IR2101半桥驱动案例

IR2101原理

IR2101是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器，该器件采用了高度集成的电平转换技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，同时提高了驱动电路的可靠性。

同时上管采用外部自举电容上电，使驱动电源数目较其他IC驱动大大减少，在工程上减少了控制变压器体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。

IR2101采用HVIC和闩锁抗干扰制造工艺，集成DIP、SOIC封装。

其主要特性包括：悬浮通道电源采用自举电路；功率器件栅极驱动电压范围10～20 V；逻辑电源范围5～20 V，而且逻辑电源地和功率地之间允许+5 V的偏移量；带有下拉电阻的CNOS施密特输入端，方便与LSTTL和CMOS电平匹配；独立的低端和高端输入通道。

IR2101的内部结构框图如图1所示。

图1 IR2101的内部结构框图图1中，HIN为逻辑输入高；LIN为逻辑输入低；VB为高端浮动供应；HO为高边栅极驱动器输出；Vs为高端浮动供应返回；Voc为电源；LO为低边栅极驱动器输出；COM为公共端.因为上桥臂的MOS管要饱和导通，必须要在门极与源极间加一个适当的电压。

一般约10V左右，才能使MOS管导通时的内阻达到其额定值。

此电压高一点其内阻会小一点，但太高则会损坏MOS管。

当上桥臂MOS管导通时，其内阻Rds很小，甚至只有1～2mΩ，此时源极的电压基本上等于电源电压，那可能远高于控制驱动回路电压的。

造成门极电压不可能高于源极要求的电压，上桥臂MOS管也就不可以很好的导通了。

解决的办法是，将上桥臂的驱动电路悬浮起来，Vs接上桥臂MOS管的S 极，作为驱动电压的参考点。

将自举电路中电容器在下桥臂导通时所充的电压（等于控制回路电压减去一个隔离二极管的正向压降约0.6V的电压）来提供对上桥臂的驱动，使上桥臂MOS管可以很好的饱和导通。

不用自举电路是不行的。

在要求上桥臂MOS导管通时下桥臂MOS管肯定是截止的，下桥臂MOS管的漏极D（即上桥臂MOS管的源极S）的电压，可能远高于控制回路的电压，若将Vs接地，不仅不能满足上桥臂MOS管导通的要求，甚至损坏上桥臂MOS管与半桥驱动IR2110.在控制回路电压与电源电压相等或接近的情况下，“将VS接地”上半桥MOS 管可以导通，但不能饱和导通。

IR2101半桥驱动案例案例背景：假设我们有一个电压为12V，电流为10A的直流电机，我们需要设计一套半桥驱动电路来控制电机的运动。

为了提高系统的性能和效率，我们选择使用IR2101作为驱动器。

方案设计：1.电源电压选择：由于电机电压为12V，我们可以使用一个12V电源来为半桥驱动电路供电。

在实际设计过程中，我们需要考虑电源的质量和稳定性，以确保半桥驱动器正常工作。

2.半桥电路设计：半桥电路是由N沟MOS管和P沟MOS管组成，其作用是控制电机的正反转。

在设计过程中，需要根据电机的工作电压和电流来选择合适的MOS 管。

3.IR2101参数选择：4.电路连接和布局：将电源、半桥电路和IR2101进行连接，进行布局时需要考虑信号传输的稳定性和抗干扰能力。

5.控制信号生成：案例实施：1.根据电机的工作电压和电流选择合适的MOS管。

假设我们选择N沟MOS管的额定电流为20A，满足电机电流为10A的需求。

2.根据IR2101的参数表选择合适的IR2101型号。

假设我们选择IR2101S，其工作电源电压范围为10V-20V，满足12V电源的需求。

3.根据电路连接和布局的要求，进行布线设计。

将电源、半桥电路和IR2101进行连接，保证信号的传输稳定性和抗干扰能力。

4.生成驱动信号。

控制信号由一个PWM信号和一个逻辑信号组成，可以使用微控制器来生成。

根据电机的工作速度和转向生成相应的控制信号。

5.连接电机并进行测试。

将电机连接到半桥驱动电路上，接入电源，通过控制信号来控制电机的运动。

进行测试，验证系统的性能和功能是否满足需求。

总结：通过这个案例，我们了解了IR2101半桥驱动器的应用，重点介绍了设计过程中的关键要点，包括电源电压选择、半桥电路设计、IR2101参数选择、电路连接和布局以及控制信号生成。

通过正确选择和设计，可以实现高效、稳定和可靠的半桥驱动系统。

IR2110驱动半桥电路的问题 (3)

救救小弟…IR2110驱动半桥电路的问题
称号:学徒积分: 33分发帖: 17帖第1帖2007-05-24
不才...
电路要接这么久
教各位前辈
两颗MOSFET驱动讯号似乎是短路
电路接在面包板上,也将开关回路的线拉短,避免线路造成电感,也将开关输入电阻值调高至100~200奥姆,但驱动讯号仍是短路,且MOSF 烫
2007-06-06 2007-06-06
41388 称号:助理工程师积分: 250分发帖: 177帖第4
2007-06-07
两路输入我想的比较简单,我是直接用NE555提供信号,没有用到死区控制,其实我根本不懂死区控制．能不能提供点相关资,比如:那种输入有死区控制,电路如何搭建,最好能给个原理图．谢谢!!!!!!1。

IR2104_+_IRF540_MOS电机驱动全桥_学习与实践过程

IR2104 + IRF540 MOS电机驱动全桥学习与实践过程使用L293或L298等全桥芯片来控制直流电机虽然简便而且成本低廉，但由于它们的内阻较大，在控制大电流的马达时芯片常常过热，导致系统的整体效率较低。

在电动车上，马达控制芯片的内阻过大会导致车子的加速度变小。

本人设想在暑假制作一个大的轮式或者履带式机器人，并且希望它能跑到公交车那么快，于是开始研究如何使用MOS管来控制更大电流的电机。

首先，本人参考了《大功率直流马达的驱动——ABU ROBOCON 2005比赛之动力方案》一文中的电路图（原文地址 /article.php?sid=192 ）按照这个原理图，我热转印制作了单个全桥的实验电路。

个别的电阻电容值有所变动。

上电并给予有效的持续高电平信号后发现电路不能驱动马达，而2104开始发烫，540没有任何反应。

于是更换2104，但仍出现同样的现象。

通过示波器检测发现，高端MOS没有被驱动，而低端MOS的G 端信号正常，因而桥没有被导通。

更换信号方向，另外半桥仍然出现相同的现象。

本人开始怀疑是BOOTSTRAP电容的问题，于是实验了不同的电容值。

但无论怎么变换，问题仍然没有被解决。

由于手头没有4148，使用了IN5819作为续流二极管，按道理5819只会比4148更好，不应该成为问题的原因。

由于手头2104只有6片，而所有的都上电并且发热过，于是重新购买了一批2104。

在这里感谢周顺同学，那天刚好他毕业考考好，帮我到科技京城买了2104。

更换2104后，电路工作正常。

周顺看了看我原来的2104，恍然大悟：原来的芯片是97年前的旧货。

马达欢快地转了起来。

由于540的内阻要比298小很多，马达的加速度明显提高，变向时电刷更是发出了闪亮的火星。

回到家后用示波器开始研究高端MOS的G端驱动电压波形。

发现在EN端为高的初期，高端MOS的驱动电压突然升至比VCC高10V。

此时强推动作用起效。

但随着时间的流逝，该电压逐渐衰减为VCC，MOS的导通程度越来越不完全。

MOSFET_IGBT半桥驱动芯片IR2111的应用研究

上管电容充电二极管用来防止上管导通时，高压电窜入Ｖｃｃ端损坏低压器件，也称自举二极管。在高端器件开通时，自举二极管必须能够阻止高压，并且应是快恢复二极管，以减小从自举电容向电源Ｖｃｃ的回馈电荷。其反向耐压应大于功率端电压，恢复时间应小于１００ｎｓ。
ＣＯＭ是接地端，直接和下管ＭＯＳＦＥＴ的源极Ｓ或ＩＧ－ＢＴ的发射极Ｅ相连。
ＨＯ、ＬＯ分别是上、下管控制逻辑输出端，逻辑正时输出典型电流为２５０ｍＡ，逻辑正时输出典型电流为５００ｍＡ，输出延迟时间不会超过１３０ｎｓ。
使用专用的集成电路驱动芯片设计的电路有线路简单、成本低廉的优点，在成本敏感的应用中是最好的选择。ＩＲ２１１１是国际整流器公司（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｔｉｆｉｅｒ，简称ＩＲ）的产品，多应用在电子整流器等照明电路中，市场批发价不到２元人民币，将其应用到电动机控制电路中，可以取得很好的效果。
用过程中应注意的一些问题和现象，并对不同公司的ＭＯＳＦＥＴ／ＩＧＢＴ驱动芯片作了简要介绍。
关键词：ＭＯＳＦＥＴ／ＩＧＢＴ；半桥驱动；ＩＲ２１１１
中图分类号：ＴＮ４
文献标识码：Ａ文章编号：１００９－９４９２（２００８）０８－００５７－０３
１引言
功率场效应管（ＭＯＳＦＥＴ）是２０世纪７０年代后出现的电压控制型中小功率器件，有Ｐ沟道和Ｎ沟道之分，都具有开关速度快、损耗低、驱动功率小，无二次击穿的优点。在电源、直流有刷、无刷电机驱动、逆变器等场合广泛应用。

ir2101中文资料_数据手册_参数

8-Lead SOIC IR2101S/IR2102S
8-Lead PDIP IR2101/IR2102
input is compatible with standard CMOS or LSTTL
output, down to 3.3V logic. The output drivers feature a high pulse current buffer stage designed for minimum
Min.
VS + 10 Note 1
VS 10 0 0 -40
Max.
VS + 20 600 VB 20 VCC VCC 125
Units
V °C
Note 1: Logic operational for VS of -5 to +600V. Logic state held for VS of -5V to -VBS. (Please refer to the Design Tip DT97-3 for more details).
driver cross-conduction. The floating channel can be used to drive an N-channel power MOSFET or IGBT in
the high side configuration which operates up to 600 volts.
IO+/-
130 mA / 270 mA
VOUT
10 - 20V
ton/off (typ.)
160 & 150 ns
Delay Matching
50 ns
phase with inputs (IR2102)

IR2101原理

IR2101原理
IR2101是一种高性能半桥驱动芯片，主要应用在直流至交流（DC-AC）变换器、电机驱动器、逆变器和电源应用中。

该芯片采用了高可靠性和高
时序精度的CMOS工艺，能够驱动高端智能功率模块以及高频变换器，提
供卓越的性能和可靠性。

在IR2101的输入端，一个实时控制输入信号可以控制输出信号的状态。

芯片接收到输入信号后，通过集成的逻辑门进行处理，并将相应的PWM信号驱动给半桥输出级。

IR2101的输出端为半桥驱动级，由一个高端驱动器和一个低端驱动
器构成。

这两个驱动器通过一个共模电平发生器相互连接。

驱动器接收到
来自逻辑控制器的PWM信号后，在高低电平切换时快速给出相应的驱动信号。

高端驱动器会将信号输出到高侧MOSFET，而低端驱动器则输出到低
侧MOSFET。

总之，IR2101是一种高性能的半桥驱动芯片，能够广泛应用在直流
至交流变换器、电机驱动器、逆变器和电源应用中。

其原理基于PWM技术，通过调整PWM信号的占空比来控制输出信号的幅值和频率。

此外，它还具
备过电流保护功能和高速高压隔离技术，提供优异的性能和可靠性，使其
成为电力电子领域不可或缺的元器件之一。

ir2103 半桥驱动器

IR2103(S)PBFHalf-Bridge DriverFeatures∙ Floating channel designed for bootstrap operation ∙ Fully operational to +600V∙ Tolerant to negative transient voltage ∙ dV/dt immune∙ Gate drive supply range from 10 to 20V ∙ Undervoltage lockout∙ 3.3V, 5V and 15V logic compatible ∙ Cross-conduction prevention logic∙ Matched propagation delay for both channels ∙ Internal set deadtime∙ High side output in phase with HIN input ∙Low side output out of phase with LIN inputDescriptionThe IR2103(S) are high voltage, high speed power MOSFET and IGBT drivers with dependent high and low side referenced output channels. Proprietary HVIC and latch immune CMOS technologies enable ruggedized monolithic construction. The logic input is compatible with standard CMOS or LSTTL output, down to 3.3V logic. The output drivers feature a high pulse current buffer stage designed for minimum driver cross-conduction. The floating channel can be used to drive an N-channel power MOSFET or IGBT in the high side configuration which operates up to 600 volts.Ordering InformationProduct SummaryPackage OptionsTypical Connection DiagramAbsolute Maximum RatingsAbsolute maximum ratings indicate sustained limits beyond which damage to the device may occur. All voltage parameters are absolute voltages referenced to COM. The thermal resistance and power dissipation ratings are measured under board mounted and still air conditions.Recommended Operating ConditionsThe input/output logic timing diagram is shown in figure 1. For proper operation the device should be used within the recommended conditions. The V S offset rating is tested with all supplies biased at 15V differential.†Logic operational for V S of -5 to +600V. Logic state held for V S of -5V to -V BS. (Please refer to the Design Tip DT97-3 for more details).Dynamic Electrical CharacteristicsV BIAS (V CC, V BS) = 15V, C L = 1000 pF and T A = 25°C unless otherwise specified.Static Electrical CharacteristicsV BIAS (V CC, V BS) = 15V and T A = 25°C unless otherwise specified. The V IN, V TH, and I IN parameters are referenced to COM. The V O and I O parameters are referenced to COM and are applicable to the respective output leads: HO or LO.Functional Block DiagramLead DefinitionsLead Assignments8765V CC V B HIN 1234V S HO LOLIN COMApplication Information and Additional DetailsFigure 1. Input/Output Timing DiagramFigure 2. Switching Time Waveform Definitions Figure 3. Deadtime Waveform DefinitionsFigure 4A. Turn-On Time vs. TemperatureFigure 4B. Turn-On Time vs. Supply VoltageFigure 4C. Turn-On Time vs. Input VoltageFigure 5A. Turn-Off Time vs. TemperatureFigure 5B. Turn-Off Time vs. Supply VoltageFigure 5C. Turn-Off Time vs. Input VoltageFigure 6A. Turn-On Rise Time vs. TemperatureFigure 6B. Turn-On Rise Time vs. VoltageFigure 7A. Turn Off Fall Time vs. TemperatureFigure 7B. Turn Off Fall Time vs. VoltageFigure 8A. Deadtime vs. TemperatureFigure 8B. Deadtime vs. VoltageFigure 9A. Logic “1” ( HIN ¯¯¯) & Logic “0” ( LIN ¯¯¯) InputVoltage vs. TemperatureFigure 9B. Logic “1” ( HIN ¯¯¯) & Logic “0” ( LIN ¯¯¯) InputVoltage vs. VoltageFigure 10A. Log ic “0” ( HIN ¯¯¯)) & Logic “1” ( LIN¯¯¯) InputVoltage vs. TemperatureFigure 10B. Logic “0” (HIN) & Logic “1” (LIN) In putVoltage vs. VoltageFigure 11A. High Level Output vs. TemperatureFigure 11B. High Level Output vs. VoltageFigure 12A. Low Level Output vs. TemperatureFigure 12B. Low Level Output vs. VoltageFigure 13A. Offset Supply Current vs. TemperatureFigure 13B. Offset Supply Current vs. VoltageFigure 14A. V BS Supply Current vs. TemperatureFigure 14B. V BS Supply Current vs. VoltageFigure 15A. V CC Supply Current vs. TemperatureFigure 15B. V CC Supply Current vs. VoltageFigure 16A. Logic “1” Input Current vs. TemperatureFigure 16B. Logic “1” Input Current vs. VoltageFigure 17A. Logic “0” Input Current vs. TemperatureFigure 17B. Logic “0” Input Current vs. VoltageFigure 18A. V CC Undervoltage Threshold (+) vs.TemperatureFigure 18B. V CC Undervoltage Threshold (-) vs.TemperatureFigure 19A. Output Source Current vs. TemperatureFigure 19B. Output Source Current vs. VoltageFigure 20A. Output Sink Current vs. TemperatureFigure 20A. Output Sink Current vs. VoltagePackage Details: PDIP8, SO8NTape and Reel Details: SO8NCLOADED TAPE FEED DIRECTIONPart Marking InformationIR logo–††Qualification standards can be found at International Rectifier’s web site /††Higher qualification ratings may be available should the user have such requirements. Please contact your International Rectifier sales representative for further information.†††Higher MSL ratings may be available for the specific package types listed here. Please contact your International Rectifier sales representative for further information.。

TL494+ir2104构建的升降压，恒压恒流，限压限流设计方案

TL494+ir2104构建的升降压，恒压恒流，限压限流设计⽅案基础的开关电源理论完成以后，就要实际制作电路板并调试了。

TL494+ir2104的组合是我当时⼏个⽉来最头痛的组合，实验室负责⼈总会给出各种各样的调试要求，并提出更⾼的标准。

从普通的升降压的恒压电路，到恒流电路，再到限压限流电路，让⼈很是头痛。

不过，现在看来都是⼀个套路，其中⼀套调好，其他的只是部分改动。

⾸先对涉及的芯⽚TL494、ir2104、IN282做⼀个简单的介绍。

TL494是⼀个固定频率的脉冲宽度调制电路，也就是PWM⽣成器件，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可以通过外部的⼀个电阻和⼀个电容进⾏调节。

输出电容的脉冲其实是通过电容上的正极性锯齿波电压与另外2个控制信号进⾏⽐较来实现。

功率输出管Q1和Q2受控于或⾮门。

当双稳触压器的时钟信号为低电平时才会被通过，即只有在锯齿波电压⼤于控制信号期间才会被选通。

当控制信号增⼤，输出脉冲的宽度将减⼩。

控制信号由集成电路外部输⼊，⼀路送⾄时间死区时间⽐较器，⼀路送往误差放⼤器的输⼊端。

死区时间⽐较器具有120mV的输⼊补偿电压，它限制了最⼩输出死区时间约等于锯齿波的周期4%，当输出端接地，最⼤输出占空⽐为96%，⽽输出端接参考电平时，占空⽐为48%。

当把死区时间控制输⼊端接上固定的电压，即能在输出脉冲上产⽣附加的死区时间。

脉冲宽度调制⽐较器为误差放⼤器调节输出脉宽提供了⼀个⼿段：当反馈电压从0.5V变化到3.5时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最⼤导通百分⽐时间中下降为零。

2个误差放⼤器具有从—0.3V到（vcc—2.0）的共模输⼊范围，这可能从电源的输出电压和电流察觉的到。

误差放⼤器的输出端常处于⾼电平，它与脉冲宽度调制器的反相输⼊端进⾏“或”运算，正是这种电路结构，放⼤器只需最⼩的输出即可⽀配控制电路。

ir2104是典型的开关管驱动芯⽚，⽤单纯的PWM信号去驱动开关管的导通关闭是很不现实的，分离元器件搭建的推挽电路也确实没有集成的驱动芯⽚效果好，所以⼀般驱动芯⽚还是要⽤的。

一种不对称半桥隔离驱动电路[实用新型专利]

(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201520337159.2(22)申请日 2015.05.23H02M 1/088(2006.01)(73)专利权人王霄霞地址016000 内蒙古自治区乌海市滨河新区满世水云轩1-1-702(72)发明人王霄霞于海波武剑马玉莹(54)实用新型名称一种不对称半桥隔离驱动电路(57)摘要本实用新型公开了一种不对称半桥隔离驱动电路，包括电阻R1、电容C1、三极管VT1、变压器T、二极管D1和MOS 管VS1，电阻R1一端分别连接电阻R2和输入信号Vi，电阻R1另一端连接三极管VT1基极，三极管VT1集电极连接电源VCC，三极管VT1发射极分别连接电容C1和三极管VT2发射极，三极管VT2基极连接电阻R2另一端，三极管VT2集电极连接电阻R8并接地。

本实用新型不对称半桥隔离驱动电路，适用于单脉冲输出的芯片，具有结构简单可靠，占用空间小等特点，并且实现了电气隔离，可以运用于中大功率场合，适合推广使用。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页说明书2页附图1页(10)授权公告号CN 204696908 U (45)授权公告日2015.10.07C N 204696908U1.一种不对称半桥隔离驱动电路，包括电阻R1、电容C1、三极管VT1、变压器T、二极管D1和MOS管VS1，其特征在于，所述电阻R1一端分别连接电阻R2和输入信号Vi，电阻R1另一端连接三极管VT1基极，三极管VT1集电极连接电源VCC，三极管VT1发射极分别连接电容C1和三极管VT2发射极，三极管VT2基极连接电阻R2另一端，三极管VT2集电极连接电阻R8并接地，电阻R8另一端连接变压器T线圈L1，变压器T线圈L1另一端连接电容C1另一端，变压器T线圈L2一端分别连接电容C2和电阻R7，电容C2另一端连接电阻R3，电阻R3另一端分别连接电阻R7另一端、二极管D1正极、电阻R5和三极管VT4基极，电阻R5另一端分别连接变压器T线圈L2另一端、三极管VT4集电极、二极管D3正极、MOS管VS1的S极和开关VS2的D极，二极管D3负极分别连接二极管D1负极、三极管VT4发射极和MOS 管VS1的G极，MOS管VS1的D极连接输出端Vo，所述MOS管VS2的S极分别连接二极管D4正极、三极管VT3集电极、电阻R6、电阻R9和变压器T线圈L3，MOS管VS2的G极分别连接二极管D4负极、三极管VT3发射极和二极管D2负极，二极管D2正极分别连接电阻R4、电阻R6另一端和三极管VT3基极，电阻R4另一端分别连接电容C3和电阻R9另一端，电容C3另一端连接变压器T线圈L3另一端。

IR2101半桥驱动案例

IR2101半桥驱动案例IR2101内部集成了逻辑级驱动器、低、高侧驱动器和过电压保护功能。

其主要工作原理是接收来自控制器的PWM信号，并根据信号的占空比控制两个输出端口的电平。

其中一个输出端口用于驱动低侧MOSFET，另一个输出端口用于驱动高侧MOSFET。

通过交替开关和关闭低、高侧MOSFET，可以实现对半桥电路的驱动。

1.高速驱动：IR2101能够支持高达500kHz的PWM频率，适用于高性能应用。

2.内置保护功能：IR2101内部集成了过电压保护功能，能够有效地保护电路免受损坏。

3.低功耗：由于采用了CMOS技术，IR2101的功耗非常低，适用于要求低功耗的应用场景。

4.宽工作电压范围：IR2101能够在工作电压范围为10V至20V之间正常工作，适应不同的电源。

下面我们将通过一个应用案例来说明IR2101半桥驱动器的应用。

案例：电动汽车驱动器随着电动汽车的发展，电车驱动器的高效率和可靠性成为重中之重。

IR2101半桥驱动器在电动汽车驱动器中得到了广泛的应用。

电动汽车驱动器通常由与电机并联连接的多个功率开关模块组成，每个模块都需要一个半桥驱动器来控制电机的转速和转向。

IR2101半桥驱动器可以提供高速、高效、可靠的驱动信号，确保电动汽车驱动器的正常运行。

通过IR2101半桥驱动器，可以实现对电动汽车驱动器的先导控制、脉冲宽度调制控制和电流反馈控制。

先导控制通过调整占空比来改变电机的转速，脉冲宽度调制控制通过调整脉冲宽度来改变电机的转矩，而电流反馈控制通过监测电机电流来保证电机的安全运行。

总结：本文详细介绍了IR2101半桥驱动器的原理、特点和应用案例。

IR2101半桥驱动器是一种高性能、高可靠性的驱动器，适用于多个领域的应用。

通过IR2101半桥驱动器，可以实现对电动汽车驱动器的高效控制，提高电动汽车的性能和可靠性。

使用IR2104S搭建的H桥-机器人队比赛经典版

使用IR2104S搭建的H桥-机器人队比赛经典版还记得当年在机器人队的时候，H桥是我们电控组的老大难，经常听到队友说的话就是“哎呀！H桥又烧了！”“哎！这个H桥怎么刚焊上就同臂导通了！”，我就是深为其苦的人之一。

到今日离在机器人队的日子已经五年有余，正好公司的项目可能会用到它，所以重新设计了一版，顺便记录遇到的问题，也算是给曾经的学习过程做一个总结。

集成的H桥芯片也有很多，比如L298N，但是一般负载电流会受到限制。

使用分立元件搭建的H桥，比如桥臂驱动芯片配合N沟道MOSFET，能够达到非常大的负载电流和非常高的频率，而且可以更换器件，从而具备更多的可定制性。

这里桥臂驱动芯片采用IR2104S，MOSFET管采用IRF540N。

原理图：PCB板：焊接好的成品板：遇到的问题一，采用+12P（图中的+12V）和VPP分开的设计？机器人队的H桥第一版，（MOSFET管和负载的）VPP和（IR2104S和光耦的）+12P，由外部分别供电；为了简化对锂电池的要求，并且方便模块化的使用，第二版的+12P经VPP从LM2596给出（它在市场上很常见，而且开关特性适应宽电压输入）。

这里仍然采用了第一版的设计，即VPP和+12P分开供电。

原因a：硬件成本的考虑。

三个光耦加上两个IR2104S芯片的功耗是非常低的，即使同时挂载10个H桥，采用1个负载电流为200mA的开关稳压芯片也就够了。

原因b：解放了VPP的输入范围。

由于IR2104S的工作电压为10V～20V，而光耦6N135的最高工作电压为15V，光耦TLP521-1的最高工作电压为24V，因此这里取+12P为它们供电。

如果是第二版的设计，为了获得这个+12P，VPP必须保持在14V以上。

分开供电的话，VPP可以为0V以上的任意值（当然还要考虑输入电容和MOSFET的耐压）。

遇到的问题二，光耦的选型？H桥需要从光耦接收三个信号，分别是左桥臂PWM，右桥臂PWM和SHDN，而直流电机的斩波频率一般在10KHz以上，所以这里需要两个高速光耦和一个普通光耦。

IR2101原理

IR2101是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器，该器件采用了高度集成的电平转换技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，同时提高了驱动电路的可靠性。

同时上管采用外部自举电容上电，使驱动电源数目较其他IC驱动大大减少，在工程上减少了控制变压器体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。

IR2101采用HVIC和闩锁抗干扰制造工艺，集成DIP、SOIC封装。

其主要特性包括：悬浮通道电源采用自举电路；功率器件栅极驱动电压范围10～20 V；逻辑电源范围5～20 V，而且逻辑电源地和功率地之间允许+5 V的偏移量；带有下拉电阻的CNOS施密特输入端，方便与LSTTL和CMOS电平匹配；独立的低端和高端输入通道。

IR2101的内部结构框图如图1所示。

图1 IR2101的内部结构框图图1中，HIN为逻辑输入高；LIN为逻辑输入低；VB为高端浮动供应；HO为高边栅极驱动器输出；Vs为高端浮动供应返回；Voc为电源；LO为低边栅极驱动器输出；COM为公共端.因为上桥臂的MOS 管要饱和导通，必须要在门极与源极间加一个适当的电压。

一般约10V 左右，才能使MOS 管导通时的内阻达到其额定值。

此电压高一点其内阻会小一点，但太高则会损坏MOS 管。

当上桥臂MOS 管导通时，其内阻Rds 很小，甚至只有1～2mΩ，此时源极的电压基本上等于电源电压，那可能远高于控制驱动回路电压的。

造成门极电压不可能高于源极要求的电压，上桥臂MOS 管也就不可以很好的导通了。

解决的办法是，将上桥臂的驱动电路悬浮起来，Vs接上桥臂MOS管的S 极，作为驱动电压的参考点。

将自举电路中电容器在下桥臂导通时所充的电压（等于控制回路电压减去一个隔离二极管的正向压降约0.6V的电压）来提供对上桥臂的驱动，使上桥臂MOS管可以很好的饱和导通。

不用自举电路是不行的。

在要求上桥臂MOS导管通时下桥臂MOS管肯定是截止的，下桥臂MOS管的漏极D（即上桥臂MOS管的源极S）的电压，可能远高于控制回路的电压，若将Vs接地，不仅不能满足上桥臂MOS管导通的要求，甚至损坏上桥臂MOS管与半桥驱动IR2110.在控制回路电压与电源电压相等或接近的情况下，“将VS接地”上半桥MOS管可以导通，但不能饱和导通。

IR2101半桥驱动案例

作为一个电机驱动开发方面的菜鸟，近日研究了一下通过MOS管对整流后的电源斩波用以驱动直流电机进行调速的方案。

在驱动的过程中，遇到了许多问题，当然也有许多的收获。

写下来以供自己将来查阅，也为其它菜鸟提供一些力所能及的帮助。

1.研究目标公司使用的电机驱动原来是用的模拟电路，驱动220V的高压直流电机，但是模拟电路的构成看不懂，方案是直接“借鉴”而来（你懂的哈），所以一旦出现问题，就只能束手就擒了。

为了解决技术方面的问题，只能使用自认为可以的数字控制方案，用来进行直流电机的驱动调速以及提供更好的接口。

原方案只提供以下接口：一个电位器用于进行调速，暂时没有其它接口。

为了显示转速，不得不又加了码盘和光电传感器以及一套计算及显示系统，包含一个51CPU用于计算从光电传感器中接收的信号，再经计算为转速后，显示到数码管上。

这种方案的问题一个是调速精度不准确，误差较大，另外就是增加的显示系统在转速显示方面会有跳动感，就是转速显示值的不稳定。

即使增加了滤波处理也无济于事。

现考虑的新方案是这样的：通过将交流220V整流，成为370V的直流，将直流电压通过PWM控制斩波，通过调节占空比控制有效电压，将调制后的电压输出到电机，用以驱动电机。

2.调试过程查阅了许多资料，最终选定使用IR2101作为驱动芯片，由于不考虑换向，所以使用半桥就可以了。

参考IR2101的数据手册上的电路，就开始搭建试验电路。

之后开始调试，发现怎么都不能输出近似于方波的脉冲，从示波器上观察输出的电压与芯片的电源电压一致，而不是与驱动电压一致，经过反复调试，又是换MOS管，又是检查外围电路，实在没有办法了，想到其它都试过了，就剩芯片了，于是更换了一片IR2101，惊喜地发现，成功了。

这可以历经一个多星期才得到的结果哈。

3.电路IR2101的芯片手册见链接/datasheet-pdf/view/102221/IRF/IR2101S.html。

半桥驱动是手册第一页的图。

IR2101应用笔记（IR2101）（全桥）（MOS）

IR2101应用笔记（IR2101）（全桥）（MOS）
摘要：
IR2101是半桥驱动，当然IR也有全桥的驱动，但因为手上正好有IR2101，所以就用两片IR2101+4个NMOS做了一个全桥驱动。

介绍：
IR2101内部框图如下：
Datasheet上给出的参考电路如下：
原理分析：
下桥导通不用分析，关键是上桥。

NMOS需要在G-S极加10V~20V电压才能完全导通。

C1和D1的作用是与负载（P1）组成一个BOOST升压电路，在VB脚上产生一个VCC+12V的电压，芯片会用VB脚的电压来驱动NMOS上管。

C1正常升压的前提是IR2101先开通下管（Q4），给C1充电，然后再开上管（Q2）；如果上桥需要保持一个比较长的时间则需要重复充电的动作来保证VB脚的电位不会低于VCC+10V（C1要求是低漏电耐纹波长寿型的）。

如果半桥恒导通，即Q2和Q3恒导通，这样上管Q2的S极电位就变成了VCC，而G级必须比S级高10V～20V才能保持Q2的DS 导通，否则管子会进入线性区开始发热。

如何才能半桥恒导通：使用主动升压电路来代替D1 C1，主动升
压到VCC+12V，输入IR2101的VB脚，C2保留D1去掉。

D3~D6的作用：关断时为快速泄放MOS管GS寄生电容上的电荷一般采取在限流电阻上并一个二极管的做法，这样可以加快关断速度。

一种用于IGBT模块的新型半桥驱动电路

ir2130s虽然体积小采用自举供电电源简单但驱动能力小vcesat检测保护功能适合驱动电流为十几个安培的igbt无法驱动电流大于50a的igbtir公司推出的新型igbt驱动集成芯片ir22141采用自举供电技术驱动能力强动态响应快具有电源欠电压及功率igbt过电流软关断功能简化了硬件电路设计只需几个外围分立元件就可直接驱动中大功率igbt是一种性能优异的新型驱动电路
１．２在便携式逆变电源中的应用
便携式柴油发电机逆变电源系统要求体积小、质量轻，所以各部分电路必须特别设计。由于采用电压源型逆变拓扑，直流滤波储能的电解电容较多；功率器件和输出ＬＣ滤波器体积难以减小，因此必须在ＩＧＢＴ驱动电路、电源电路、接口电路等方面进行小型化设计。基于ＩＲ２２１４１以上功能特点，特别是其体积封装小、驱动能力强、接口兼容５Ｖ／３．３Ｖ、保护功能全的优点，逆变器功率器件ＩＧＢＴ驱动电路可采用两路ＩＲ２２１４１设计。其半桥驱动电路原理如图２所示。供电电源为＋１５Ｖ；Ｒ３４０、ＶＤ３０８、Ｃ３２１、Ｃ３２２构成自举供电回路，为上管提供浮动电源。Ｊ３０８为上管驱动及保护输出，ＶＤ３１６为上管Ｖ探ＣＥ（ｓａｔ）测二极管；Ｊ３０７为下关驱动及保护输出，ＶＤ３１７为下管Ｖ探ＣＥ（ｓａｔ）测二极管，探测二极管均选用ＢＹＶ２６Ｅ超快恢复型高压二极管。稳压管ＶＳ１３、ＶＳ１４起到设置Ｖ门ＣＥ（ｓａｔ）限值的作用，稳压值不同，门限值不同，本系统选用３Ｖ稳压管，门限值为３Ｖ。
图３系统总体控制框图
系统核心控制基于Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司的１６位定点数字控制器ｄｓＰＩＣ３０Ｆ４０１１设计。该芯片采用１６位（数据）改良的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，采用流水线操作，有卓越的数据处理能力，可进行高速数字信号处理；支持８路可编程死区的ＰＷＭ输出；具有输入捕捉、输出比较模块；１６通道Ａ／Ｄ转换器（１０位）。因此可减少外围硬件电路，实现逆变电源、电机高精度、高效率控制，且控制灵活，抗干扰能力强，适合于逆变电源系统和电机控制系统的设计。双凸极外转子稀土永磁发电机发出三相高频高压交流电，频率４００～５５０Ｈｚ，电压３５０～５００Ｖ，接入