原理 IR2110采用14引腳DIP封裝，引腳排列如下圖(a)所示，其內(nèi)部功能原理框圖如圖(b)所示。IR2110各引腳的功能分別是：①腳(LO))是低端輸出通道；②腳(COM)是公共端；③腳(Vcr)是低端固定電源電壓端；⑤腳( Us)是高端浮置電源偏移電壓端；⑥腳(UB)是高端浮置電源電壓端；⑦腳(HO)是高端輸出通道：③腳(VDO)是邏輯電路電源電壓端；⑩腳( HIN)、11腳(SD)、12腳(LIN)均是邏輯輸入端；13腳(VSS)是邏輯電路地電位端，外加電源電壓端，該端電壓值可以為0v；④腳、⑧腳、14腳均為空腳。  IR2110采用HVIC和閂鎖抗干擾CMOS 工藝制作，具有獨(dú)立的高端和低端輸出通道；浮置電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)500V，duldt =土50V/ns，在15V下的靜態(tài)功耗僅有1. 6mW；輸出的柵極驅(qū)動電壓范圍為10~20V，邏輯電源電壓范圍為5~15V，邏輯電源地電壓偏移范圍為-5~ +5V。 2. IR2110的電氣特性 （1）額定值 IR2110 IGBT驅(qū)動電路的電氣特性參數(shù)額定值見下表：  IR2110 IGBT驅(qū)動電路的推薦工作條件見下表：  IR2110 IGBT驅(qū)動電路具有以下優(yōu)點(diǎn)； ①自舉懸浮驅(qū)動電源可同時驅(qū)動同一橋臂的上、下兩個開關(guān)器件，驅(qū)動500V主電路系統(tǒng)，工作頻率高，可以達(dá)到500kHz。 ②具有電源欠壓保護(hù)關(guān)斷邏輯。 ③輸出用圖騰柱結(jié)構(gòu)，驅(qū)動峰值電流為2A。 ④兩通道設(shè)有低壓延時封鎖(50ns)。 ⑤芯片還有一個封鎖兩路輸出的保護(hù)端SD，在該端輸入高電平時，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)帶來了極大方便，特別是自舉懸浮驅(qū)動電源大大簡化了驅(qū)動電源設(shè)計(jì)，只用一路電源即可完成上下橋臂兩個功率開關(guān)器件的驅(qū)動。 3．IGBT驅(qū)動電路的抗干擾技術(shù) (1)電平鉗位 IR2110不能產(chǎn)生負(fù)偏壓，如果用于驅(qū)動橋式電路，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)過程，將承受集電極-發(fā)射極聞電壓的急劇上升。此靜態(tài)的du/dt通常比IGBT關(guān)斷時的上升率高。由于電容密勒效應(yīng)的影響，此du/dt在集電極-柵極間電容內(nèi)產(chǎn)生電流，流向柵極驅(qū)動電路，如下圖所示。雖然在關(guān)斷狀態(tài)下柵極電壓UGE為零，由于柵極電路的阻抗（柵極限流電阻RG、引線電感LG），該漏電流使UGE增加，趨向于UGE(th)。最惡劣的情況是使該電壓達(dá)到閾值電壓，該IGBT將被開通，導(dǎo)致橋臂短路。文章來源：http://www./qd/185.html   在大功率IGBT驅(qū)動電路設(shè)計(jì)中，各路驅(qū)動電源獨(dú)立，集成驅(qū)動電路一般都有產(chǎn)生負(fù)壓的功能，如EXB841系列、M57957系列等，在IGBT關(guān)斷期間在柵極上施加負(fù)電壓，一般為-5V。其作用也是為了增強(qiáng)IGBT關(guān)斷的可靠性，防止由于電容密勒效應(yīng)而造成IGBT誤導(dǎo)通。IR2110芯片內(nèi)部雖然沒有產(chǎn)生負(fù)壓的功能，但可以通過外加幾個無源器件來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生負(fù)壓的功能，如下圖所示。在上、下管驅(qū)動電路中均加上由電容C5和C6以及5V穩(wěn)壓管ZD1和ZD2.組成的負(fù)壓電路，其工作原理為：電源電壓UCC為20V，在上電期間，電源通過R給C6充電，C6上保持5V的電壓。在LIN端為高電平時，LO端輸出20V高電平，這時加在下管S2柵極上的電壓為20V- 5V=15V，IGBT正常導(dǎo)通。當(dāng)LIN端輸入低電平時．I.O端輸出為0V，此時S2柵極上的電壓為-5V，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)斷時所需的負(fù)壓。對于上管S1，HIN端輸入高電平時，HO端輸出20V電壓，加在S1柵極上的電壓為15V。當(dāng)HIN端為低電平時，HO端輸出為0V，S1柵極電壓為- 5V。由于IGBT為電壓型IGBT驅(qū)動電路件，所以負(fù)壓電容C5，C6的電壓波動較小，維持在5V，自舉電容上的電壓也維持在20V左右，只在下管S導(dǎo)通的瞬間有一個短暫的充電過程。IGBT的導(dǎo)通壓降一般小于3V，負(fù)壓電容C5的充電在S2導(dǎo)通時完成。對于C5、C6的選擇，要求其容量大于IGBT柵極輸入寄生電容Cies。自舉電容充電電路中的二極管VD1必須是快恢復(fù)二極管，應(yīng)留有足夠的電流裕量。此電路產(chǎn)生負(fù)壓的原理與一般的負(fù)壓驅(qū)動芯片相同，直流母線上疊加了5V的電壓。  自舉電容由一個大電容和一個小電容并聯(lián)組成．在頻率為20kHz左右的工作狀態(tài)下選用1uF的電容和0.1uF的電容并聯(lián)使用。并聯(lián)高頻小電容用來吸收高頻毛刺干擾電壓。主電路上管的驅(qū)動電壓波形峰頂不應(yīng)出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。驅(qū)動大容量的IGBT器件時，在工作頻率較低的情況下要注意自舉電容電壓穩(wěn)定性問題，故應(yīng)選用較大容量的電容。 選擇適當(dāng)?shù)臇艠O限流電阻對IGBT驅(qū)動來說相當(dāng)重要，因?yàn)閘GBT的開通和關(guān)斷是通過柵極電路的充放電來實(shí)現(xiàn)的，所以柵極電阻將對IGBT的動態(tài)特性產(chǎn)生極大的影響。數(shù)值較小的柵極電阻使柵極電容的充放電較快，從而減小開關(guān)時間和開關(guān)損耗。同時較小的柵極電阻增強(qiáng)了IGBT器件的耐固性，避免du/dt帶來的誤導(dǎo)通，但與此同時它只能承受較小的柵極噪聲，并導(dǎo)致柵極發(fā)射極之間的電容同驅(qū)動電路引線的寄生電感產(chǎn)生振蕩問題。另外，較小的柵極電阻還使得IGBT開通時di/dt變大，會導(dǎo)致較高的du/dt，增加了反向恢復(fù)二極管的浪涌電壓。在低頻應(yīng)用情況下，開關(guān)損耗不成為一個重要的考慮因素，柵極電阻增大可以提供較慢的開通速度，這時應(yīng)當(dāng)考慮柵極的瞬態(tài)電壓和驅(qū)動電流。對于不同電流容量的IGBT，其柵極限流電阻有不同的取值。一般是功率越大的IGBT的柵極電阻越小，同時對柵極驅(qū)動電路的布線也有嚴(yán)格要求，引線電感應(yīng)盡可能小。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體的情況作調(diào)整，選取最合適的值。 采用IR2110設(shè)計(jì)IGBT驅(qū)動電路時，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用情況采用不同的抗干擾措施。 4．IR2110的典型應(yīng)用 (1) IR2110在Buck變換器中的應(yīng)用 下圖所示為采用IR2110驅(qū)動Buck變換器中IGBT器件的電路。對自舉電容的初始充電是由UCC電源通過電感和濾波電容進(jìn)行的。為了確保自舉電容充電電壓不超過USS(20V)，這個LC諧振電路的Q值應(yīng)潑足夠小。如果Q值不是足夠小，就應(yīng)在自舉二極管支路中串聯(lián)一個電阻或在自舉電容上并聯(lián)一個齊納二極管。文章來源：http://www./qd/185.html  (2) IR2110在雙正激變換器中的應(yīng)用 下圖所示為IR2110在雙正激變換器中的應(yīng)用電路。在這種情況下，由于續(xù)流二極管的導(dǎo)通時間變得非常短，故為了確保自舉電容C1開通及在后續(xù)周期內(nèi)充滿電荷，電路中增加了3個元件R1、VT3和VT4。當(dāng)VT3和V T2截止時，VT4也截止，VT3飽和導(dǎo)通，將電容C1一端對地接通，使C1和C2能很快充電到15V左右，當(dāng)VT1和VT2導(dǎo)通時，VT4也導(dǎo)通，使VT3截止，從而使電容C1對地一端與VT1的發(fā)射極等電位，C1兩端電壓維持在15V不變，C1對地電位舉高，保證VT1柵壓高于發(fā)射極電壓，使VT1飽和導(dǎo)通。  下圖所示的是IR2110在三相橋式電機(jī)驅(qū)動電路中的應(yīng)用電路，在電路設(shè)計(jì)時要嚴(yán)格注意布局設(shè)計(jì)，這是由于波形中di/dt分量比較大，三組開關(guān)工作互為120度。應(yīng)特別注意，離共地點(diǎn)最遠(yuǎn)的IGBT驅(qū)動電路會在IR2110的②腳和參考地之間承受最大的電壓降。另外還應(yīng)注意當(dāng)無刷直流電機(jī)鎖定轉(zhuǎn)子時，在橋的一臂斷開的情況下長時間工作時，IR2110⑤腳上所出現(xiàn)的不同電壓，此時自舉電容可能會放電，其結(jié)果是造成高端功率管在接受信號時并不工作，而低端功率管仍然在工作。為避免這種情況發(fā)生，可采取以下措施。 ①如果電極在某一段時間內(nèi)不起作用，控制邏輯首先開通低端功率管。 ②當(dāng)不需要導(dǎo)通時，控制電路要有一很窄的“正?！闭伎毡?。 ③如果一電極在有限的和已知的時間內(nèi)不用，可根據(jù)這段時間來選取自舉電容的大小，以維持這段時間的電荷。 如果橋路是感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動電路的一部分，可使用PWM技術(shù)合成正弦波，每一電極在低頻時以零或非常窄的占空比通過較長的時間間隔，自舉電容應(yīng)能保持足夠的電荷來確保這段時間內(nèi)不必充電。 在所示的電路中，高壓母線和邏輯電路之間的絕緣是由IR2110反偏結(jié)來保證的，這些結(jié)構(gòu)中如有一個結(jié)擊穿，都會對其余部件造成嚴(yán)重后果。為了避免發(fā)生這樣的問題，可用光電耦合器或脈沖變壓器作為隔離元件。  (4) IR2110在全橋變換器中的應(yīng)用 下圖所示為用兩片IR2110驅(qū)動的全橋變換器電路。在該電路中，變換器低端與IR2110的關(guān)閉端設(shè)確電流檢測電路。該電流檢測電路的具體工作方法與變換器所要求的PWM技術(shù)、電源精度要求、有無負(fù)電源等因素有關(guān)。電路的關(guān)閉功能是鎖定的，這樣可以保證在負(fù)載電流通過IGBT內(nèi)部二極管衰減后，IGBT仍保持?jǐn)嚅_的狀態(tài)，鎖定只有在下個周期開始時才能復(fù)位。 電路中的寄生電感在開關(guān)快速工作時引起的高di/dt在IGBT上會產(chǎn)生過沖電壓，在電源線與功率管間加去耦電容可減小這種不良影響，但在電路布局時最好能緊密排列，減少電路中的寄生電感。這些寄生電感加上續(xù)流二極管的正向恢復(fù)效應(yīng)，將引起電源線上電壓的來回?cái)[動（例如US端上的電壓可能會低千COM端的電壓）。U.端上的電壓可低到-4V．這是最低極限，如果超過這個極限，就會引起高端通道工作的不穩(wěn)定。 IR2110的開通與關(guān)斷傳輸延遲時間是接近匹配的(失配時間不大于10ns)，開通傳輸延 遲時間比關(guān)斷傳輸延遲時間長25ns，這就保證了功率管在工作時不會發(fā)生重疊導(dǎo)通，為了更加安全起見，可在功率管的柵極上設(shè)置一電阻和二極管網(wǎng)絡(luò)（如圖中的R1、VD1、R2、VD2、VD3、R1、VD4），該電阻和二極管網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)一步延遲功率管的導(dǎo)通而對其關(guān)斷沒有影響，這就相當(dāng)于增加了死區(qū)時間。 IR2110的10腳接低電平，可得到正負(fù)半周全占空比輸出。IR2110的2腳懸空或接高電平時為調(diào)制脈沖輸出，2腳接低電平時為方波輸出。  |
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