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1、驱动芯片IR2110功能简介在功率变换装置中，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。1. IR2110引脚功能及特点简介Typical ConnectionuPto eoov(Refer to Lead Assignments for ocurect pm configuratiooJ. Thi：ahese dlagram(s) show electrical connectionsi onlya refer to our Application Notes
2、 and D自引gnTips for proper circuit board layout.1IR2110引脚管LO 引脚1:低端输出COM引脚2:公共端Vcc 引脚3:低端固定电源电压Nc 引脚4:空端Vs 引脚5:高端浮置电源偏移电压VB 引脚6:高端浮置电源电压HO 引脚7:高端输出Nc 引脚8:空端VDD引脚9:逻辑电源电压HIN 引脚10:逻辑高端输入SD 引脚11:关断LIN 引脚12:逻辑低端输入Vss 引脚13:逻辑电路地电位端，其值可以为 0VNc 引脚14:空端2IR2110 的特点：1具有独立的低端和高端输入通道。2 悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V。3
3、 输出的电源端脚3的电压范围为10-20V。(4) 逻辑电源的输入范围(脚 9) 5-15V,可方便的与TTL, CMOSI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。(5) 工作频率高，可达 500KHz(6) 开通、关断延迟小，分别为 120ns和94ns。(7) 图腾柱输出峰值电流2A。2.IR2110内部结构IR2110的内部结构和工作原理框图如图 4所示。图中HIN和LIN为逆变桥中 同一桥臂上下两个功率MOS勺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，其对应的输出端包为低电平;而当该脚接低电平时，IR2110的输
4、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。H舟日L。是两路驱动信号输出端，驱动同一 桥臂的MOSFETht tp: /hi . bai dtk com/diydz 4 18 IR2110内部枢图3.IR2110白举电路设计原理IR2110包括：逻辑输入、电平转换、保护、上桥臂侧输出和下桥臂侧输出。 逻辑输入端采用施密特触发电路，提高抗干扰能力。输入逻辑电路与TTL / COMS电平兼容，其输入引脚阈值为电源电压 Vdd的10%,各通道相对独立。由 丁逻辑信号均通过电平耦合电路连接到各自的通道上，允许逻辑电路参考地(VSS)与功率电路参考地(COM )之间有5
5、V+ 5 V的偏移量，并且能屏蔽小丁 5 0 ns脉冲，这样便具有较理想的抗噪声效果。两个高压MOS管推挽驱动器的最大灌入或输出电流可达2 A,上桥臂通道可以承受500 V的电压。输入与输 出信号之间的传导延时较小，开通传导延时为120 ns,关断传导延时为95 ns。电源VCC典型值为15 V，逻辑电源和模拟电源共用一个 15 V电源，逻辑地和模拟地接在一起。输出端设有对功率电源VCC的欠压保护，当小丁 8 . 2V时，封锁驱动输出。IR2110具有很多优点：自举悬浮驱动电源可同时驱动同一桥臂的上、下两个开关器件，驱动500 V主电路系统，工作频率高，可以到达500 kHz ;具有 电源欠压
6、保护关断逻辑；输出用图腾柱结构，驱动峰值电流为2 A ;两通道设有 低压延时封锁(50 ns)。芯片还有一个封锁两路输出的保护端 SD,在SD输入 高电平时，两路输出均被封锁。IR2110的优点，给实际系统设计带来了极大方 便，特别是自举悬浮驱动电源大大简化了驱动电源设计，只用一路电源即可完成上下桥臂两个功率开关器件的驱动。IR2110的典型应用电路如图2所示。R2110是一种双通道高压、高速电压型功率开关器件栅极驱动器，具有自 举浮动电源，驱动电路十分简单，只用一个电源可同时驱动上下桥臂。但是IR2110芯片有他本身的缺陷，不能产生负压，在抗扰方面比拟薄弱，以下详细结合实验介绍抗干扰技术。(
7、1)高压侧悬浮驱动的自举原理高端侧悬浮驱动的自举原理：IR2110驱动半桥的电路如下图，其中 C1, VD1分别为自举电容和自举二 极管，C2为VCC勺滤波电容。假定在S1关断期间C1已经充到足够的电压(VC1 VCC。的内部功能框图Vim JuIJ图2半桥驱动电路当HIN为高电平时如图4.19 : VM1开通，VM片断，VC1加到S1的栅极和-H-TT菱电牛故场叫1R2I 1 I却玷电曜源极之间，C1通过VM1 Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时 C1就相当丁一 个电压源，从而使S1导通。由丁 LIN与HIN是一对互补输入信号，所以此时LIN 为低电平, VM欲断，VM牝通，这时聚集在S2
8、栅极和源极的电荷在芯片内部通 过Rg2迅速对地放电，由丁死区时间影响使 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，VM阳通，VM昧断使VCg过Rg2和S2的栅极和源极形成回路，使 S2开通。在此同时VCC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。4.IR2110其他电路应用(1)带电平箝位的IR2110驱动电路针对IR2110的缺乏，对输出驱动电路进行了改良，可以采用在栅极限流电 阻上反并联一个二极
9、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4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, 由丁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。(2) IR2110负压产生电路在大功率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，一般为一3一5 V。
10、其作用也是为了增强IGBT关断的可靠性。防止由 丁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5所示。在上下管驱动电路中均加上由电容和5 V稳压管组成的负压电路。用5 J ft A产电屯牛其工作原理为：电源电压为20 V,在上电期间，电源通过 Rg给Cg充电， Cg保持5 V的电压，在LIN为高电平的时候，LO输出0 V,此时S2栅极上的 电压为一5 V,从而实现了关断时负压。对丁上管S1, HIN为高电平时,HO输出为20 V,加在栅极上的电压为15 V。当HIN为低电平时，HO输出0 V, S1栅极为一5 V。IG
11、BT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5 V,自举电容上的电压也维持在 20 V左右，只在下管S2导通的瞬间 有一个短暂的充电过程。IGBT的导通压降一般小丁 3 V,负压电容C5的充电在S2导通时完成。对 丁 C5, C6的选择，要求大丁 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，直流母线上叠加了5 V的电压。(3) IR2110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
12、所用的器件数目增多,本钱增加， 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 路的局部内容，大大地减小了负载对驱动的影响，可以用丁大功率场合，电路也比拟简单，非常实用。图4IR2110内部结构VCC用& 寻变住3S雄胄的IK211D辗动电盛其工作原理为：电源电压为20 V,在上电期间，电源通过 Rg给Cg充电， Cg保持5 V的电压，在LIN为高电平的时候，LO输出0 V,此时S2栅极上的 电压为一5 V,从而实
13、现了关断时负压。对丁上管S1, HIN为高电平时,HO输出为20 V,加在栅极上的电压为15 V。当HIN为低电平时，HO输出0 V, S1栅极为一5 V。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5 V,自举电容上的电压也维持在 20 V左右，只在下管S2导通的瞬间 有一个短暂的充电过程。IGBT的导通压降一般小丁 3 V,负压电容C5的充电在S2导通时完成。对 丁 C5, C6的选择，要求大丁 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，直流母线上叠加了5 V的电压。
