一種新型高壓大功率小信號放大電路

下面分析高壓側懸浮驅動的自舉原理。

IR2110用于驅動半橋的電路如圖5所示。圖中C₁及V_D1分別為自舉電容和二極管，C₂為V_cc的濾波電容。假定在S₁關斷期間C₁已充到足夠的電壓（V_c1≈V_cc）。當腳10（HIN）為高電平時V_M1開通，V_M2關斷，V_c1加到S₁的門極和發(fā)射極之間，C₁通過V_M1，R_g1和S₁柵極－發(fā)射極電容C_ge1放電，C_ge1被充電。此時V_c1可等效為一個電壓源。當腳10（HIN）為低電平時，V_M2開通，V_M1斷開，S₁柵電荷經R_g1，V_M2迅速釋放，S₁關斷。經短暫的死區(qū)時間（t_d）之后，腳12（LIN）為高電平,S₂開通，V_cc經V_D1，S₂給C₁充電，迅速為C₁補充能量。如此循環(huán)反復。

圖5 IR2110用于驅動半橋的電路

IR2110的不足是保護功能不夠及其自身不具有負偏壓。為此，給它外加了一個負偏壓電路，具體見圖6。

圖6 采用IR2110驅動電路

3 應用UC3637和IR2110構成控制驅動電路

圖6是IR2110構成的驅動電路。由圖6可見用兩片IR2110可以驅動一個逆變全橋電路，它們可以共用同一個驅動電源而不須隔離，使驅動電路極其簡化。IR2110本身不能產生負偏壓。由驅動電路可見本電路在每個橋臂各加了負偏壓電路，以左半部為例，其工作過程如下：V_DD上電后通過R₁給C₁充電，并在V_W1的鉗位下形成＋5.1V電壓V_c1，當IR2110的腳1（LO）輸出為高電平時，下管有（V_DD－5.1）V的驅動電壓，同時在下管關斷時下管的柵源之間形成一個－5.1V的偏壓；下管開通同時腳1（LO）輸出高電平通過R_g2，R₂開通MOSFET讓C₃進行充電;當IR2110的腳7（HO）輸出為高電平時，由C₃放電提供上管開通電流，同時給C₂充電并由V_W2鉗位＋5.1V，下管關斷時V_c2即形成負偏壓。為了只用IR2110的保護功能，把腳11（SD）端接地。

圖7是用UC3637產生PWM波的電路。由圖7可知，這是一個開環(huán)小信號放大電路，因為，小信號的電壓幅值相對三角波幅值過低，所以，小信號先經過UC3637本身的Error運算放大器進行放大，使其幅值約等于三角波的幅值。本電路沒有利用UC3637做死區(qū)，而是單獨作了一個死區(qū)延時。然后把放大的信號直接和三角波進行比較，分別在UC3637的腳4及腳7輸出反相的SPWM波，經過死區(qū)延時電路、濾雜波電路、隔離電路送到IR2110驅動芯片。

圖7 采用UC3637的PWM產生電路

設計電路應注意以下問題：

1）UC3637的RT和CT要適當選擇，避免RT上的電流過大，損壞片子；

2）驅動電路中C₂值要遠遠大于上管的柵源極之間的極間電容值；

3）IR2110的自舉元件電容的選擇取決于開關頻率，V_DD及功率MOSFET的柵源極的充電需要，二極管的耐壓值必須高于峰值電壓，其功耗應盡可能小并能快速恢復；

4）IR2110的驅動脈沖上升沿取決于R_g，R_g值不能過大以免使其驅動脈沖的上升沿不陡，但也不能使驅動均值電流過大以免損壞IR2110；

5）當PWM產生電路是模擬電路時可以直接把信號接到IR2110；當用采數字信號時要考慮隔離；

6）注意直流偏磁問題。