IR2110驱动芯片由美国国际整流器公司(现已被英飞凌公司收购)生产,具有光耦隔离和电磁隔离等特性,因其体积小、速度快等优点,成为大多数中小功率变换装置中驱动器件的首选。
IR2110及相关型号封装外形
IR2110采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺,DIP14脚封装。具有独立的低端和高端输入通道;悬浮电源采用自举电路,其高端工作电压可达500V,dv/dt=±50V/ns,15V下静态功耗仅116mW;输出的电源端(脚3,即功率器件的栅极驱动电压)电压范围10~20V;逻辑电源电压范围(脚9)5~15V,可方便地与TTL,CMOS电平相匹配,而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量;工作频率高,可达500kHz;开通、关断延迟小,分别为120ns和94ns;图腾柱输出峰值电流为2A。
IR2110的引脚图
IR2110内部由三部分组成:逻辑输入;电平平移、输出保护。IR2110具有的特点,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。
引脚功能: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0V;Nc(引脚14)空端。
IR2110典型连接
IR2110的工作原理
电平平移、逻辑输入、输出保护等特点是组成驱动芯片IR2110 内部功能结构的三个主要部分。系统电路搭建设计部分之所以能避免许多麻烦,正是基于IR2110 驱动芯片的诸多优点。比如在高位电压悬浮自举电源电路的设计环节,就是通过了一组电源对上下端口之间的有效控制,从而尽可能多地控制了额外使用驱动电源的个数。
高端侧悬浮驱动电路的自举原理简单分析:IR2110驱动芯片中的驱动半桥电路如图2 所示。图中可知C1、VD1 分别表示自举电容和自举二极管,C2 是供电电压Vcc 的滤波电容。
首先假设S1 处于关断时,自举电容C1 所能承受的电压已达到饱和状态,即VC1 ≈ Vcc。当HIN 处于高电平状态时,其中VM1 开通、VM2 关断,VC1 电压加于S1 栅极和源射极之间。那么此时,自举电容C1 经由Rg1、VM1、栅极和源极部分构成了一个回路来进行放电,可以把VC1 等同于电压源,进而触发S1 开通。然而已知HIN、LIN 之间的信号是互补输入的,当LIN 为低电平时,VM3关断,VM4 导通, 此时电荷在S2 栅极以及源极的芯片内部急速地通过Rg2对地释放电能。此时受到死区时间波及,促使S2 在S1 导通之前就关断了。
在HIN 位于低电平状态时,VM1 关断、VM2 开通,此时S1 栅极内的电荷会经Rg1、VM2 迅速被释放掉,从而触发S1 关断。经过片刻的死区时间(td)之后,LIN 变成高电平,从而使S2 达到开通状态,供电电压Vcc 通过S2、VD1 给自举电容C1 充电,以此急速地给自举电容C1 增加电能。如此反复循环。