自举电路在MOSFET驱动中的应用

1、常州工 学院学报V o l . 1 3 . N o.4Jo u r n a l o f C h a n g z h o uIn s t i t u t e o f T e e h n o l o g yD e e . 2 0 0 0自举电路在 M O S F E T 驱动中的应用顾建平夏春 燕( 南京航空航天大学,江苏 南京 12 0 0 1 )6 ( 南京化工大学 , 江苏 南 京 12 。1 )2摘 要 : 以 美国 I R 公司生 产 的 RI 2 l l o 集成驱动芯 片 为例 , 详 细 分析 了该 芯 片自举 电路 在高压 驱动 中的典型 和特殊应 用 , 同时介 绍 了由 IC

2、 5 5 组 成的 自举 电路 在低 压 电路驱动 中的应 用 , 具有较强 的工程实用 价值 。关键词: 自举 电路 ; 驱 动电路中图分类号 :T N 720文献标识码 : A在大多 数 M O S F E T 驱 动中, 多采用一套独立的驱 动芯 片驱 动一个 M O S F E T , 这样 每套 驱动芯 片要有自己 独立 的电源供 电。 以三相 逆变桥为例 , 必须要有六个驱动芯 片, 并且必须要有 四组独立电源 ( 三个下管可以共用一路独立电源 ) , 这样造成了驱动芯 片数目增多 , 并且多路电源之间相互干扰 。 美 国 I R 公司推出的RI lZ lo 通过采用先进的 自举电

3、路 , 使每对 M O S F E T ( 上下管 ) 共用一片 RI 2 1 1 0 , 并且所 有的 I R 2 1 10 共 用一路独立 电源 , 大大 降低了产品成本 , 也提高 了系统的可靠性 。 在低压 电路驱动 中, 我们采用更为简单的 自举式驱动电路 , 即仅仅利用一 片 CI 5 5 组 成的自举电路 来驱动所有的上管 , 这样使电路非常简单 、 可靠 , 具有很好的实用 价值。1 xR Z i i o 的内部结构及应用I R 2 l l o 的内部结构如 图 1 , 当 H I N = 1 , L I N = l 时, H 。 一 1 , L 。 = 1 , M O S F

4、 E T 导通 ,当万I N / L I N 一 。时 , H。 / L 。 一 滤p关断功率管。 其 S D 输入 可以用来闭锁这二路驱动 。 如 果这二路驱动电压小于 8 . 3 V , 输出信一尸勺沙 侧ll_吻一,fI卜与一产6一匀gt一,歇之运、佗 1 , hi n山光. 门 户户伽啼畔日k evnl , 1云,1 2 一 r 、 气办一时.一解、日一以卜一咖图 1I R 2 1 1 0 内部结构图收稿 B 期 : 20 0 0 0 5 一 3 0一 3 8 一第 4 期顾建平 夏春燕自举电路在 M O S F E T 驱 动中的应用号会因欠压而被片内封锁 。其电平典型转换时间为 T

5、 伽 / T 可一 1 20 n s / 94 n s 。 I R 2 1 01 的 自举 电路驱动特别适 合于各种桥式电路 , 其典型 应用如图 2 , 当 L I N 为高电平 时 , 驱 动电源 cV 。 ( 一 1 5 V ) 通 过芯 片内部 何0 5 管直接开通下管 Q Z , 同时 cV 。 通 过二极 管 D 及下 管 Q Z 给 电容 C , 充电 , 形 成自举电路 , 为上管开通作好准备 , 由于 在自举回路 中基 本没有阻态 并且利用二极管反偏 , 所以 C I 的自举速度非 常快并且能保持 cV , 一 v 、 。 当 H I N 为高电平时, 利用 c l 上的自举

6、电压开通上管 Q I 。但是在 某些 应用场合( 如双 端正激变换器) 如果直接应用此芯 片, 我们会 发现 其 自举非 常困难 , 这时会造成 占空 比丢失,电路工作不稳定等。所 以我们必须对它 进行 改造,第一种方案 : 给芯 片另加 一路独立电源 ( 这样失去了芯片其独特的优越性) 。第二种方案: 给芯片另加一个举回,举容易,完全解决了在某些自路使其自特殊场合应用 中的困难 ,其电路 原理图如图 3 。 当 1 0 / 1 2 脚的驱动输入为低电平时 , Q , ,Q Z , Q ; 关断 , 电源通过阻 R :开通 Q3,那么驱动电源可以通过D和Q3给C l举充电,使C ,迅速达到 8

7、 .3V为同时开通上下管做电自好准备。当 1 0 /1 2脚为高电平时 ,开 通 Q I Q : 管 ,使电路 工作,同时通过开启 Q ; 、 关断 Q 3管使 Q 3管不影响其它电路 。通过 这样的改造 ,就充分利用了 I R 2 1 01的独特的优越性。实现了上 下管只用一 片 IR 2 1 01和只用一路独立电源的目的。是一种较为经济的做法,这样的改造适合其它 举困难的电路。自V C C 一1 5 v且宁厂| |l去二!个山十上!e.巧1 0)5:生乏-厂月D7叮901 31一月l1二巴5-”引G 卜不户工D 二下广万场L. 13r 习L.1 2 国3 曰巴卫.V C C土;3 . 州份

8、二丫 .门一刀卜:,予月t州图 2I R 2 l l o 的典型应用图 3电路原理图2 I C 5 5 5 组成的 自举电路原理及应 用在 一些低压 电路 中, 我 们可 以仅仅利用一 片简单的 IC 5 5 来 组成 自举电路 。 用它的自举电压来驱动所有逆变桥的上 管, CI 5 5 组 成的自举 电路如图 4 。 IC 5 5 和 R C 组成多谐振荡器 , 那么其 输出 V0 , 为一方波信号 ,o V e e = 1 5v图 4IC 5 5 5 组成的 自举电路图常州工学院学报2 0 0 0年当 V 。, 为低电平时 , V 。 ( v 、 为主电路电压) 通过二极管 D ,给自举电

9、容 C , 充电当 V0 , 为高 电平 时 , C , 和 0V , 通.ew1过二极 管把电压送给 v 。 ( V 。 一,V 。 + V ).,那么我 们可 以利|I1曰丁士l戈用个电压驱低压电路的上电路扑如甲V 。,斗几这自举来动管拓件图 5 。 当 H I N 为低 电平时开 通光 藕 ,v 。 ( V 。高于 v 扭 1 S VT1左右) 通过三极 管开 通 Q l , 当 H I N 为高电平时即可关断上平Q , 。 这就方便地解决了传统上采用 多芯 片多电源的缺陷。吐L O A )3总结一了卜厂丫、产、 一 一Llj幻习 N一1以上 讨论了二 种自举电路在 M O S F E

10、T驱动中的应用。这 二种电路 ( 或其变形电路 ) 分别在 高低 压电路中应用较为广泛,很好地解决了 M O S F E T 的源极浮地时其驱动带来的困难 ,提高了 电路的可靠 性 , 具有较好的应用价图 5电路拓扑图值。 参考文献一道宏. 电力电子技术M , 航空工业出版社 . 1 9 92I n t e r n a r io n a lR e e t i f i e r C ( ) : D e s i g n e r 5 M a n n u a l.童涛白, 模拟数字电路基础M . 高等教育 出版社 , 1 9 8 9 .A P P l i c a t i o n so fB o o t

11、s t r a P C i r e u i t t oM O S F E T D r i v e r sG u J i a n 一 P i n g( N a n i in gU n i v e r s i t y o f A e r o n a u t ie sa nd A s t r o n a t i e s ,N a n ji n g2 1 0 0 1 6 )X I A C h u n 一 y “ n( N a n ji n g U n i v e r s i t y o f C he n i ie a l T e e h n o lo g y , N a n ji n g 2 1 0

12、0 1 2 )A b s t r a e t : T h i s p a p e r i n t r o d u e es t h ein t e g r a t e d d r i v in ge ir e u i tI R Z l l o w h i e h 15 m a d e b y I RC o . i n U S A .S e v e r a l t y p i e a l a n d s P e e i a l a p p l i e at io n so f i t sb o ot s t r a P eir e u i tf o r h i g h v o l t a g e e i r e u i t sa r ea na l y 、e d .Ab o o t st r a p e i r e u i tu s i n g I C 5 5 5 15 d e s e r i b e d a sw e l lfo r t