IR2130的内部结构如图1所示
逆变器的电路结构及组成说明
逆变器的电路结构及组成说明逆变器主要由半导体功率器件和逆变器驱动、控制电路两大部分组成。
随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，新型大功率半导体开关器件和驱动控制电路的出现促进了逆变器的快速发展和技术完善。
目前的逆变器多数采用功率场效应晶体管(VMOSFET)、绝缘栅极品体管(IGBT)、可关断晶体管(GTO)、MOS控制晶体管(MGT)、MOS控制品闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)以及智能型功率模块(IPM)等多种先进且易于控制的大功率器件，控制逆变驱动电路也从模拟集成电路发展到单片机控制，甚至采用数字信号处理器(DSP)控制，使逆变器向着高频化、节能化、全控化、集成化和多功能化方向发展。
1.逆变器的电路构成逆变器的基本电路构成如图6-3所示。
由输入电路、输出电路、主逆变开关电路（简称主逆变电路）、控制电路、辅助电路和保护电路等构成。
各电路作用如下所示。
图6-3 逆变器的基本电路构成(1)输入电路。
输入电路的主要作用就是为主逆变电路提供可确保其正常工作的直流工作电压。
(2)主逆变电路。
主逆变电路是逆变电路的核心，它的主要作用是通过半导体开关器件的导通和关断完成逆变的功能。
逆变电路分为隔离式和非隔离式两大类。
(3)输出电路。
输出电路主要是对主逆变电路输出的交流电的波形、频率、电压、电流的幅值相位等进行修正、补偿、调理，使之能满足使用需求。
(4)控制电路。
控制电路主要是为主逆变电路提供一系列的拄制脉冲来控制逆变开关器件的导通与关断，配合主逆变电路完成逆变功能。
(5)辅助电路。
辅助电路主要是将输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。
辅助电路还包含了多种检测电路。
(6)保护电路。
保护电路主要包括输入过压、欠压保护，输出过压、欠压保护，过载保护，过流和短路保护，过热保护等。
2.逆变器的主要元器件(1)半导体功率开关器件。
主要有可控硅（晶闸管）、大功率晶体管、功率场效应管及功率模块等。
基于IR2130的MOSFET驱动电路设计
基于IR2130的MOSFET驱动电路设计张加岭; 李善波; 侯颖钊; 赵杰; 张宁; 苗飞【期刊名称】《《电气传动自动化》》【年(卷),期】2017(039)006【总页数】5页(P32-35,44)【关键词】MOSFET; 驱动电路; IR2130; 设计【作者】张加岭; 李善波; 侯颖钊; 赵杰; 张宁; 苗飞【作者单位】国网徐州供电公司江苏徐州221000【正文语种】中文【中图分类】TM711 引言电力电子装置的小型化对功率开关器件的工作频率提出了越来越高的要求，各种全控型功率器件相继出现，已经在开关变换器中得到了广泛应用。
MOSFET是一种单极性器件，没有少数载流子的存储效应，工作频率可达几十kHz至MHz，具有驱动功率小、功率容量大等优点。
应用在逆变器上的MOSFET能比其他功率元件提供更好效益，其中包括高载流能力，并能与逆并联二极管配合使用。
本文提出了一种工作频率为16kHz且具有较强负载驱动能力和抗干扰能力的MOSFET隔离性驱动电路[1]。
2 MOSFET工作原理金属－氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal－Oxide－Semiconductor Field－Effect Transistor，MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
MOSFET根据其“通道”极性的不同分为“N 型”和“P型”两大类。
MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小。
其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高。
图1 平面N沟道增强型MOSFET要使增强型N沟道MOSFET工作，需在 G、S之间加正电压 VGS，在D、S之间加正电压VDS，则可产生正向工作电流ID。
改变VGS的电压可控制工作电流ID。
若先不接VGS（即VGS＝0），在D与S极之间加一正电压VDS，则漏极D与衬底之间的PN结处于反向，漏源之间不能导电。
高性能驱动器IR2130及其应用
ＬＮ 一 ３下桥臂功率管的驱动信号输人端。 Ｉ１ ｕＮ ：
Ｖ 一Ｖ 悬 浮 电源 端 。通 过 自举 电容 为 三 ∞： 个 上桥 臂功率 管 的驱 动 器 提供 内部 悬 浮 电源 ， 实
用 中分别 与 三个二 极管 的阴极相 连 。
的互锁延时时 间。１２３ １ １０内部 三个通道 的高压 １
驱 动功 率 器件 ， 会引起被 驱动 功 率器件 的快速 开通 和 关断 ， 为避 免 此现 象的发 生 ， 常在 功 率管 的栅 极 通
与 Ｉ２３ １ １０的输 出之 间 串联 一 个 阻值 为 ３ ｎ ～ ０ 的 电阻 。 ｔ Ｏ ５Ｑ 关键 词 功 率驱 动 Ｉ ２ ３ 三相桥 式 Ｒ １０
功 率驱动 电路 的电路 结 构 ， 出 了 电路 关 键 元 器 给
件 的参数 设计 ， 对 电路 的工 作 原 理作 了详 细 分 并
析。
２ ｌ ３ Ｉ ０的特 点及 功 能 ｌ
２ １ Ｉ２３ ． Ｒ １０的特点
图 １ Ｉ２ ３ Ｒ １０管 脚 排 列
Ｉ２ ３ Ｒ １０的工作 电源 电压 为 ３ Ｖ～２ Ｖ， 用 于 ０ 可
Ｌ ｏ
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～ 乙—厂… ］—ｊ ～
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通过 一个 电阻接功 率开关 器件 的栅极 （ 或基 极 ） 。 ＩＲＰ 过流信 号 检 测输 入 端 ， 电 流检 测 单 Ｔ Ｉ： 接 元 。当 该 端 输 入 的 电 压 信 号 高 于 ０ ５ 时 ， ．Ｖ 使 ［２３ Ｒ １０的输 出全为低 电平 ， 证被 驱 动 的功 率 管 保
电路 中 ， 需 要六个 驱动 路 ， 电路 的硬件结 构 则 使
侧 驱动器 与低 压侧 驱 动 器 可单 独 使用 ， 入 信 号 输
ir2130应用电路及工作原理
ir2130应用电路及工作原理ir2130应用电路及工作原理ir2130应用电路摘要：介绍了IR2130集成芯片的特点和工作原理，设计了采用该芯片驱动的三相逆变器，并进行了实验研究，结果表明用IR2130驱动的逆变器具有结构简单、工作稳定、保护可靠等优点。
1 引言逆变器己广泛用于交流电气传动、UPS等许多技术领域中，其主电路开关器件常采用IGBT或MOSFET等全控型器件，该器件的开关动作需要靠独立的驱动电路来实现，并且要求驱动电路的供电电源彼此隔离(如单相桥式逆变主电路需3组独立电源，三相桥式逆变主电路需4组独立电源)，这无疑增加辅助电源的设计困难和成本，同时也使驱动电路变得复杂，降低了逆变器的可靠性。
采用如EXB840等专用厚膜集成驱动电路芯片虽然可以简化驱动电路的设计，但每个驱动芯片仍需要一个隔离的供电电源，且每个芯片仅可驱动一个功率开关器件，应用仍有不便。
而美国国际整流器公司生产的专用驱动芯片IR2130［1］只需一个供电电源即可驱动三相桥式逆变电路的6个功率开关器件，可以使整个驱动电路简单可靠。
2 IR2130驱动芯片的特点IR2130可用来驱动工作在母电压不高于600V的电路中的功率MOS门器件，其可输出的最大正向峰值驱动电流为250mA，而反向峰值驱动电流为500mA。
它内部设计有过流、过压及欠压保护、封锁和指示网络，使用户可方便的用来保护被驱动的MOS门功率管，加之内部自举技术的巧妙运用使其可用于高压系统，它还可对同一桥臂上下2个功率器件的门极驱动信导产生2μs互锁延时时间。
它自身工作和电源电压的范围较宽(3～20V)，在它的内部还设计有与被驱动的功率器件所通过的电流成线性关系的电流放大器，电路设计还保证了内部的3个通道的高压侧驱动器和低压侧驱动器可单独使用，亦可只用其内部的3个低压侧驱动器，并且输入信号与TTL及COMS电平兼容。
IR2130管脚如图1所示。
VB1～VB3：是悬浮电源连接端，通过自举电容为3个上桥臂功率管的驱动器提供内部悬浮电源，VS1～VC3是其对应的悬浮电源地端。
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。
IR2130驱动电路
IR2130驱动电路摘要：介绍了IR2130集成芯片的特点和工作原理，设计了采用该芯片驱动的三相逆变器，并进行了实验研究，结果表明用IR2130驱动的逆变器具有结构简单、工作稳定、保护可靠等优点。
1 引言逆变器己广泛用于交流电气传动、UPS等许多技术领域中，其主电路开关器件常采用IGBT 或MOSFET等全控型器件，该器件的开关动作需要靠独立的驱动电路来实现，并且要求驱动电路的供电电源彼此隔离(如单相桥式逆变主电路需3组独立电源，三相桥式逆变主电路需4组独立电源)，这无疑增加辅助电源的设计困难和成本，同时也使驱动电路变得复杂，降低了逆变器的可靠性。
采用如EXB840等专用厚膜集成驱动电路芯片虽然可以简化驱动电路的设计，但每个驱动芯片仍需要一个隔离的供电电源，且每个芯片仅可驱动一个功率开关器件，应用仍有不便。
而美国国际整流器公司生产的专用驱动芯片IR2130［1］只需一个供电电源即可驱动三相桥式逆变电路的6个功率开关器件，可以使整个驱动电路简单可靠。
2 IR2130驱动芯片的特点IR2130可用来驱动工作在母电压不高于600V的电路中的功率MOS门器件，其可输出的最大正向峰值驱动电流为250mA，而反向峰值驱动电流为500mA。
它内部设计有过流、过压及欠压保护、封锁和指示网络，使用户可方便的用来保护被驱动的MOS门功率管，加之内部自举技术的巧妙运用使其可用于高压系统，它还可对同一桥臂上下2个功率器件的门极驱动信导产生2μs互锁延时时间。
它自身工作和电源电压的范围较宽(3～20V)，在它的内部还设计有与被驱动的功率器件所通过的电流成线性关系的电流放大器，电路设计还保证了内部的3个通道的高压侧驱动器和低压侧驱动器可单独使用，亦可只用其内部的3个低压侧驱动器，并且输入信号与TTL及COMS电平兼容。
IR2130管脚如图1所示。
VB1～VB3：是悬浮电源连接端，通过自举电容为3个上桥臂功率管的驱动器提供内部悬浮电源，VS1～VC3是其对应的悬浮电源地端。
无刷直流电动机驱动方式分析
无刷直流电动机驱动方式分析王敏荣，崔滨（西安电子科技大学电子工程学院，西安 710071）摘要：无刷直流电动机是一种应用非常广泛的电机，其结构简单，性能优越，发展前景广阔。
论文主要分析了二二导通方式和三三导通方式的原理和实现，基于dsPIC实现了无刷直流电机控制系统，并给出了硬件结构图及软件设计流程。
关键词：无刷直流电动机; 二二导通; 三三导通; dsPICThe Analysis of the Drive Modes for DCBrushless MotorWang Min-rong, Cui Bin(School of Electronic engineering, Xidian Univ. , Xi’an 710071)Abstract: The blushless DC motor is used widely in application. With it’s simple structure and high performance, the motor shows a broad prospect in industry. The principle and the realization of two-two turn-on mode and three-three turn-on mode based are analyzed in this paper. The control system for blushless DC motor is designed using dsPIC. The hardware system and the flow chart of software are given.key words: Blushless DC motor; two-two turn-on ; three-three turn-on; dsPIC1引言无刷直流电机是在有刷直流电动机基础上发展起来的一种新型机电一体化的直流电动机，它利用电子换向器取代机械电刷和机械换向器，使这种电机不仅保留了直流电机的原有的优良性能，而且具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点。
IR2110相关知识(精华版)
请问怎么确定IR2110能驱动多大的MOS管啊？手册上IR2110的输出电压是10-20V，电流是2A，MOS管是电压驱动型，要2A的电流有什么用啊？随着PWM技术在变频、逆变频等领域的运用越来越广泛，以及IGBT、Power MOSFET等功率性开关器件的快速发展，使得PWM控制的高压大功率电源向着小型化、高频化、智能化、高效率方向发展。
本文采用电压脉宽型PWM控制芯片SG3525A，以及高压悬浮驱动器IR2110，用功率开关器件IGBT模块方案实现高频逆变电源。
另外，用单片机控制技术对此电源进行控制，使整个系统结构简单，并实现了系统的数字智能化。
SG3525A性能和结构SG3525A是电压型PWM集成控制器，外接元器件少，性能好，包括开关稳压所需的全部控制电路。
其主要特性包括：外同步、软启动功能；死区调节、欠压锁定功能；误差放大以及关闭输出驱动信号等功能；输出级采用推挽式电路结构，关断速度快，输出电流±400mA；可提供精密度为5V±1%的基准电压；开关频率范围100Hz~400KHz。
其内部结构主要包括基准电压源、欠压锁定电路、锯齿波振荡器、误差放大器等，如图1所示。
IR2110性能和结构IR2110是美国IR公司生产的高压、高速PMOSFET和IGBT的理想驱动器。
该芯片采用HVIC和闩锁抗干扰制造工艺，集成DIP、SOIC封装。
其主要特性包括：悬浮通道电源采用自举电路，其电压最高可达500V；功率器件栅极驱动电压范围10V~20V；输出电流峰值为2A; 逻辑电源范围5V~20V，而且逻辑电源地和功率地之间允许+5V的偏移量；带有下拉电阻的COMS施密特输入端，可以方便地与LSTTL和CMOS电平匹配；独立的低端和高端输入通道，具有欠电压同时锁定两通道功能; 两通道的匹配延时为10ns；开关通断延时小，分别为120ns和90ns;工作频率达500kHz。
其内部结构主要包括逻辑输入，电平转换及输出保护等，如图2所示。
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IR2130的内部结构如图1所示,引脚定义VCC为输入电源, HIN1、HIN2、HIN3、LIN1、LIN2、LIN3为输入端,FALUT为故障输出端, ITRIP为电流比较器输入端，CA O为电流放大器输出端, CA-为电流放大器反向输入端,VSS为电源地,VSD为驱动输出地,L01、L02、L03为三路低侧输出,VB1、VB2、VB3为三路高侧电源端，HO1、HO2、HO3为三路高侧输出端，VS1、VS2、VS3为高端侧电源地。
图1 IR2130内部原理图
正常工作时,输入的6 路逻辑控制信号经内部的3个输入信号处理器处理,下桥臂信号L1-L3经输出驱动器功放后,直接送往被驱动功率器件。
而上桥臂功率管的信号H1-H3先经集成于IR2130内部的3 个电平移位器中的自举电路进行电位变换, 变为3 路电位悬浮的驱动信号, 再经对应的3路输出锁存器锁存并经严格的电压检验之后, 送到输出驱动器后才加到被驱动的功率管。
当外部电流发生过流时，电流检测单元送来的信号高于内部给定电压0.5V，IR2130内部的电流比较器迅速翻转,使故障逻辑处理单元输出低电平，快速封锁3路输入脉冲信号处理器的输出，使IR2130的输出全为低电平，保护功率管;同时IR2130的FAULT脚电平拉低，输出故障指示。
若发生工作电源欠压，则欠压检测器迅速翻转，也会进行类似动作。
发生故障后，IR2130内的故障逻辑处理单元的输出将保持故障闭锁状态，直到故障清除。
在信号输入端LIN1-LIN3同时被输入高电平时，才可以解除故障闭锁状态。
3 IR2130在电机驱动中的应用
本文将IR2130作为信号的前级驱动，将其应用在三相混合式步进电机驱动系统中做驱动信号的转换。
三相逆变桥中的一个桥的典型连接如图2所示，系统主供电电压为220VAC，经整流滤波得到的近310V的直流母线电压，图中C1是自举电容，为上桥臂功率管驱动的悬浮电源存储能量，当开关频率大于5kHz 时, 该电容值应不小于0.1UF, 且选低漏电流的瓷片电容为好;D1为自举二极管，其作用是防止上桥臂导通时的直流电压母线电压加到IR2130的电源上而使器件损坏，因此D1应有足够的反向耐压，为了满足主电路功率管开关频率的要求，D1还应选超快速恢复型二极管。
R1和R2是IGBT的栅极限流电阻, 一般可采用十几到几十欧。
不同电阻值对IGBT的动态特性将产生极大的影响，数值较小的栅极电
阻使栅极电容充放电较快，但同时它只能承受较小的栅极噪声，并导致栅极-发射极之间电容同驱动电路引线的寄生电感产生振荡问题。
不同电流容量的IGBT器件的栅极限流电阻有不同的取值,功率越大的管子栅极电阻应越小。
图2 IR2130在半桥驱动中的典型接线
驱动系统通过IR2130将电机控制PWM信号，经三相半桥逆变电路后驱动电机,实现了电机电流调节，结果如图3所示，通道1为给定电流，通道2为实际输出电流，从结果上看，电流波形和给定电流基本吻合（由于控制的需要，给定与实际电流的相位相反）。
图3 电机实际电流波形
4 IR2130使用注意事项
首先IR2130在使用上要注意以下几点：
（1）由于IR2130的电流检测输入端直接与主电路连接,很容易引入干抗，因此电流检测电阻应采用无感电阻。
（2）由于IR2130 采用了不隔离的驱动方式,若主电路功率器件损坏,高压将直接串入IR2130，引起IR2130永久性损坏, 严重时还会将IR2130 前级电路击穿。
所以当IR2130的输入信号来自微处理器时必须采取隔离措施[3]。
其次由IR2130组成的自举电路各个参数的选择要注意，特别是自举电容和自举二极管，栅极电阻也是必须要考虑的因素之一。
PCB的布局和布线上也有严格要求，如何减小自举电路上由于引脚连接和PCB引线上产生的电感，可从以下几个方面考虑：（1）使用宽线直接连接两个功率器件，不要有环路和远离;
（2）单点连接IR213O的地和功率地，同时考虑功率地和逻辑地的单点连接;
（3）IR2130距离功率器件越近越好，自举电容尽量靠近驱动IC;
5 结语
本文介绍了IR2130芯片的特点，并成功将其应用在三相混合式步进电机驱动系统中, 通过样机测试及实际现场使用，结果都表明该驱动电路工作十分可靠，还可地实现短路、过流、欠压等故障保护
本文将IR2130作为信号的前级驱动，将其应用在三相混合式步进电机驱动系统中做驱动信
号的转换。
三相逆变桥中的一个桥的典型连接如图2所示，系统主供电电压为220V AC，经整流滤波得到的近310V的直流母线电压，图中C1是自举电容，为上桥臂功率管驱动的悬浮电源存储能量，当开关频率大于5kHz 时, 该电容值应不小于0.1UF, 且选低漏电流的瓷片电容为好;D1为自举二极管，其作用是防止上桥臂导通时的直流电压母线电压加到IR2130的电源上而使器件损坏，因此D1应有足够的反向耐压，为了满足主电路功率管开关频率的要求，D1还应选超快速恢复型二极管。
R1和R2是IGBT的栅极限流电阻, 一般可采用十几到几十欧。
不同电阻值对IGBT的动态特性将产生极大的影响，数值较小的栅极电阻使栅极电容充放电较快，但同时它只能承受较小的栅极噪声，并导致栅极-发射极之间电容同驱动电路引线的寄生电感产生振荡问题。
不同电流容量的IGBT器件的栅极限流电阻有不同的取值,功率越大的管子栅极电阻应越小。
驱动系统通过IR2130将电机控制PWM信号，经三相半桥逆变电路后驱动电机,实现了电机电流调节，结果如图3所示，通道1为给定电流，通道2为实际输出电流，从结果上看，电流波形和给定电流基本吻合（由于控制的需要，给定与实际电流的相位相反）。