高压悬浮驱动器IR2110的原理和扩展应用
ir2110原理
ir2110原理IR2110是一种高速高电压驱动芯片，广泛应用于电力电子领域。
在讲解IR2110的原理之前，先需要了解一些基础概念。
1.高电压驱动：传统的驱动电路（如三极管、MOSFET）通常不能直接控制高电压设备，因为它们的电压和电流限制较低。
而IR2110能够在较低电压下控制较高电压的装置，有助于提高系统的可靠性和效率。
2.高速驱动：IR2110具有较短的上升和下降时间，能够实现快速的开关操作，适用于高频率的电力应用。
IR2110的核心原理可以分为四个部分，分别是逻辑电气隔离、高速驱动、Bootstrap电路和保护电路。
逻辑电气隔离：IR2110具有独特的电气隔离结构，可以将输入电压与输出电压隔离开来。
输入和输出分别通过一个或多个光耦隔离器连接。
这种设计可以防止高电压和高电流对控制电路造成损坏，提高系统的安全性和稳定性。
高速驱动：IR2110内部包含一个高速驱动器，用于控制功率晶体管或MOSFET的开关操作。
高速驱动器能够在很短的时间内对驱动器端口施加高电平或低电平，从而实现快速切换。
Bootstrap电路：IR2110还包含一个Bootstrap电路，用于提供高电压给高侧驱动器。
在推挽式电路中，高侧驱动器的输入需要高于电源电压才能正常工作。
Bootstrap电路能够利用负载电流的间歇性特征，通过一个集电器输出驱动器的电容来提供额外的高电压。
保护电路：为保护电路和系统免受故障或不正常工作的损害，IR2110还集成了多种保护功能。
例如，低侧驱动器的过电流保护和短路保护，高侧驱动器的过电流保护以及低侧和高侧驱动器的过压保护等。
这些保护功能可以有效地保护电路，并防止设备损坏。
总的来说，IR2110是一种具有高电压驱动和高速驱动能力的芯片。
它的原理包括逻辑电气隔离、高速驱动、Bootstrap电路和保护电路。
通过这些设计，IR2110能够实现对高电压设备的控制，并提供良好的系统保护功能，是电力电子领域中不可或缺的关键元件。
关于IR2110的介绍
IR2110是IR公司生产的大功率MOSFET和IGBT专用驱动集成电路，可以实现对MOSFET和IGBT的最优驱动，同时还具有快速完整的保护功能，因而它可以提高控制系统的可靠性，减少电路的复杂程度。
IR2110的内部结构和工作原理框图如图4所示。
图中HIN和LIN为逆变桥中同一桥臂上下两个功率MOS的驱动脉冲信号输入端。
SD为保护信号输入端，当该脚接高电平时，IR2110的输出信号全被封锁，其对应的输出端恒为低电平；而当该脚接低电平时，IR2110的输出信号跟随HIN和LIN而变化，在实际电路里，该端接用户的保护电路的输出。
HO和LO是两路驱动信号输出端，驱动同一桥臂的MOSFET。
IR2110的自举电容选择不好，容易造成芯片损坏或不能正常工作。
VB和VS之间的电容为自举电容。
自举电容电压达到8.3V以上，才能够正常工作，要么采用小容量电容，以提高充电电压，要么直接在VB和VS之间提供10～20V的隔离电源，本电路采用了1μF的自举电容。
为了减少输出谐波，逆变器DC/AC部分一般都采用双极性调制，即逆变桥的对管是高频互补通和关断的。
逆变桥部分，采用IGBT作为功率开关管。
由于IGBT寄生电容和线路寄生电感的存在，同一桥臂的开关管在开关工作时相互会产生干扰，这种干扰主要体现在开关管门极上。
以上管开通对下管门极产生的干扰为例，实际驱动电路及其等效电路如图3所示。
实际电路中，IR2110的输出推挽电路,这个电压尖刺幅值随母线电压ＶＢＵＳ和负载电流的增大而增大，可能达到足以导致Ｔ２瞬间误导通的幅值，这时桥臂就会形成直通，造成电路烧毁。
同样地，当Ｔ２开通时，Ｔ１的门极也会有电压尖刺产生。
带有门极关断箝位电路的驱动电路通过减小ＲＳ和改善电路布线可以使这个电压尖刺有所降低，但均不能达到可靠防止桥臂直通的要求。
门极关断箝位电路针对前面的分析，本文将提出一种门极关断箝位电路，通过在开关管驱动电路中附加这种电路，可以有效地降低上述门极尖刺。
IR2110驱动电路设计
3 IR2110驱动电路设计
IR2110是一种高压高速功率MOSFET 驱动器，有独立的高端和低端输出驱动通道，其内部 功能原理框图如图1所示。
它包括输入/输出逻辑电路、电平移位电路、输出驱动电路欠压保护和自举电路等部分。
各引出端功能分别是：1端(LO)是低通道输出；2端(COM)是公共端；);3端(VCC)是低端固定电源电压；5端(US)是高端浮置电源偏移电压；6端(UB)是高端浮置电源电压；7端(HO)是高端输出；9端(VDD)是逻辑电路电源电压；10端(HIN)是高通道逻辑输入；11端(SD)是输入有效与否的选择端，可用来过流过压保护；12端(LIN)是低通道输入；13端(VSS)是逻辑电路的地端。
如图所示：在BUCK 变换器中只需驱动单个MOEFET ，因此仅应用了IR2110的高端驱动，此时将12端(LIN)低通道输入接地、1端(LO)低通道输出悬空。
5端(US)和6端(UB)间连接一个自举电容C1，自举电容通常为1F μ和0.1F μ并联使用。
正常工作时，电源对自举电容C1的充电是在续流二级管D1的导通期间进行。
此时，MOEFET 截止，其源极电位接近地电位，,+12v 电源通过D2给C1充电，使C1上的电压接近+12v ，当MOEFET 导通而D1截止时，C1自举，D2截止，C1上存储电荷为IR2110的高端驱动输出提供电源。
实际应用中，逻辑电源VDD 接+5V ，低端固定电源电压VCC 接+12V ；对驱动电路测试时需将VS 端接地。
自举电容C1的值不能太小，否则其上的自举电压达不到12V ，驱动脉冲的幅值不够！自举电容通常为1F μ和0.1F μ并联使用或（105）1F μ。
高压侧悬浮驱动的自举原理
---------高压悬浮驱动器IR2110的原理和扩展应用 ---------吴胜华，张成胜，钟炎平，吴保芳---------3高压侧悬浮驱动的自举原理IR2110用于驱动半桥的电路如图2所示。
图中C1、VD1分别为自举电容和二极管，C2为VCC的滤波电容。
假定在S1关断期间C1已充到足够的电压（VC1≈VCC）。
当HIN为高电平时VM1开通，VM2关断，VC1加到S1的门极和发射极之间，C1通过VM1，Rg1和S1门极栅极电容Cgc1放电，Cgc1被充电。
此时VC1可等效为一个电压源。
当HIN为低电平时，VM2开通，VM1断开，S1栅电荷经Rg1、VM2迅速释放，S1关断。
经短暂的死区时间（td）之后，LIN为高电平，S2开通，VCC经VD1，S2给C1充电，迅速为C1补充能量。
如此循环反复。
---------4自举元器件的分析与设计如图2所示自举二极管（VD1）和电容（C1）是IR2110在PWM应用时需要严格挑选和设计的元器件，应根据一定的规则进行计算分析。
在电路实验时进行一些调整，使电路工作在最佳状态。
---------4.1自举电容的设计IGBT和PM（POWERMOSFET）具有相似的门极特性。
开通时，需要在极短的时间内向门极提供足够的栅电荷。
假定在器件开通后，自举电容两端电压比器件充分导通所需要的电压（10V，高压侧锁定电压为8.7/8.3V）要高；再假定在自举电容充电路径上有1.5V的压降（包括VD1的正向压降）；最后假定有1/2的栅电压（栅极门槛电压VTH通常3～5V）因泄漏电流引起电压降。
综合上述条件，此时对应的自举电容可用下式表示：C1=（1）工程应用则取C1>2Qg/(VCC－10－1.5)。
例如FUJI50A/600VIGBT充分导通时所需要的栅电荷Qg=250nC（可由特性曲线查得），VCC=15V，那么C1=2×250×10－9/(15－10－1.5)=1.4×10－7F可取C1=0.22μF或更大一点的，且耐压大于35V的钽电容。
IR2110初认识
5）驱动电路设计IR2110 是美国国际整流器公司（International Rectifier Company）于 1990 年前后开发并投放市场至今独家生产的大功率MOSFET 专用驱动集成电路。
IR2110 的研制成功，使 MOSFET 驱动电路设计大为简化，又具有快速完整的保护功能，因而它的应用可极大地提高控制系统的可靠性并缩小控制板的尺寸。
IR2110 自举技术(自举电路也叫升压电路，利用自举升压二极管,自举升压电容等电子元件，使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高．有的电路升高的电压能达到数倍电源电压.自举二极管的作用，是利用其单向导电性完成电位叠加自举，二极管导通时，电容充电到U1 ，二极管截止时，电路通过电容放电时U1 与电路串联叠加自举！)同时输出两路驱动信号,驱动逆变桥中高压侧与低压侧 MOSFET，它的内部为自举工作设计了悬浮电源，悬浮电源保证了 IR2110 直接可用于母线电压为-4——+500V 的系统中来驱动功率 MOSFET。
同时器件本身允许驱动信号的电压上升率达±50V/μs，芯片自身有整形功能，实现了不论其输入信号前后沿陡度如何，都可保证加到被驱动 MOSFET 栅极上的驱动信号前后沿很陡，因而可极大地减少被驱动功率器件的开关时间，降低开关损耗。
IR2110 的功耗很小，故可极大地减小应用它来驱动功率 MOS 器件时栅极驱动电路的电源容量。
从而可减小栅极驱动电路的体积和尺寸，当其工作电源电压为 15V 时，其功耗仅为 1.6mW。
IR2110 的合理设计，使其输入级电源与输出级电源可应用不同的电压值，因而保证了其输入与 CMOS 或 TTL 电平兼容，而输出具有较宽的驱动电压范围，它允许的工作电压范围为 5-20V。
同时，允许逻辑地与工作地之间有-5--+5V 的电位差。
在 IR2110 内部不但集成有独立的逻辑电源实现与用户脉冲匹配，而且还集成有滞后和下拉特性的施密特触发器作为输入级，保证当驱动电路电压不足时封锁驱动信号，防止被驱动功率 MOS 器件退出饱和区、进入放大区而损坏。
IR2110相关知识
IR2110相关知识IR2110是一款高性能单片集成电路（IC），常被用于驱动功率开关设备，包括电机驱动器、逆变器和电源应用。
本文将介绍IR2110的各个方面，包括其特点、应用领域和使用注意事项。
通过深入了解IR2110，我们可以更好地利用该芯片，提高电路设计的效率和性能。
一、特点介绍IR2110具备以下特点：1. 双品管驱动器：IR2110可以驱动高低侧功率台阶或MOSFET管，使得功率开关设备的控制更加灵活可靠。
2. 宽工作电压范围：IR2110可在6V至20V的工作电压范围内正常工作，这使得它适用于不同的电源和驱动需求。
3. 高速开关特性：IR2110的开关速度快，确保晶体管的开关动作准确迅速，避免功率开关设备产生过渡损耗。
4. 内部低噪声放大器：IR2110内置低噪声放大器，能够提供高速驱动信号，减少系统中的干扰和失真。
5. 保护功能完善：IR2110具备过电流保护和短路保护等功能，有效防止电路因故障而损坏。
二、应用领域IR2110广泛应用于各种功率开关设备的驱动和控制中，包括以下几个主要领域：1. 电机驱动：IR2110可用于直流电机驱动器和步进电机驱动器，能够提供精确的控制信号，实现准确的运动控制。
2. 逆变器：IR2110在逆变器中可用于控制功率开关管的开启和关闭，实现直流到交流的转换，广泛应用于太阳能和风能发电系统等。
3. 电源应用：IR2110可用于开关电源的设计，实现高效的能量转换和电源控制，提高电源的稳定性和效率。
4. 高频应用：IR2110具备高速开关特性和低噪声放大器，适用于高频电路，如射频通信设备和雷达系统等。
三、使用注意事项在使用IR2110时，需要注意以下几点：1. 电源电压：应根据IR2110的规格书中的要求，提供正确的电源电压，以确保芯片正常工作。
2. 外部元件：使用IR2110时，需要注意正确连接外部元件，如电容、电阻等，以保证电路的稳定性和性能。
3. 温度控制：IR2110在工作过程中会产生一定的热量，应保证芯片的散热条件良好，避免过热造成芯片损坏。
驱动芯片IR2110功能简介
驱动芯片IR2110功能简介您现在的位置是：主页>>>电子元器件资料>>>正文在功率变换装置中，根据主电路的结构，起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式.美国IR公司生产的IR2110驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
IR2110引脚功能及特点简介内部功能如图4.18所示: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0VNc（引脚14）:空端IR2110的特点：（1）具有独立的低端和高端输入通道。
（2）悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V。
（3）输出的电源端（脚3）的电压范围为10—20V。
（4）逻辑电源的输入范围（脚9）5—15V，可方便的与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率电源地之间允许有V的便移量。
（5）工作频率高，可达500KHz。
（6）开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns。
（7）图腾柱输出峰值电流2A。
IR2110的工作原理IR2110内部功能由三部分组成：逻辑输入；电平平移及输出保护。
如上所述IR2110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。
高端侧悬浮驱动的自举原理：IR2110驱动半桥的电路如图所示，其中C1，VD1分别为自举电容和自举二极管，C2为VCC的滤波电容。
假定在S1关断期间C1已经充到足够的电压（VC1 VCC）。
当HIN为高电平时如图4.19 ：VM1开通，VM2关断，VC1加到S1的栅极和源极之间，C1通过VM1，Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时C1就相当于一个电压源，从而使S1导通。
IR2110的简单使用方法
IR2110的简单使用方法
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。
图一
一个IR2110可以驱动两个开关管，即高端输出和低端输出，高端通道驱动开关管时需要自举电源的工作，而自举电源的工作需要接上负载，即开关管上电。
在实际运用中，如果需要单个2110驱动单个开关管，完全可以舍弃高通道不用而选择较简单的低通道。
只使用地通道的外围电路接法如图二。
图二
需要注意的是两个GND和整个电路的地是相接的，3脚所接的Vcc的值可为+12或+15。
2110的工作效果是将输入的低幅值PWM 信号转换为大幅值的方波信号，以此来驱动开关管。
IR2110功率驱动集成芯片应用
IR2110功率驱动集成芯片应用楚 斌（南京康尼机电新技术有限公司，江苏省南京市2l00l3）【摘 要】IR2ll0是IR 公司的桥式驱动集成电路芯片，它采用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。
对于典型的6管构成的三相桥式逆变器，采用3片IR2ll0驱动3个桥臂，仅需l 路l0V ~20V 电源。
这样，在工程上大大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。
文中介绍了该芯片的主要功能及技术参数，并就芯片典型应用电路进行了设计和分析。
关键词：IR2ll0，自举电路，功率器件中图分类号：TN409收稿日期：2004-06-0l ；修回日期：2004-07-230 引 言随着功率VMOS 器件以及绝缘栅双极晶体管（IGBT ）器件的广泛运用，更多场合使用VMOS 器件或IGBT 器件组成桥式电路，例如开关电源半桥变换器或全桥变换器、直流无刷电机的桥式驱动电路、步进电机驱动电路以及逆变器的逆变电路。
IR （International Rectifier ）公司提供了多种桥式驱动集成电路芯片，本文介绍了IR2ll0功率驱动集成芯片在功率转换器中的应用。
该芯片是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块，在芯片中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。
尤其是上管采用外部自举电容上电，使得驱动电源数目较其他IC 驱动大大减少。
对于典型的6管构成的三相桥式逆变器，采用3片IR2ll0驱动3个桥臂，仅需l 路l0V ~20V 电源。
这样，在工程上大大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。
本文通过作者在工程中对IR2ll0的应用，介绍了该芯片的主要功能、典型技术参数及使用注意事项。
1 IR2110主要功能及技术参数IR2ll0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。
高压悬浮驱动电路IR2110的特点及拓展应用技术
高压悬浮驱动电路IR2110的特点及拓展应用技术
周敛荣;潘美珍
【期刊名称】《电子元器件应用》
【年(卷),期】2009(11)4
【摘要】介绍了IR2110的内部结构和特点,给出了高压侧自举悬浮驱动的原理和自举元件的设计与选择方法.同时针对IR2110的不足提出了几种完善的应用方案.并给出了将IR2110用于大功率脉宽调制放大器中的应用实例.
【总页数】5页(P30-33,36)
【作者】周敛荣;潘美珍
【作者单位】中国电子科技集团公司电子43所,安徽,合肥,230022;中国电子科技集团公司电子43所,安徽,合肥,230022
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于IR2110的三相逆变器控制策略与驱动电路设计 [J], 朱俊臻;康少华;王爱荣;周华锋
2.基于IR2110的H桥可逆PWM驱动电路应用 [J], 张小鸣;卢方民
3.基于IR2110的H桥可逆PWM驱动电路应用 [J], 张小鸣;卢方民;
4.高压悬浮驱动器IR2110的原理和扩展应用 [J], 吴胜华; 张成胜; 等
5.基于IR2110芯片加固型的驱动电路 [J], 谢佳明; 金建辉; 谢鹤龄
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IR2110应用指南
AN-978 RevD
2
2. 典型的结构图
IRS2110的这个结构图将用来阐述大多数MGD的典型结构，如图2所示。它包含了一个用于参考地 功率晶体管的驱动电路，一个用于高端晶体管的驱动电路，电平转换器和输入逻辑电路。
VDD
HIN
R S
SD
S R
LIN VSS
.
VDD/ VBS
LATCH
DISCRIMINATOR
LOGIC Q
Cd-sub
Cb-sub
CBOOT HO
VS
LO
2 COMM
VR VCC
图2平转换器)
n+
n+
p
p+
p-well
n-
p
n+ p
p+
Cb-sub p-
COM
n+
n+ p
n-
p+
C d-sub
IR2110中文资料
摘要：介绍了IR2110的内部结构和特点，高压侧悬浮驱动的原理和自举元件的设计。
针对IR2110的不足提出了几种扩展应用的方案，并给出了应用实例。
关键词：悬浮驱动；栅电荷；自举；绝缘门极1引言在功率变换装置中，根据主电路的结构，其功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式。
采用隔离驱动方式时需要将多路驱动电路、控制电路、主电路互相隔离，以免引起灾难性的后果。
隔离驱动可分为电磁隔离和光电隔离两种方式。
光电隔离具有体积小，结构简单等优点，但存在共模抑制能力差，传输速度慢的缺点。
快速光耦的速度也仅几十kHz。
电磁隔离用脉冲变压器作为隔离元件，具有响应速度快（脉冲的前沿和后沿），原副边的绝缘强度高，dv/dt 共模干扰抑制能力强。
但信号的最大传输宽度受磁饱和特性的限制，因而信号的顶部不易传输。
而且最大占空比被限制在50％。
而且信号的最小宽度又受磁化电流所限。
脉冲变压器体积大，笨重，加工复杂。
凡是隔离驱动方式，每路驱动都要一组辅助电源，若是三相桥式变换器，则需要六组，而且还要互相悬浮，增加了电路的复杂性。
随着驱动技术的不断成熟，已有多种集成厚膜驱动器推出。
如EXB840/841、EXB850/851、M57959L/AL、M57962L/AL、HR065等等，它们均采用的是光耦隔离，仍受上述缺点的限制。
美国IR公司生产的IR2110驱动器。
它兼有光耦隔离（体积小）和电磁隔离（速度快）的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选品种。
2IR2110内部结构和特点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。
H桥驱动芯片IR2110功能简介
H桥驱动芯片IR2110功能简介2009年09月11日星期五23:351.1 驱动芯片IR2110功能简介在功率变换装置中，根据主电路的结构，起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式.美国IR公司生产的IR2110驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
1.1.1 IR2110引脚功能及特点简介内部功能如图4.18所示: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0VNc（引脚14）:空端R2110的特点：（1）具有独立的低端和高端输入通道。
（2）悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V。
（3）输出的电源端（脚3）的电压范围为10—20V。
（4）逻辑电源的输入范围（脚9）5—15V，可方便的与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率电源地之间允许有V的便移量。
（5）工作频率高，可达500KHz。
（6）开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns。
（7）图腾柱输出峰值电流2A。
1.1.2 IR2110的工作原理IR2110内部功能由三部分组成：逻辑输入；电平平移及输出保护。
如上所述IR2110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。
高端侧悬浮驱动的自举原理：IR2110驱动半桥的电路如图所示，其中C1，VD1分别为自举电容和自举二极管，C2为VCC的滤波电容。
假定在S1关断期间C1已经充到足够的电压（VC1 VCC）。
功率驱动器IR2110自举电路分析及应用
1引言IR2110功率驱动器在开关电源和电机控制调速等需要中小功率能量转换场合中使用广泛[1]。
IR2110可使电路系统体积得到有效精简、响应速度快、可耐受600V 电压、驱动输出电流2A 、带有欠压锁定功能并且有端口可外接过流检测电路[2]。
其承受高压的高边外围电路采用自举方式，可有效减少电源路数[3]。
但IR2110若设计疏于考虑，自举外围电路参数选取不当容易影响系统工作稳定性甚至损坏系统。
因此结合实际项目经验介绍其功能、自举电路参数选择和在电机调速系统中的应用。
2IR2110功能介绍IR2110是一种高电压的高速大功率MOSFET和IGBT 驱动器，带有独立的高边和低边输出沟道[4]。
具有专利高压集成电路和可避免闩锁CMOS技术的单片结构。
逻辑输入兼容标准的CMOS 和LSTTL 输出[5]。
输出驱动器具有为了最小化驱动器的交叉传导所设计的死区时间。
为了简化在高频应用中的使用方式，匹配了传输延迟。
浮动的沟道可用于驱动N 沟道功率MOSFET 或者IGBT ，在高边结构中操作电压可达到600V 。
表1所示为IR2110引脚功能表。
3自举原理介绍IR2110的自举电路可提供电荷驱动对应功率管并提升相应点的电压，电路由一个自举电容和二极管构成，在结构中对其有严格要求[6]。
如图1所示为驱动芯片自举电路示意图，图中由C1和D1构成自举电路。
若元气件选取不当会对输出电压产生影响，降低系统稳定性。
需根据应用情况计算器件参数功率驱动器IR2110自举电路分析及应用唐宁（中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032）摘要:对自举式功率驱动器IR2110的功能与结构进行了简单介绍，详细分析了其高边自举电路的结构原理及工作方式。
对自举电容、自举二极管及功率MOS 管等自举电路构成元件的选取方法与原则进行了介绍，经公式推导并结合项目经验给出了自举电容的最小值，计算了电路中高边功率MOS 管的最大导通时间，并给出自举二极管的选择条件。
高压悬浮驱动器IR2110的原理和扩展应用
高压悬浮驱动器IR2110的原理和扩展应用高压悬浮驱动器IR2110的原理和扩展应用吴胜华，张成胜，钟炎平，吴保芳(空军雷达学院，湖北武汉430019）1、主要特点、功能原理框图和说明IR2110采用14端DIP封装，引出端排列如图IR2110-1所示。
内部功能原理框图如图IR2110-2所示。
IR2110各引出殿功能分别是：1端（LO）是低端通道输出。
2端（COM）是公共端。
3端（Vss）是低端固定电源电压。
5端（Us）是高端浮置电源偏移电压。
6端(UB)是高端浮置电源电压。
7端（HO）是高端输出。
9端（VDD）是逻辑电路电源电压。
10端（HIN）、11端（SD）、12端（LIN）均是逻辑输入。
13端（Vss）是逻辑电路地电位端外加电源电压，其值可以为0V。
4端、8端、14端均为空端。
摘要：介绍了IR2110的内部结构和特点，高压侧悬浮驱动的原理和自举元件的设计。
针对IR2110的不足提出了几种扩展应用的方案，并给出了应用实例。
关键词：悬浮驱动；栅电荷；自举；绝缘门极1 引言在功率变换装置中，根据主电路的结构，其功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式。
采用隔离驱动方式时需要将多路驱动电路、控制电路、主电路互相隔离，以免引起灾难性的后果。
隔离驱动可分为电磁隔离和光电隔离两种方式。
光电隔离具有体积小，结构简单等优点，但存在共模抑制能力差，传输速度慢的缺点。
快速光耦的速度也仅几十 kHz。
电磁隔离用脉冲变压器作为隔离元件，具有响应速度快（脉冲的前沿和后沿），原副边的绝缘强度高， dv/dt共模干扰抑制能力强。
但信号的最大传输宽度受磁饱和特性的限制，因而信号的顶部不易传输。
而且最大占空比被限制在 50％。
而且信号的最小宽度又受磁化电流所限。
脉冲变压器体积大，笨重，加工复杂。
凡是隔离驱动方式，每路驱动都要一组辅助电源，若是三相桥式变换器，则需要六组，而且还要互相悬浮，增加了电路的复杂性。
随着驱动技术的不断成熟，已有多种集成厚膜驱动器推出。
IR2110集成驱动模块内部结构图及应用
IR2110集成驱动模块内部结构图及应用图1图1为IR2110内部结构框图。
IR2110采用CMOS工艺制作，逻辑电源电压范围为5-20 V，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。
由于逻辑信号均通过电平耦合电路连接到各自的通道上，允许逻辑电路参考地(Vss)与功率电路参考地(COM)之间有-5～+5 V的偏移量，并能屏蔽小于50 ns的脉冲。
采用CMOS施密特触发输入，以提高电路的抗干扰能力。
IR2110由逻辑输入、电平平移及输出保护组成。
逻辑输入电路与TTL／CMOS 电平兼容；逻辑电源地(Vss)和功率地(COM)之间允许有±5 V的偏移量；工作频率高，可达500 kHz；开通、关断延迟小，分别为120 ns 和94 ns：输出峰值电流可达2 A，上桥臂通道可承受500 V的电压。
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，大大简化了驱动电源设计。
图2应用实例一台2kW，三相400Hz，115V/200V 的变频电源。
单相50Hz，220V输入，逆变桥直流干线HV≈300V，开关频率fs=13.2kHz。
功率模块为6MBI25L060，用三片IR2110 作为驱动电路，共用一组15V 的电源。
主电路如图2 所示。
控制电路由80C196MC 构成的最小系统组成。
图3为IR2110 高压侧输出的驱动信号，图4 为其中一相的输出波形。
图3 图4心得：通过查阅及在网上搜索各种资料，我了解到IR2110是一种性能比较优良的驱动集成电路。
无需扩展可直接用于小功率的变换器中，使电路更加紧凑。
在应用中如需扩展，附加硬件成本也不高，空间增加不大。
然而其内部高侧和低侧通道分别有欠压封锁保护功能，但与其它驱动集成电路相比，保护功能略显不足，可以通过其它保护措施加以弥补。
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ir20原理
ir20原理IR2110是一种用于驱动MOSFET的单片双路驱动器，常用于交流电机驱动、变换器、逆变器等应用中。
它具有高速驱动和高耐受电压等特点，能够为大功率应用提供可靠的控制。
IR2110的工作原理如下：1. 供电电压Vcc通过电流限制器进行限制，然后通过内部的负压控制电路将电压反相得到-Vcc。
2.通过集电极驱动电路分别控制高侧（HO、HOI）和低侧（LO、LOI）输出级，实现对两个MOSFET的驱动。
3.控制输入引脚（IN、INI）接收外部输入信号，然后通过驱动器将信号放大后送入双路输出级。
4.驱动器将输入信号转换为PWM信号，通过比较器和SR锁存器实现清零和置位信号的生成。
5.清零和置位信号通过双路输出极驱动引脚向MOSFET的门极施加相应的电压，实现MOSFET的开关控制。
IR2110具有以下几个重要特点：1.高速驱动能力：IR2110具有高速开关和关断能力，可快速切换MOSFET的导通和关断状态，从而提高系统的动态响应速度。
2.高电压耐受能力：IR2110的内部电源级可耐受高达600V的反向电压，适用于高压应用领域。
3.高峰值输出电流能力：IR2110的输出级能够提供高达2A的峰值输出电流，可以满足大电流需求的应用。
4. 低干扰：IR2110的PWM信号通过高速di/dt控制和屏蔽技术，可以减少开关电源中的共模和差模噪声，降低系统的干扰电平。
5.内置欠压锁存保护：IR2110内部集成了欠压锁存保护功能，可以在输入电压低于一定阈值时保持MOSFET关断，以防过压损坏。
6.双路驱动设计：IR2110具有双路驱动输出，可以独立控制高侧和低侧MOSFET的开关，提高系统的灵活性和可靠性。
IR2110应用广泛，例如在交流电机驱动中，高速的开关能力可以实现高效的电机控制；在变换器和逆变器中，IR2110的高电压耐受能力和高峰值输出电流能力可以提供稳定的电压和电流输出。
总的来说，IR2110是一款功能强大的MOSFET驱动器，通过高速驱动和高耐受电压等特点，实现了对大功率应用的稳定控制。
ir20原理
ir20原理IR2110是一种高速高电压驱动器，它被广泛应用于交流电动机驱动器、照明系统、低电压DC-DC转换器等领域。
它通过控制MOSFET器件的启动和停止，将输入端的逻辑电平信号转换为高电平输出信号，从而实现对高功率电器器件的控制。
下面详细介绍IR2110的工作原理。
IR2110由逻辑引脚、引脚光触发器、驱动器、高低侧驱动器、引脚电源与共模电压引脚等组成。
其中逻辑引脚包括电源引脚、低侧驱动器输入引脚和高侧驱动器输入引脚。
引脚光触发器用于输入信号的隔离，保护低电平逻辑设备免受高电平电源电压的波动和干扰。
IR2110的核心是高侧和低侧驱动器。
在IR2110中，高侧驱动器和低侧驱动器用来驱动高功率器件（如MOSFET）的加工和阻塞。
它们具有对称的结构，可以分别驱动高侧和低侧开关。
高侧驱动器由一个P型光隔离MOSFET和一个NPN晶体管组成，低侧驱动器由一个N型光隔离MOSFET和一个PNP晶体管组成。
当逻辑引脚的输入电平为低电平时，低侧驱动器开启，输出一个高电平信号，从而将低侧开关驱动到导通状态。
而高侧驱动器保持关闭状态，不会驱动高侧开关。
当逻辑引脚的输入电平为高电平时，低侧驱动器关闭，输出一个低电平信号，从而将低侧开关驱动到关闭状态。
高侧驱动器开启，输出一个高电平信号，从而将高侧开关驱动到导通状态。
通过控制逻辑引脚的输入电平，IR2110可以实现对高功率器件的精确控制。
在交流电动机驱动器应用中，IR2110可以实现对电机的启动、停止和速度调节。
在照明系统中，IR2110可以实现对灯光的亮度调节。
在低电压DC-DC转换器中，IR2110可以实现对输出电压的稳定控制。
此外，IR2110还具有过流保护功能，可以在输入电流超过设定阀值时自动切断高功率器件。
这种保护功能可以有效防止电路短路和过载。
总结来说，IR2110是一种高速高电压驱动器，通过控制MOSFET器件的启动和停止，将输入端的逻辑电平信号转换为高电平输出信号。
IR2110 自举
自举原理: 在Q2导通期问将Vs的电位拉低到地，Vcc通过自举电阻Rbs,和自举二极管D,给自举电容C充电。
在上管Q1导通时，通过电容Cbs在Vb和Vs之问形成一个悬浮电源给上桥臂主开关器件Q2供电。
自举电路的存在使同一桥臂上、下主开关器件驱动电路只需一个外接电源。
具体过程：C1由IR2110内部的Q3，以及R1，来给Q1充电。
可以看为电压源。
当Q1关断时，HIN处于低电平，Q4接通，Q3关断，Q1栅极电荷经R1和Q4释放，Q1关断。
经过短暂的死区时间之后，LIN为高电平，Vcc经由Q2接通VD1给C1充电，C1的能量得到了迅速的补充，如此不断循环。