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ir2110中文资料详解_引脚图及功能_工作原理_内部
时间:2021-03-28 03:31

  在功率变换装置中,根据主电路的结构,起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式。美国IR公司生产的IR2110驱动器,兼有光耦隔离和电磁隔离的优点,是中小功率变换装置中驱动器件的首选。

  (4)逻辑电源的输入范围(脚9)515V,可方便的与TTL,CMOS电平相匹配,而且逻辑电源地和功率电源地之间允许有V的便移量。

  R2110的内部结构和工作原理框图如图所示。图中HIN和LIN为逆变桥中同一桥臂上下两个功率MOS的驱动脉冲信号输入端。SD为保护信号输入端,当该脚接高电平时,IR2110的输出信号全被封锁,其对应的输出端恒为低电平;而当该脚接低电平时,IR2110的输出信号跟随HIN和LIN而变化,在实际电路里,该端接用户的保护电路的输出。HO和LO是两路驱动信号输出端,驱动同一桥臂的MOSFET。

  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。

  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(VC1VCC)。

  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。

  针对IR2110的不足,对输出驱动电路进行了改进,可以采用在栅极限流电阻上反并联一个二极管,但在大功率的环境下不太明显。本文介绍的第一种方法就是下面如图所示电路。在关断期间将栅极驱动电平箝位到零电平。在桥臂上管开通期间驱动信号使Q1导通、Q2截止,正常驱动。上管关断期间,Q1截止,Q2栅极高电平,导通,将上管栅极电位拉到低电平(三极管的饱和压降)。这样,由于密勒效应产生的电流从Q2中流过,栅极驱动上的毛刺可以大大的减小。下管工作原理与上管完全相同,不再累述。

  在大功率IGBT场合,各路驱动电源独立,集成驱动芯片一般都有产生负压得功能,如EXB841系列,M57957系列等,在IGBT关断期间栅极上施加一个负电压,一般为-3~-5V。其作用也是为了增强IGBT关断的可靠性。防止由于密勒效应而造成的误导通。IR2110芯片内部虽然没有产生负压功能,但可以通过外加几个无源器件来实现产生负压得功能,如图所示。在上下管驱动电路中均加上由电容和5V稳压管组成的负压电路。

  其工作原理为:电源电压为20V,在上电期间,电源通过Rg给Cg充电,Cg保持5V的电压,在LIN为高电平的时候,LO输出0V,此时S2栅极上的电压为-5V,从而实现了关断时负压。

  对于上管S1,HIN为高电平时,HO输出为20V,加在栅极上的电压为15V。当HIN为低电平时,HO输出0V,S1栅极为-5V。

  IGBT为电压型驱动器件,所以负压负压电容C5,C6上的电压波动较小,维持在5V,自举电容上的电压也维持在20V左右,只在下管S2导通的瞬间有一个短暂的充电过程。

  IGBT的导通压降一般小于3V,负压电容C5的充电在S2导通时完成。对于C5,C6的选择,要求大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss。自举电容电电路中的二极管D1必须是快恢复二极管,应留有足够的电流余量。此电路与一般的带负压驱动芯片产生负压原理相同,直流母线结合隔离变压器电路

  上面2种方法已经得到了广泛的应用,但是也有他的缺点,首先电路比最简单的应用电路要复杂的多,其次所用的器件数目增多,成本增加,再次效果也并不是非常好,这主要是因为IR2110芯片本身很容易受到开关管的影响。

  负载增大,电压升高,IR2110的输出波形就会变得很混乱,所以用常规的变压器隔离和IR2110结合起来使用其电路图如6所示,这种电路结合了经典电路的部分内容,大大地减小了负载对驱动的影响,可以用于大功率场合,电路也比较简单,非常实用。

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