IR2110相关知识大全精华版要点

如何确定 IR2110 能驱动多大的 MOS 管啊？手册上 IR2110 的输出电压是 10-20V，电流是 2A，MOS 管是电压驱动型，要 2A 的电流有什么用啊？ 随着 PWM 技术在变频、逆变频等领域的运用越来越广泛，以及 IGBT、PowerMOSFET 等功率性开 关器件的快速发展，使得 PWM 控制的高压大功率电源向着小型化、高频化、智能化、高效率方向发展。 本文采用电压脉宽型 PWM 控制芯片 SG3525A，以及高压悬浮驱动器 IR2110，用功率开关器件 IGBT 模 块方案实现高频逆变电源。另外，用单片机控制技术对此电源进行控制，使整个系统结构简单，并实现了 系统的数字智能化。 SG3525A SG3525A 性能和结构性能和结构 SG3525A 是电压型 PWM 集成控制器，外接元器件少，性能好，包括开关稳压所需的全部控制电路。 其主要特性包括：外同步、软启动功能；死区调节、欠压锁定功能；误差放大以及关闭输出驱动 信号等功 能；输出级采用推挽式电路结构，关断速度快，输出电流±400mA；可提供精密度为 5V±1%的基准电压； 开关频率范围 100Hz~400KHz。其内部结构主要包括基准电压源、欠压锁定电路、锯齿波振荡器、误差放 大器等，如图 1 所示。 IR2110IR2110 性能和结构性能和结构 IR2110 是美国 IR 公司生产的高压、高速 PMOSFET 和 IGBT 的理想驱动器。该芯片采用 HVIC 和闩 锁抗干扰制造工艺，集成DIP、SOIC 封装。其主要特性包括：悬浮通道电源采用自举电路，其电压最高可 达 500V；功率器件栅极驱动电压范围 10V~20V；输出电流峰值为 2A; 逻辑电源范围 5V~20V，而且逻辑 电源地和功率地之间允许+5V 的偏移量；带有下拉电阻的 COMS 施密特输入端，可以方便地与 LSTTL 和 CMOS 电平匹配；独立的低端和高端输入通道，具有欠电压同时锁定两通道功能; 两通道的匹配延时为 10ns；开关通断延时小，分别为 120ns 和 90ns;工作频率达 500kHz。其内部结构主要包括逻辑输入，电 平转换及输出保护等，如图 2 所示。 设计原理设计原理 高压侧悬浮驱动的自举原理高压侧悬浮驱动的自举原理 IR2110 用于驱动半桥的电路如图 3 所示。图中 C1、VD1 分别为自举电容和二极管，C2 为 VCC 的滤 波电容。假定在 S1 关断期间，C1 已充到足够的电压 VC1≈VCC 。当 HIN 为高电平时，VM1 开通，VM2 关断，VC1 加到 S1 的门极和发射极之间，C1 通过 VM1、Rg1 和 S1 门极栅极电容 Cgc1 放电，Cgc1 被 充电。此时 VC1 可等效为一个电压源。当 HIN 为低电平时，VM2 开通，VM1 断开，S1 栅极电荷经 Rg1、 VM2 迅速释放，S1 关断。经短暂的死区时间(td)之后，LIN 为高电平，S2 开通，VCC 经 VD1、S2 给 C1 充电，迅速为 C1 补充能量。如此循环反复。 自举元件设计自举元件设计 自举二极管(VD1)和电容(C1)是 IR2110 在 PWM 应用时需要严格挑选和设计的元器件，应根据一定的 规则对其进行调整，使电路工作在最佳状态。 在工程应用中，取自举电容 C12Qg/(VCC-10-1.5)。式中，Qg 为 IGBT 门极提供的栅电荷。假定自举 电容充电路径上有 1.5V 的压降(包括 VD1 的正向压降)， 则在器件开通后， 自举电容两端电压比器件充分导 通所需要的电压(10V)要高。 同时， 在选择自举电容大小时， 应综合考虑悬浮驱动的最宽导通时间 ton(max)和最窄导通时间 ton(min)。 导通时间既不能太大影响窄脉冲的驱动性能，也不能太小而影响宽脉冲的驱动要求。根据功率器件的工作 频率、开关速度、门极特性对导通时间进行选择，估算后经调试而定。 VD1 主要用于阻断直流干线上的高压，其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 选择反向漏电流小的二极管。 运用运用 SG3525ASG3525A 和和 IR2110IR2110 构成的构成的高频高频逆变主电路图逆变主电路图 高频逆变主电路如图 4 所示，逆变高压电路由全桥驱动组成。功率开关Q1~Q4 采用 IGBT 模块。逆变 主电路把直流电压 V1 转换为 20kHz 的高频矩形波交流电压送到高频高压变压器 T1， 经升压整流滤波后提 供给负载供电。电路通过控制 PWM1 和 PWM2 的占空比，来得到脉宽可调的矩形波交流电压。 VF 为高压 采样端反馈到控制系统的电压。 IR2110 内部功能由三部分组成：逻辑输入；电平平移及输出保护。如上所述 IR2110 的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的 设计，可以大大减少驱动电源的数目，即一组电源即可实现对上下端的控制。 高端侧悬浮驱动的自举原理： IR2110 驱动半桥的电路如图所示， 其中 C1， VD1 分别为自举电容和自举二极管， C2为VCC的滤波电容。 假定在S1关断期间C1已经充到足够的电压 （VC1 VCC） 。 当 HIN 为高电平时如图 4.19 ：VM1 开通，VM2 关断，VC1 加到 S1 的栅极和 源极之间，C1 通过 VM1，Rg1 和栅极和源极形成回路放电，这时 C1 就相当于 一个电压源，从而使S1 导通。由于LIN 与 HIN 是一对互补输入信号，所以此时 LIN 为低电平，VM3 关断，VM4 导通，这时聚集在 S2 栅极和源极的电荷在芯 片内部通过 Rg2 迅速对地放电，由于死区时间影响使 S2 在 S1 开通之前迅速关 断。 当 HIN 为低电平时如图 4.20：VM1 关断，VM2 导通，这时聚集在 S1 栅极和源 极的电荷在芯片内部通过 Rg1 迅速放电使 S1 关断。 经过短暂的死区时间 LIN 为 高电平，VM3 导通，VM4 关断使 VCC 经过 Rg2 和 S2 的栅极和源极形成回路， 使 S2 开通。 在此同时 VCC 经自举二极管， C1 和 S2 形成回路， 对 C1 进行充电， 迅速为 C1 补充能量，如此循环反复。 摘 要： 针对 IGBT 的半桥或者全桥的驱动，利用具有双通道集成驱动的IR2110 来驱动 IGBT。对其自举 工作原理进行了分析，同时增加了栅极电平箝位电路，克服了 IR2110 不能产生负偏压的缺点，并在 2 kW、 400 V 汽车直流充电器中以此驱动 IKW40N120T2 电路的试验中验证了其理论分析的正确性。 用于 IGBT 或功率 MOSFET 驱动的集成芯片模块中，应用技术比较成熟的有东芝 LP250、富士 EXB8 系列、三菱 M579 系列等，但是这些模块都是单驱动，如果要驱动全桥结构的逆变电源则需要 4 个隔离的 驱动模块，不但费用高、而且体积大。美国 IR 公司推出的高压浮动驱动集成模块 IR2110 是一种新型的功 率 MOSFET 或 IGBT 驱动模块，它本身允许驱动信号的电压上升率达±50 V/μs，极大地减小了功率开关器 件的开关损耗。此外，由于 IR