集成专用驱动器在开关电源中的应用

设计带来了极大方便，特别是自举悬浮驱动电源大大简化了驱动电源设计，只用一路电源即可完成上下桥臂两个功率开关器件的驱动。IR2110的典型应用电路如图2所示。

但是在这种电路的使用上存在很大的问题，当高压侧电压缓慢地往上升时可以清楚地看见毛刺越来越严重，电压很低时管子发热严重，芯片很容易烧掉。这些问题都是由于2 11 0自身的一些不足产生的，IR2110不能产生负偏压，如果用于驱动桥式电路，在半桥电感负载电路下运行，处于关断状态下的IGBT，由于其反并联二极管的恢复过程，将承受C-E电压的急剧上升。此静态的dv／dt通常比IGBT关断时的上升率高。由于密勒效应，此dv／dt在集电极，栅极问电容内产生电流，流向栅极驱动电路，如图3所示。虽然在关断状态时栅极电压Vg为零，由于栅极电路的阻抗(栅极限流电阻Rg，引线电感Lg)，该电流令VGE增加，趋向于VGE(th)。最严重的情况是该电压达到阈值电压，使IGBT导通，导致桥臂短路。IR2110驱动输出阻抗不够小，沿栅极的灌人电流会在驱动电压上加上比较严重的毛刺干扰。

2．2 IR2110改进抗干扰电路

2．2．1 带电平箝位的IR2110驱动电路

针对IR2110的不足，对输出驱动电路进行了改进，可以采用在栅极限流电阻上反并联一个二极管，但在大功率的环境下不太明显。本文介绍的第一种方法就是下面如图4所示电路。在关断期间将栅极驱动电平箝位到零电平。在桥臂上管开通期间驱动信号使Q1导通、Q2截止，正常驱动。上管关断期间，Q1截止，Q2栅极高电平，导通，将上管栅极电位拉到低电平(三极管的饱和压降)。这样，由于密勒效应产生的电流从Q2中流过，栅极驱动上的毛刺可以大大的减小。下管工作原理与上管完全相同，不再累述。

2．2．2 IR2110负压产生电路

在大功率IGBT场合，各路驱动电源独立，集成驱动芯片一般都有产生负压得功能，如EXB841系列，M57957系列等，在IGBT关断期间栅极上施加一个负电压，一般为－3～－5 V。其作用也是为了增强IGBT关断的可靠性。防止由于密勒效应而造成的误导通。IR2110芯片内部虽然没有产生负压功能，但可以通过外加几个无源器件来实现产生负压得功能，如图5所示。在上下管驱动电路中均加上由电容和5 V稳压管组成的负压电路。

其工作原理为：电源电压为20 V，在上电期间，电源通过Rg给Cg充电，Cg保持5 V的电压，在LIN为高电平的时候，LO输出0 V，此时S2栅极上的电压为－5 V，从而实现了关断时负压。

对于上管S1，HIN为高电平时，HO输出为20 V，加在栅极上的电压为15 V。当HIN为低电平时，HO输出0 V，S1栅极为－5 V。

IGBT为电压型驱动器件，所以负压负压电容C5，C6上的电压波动较小，维持在5 V，自举电容上的电压也维持在20 V左右，只在下管S2导通的瞬间有一个短暂的充电过程。

IGBT的导通压降一般小于3 V，负压电容C5的充电在S2导通时完成。对于C5，C6的选择，要求大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss。自举电容电电路中的二极管D1必须是快恢复二极管，应留有足够的电流余量。此电路与一般的带负压驱动芯片产生负压原理相同，直流母线上叠加了5 V的电压。

2．2．3 IR2110结合隔离变压器电路

上面2种方法已经得到了广泛的应用，但是也有他的缺点，首先电路比最简单的应用电路要复杂的多，其次所用的器件数目增多，成本增加，再次效果也并不是非常好，这主要是因为IR2110芯片本身很容易受到开关管的影响。

负载增大，电压升高，IR2110的输出波形就会变得很混乱，所以用常规的变压器隔离和IR2110结合起来使用其电路图如6所示，这种电路结合了经典电路的部分内容，大大地减小了负载对驱动的影响，可以用于大功率场合，电路也比较简单，非常实用。

其工作原理为：电源电压为20 V，在上电期间，电源通过Rg给Cg充电，Cg保持5 V的电压，在LIN为高电平的时候，LO输出0 V，此时S2栅极上的电压为－5 V，从而实现了关断时负压。

对于上管S1，HIN为高电平时，HO输出为20 V，加在栅极上的电压为15 V。当HIN为低电平时，HO输出0 V，S1栅极为－5 V。

IGBT为电压型驱动器件，所以负压负压电容C5，C6上的电压波动较小，维持在5 V，自举电容上的电压也维持在20 V左右，只在下管S2导通的瞬间有一个短暂的充电过程。

IGBT的导通压降一般小于3 V，负压电容C5的充电在S2导通时完成。对于C5，C6的选择，要求大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss。自举电容电电路中的二极管D1必须是快恢复二极管，应留有足够的电流余量。此电路与一般的带负压驱动芯片产生负压原理相同，直流母线上叠加了5 V的电压。

2．2．3 IR2110结合隔离变压器电路

上面2种方法已经得到了广泛