IR2110在无刷直流电机驱动电路中的应用

引言

美国IR公司的IR2110芯片是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块。由于它具有体积小、成本低、集成度高、响应速度快、偏值电压高、驱动能力强等特点，自推出以来，这种适于功率MOSFET、IGBT驱动的自举式集成电路在电机调速、电源变换等功率驱动领域中获得了广泛的应用。IR2110采用先进的自举电路和电平转换技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，使得每对MOSFET（上下管）可以共用一片IR2110，并且所有的IR2110可共用一路独立电源。对于典型的6管构成的三相桥式逆变器，可采用3片IR2110驱动3个桥臂，仅需1路10V～20V电源。这样，在工程上大大减少了驱动电路的体积和电源数目，简化了系统结构，提高了系统可靠性。

1、IR2110内部结构及功能特点

IR2110浮置电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，工作频率可达到500kHz，其内部结构如图1所示。它由三个部分组成：逻辑输入，电平平移及输出保护。IR2110采用CMOS工艺制作，逻辑电源电压范围为5V~20V，适应TTL或CMOS逻辑信号输入，具有独立的高端和低端2个输出通道，两路通道均带有滞后欠压锁定功能。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的偏移量，并且能屏蔽小于50ns的脉冲，有较理想的抗噪声效果。

图1  IR2110内部结构图

IR2110的自举电路特别适合于各种桥式驱动电路，其典型应用如图2所示。引脚3（VCC）和6（VB）分别是低端电源电压和高端浮置电源电压，引脚2（COM）是低端电源公共端，引脚5（Vs）是高端浮置电源公共端，引脚9（VDD）是逻辑电路电源电压，引脚13（Vss）是逻辑电路接地端，引脚11（SD）是输入信号关闭端。VCC为10V~20V功率管门极驱动电源，由于VSS可与COM连接，则VCC与VDD可共用同一个典型值为+15V的电源。

图2  IR2110典型应用电路

当输入逻辑信号HIN/LIN=1时，输出信号HO/LO=1，控制MOSFET导通;当HIN/LIN=0时，HO/LO=0，控制MOSFET关断，其SD输入可以用来闭锁这二路驱动。如果这两路驱动电压小于8.3V，输出信号会因欠压而被片内封锁。输出栅极驱动电压的范围为10V~20V，其电平典型转换时间为：Ton=120ns，Toff=94ns。死区时间的典型值为10ns，内置的死区电路可以防止由于MOS器件关断延时造成的直臂导通现象，提高了系统的可靠性。