IR2110驱动电路的优化设计

摘要：介绍IR2110驱动模块的特点，针对其存在的一些不足，给出相关解决方案。设计相应的优化驱动电路，较好地改善IR2110的驱动和保护性能，增强其实用性。

关键词：IR2110；IGBT：驱动电路；保护

1 引言

驱动IGBT电压型功率器件有多种具有保护及隔离功能的集成驱动模块。这些模块具有多种保护功能、隔离驱动、电路参数一致性好、运行稳定可靠等优点，但其相对价格较高，且只能驱动单个功率管。而IR2110是双通道高压、高速电压型功率开关器件栅极驱动器，具有自举浮动电源。驱动电路简单，只需一路电源即可同时驱动上、下桥臂，但存在不能产生负偏压，在抗干扰方面较薄弱等缺陷。这里从保护、抗干扰等方面对该模块进行优化设计，使其优点更突出，从而使用范围更广泛。

2 IR2110功能模块

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。

3 驱动电路的优化设计

3．1 输入、输出信号处理

该驱动电路将从光纤输入的信号处理变为驱动信号输出，且当信号出现过流时输出一个阻断信号到系统的控制部分，由控制部分停止PWM信号的输出，关断IGBT管，如图2所示。
    在大中功率场合下，开关管开通关断的du／dt、di／dt很高，很容易对控制电路等弱电信号造成干扰，严重威胁功率逆变器的安全运行。因此采用光纤连接器隔离主电路和控制电路，光纤连接器实现PWM控制信号的远距离传输，延时小且可消除来自功率开关器件的干扰。

由图2可知，光接收器接收到信号(即有PWM信号到来)时为低电平，而与非门U1的另一端接+15 V为高电平，通过与非门U1后为高电平，再通过异或门U2、与门U3接收到信号，该信号接到IR2110的低通道输入端LIN，用来驱动IR2110一端的IGBT。异或门U6，与非门U5，电阻R1和电容C3组成确认脉冲发生电路。每当输入信号发生跳变时，异或门U6输出一个正脉冲，其宽度由电容C3和电阻R1决定，并通过光纤发送器发出。当IGBT过流时，OVC为低电平，其低电位反馈到U3的输入端，使DRG强置为高电平，从而使IGBT关断。此时SO端也将出现低电平，输出光纤将状态传送至系统控制部分。由系统发出信号统一关断IGBT管。

作者：张明，章国宝 东南大学   来源：电子设计工程