IR2110驱动MOS IGBT组成H桥原理与驱动电路分析
IR20驱动MOSIGBT组成H桥原理与驱动电路分析
IR20驱动MOSIGBT组成H桥原理与驱动电路分析1.H桥原理：H桥电路是由四个开关管组成的电路，可以实现正反转、制动及调速功能。
在正极电池端接入两个开关管，负极电池端接入另外两个开关管。
通过控制不同开关管的电导情况，可以控制电机正反转和制动。
当Q1和Q4导通时，电机正转；当Q2和Q3导通时，电机反转；当Q1和Q2导通时，电机制动。
H桥电路示意图如下：```+Vcc+--，Q1，--+Motor(Load) -----，Q2，----------+--，Q3，--++GND```2.IR2110简介：IR2110是一种高低侧驱动器，它具有独立的高压和低压输入端，可以直接驱动高侧和低侧开关管。
IR2110集成了驱动电路和PWM调制电路，能够实现电源零电压开关（ZVS）和电流过零检测功能，提高开关效率和减少电磁噪音。
3.IR2110的工作原理：-IR2110的高侧驱动电路包括一个高侧引脚(HIN)、一个半桥驱动电路和一个逆变器。
-IR2110的低侧驱动电路包括一个低侧引脚(LIN)、一个半桥驱动电路和一个逆变器。
-当HIN输入信号为低电平时，高侧逆变器输出为高电平，高侧MOS 管截止，同时低侧逆变器输出为低电平，低侧MOS管导通，电机正转。
-当HIN输入信号为高电平时，高侧逆变器输出为低电平，高侧MOS 管导通，同时低侧逆变器输出为高电平，低侧MOS管截止，电机反转。
-通过HIN和LIN输入信号的控制，可以控制H桥电路的工作方式。
4.IR2110驱动电路示意图：```+Vcc+--，Q1，---------------+Motor ，(Load) ----，Q2，----------------， IR2110+--，Q3，---------------++GND```5.IR2110驱动电路的工作过程：-通过输入信号控制IR2110的HIN和LIN引脚的电平。
-IR2110内部逆变器产生高侧和低侧驱动电平，控制相应的MOSFET 或IGBT的导通和截止。
IR2110驱动IGBT的电路图
如图是IR2110驱动IGBT的电路。
如图（b）为IR21l0内部等效电路；如图（a）电路采用自举驱动方式，VD1为自举二极管，C1为自举电容。
接通电源，VT2导通时Cy通过VDt进行充电。
这种电路适用于驱动较小容量的IGBT。
对于IR2110，当供电电压较低时具有使驱动器截止的保护功能。
自举驱动方式支配着VT2的导通电压，因此电压较低的保护功能是其必要条件。
若驱动电压较低时驱动IGBT，则IGBT就会发生热损坏。
VD1选用高速而耐压大于600V 的ERA38-06、ERB38-06等二极管。
C1容量可根据下式进行计算
式中，QG为VT1的电荷量，Ucc为低压端电压，UCES（ON）为VT2的导通电压，U L为
1 / 3
2 / 3
3 / 3。
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。
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。
ir2110驱动电路原理
ir2110驱动电路原理
IR2110是一种高电压高速引脚互补MOSFET驱动IC，适用于驱动具有高开关速度和高电流能力的功率MOSFET。
它提供了一个高性能的H桥驱动器，可用于单个H桥或者连接成半桥或全桥配置。
IR2110的工作原理如下：
1. 控制信号输入：IR2110通过输入引脚VIN和低侧引脚COM 接收来自控制器的输入信号。
VIN接收控制器提供的PWM信号，用以控制上下通道的切换；COM引脚连接到地。
2. 上下通道驱动：IR2110有两个独立的通道，分别用于驱动上通道和下通道的MOSFET。
MOSFET的源极分别连接到电源和地，源极电压由高侧引脚VCC提供，这样可以有效地驱动MOSFET的开关动作。
3. 高低侧驱动：IR2110在高低侧通道都使用了互补驱动，以实现更高的开关速度和驱动性能。
高侧通道通过引脚HO和LO驱动上通道的N沟道MOSFET，低侧通道通过引脚HO和LO驱动下通道的P沟道MOSFET。
4. 死区控制：IR2110内置了一个死区控制器，用于避免上下通道同时开启或关闭导致的短路。
死区时间由外部电阻和电容控制。
5. 输出：上通道和下通道的驱动信号可以通过引脚HO和LO
输出，用于连接到功率MOSFET的栅极。
通过以上原理，IR2110能够提供高效的驱动电路，实现高速、高电流的功率MOSFET的开关控制。
ir2110工作原理
IR2110工作原理
概述
IR2110是一种高性能的MOSFET和IGBT驱动器芯片，用于控制和驱动电源开关设备。
它能够提供高电流和高速度的驱动信号，在电源开关应用中具有广泛的应用。
这个芯片具有低功耗和抗电磁干扰的特性，能够提供短路保护和电源反转保护。
它的工作原理主要基于内部的PWM模块和电流放大器。
工作原理
IR2110的工作原理可以总结为以下几个步骤：
1.输入信号触发：当输入信号到达芯片时，触发电路将其转换为合适的PWM
信号。
2.驱动信号生成：基于触发信号，内部的PWM模块将其转换为完整的驱动
信号。
3.电流放大：驱动信号经过电流放大器后，能够提供足够的电流来控制
MOSFET或IGBT设备。
4.输出驱动：放大后的驱动信号将被输出到MOSFET或IGBT设备，控制
其导通和截止。
5.保护功能：IR2110还包含了短路保护和电源反转保护，确保系统的安全
运行。
应用领域
IR2110在很多领域中得到广泛应用，包括但不限于：
•功率逆变器
•电机驱动
•电源开关
•电子变压器
•光伏逆变系统
通过使用IR2110，这些应用可以实现高效、高性能的电源开关控制，提高系统的可靠性和效率。
基于IR2110的H桥可逆PWM驱动电路应用_张小鸣
举二级管 （Ｄ４） 给 自 举 电 容 （Ｃ２４ ）充 电， 通 过 电容 Ｃ２４在Ｖｂ 和 Ｖｓ 之 间 形 成 一 个 悬 浮 电 源， 作 为 ＩＲ２１１０ 的 上 通 道 （高 端 ） 逻 辑 电 源， 维 持 ＩＲ２１１０高端输出引脚Ｖｈ 输出正常电 平， 为 上 桥 臂 主开关器件 ＶＴ１ 提 供 栅 极 驱 动 电 压。 正 是 由 于 自 举电容的存 在， 使ＩＲ２１１０ 控 制 同 一 桥 臂 上、 下 主 开关器件的驱动电路只需一个外接电源。
动电路，２片ＩＲ２１１０ 就 能 构 成 Ｈ 全 桥 功 率 ＭＯＳ－ ＦＥＴ 管可 逆 ＰＷＭ 他 励 直 流 控 制 系 统 主 控 回 路。 ＩＲ２１１０芯片高端 悬 浮 通 道 采 用 外 部 自 举 电 容 产 生 悬浮电压源Ｖｂｓ，与 低 端 通 道 共 用 一 个 外 接 驱 动 电 源Ｖｃｃ，兼有光耦 隔 离 和 电 磁 隔 离 的 优 点， 配 置 所 有高压引脚在芯片一侧、独立的逻辑地和功率地，
当 ＶＴ１ 导 通 时，Ｃ２４ 放 电 以 维 持 高 端 导 通。 当 Ｃ２４电荷 没 有 充 满， 或 者 电 容 充 满 但 高 端 持 续 工作时间 较 长， 导 致 电 容 放 电 过 度，ＩＲ２１１０ 高 端 悬浮 电 源 Ｖｂ 的 内 部 欠 压 检 测 保 护 逻 辑 就 会 动 作， 将 Ｖｈ 拉 为 低 电 平， 使 驱 动 电 路 无 法 正 常 工 作。 ＩＲ２１１０的内部结构图清楚反映 了 低 端 电 源Ｖｃｃ和 高 端悬浮电源Ｖｂ 的 欠 电 压 检 测 电 路 结 构， 如 图 ２ 所 示。
１ ＩＲ２１１０ Ｈ 桥典型驱动电路
基于２片ＩＲ２１１０ 的 Ｈ 桥 ４ 片 ＭＯＳＦＥＴ 管 直 流电机 典 型 驱 动 电 路 如 图 １ 所 示。 当 ＶＴ１、ＶＴ４ 导通时， 电 机 正 转； 当 ＶＴ２、ＶＴ３ 导 通 时， 电 机 反转；当 ＶＴ２、ＶＴ４导通时，电机两极与地短 接， 电机刹车能耗制动。
ir2110原理
ir2110原理IR2110原理IR2110是一种高性能、高可靠性的电源驱动器芯片，常用于电力电子设备中的半桥和全桥驱动电路。
它可以将低电平的控制信号转换为高电平的驱动信号，以实现对功率开关管件的精确控制。
IR2110芯片由逻辑单元、驱动单元和保护单元组成。
逻辑单元负责控制输入信号的逻辑处理，驱动单元负责产生高低电平的驱动信号，保护单元则提供了过流保护和过温保护等功能。
IR2110芯片的工作原理如下：首先，逻辑单元接收来自外部的控制信号，经过逻辑处理后，将信号分为两路并进行反相处理。
然后，驱动单元根据逻辑单元的输出信号，产生高低电平的驱动信号。
当逻辑单元输出高电平时，驱动单元输出低电平；当逻辑单元输出低电平时，驱动单元输出高电平。
这样的设计可以有效地控制功率开关管件的导通与截止，从而实现对电路的精确控制。
IR2110芯片还具有多种保护功能，如过流保护和过温保护。
当电流超过设定的阈值或温度超过允许的范围时，保护单元会立即停止输出驱动信号，以防止电路损坏。
这些保护功能使得IR2110芯片在实际应用中更加可靠和安全。
IR2110芯片广泛应用于电力电子设备中的半桥和全桥驱动电路。
在半桥驱动电路中，IR2110与另一颗IR2110芯片配合使用，可以实现对功率开关管件的正向和反向控制。
而在全桥驱动电路中，IR2110与另外两颗IR2110芯片配合使用，可以实现对功率开关管件的正向和反向控制，并且可以更加精确地控制输出电流和电压。
总结一下，IR2110是一种高性能、高可靠性的电源驱动器芯片，它通过逻辑单元、驱动单元和保护单元的协作工作，实现对功率开关管件的精确控制。
它具有多种保护功能，能够在电流过大或温度过高时自动停止输出驱动信号，从而保护电路的安全。
IR2110芯片广泛应用于电力电子设备中的半桥和全桥驱动电路，具有广阔的应用前景。
集成IGBT驱动电路IR2110原理电路图
集成IGBT驱动电路IR2110原理电路图IR2110是一种双通道高压，高速电压型功率开关器件栅极驱动电路，其有自举浮动电源，驱动电路非常简单，只用一路电源可同时驱动上、下桥臂。
但IR2110有它本身的缺陷，不能产生负压，在抗干扰方面比较薄弱。
1.IR2110的主要特点及功能原理IR2110采用14引脚DIP封装，引脚排列如下图(a)所示，其内部功能原理框图如图(b)所示。
IR2110各引脚的功能分别是：①脚(LO))是低端输出通道；②脚(COM)是公共端；③脚(Vcr)是低端固定电源电压端；⑤脚( Us)是高端浮置电源偏移电压端；⑥脚(UB)是高端浮置电源电压端；⑦脚(HO)是高端输出通道：③脚(VDO)是逻辑电路电源电压端；⑩脚( HIN)、11脚(SD)、12脚(LIN)均是逻辑输入端；13脚(VSS)是逻辑电路地电位端，外加电源电压端，该端电压值可以为0v；④脚、⑧脚、14脚均为空脚。
IR2110 IGBT驱动电路由逻辑输入、电平转换、保护、上桥臂侧输出和下桥臂侧输出等单元电路构成。
逻辑输入端采用施密特触发电路，以提高抗干扰能力。
逻辑输入电路与TTL/COMS电平兼容，其输入端阈值为电源电压UDO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-5～+15V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IGBT驱动电路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。
输人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。
电源端UCC的典型值为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IGBT驱动电路电源的欠压保护，当电源电压低于8. 2V时，封锁驱动输出。
IR2110采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS 工艺制作，具有独立的高端和低端输出通道；浮置电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，duldt =土50V/ns，在15V下的静态功耗仅有1. 6mW；输出的栅极驱动电压范围为10~20V，逻辑电源电压范围为5~15V，逻辑电源地电压偏移范围为-5~ +5V。
IR2110功能资料
IR2110功能资料驱动芯片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 磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
1. IR2110引脚功能L0 （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H0（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 —i..1 ■ ■ r ■ • V■魏•・ T•ht ・« 1 ■11(l)IR2110引脚管及特点简介Ivolcal ConnectionVss (引脚13):逻辑电路地电位端，其值可以为0V Nc (引脚14):空端(2)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500Vo(3)输出的电源端(脚 3)的电压范围为10-20Vo ⑷逻辑电源的输入范W (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)工作频率髙，可达SOOKHzo(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 。
2. IR2110内部结构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。
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驱动MOS IGBT组成H桥原理与驱动电路分析
IR2110驱动MOS IGBT组成H桥原理与驱动电路分析 3.3 电机驱动模块设计3.3.1 H桥工作原理及驱动分析3.3.2 前级PWM信号和方向控制信号逻辑处理电路设计分析由于H桥控制MOS管的开关需要4路控制信号，对于由NMOS管组成H桥的一侧而言，一般情况下，上下两管共用一个控制信号，并且其中一只NMOS管的控制信号是将共用的控制信号反向得到的，如图3-7所示，74HC14的作用是将输入的控制信号反向作为下管的控制信号，从而保证上下两个MOS管不会同时导通,那么对于一个完整的H桥就要2路PWM信号来控制电机的速度和正反转，而且两路PWM信号还必须保证同步且极性相反，对于低端单片机而言这一点不是很容易做到。
图3-7 一般控制信号处理原理图本设计在上面所述的思想上做了改进和延伸，通过一路PWM信号、一路DIR方向控制信号、74HC00、74HC08数字芯片，实现四路控制信号的输出，上下两管的逻辑控制信号具有有互锁保护功能，从而保证同侧桥臂的上下NMOS管不会同时导通造成能量浪费甚至烧毁MOS管和电源。
如图3-8所示，HIN1、LIN1、HIN2、LIN2分别为两侧上下管的控制信号，HIN1、LIN1不能同时为1，HIN2、LIN2不能同时为1。
DIR=1时，电机正转，DIR=0时，电机反转。
当DIR=1正转时，LIN2恒为1，图3-9中Q3始终导通，HIN1、LIN1通过PWM 控制导通时间调节转速，当DIR=0反转时，LIN1恒为1，图3-9中Q4始终导通，HIN2、LIN2通过PWM控制导通时间调节转速。
DIR=0或1，两桥臂下管始终导通，这也为自举电容的快速充电提增加了一条回路，也就是说不管是正转还是反转，当上管关闭时两侧下管可同时提供充电回路，而不是单侧的下管，因为电机阻抗的存在，起主要充电作用的还是单侧的下管。
当PWMZ占空比为0时，LIN1、LIN2都为1时，两侧下管同时导通将电机两端接地，这样可以实现电机快速制动。
H桥电机驱动IR2110组成的全H桥驱动模块,具有过热过流保护功能
一、H桥驱动电路图4.12中所示为一个典型的直流电机控制电路。
电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠（注意：图4.12及随后的两个图都只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。
如图所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。
要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。
根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。
图4.12 H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如，如图4.13所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。
按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。
当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图4.13 H桥电路驱动电机顺时针转动图4.14所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。
当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
图4.14 H桥驱动电机逆时针转动二、使能控制和方向逻辑驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。
如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。
此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。
基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。
图4.155 所示就是基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。
4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。
而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。
逆变驱动IR2110
IR2110的应用摘要：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。
2 IR2110 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。
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。
IR2110在IGBT驱动电路中的应用
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IR 驱动MOS I T组成H桥原理与驱动电路分析
IR2110驱动MOS IGBT组成H桥原理与驱动电路分析 3.3 电机驱动模块设计3.3.1 H桥工作原理及驱动分析3.3.2 前级PWM信号和方向控制信号逻辑处理电路设计分析由于H桥控制MOS管的开关需要4路控制信号，对于由NMOS管组成H桥的一侧而言，一般情况下，上下两管共用一个控制信号，并且其中一只NMOS管的控制信号是将共用的控制信号反向得到的，如图3-7所示，74HC14的作用是将输入的控制信号反向作为下管的控制信号，从而保证上下两个MOS管不会同时导通,那么对于一个完整的H桥就要2路PWM信号来控制电机的速度和正反转，而且两路PWM信号还必须保证同步且极性相反，对于低端单片机而言这一点不是很容易做到。
图3-7 一般控制信号处理原理图本设计在上面所述的思想上做了改进和延伸，通过一路PWM信号、一路DIR方向控制信号、74HC00、74HC08数字芯片，实现四路控制信号的输出，上下两管的逻辑控制信号具有有互锁保护功能，从而保证同侧桥臂的上下NMOS管不会同时导通造成能量浪费甚至烧毁MOS管和电源。
如图3-8所示，HIN1、LIN1、HIN2、LIN2分别为两侧上下管的控制信号，HIN1、LIN1不能同时为1，HIN2、LIN2不能同时为1。
DIR=1时，电机正转，DIR=0时，电机反转。
当DIR=1正转时，LIN2恒为1，图3-9中Q3始终导通，HIN1、LIN1通过PWM 控制导通时间调节转速，当DIR=0反转时，LIN1恒为1，图3-9中Q4始终导通，HIN2、LIN2通过PWM控制导通时间调节转速。
DIR=0或1，两桥臂下管始终导通，这也为自举电容的快速充电提增加了一条回路，也就是说不管是正转还是反转，当上管关闭时两侧下管可同时提供充电回路，而不是单侧的下管，因为电机阻抗的存在，起主要充电作用的还是单侧的下管。
当PWMZ占空比为0时，LIN1、LIN2都为1时，两侧下管同时导通将电机两端接地，这样可以实现电机快速制动。
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）。
驱动芯片和MOS管搭建大电流H桥电机驱动电路
驱动芯片和MOS管搭建大电流H桥电机驱动电路用半桥/全桥驱动芯片和MOS管搭建合适的H桥电机驱动电路实现对大电流电机的驱动控制。
该电机驱动板有两个H桥电路，可以同时控制双路电机。
可通过相应的控制信号来控制电机的转速和正反转。
大电流H桥电机驱动电路原理图PCB 3D图大电流H桥电机驱动电路详解搭建H桥驱动电路一般都包括两个部分：半桥/全桥驱动芯片和MOS管。
自行搭建的H桥驱动所能通过的电流几乎由MOS管的导通漏极电流所决定。
因此，选择适当的MOS管，即可设计出驱动大电流电机的H桥驱动电路。
NMOS管在选择MOS管搭建H桥时，主要需注意以下一些参数：1.漏极电流（Id）：该电流即限制了所能接入电机的最大电流（一般要选择大于电机堵转时的电流，否则可能在电机堵转时烧毁MOS 管）。
2.栅源阈值电压/开启电压（Vth）：该电压即MOS管打开所需的最小电压，也将决定后续半桥驱动芯片的选择和设计（即芯片栅极控制脚的输出电压）。
3.漏源导通电阻（Rds）：该电阻是MOS管导通时，漏极和源极之间的损耗内阻，将会决定电机转动时，MOS管上的发热量，因此一般越小越好。
4.最大漏源电压（Vds）：该电压是MOS管漏源之间所能承受的最大电压，必须大于加在H桥上的电机驱动电压。
半桥驱动芯片在H桥驱动电路中，一共需要4个MOS管。
而这四个MOS管的导通与截止则需要专门的芯片来进行控制，即要半桥/全桥驱动芯片。
所谓半桥驱动芯片，便是一块驱动芯片只能用于控制H桥一侧的2个MOS管（1个高端MOS和1个低端MOS）。
因此采用半桥驱动芯片时，需要两块该芯片才能控制一个完整的H桥。
相应的，全桥驱动芯片便是可以直接控制4个MOS管的导通与截止，一块该芯片便能完成一个完整H桥的控制。
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IR2110驱动MOS IGBT组成H桥原理与驱动电路分析 3.3 电机驱动模块设计
3.3.1 H桥工作原理及驱动分析
3.3.2 前级PWM信号和方向控制信号逻辑处理电路设计分析
由于H桥控制MOS管的开关需要4路控制信号，对于由NMOS管组成H桥的一侧而言，一般情况下，上下两管共用一个控制信号，并且其中一只NMOS管的控制信号是将共用的控制信号反向得到的，如图3-7所示，74HC14的作用是将输入的控制信号反向作为下管的控制信号，从而保证上下两个MOS管不会同时导通,那么对于一个完整的H桥就要2路PWM信号来控制电机的速度和正反转，而且两路PWM信号还必须保证同步且极性相反，对于低端单片机而言这一点不是很容易做到。
图3-7 一般控制信号处理原理图
本设计在上面所述的思想上做了改进和延伸，通过一路PWM信号、一路DIR方向控制信号、74HC00、74HC08数字芯片，实现四路控制信号的输出，上下两管的逻辑控制信号具有有互锁保护功能，从而保证同侧桥臂的上下NMOS管不会同时导通造成能量浪费甚至烧毁MOS管和电源。
如图3-8所示，HIN1、LIN1、HIN2、LIN2分别为两侧上下管的控制信号，HIN1、LIN1不能同时为1，HIN2、LIN2不能同时为1。
DIR=1时，电机正转，DIR=0时，电机反转。
当DIR=1正转时，LIN2恒为1，图3-9中Q3始终导通，HIN1、LIN1通过PWM 控制导通时间调节转速，当DIR=0反转时，LIN1恒为1，图3-9中Q4始终导通，HIN2、LIN2通过PWM控制导通时间调节转速。
DIR=0或1，两桥臂下管始终导通，这也为自举电容的快速充电提增加了一条回路，也就是说不管是正转还是反转，当上管关闭时两侧下管可同时提供充电回路，而不是单侧的下管，因为电机阻抗的存在，起主要充电作用的还是单侧的下管。
当PWMZ占空比为0时，LIN1、LIN2都为1时，两侧下管同时导通将电机两端接地，这样可以实现电机快速制动。
当DIR=1时，HIN、LIN控制信号仿真图和实际波形分别如图3-10和图3-11所示。
图3-8 前级信号处理电路 图3-9 NMOS管组成的H桥
图3-10 控制信号仿真波形 图3-11 示波器实测控制信号HIN 和LIN
3.3.3 IR2110介绍及悬浮驱动电路设计分析
IR2110是美国IR 推出的大功率MOSFET 和IGBT 专用驱动集成电路, 已在电源变换、马达调速等功率驱动领域中获得了广泛的应用。
该电路芯片体积小,集成度高,响应快,偏值电压高,驱动能力强,内设欠压封锁,而且其成本低,易于调试, 并设有外部保护封锁端口。
尤其是上管驱动采用外部自举电容上电,使得驱动电源数目较其他驱动IC 大大减小。
对于4管构成的H 桥电路,采用2片IR 2110 驱动2 个桥臂,仅需要一路10-20 V 电源。
如图3-12所示为一侧桥臂悬浮自举电路，两侧对称电路见附录。
C13为自举电容，当低压输出端打开（LIN=1）、高压输出端关闭（HIN=0）时，低压侧12V 电源电压经D3、C13、负载、Q4和另一侧Q3给C13充电，当低压输出端关闭（LIN=0）、高压输出端打开（HIN=1）时，Q2管的栅极靠C13上足够的储能来驱动，从而在逻辑信号的控制下循环
往复，从而实现NMOS管的悬浮自举驱动。
若负载阻抗较大，自举电容经负载降压充电较慢，使得Q4关断、Q2开通时，自举电容上的电压仍充电达不到自举电压8．3V以上时，输出驱动信号会因欠压被逻辑封锁，Q2就无法正常工作。
所以，要么选用小容量电容，以提高充电电压；要么为自举电容提供快速充电通路。
由于Q4每开关一次，C13就通过Q4充电一次，因此自举电容C13的充电还与输入信号HIN、LIN的PWM脉冲频率和占空比有关，当PWM工作频率过低时，若Q2导通脉宽较窄，自举电压8．3V容易满足；反之无法实现自举。
因此要合理设置PWM开关频率和占空比调节范围，并且PWM的占空比不能达到100%，否则无法给自举电容充电，也就无法自举驱动。
通过实验自举电容和自举二极管的选择应考虑以下几点[2]：
(1) 自举电容的选择与PWM的频率有关，频率高，自举电容应该选择小一点的；
(2) 自举电容的种类最好是钽电容，本设计选用的是1uF的钽电容和一只0.1uF的独石电容并联；
(3)尽量使自举回路上不经过大阻抗负载，这样就要为自举电容充电提供快速充电通路；
(4)对于占空比调节较大的场合，特别是在高占空比时，Q4开通时间较短，自举电容应该选择小点的；
（5）自举二极管能阻断直流干线上的高压，二极管承受的电流是栅极电荷与开关频率之积。
为了减少电荷损失，应选用漏电流小的快恢复二极管(高频)，本设计选用的是IN4148。
由于驱动器和MOSFET 栅极之间的引线、地回路的引线等所产生的电感, 以及IC 和FET 内部的寄生电感,在开启时会在MOSFET 栅极出现振铃现象,一方面增加MOSFET 的开关损耗,同时EMC 方面不好控制。
在MOSFET的栅极和驱动IC的输出之间串联一个电阻,如图3-12中R6、R8，这个电阻称为“栅极电阻”,其作用是调节MOSFET 的开关速度,减少栅极出现的振铃现象,减小EMI,也可以对栅极电容充放电起限流作用。
该电阻的引入减慢了MOS管的开关速度, 但却能减少EMI,使栅极稳定.同时MOS管的关断时间要比开启时间慢(开启充电,关断放电),因此就要改变 MOS管的关断速度,可以在栅极电阻上反向并联一个二极管，如图3-12中D5、D7,当MOS管关断时,二极管导通,将栅极电阻短路从而减少放电时间, 使MOS管实现快速放电，确保上下桥臂MOS管不会同时导通[1]。
因电机是感性负载,在H 桥的输出端、正极到电机外壳、负极到电机外壳分别接一个0.1uF的小电容，可以起到换向时消除火花的作用保护电机。
同时在局部供电部分加
一个去藕电容以保证电源稳定，如图3-12中C7。
驱动模块在设计时除考虑到做电机驱动用，还可以扩展应用为直流数控电源，如图3-12所示，做电机驱动时电感L1用导线短接，C15、C17、R10、R11空缺不管，当做直流数控电源电感L1 、C15、C17组成LC滤波电路，对脉冲信号进行滤波，同时电感L1还起着续流储能作用，R10、R11构成反馈回路，将实时电压信号反馈给MCU，MCU再控制PWM信号的输出，这样可以实现闭环的数控电源。
图3-12 H桥一侧悬浮驱动原理图
3.4 系统电源电路设计分析
本系统所需的电源有5V、12V、16V，其中5V用于单片机、液晶、驱动芯片，12V 用于IR2110S驱动芯片的低端电源电压，16V是电机驱动电源，整个系统采用16V供电。
5V和12V分别采用78M05和78M12三端稳压芯片经过16V稳压提供。
78MXX三端稳压集成芯片芯片采用TO-252 DPAK封装 ，最大输出电流500mA，满足系统要求。
78MXX最大输入电压35V，具有过流过热短路保护功能。
由于5V由16V稳压得到，压差较大△
U=16-5=11V，假如系统5V电源输出电流I≈300mA，将会导致大量的能量浪费，△P=△U*I≈3.3W,所以为降低能量损耗，保护稳压芯片延长使用寿命，本设计将驱动电路5V 电源和单片机及LCD显示部分5V电源分开，分别用一片78M05供电，同时取消LCD背光功能，以减小电流降低功耗。
电源模块电路原理图如图3-13所示。
图3-13 电源模块原理图。