R2110芯片簡介：

　　美國IR公司的IR2110芯片是一種雙通道、柵極驅動、高壓高速功率器件的單片式集成驅動模塊。由于它具有體積小、成本低、集成度高、響應速度快、偏值電壓高、驅動能力強等特點，自推出以來，這種適于功率MOSFET、IGBT驅動的自舉式集成電路在電機調速、電源變換等功率驅動領域中獲得了廣泛的應用。IR2110采用先進的自舉電路和電平轉換技術，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可共用一路獨立電源。對于典型的6管構成的三相橋式逆變器，可采用3片IR2110驅動3個橋臂，僅需1路10V~20V電源。這樣，在工程上大大減少了驅動電路的體積和電源數目，簡化了系統結構，提高了系統可靠性。

　　IR2110內部結構及功能特點：

　　IR2110浮置電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達500V，工作頻率可達到500kHz，其內部結構如圖1所示。它由三個部分組成：邏輯輸入，電平平移及輸出保護。IR2110采用CMOS工藝制作，邏輯電源電壓范圍為5V~20V，適應TTL或CMOS邏輯信號輸入，具有獨立的高端和低端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動電路，其典型應用如圖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）是輸入信號關閉端。VCC為10V~20V功率管門極驅動電源，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。

　　當輸入邏輯信號HIN/LIN=1時，輸出信號HO/LO=1，控制MOSFET導通;當HIN/LIN=0時，HO/LO=0，控制MOSFET關斷，其SD輸入可以用來閉鎖這二路驅動。如果這兩路驅動電壓小于8.3V，輸出信號會因欠壓而被片內封鎖。輸出柵極驅動電壓的范圍為10V~20V，其電平典型轉換時為：Ton=120ns，Toff=94ns。死區時間的典型值為10ns，內置的死區電路可以防止由于MOS器件關斷延時造成的直臂導通現象，提高了系統的可靠性。

　　ir2103典型應用電路一：

　　永磁無刷直流電機是隨著高性能永磁材料、電機控制技術和電力電子技術的發展而出現的一種新型電機，它既具有交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便、壽命長等優點，又具備直流電機運行效率高、無勵磁損耗及調速性能好等諸多優點，而且還具有功率密度高，低轉速，大轉矩的特點。它的應用已從最初的軍事工業，向航空航天、醫療、信息、家電以及工業自動化等領域迅速發展。

　　圖3是由IR2110組成的無刷直流電機驅動電路原理圖（單橋臂）。此驅動電路采用以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管進行PWM調制的控制方式。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溝道的功率驅動管MOSFET的開關，由此驅動無刷直流電動機。

　　ir2103典型應用電路二：

　　圖2中，C1為自舉電容，VCC經D4、C1、負載、Q2給C1充電，以確保Q2關閉、Q1開通時，Q1管的柵極靠C1上足夠的儲能來驅動，從而實現自舉式驅動。若負載阻抗較大，C1經負載降壓充電較慢，使得Q2關斷、Q1開通，C1上的電壓仍充電達不到自舉電壓8.3V以上時，輸出驅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開關一次，C1就通過Q2開關充電一次，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，當PWM工作頻率過低時，若Q1導通脈寬較窄，自舉電壓8.3V容易滿足;反之無法實現自舉。因此要合理設置PWM開關頻率和占空比調節范圍，通過實驗C1的選擇應考慮以下幾點：

　　（1）C1的選擇與PWM的頻率有關，頻率高，C1應該選擇小一點的。

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

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

　　（4）對于占空比調節較大的場合，特別是在高占空比時，Q2開通時間較短，C1應該選擇小點的較好，否則，在有限的時間內無法達到自舉電壓。

　　另外，通過實驗還得出了這樣一些結論。自舉二極管也是一個非常重要的自舉器件，它應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頻率之積。為了減少電荷損失，應選用漏電流小的快恢復二極管（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，這時應該將HO/LO分別與對應的CMOS管相連，而且應該是上下臂一起進行調整，最好是帶負載，因為高端是靠自舉電容，懸浮的，這時可能有波形輸出。

　　ir2103典型應用電路三：

　　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，一般根據具體情況取10μF~100μF（本文設計選用10μF）；R1和R2取值均為1k？贅。C2為自舉電容，VCC經D1、C2、負載、T2給C2充電，以確保在T2關閉、T1導通時，T1管的柵極靠C2上足夠的儲能來驅動。自舉電容一般選用1.0μF，具體與PWM的頻率有關，頻率低時，選用大電容；頻率高時，選擇較小的電容，本設計選用1.0μF電解電容。需要說明的是，若自舉電容取值不合適，將導致不能自舉。

　　圖2中的D1為保護二極管，其作用是防止T1導通時高電壓串入VCC端損壞該驅動芯片。D1應選用快速恢復二極管，且導通電阻要小，以減少充電時間，如1N4148、FR系列或MUR系列等，本設計選用1N4148。

?