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 于逻辑信号均通过电平耦合电路连接到各自的 通道上，容许逻辑电路参考地(Vss)与功率电路参 考地(COM)之间有－5V到＋5V的偏移量，并且能屏 蔽小于50ns的脉冲，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2A，上桥臂通道可以承受500V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120ns，关断传导延时为95ns。电源Vcc典 型值为15V，逻辑电源和模拟电源共用一个15V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，当小于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500V主电路系统，工作频率高，可以达到 500kHz；具有电源欠压保护相关断逻辑；输出用 图腾柱结构，驱动峰值电流为2A；两通道设有 低压延时封锁(50ns)。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。
IR2l10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。
3驱动电路的抗干扰技术
3.1电平箝位
IR2110不能产生负偏压，如果用于驱 动桥式电路，在半桥电感负载电路下运行，处 于关断状态下的IGBT，由于其反并联二极管的恢 复过程，将承受C－E电压的急剧上升。此静态 的dv/dt通常比IGBT关断时的上升率高。由于密勒效 应，此dv/dt在集电极栅极间电容内产生电流， 流向栅极驱动电路，如图2所示。虽然在关断状 态时栅极电压Vg为零，由于栅极电路的阻抗(栅 极限流电阻Rg，引线电感Lg)，该电 流令VGE增加，趋向于VGE(th)。最恶劣 的情况便是该电压达到阈值电压，该IGBT将被开通，导致桥臂短路。IR2110驱动输出阻抗不够小，沿栅极的灌入电流会在驱动电压上加上比较 严重的毛刺干扰。
针对IR2110的不足，对输出驱动电路 进行了改进，有人采用在栅极限流电阻上反并 联一个二极管来解决，但在大功率下效果不太 明显。本文采用了如图3所示的电路。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V1导通、V2截止，正常驱动。上管关断期间，V1截止，V2基极高电平，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V2中流过，栅极驱 动上的毛刺可以大大减小。下管同理。
3.2负压电路
在大功率IGBT驱动场合，各路驱动 电源独立，集成驱动芯片一般都有产生负压的 功能，如EXB841系列，M57957系列等，在IGBT关断期间 在栅极上施加负电压，一般为－5V。其作用也 是为了增强IGBT关断的可靠性，防止由于密勒效 应而造成误导通。IR2110芯片内部虽然没有产生 负压的功能，但可以通过外加几个无源器件来 实现产生负压的功能，如图4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Vcc为20 V，在上电期间，电源通过R1给C6充电，C6上保持5V的电压，在LIN为高电平时 ，LO输出高电平20V，这时加在下管S2栅极 上的电压为20V－5V=15V，IGBT正常导通。当LIN输入为低电平时，LO输出0V，此时S2栅极上的 电压为－5V，从而实现关断时负压。对于上管S1， HIN输入高电平时，HO输出20V，加在S1栅极 上的电压为15V。当HIN为低电平时，HO输出0V，S1栅 极为－5V。由于IGBT为电压型驱动器件，所以负 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 电容充电电路中的二极管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5V的电压。
3.3自举电容及栅极限流电阻选取
自举电容用一个大电容和一个小 电容并联使用。在频率为20kHz左右的工作状态 下选用1μF和0.1μF并联。并联高频小电容用来吸收高频毛刺干扰电压。上管的驱动波形峰顶 不应出现下降的现象，驱动大容量的IGBT，在工 作频率较低的情况下要注意自举电容电压稳定 性问题，故选用较大的电容。
选择适当的栅极限流电阻对IGBT驱动 相当重要。IGBT的开通和关断是通过栅极电路的 充放电来实现的，因此栅极将对IGBT的动态特性 产生极大的影响。数值较小的栅极电阻使栅极 电容的充放电较快，从而减小开关时间和开关 损耗。同时较小的栅极电阻增强了器件的耐固 性，避免dv/dt带来的误导通，但与此同时它只能 承受较小的栅极噪声，并导致栅极－发射极之 间电容同驱动电路引线的寄生电感产生振荡问 题。另外较小的栅极电阻还使得IGBT开通di/dt变大 ，会导致较高的dv/dt，增加了反向恢复二极管的 浪涌电压。在低频应用情况下，开关损耗不成 为一个重要的考虑因素，栅极电阻增大可以提 供较慢的开通速度，这时应当考虑栅极的瞬态 电压和驱动电流。对于不同电流容量的IGBT，其 栅极限流电阻有不同的取值。一般是功率越大 的管子栅极电阻越小，同时对栅极驱动电路的 布线也有严格要求，引线电感应尽可能小。在 实际应用中得根据具体的情况作调整，选取最 合适的值。
4结语
IR2110由于其驱动电路简单，得 到了广泛的应用。本文提出的几种IR2110驱动电 路的抗干扰措施，包括电平箝位电路，负压产 生电路和栅极电阻的选取。在实际应用中，应 根据具体的应用情况采用不同的抗干扰措施。
参考文献
[1]INTERNATIONALRECTIFIERDATASHEETNO.PD6.0113，HIGHANDLOWSIDEDRIVER IR2110[M].
[2]RahulS.Chokhawala,JamieCatt,LaszloKiraly.AdiscussiononIGBTshort circuitbehaviorandfaultprotectionschemes[J].IEEETransactionson applications,1995,31,(2):256－262.
[3]张纯江,赵清林,张金泉.带有“负偏压”的2110驱 动器[J].电力电子技术,2000(2)：49－50.
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）
