R2110芯片簡介：

　　美國IR公司的IR2110芯片是一種雙通道、柵極驅(qū)動、高壓高速功率器件的單片式集成驅(qū)動模塊。由于它具有體積小、成本低、集成度高、響應(yīng)速度快、偏值電壓高、驅(qū)動能力強(qiáng)等特點(diǎn)，自推出以來，這種適于功率MOSFET、IGBT驅(qū)動的自舉式集成電路在電機(jī)調(diào)速、電源變換等功率驅(qū)動領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。IR2110采用先進(jìn)的自舉電路和電平轉(zhuǎn)換技術(shù)，大大簡化了邏輯電路對功率器件的控制要求，使得每對MOSFET（上下管）可以共用一片IR2110，并且所有的IR2110可共用一路獨(dú)立電源。對于典型的6管構(gòu)成的三相橋式逆變器，可采用3片IR2110驅(qū)動3個橋臂，僅需1路10V~20V電源。這樣，在工程上大大減少了驅(qū)動電路的體積和電源數(shù)目，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性。

　　IR2110內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)：

　　IR2110浮置電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)500V，工作頻率可達(dá)到500kHz，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由三個部分組成：邏輯輸入，電平平移及輸出保護(hù)。IR2110采用CMOS工藝制作，邏輯電源電壓范圍為5V~20V，適應(yīng)TTL或CMOS邏輯信號輸入，具有獨(dú)立的高端和低端2個輸出通道，兩路通道均帶有滯后欠壓鎖定功能。由于邏輯信號均通過電平耦合電路連接到各自的通道上，容許邏輯電路參考地（Vss）與功率電路參考地（COM）之間有5V的偏移量，并且能屏蔽小于50ns的脈沖，有較理想的抗噪聲效果。

　　IR2110的自舉電路特別適合于各種橋式驅(qū)動電路，其典型應(yīng)用如圖2所示。引腳3（VCC）和6（VB）分別是低端電源電壓和高端浮置電源電壓，引腳2（COM）是低端電源公共端，引腳5（Vs）是高端浮置電源公共端，引腳9（VDD）是邏輯電路電源電壓，引腳13（Vss）是邏輯電路接地端，引腳11（SD）是輸入信號關(guān)閉端。VCC為10V~20V功率管門極驅(qū)動電源，由于VSS可與COM連接，則VCC與VDD可共用同一個典型值為+15V的電源。

　　當(dāng)輸入邏輯信號HIN/LIN=1時，輸出信號HO/LO=1，控制MOSFET導(dǎo)通;當(dāng)HIN/LIN=0時，HO/LO=0，控制MOSFET關(guān)斷，其SD輸入可以用來閉鎖這二路驅(qū)動。如果這兩路驅(qū)動電壓小于8.3V，輸出信號會因欠壓而被片內(nèi)封鎖。輸出柵極驅(qū)動電壓的范圍為10V~20V，其電平典型轉(zhuǎn)換時為：Ton=120ns，Toff=94ns。死區(qū)時間的典型值為10ns，內(nèi)置的死區(qū)電路可以防止由于MOS器件關(guān)斷延時造成的直臂導(dǎo)通現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　ir2103典型應(yīng)用電路一：

　　永磁無刷直流電機(jī)是隨著高性能永磁材料、電機(jī)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型電機(jī)，它既具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電機(jī)運(yùn)行效率高、無勵磁損耗及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且還具有功率密度高，低轉(zhuǎn)速，大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)。它的應(yīng)用已從最初的軍事工業(yè)，向航空航天、醫(yī)療、信息、家電以及工業(yè)自動化等領(lǐng)域迅速發(fā)展。

　　圖3是由IR2110組成的無刷直流電機(jī)驅(qū)動電路原理圖（單橋臂）。此驅(qū)動電路采用以3片IR2110為中心的6個N溝道的MOSFET管組成的三相全橋逆變電路，僅對上橋臂功率MOSFET管進(jìn)行PWM調(diào)制的控制方式。其輸入是以功率地為地的PWM波，送到IR2110的輸入端口，輸出控制N溝道的功率驅(qū)動管MOSFET的開關(guān)，由此驅(qū)動無刷直流電動機(jī)。

　　ir2103典型應(yīng)用電路二：

　　圖2中，C1為自舉電容，VCC經(jīng)D4、C1、負(fù)載、Q2給C1充電，以確保Q2關(guān)閉、Q1開通時，Q1管的柵極靠C1上足夠的儲能來驅(qū)動，從而實(shí)現(xiàn)自舉式驅(qū)動。若負(fù)載阻抗較大，C1經(jīng)負(fù)載降壓充電較慢，使得Q2關(guān)斷、Q1開通，C1上的電壓仍充電達(dá)不到自舉電壓8.3V以上時，輸出驅(qū)動信號會因欠壓被邏輯封鎖，Q1就無法正常工作。所以，要么選用小容量電容，以提高充電電壓;要么為C1提供快速充電通路。由于每個Q1開關(guān)一次，C1就通過Q2開關(guān)充電一次，因此自舉電容C1的充電還與輸入信號HIN、LIN的PWM脈沖頻率和脈沖寬度有關(guān)，當(dāng)PWM工作頻率過低時，若Q1導(dǎo)通脈寬較窄，自舉電壓8.3V容易滿足;反之無法實(shí)現(xiàn)自舉。因此要合理設(shè)置PWM開關(guān)頻率和占空比調(diào)節(jié)范圍，通過實(shí)驗(yàn)C1的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

　?。?）C1的選擇與PWM的頻率有關(guān)，頻率高，C1應(yīng)該選擇小一點(diǎn)的。

　?。?）C1的種類最好是鉭電容，在0.22μf或更大一點(diǎn)（一般取0.47μf且》35V）較好。

　?。?）盡量使自舉回路上電不經(jīng)過大阻抗負(fù)載，這樣就要為C1充電提供快速充電通路。

　?。?）對于占空比調(diào)節(jié)較大的場合，特別是在高占空比時，Q2開通時間較短，C1應(yīng)該選擇小點(diǎn)的較好，否則，在有限的時間內(nèi)無法達(dá)到自舉電壓。

　　另外，通過實(shí)驗(yàn)還得出了這樣一些結(jié)論。自舉二極管也是一個非常重要的自舉器件，它應(yīng)能阻斷直流干線上的高壓，二極管承受的電流是柵極電荷與開關(guān)頻率之積。為了減少電荷損失，應(yīng)選用漏電流小的快恢復(fù)二極管（高頻），例如IN4148。有時IR2110HIN和LIN端口輸入漂亮的PWM波形，可是HO和LO沒有輸出，這可能是電源不匹配的緣故造成的，比如PWM的幅值大約為3.3V，V+一般選擇5V左右，這樣用示波器測量，可能LO有輸出，但是HO沒有輸出，這時應(yīng)該將HO/LO分別與對應(yīng)的CMOS管相連，而且應(yīng)該是上下臂一起進(jìn)行調(diào)整，最好是帶負(fù)載，因?yàn)楦叨耸强孔耘e電容，懸浮的，這時可能有波形輸出。

　　ir2103典型應(yīng)用電路三：

　　圖2中的C1、C3和C4均為各電源與地之間的電容，其作用是利用電容的儲能防止電壓有大的波動，一般根據(jù)具體情況取10μF~100μF（本文設(shè)計選用10μF）；R1和R2取值均為1k？贅。C2為自舉電容，VCC經(jīng)D1、C2、負(fù)載、T2給C2充電，以確保在T2關(guān)閉、T1導(dǎo)通時，T1管的柵極靠C2上足夠的儲能來驅(qū)動。自舉電容一般選用1.0μF，具體與PWM的頻率有關(guān)，頻率低時，選用大電容；頻率高時，選擇較小的電容，本設(shè)計選用1.0μF電解電容。需要說明的是，若自舉電容取值不合適，將導(dǎo)致不能自舉。

　　圖2中的D1為保護(hù)二極管，其作用是防止T1導(dǎo)通時高電壓串入VCC端損壞該驅(qū)動芯片。D1應(yīng)選用快速恢復(fù)二極管，且導(dǎo)通電阻要小，以減少充電時間，如1N4148、FR系列或MUR系列等，本設(shè)計選用1N4148。

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