來源：電子設(shè)計(jì)應(yīng)用 作者：深圳市慧康醫(yī)療器械有限公司 王大貴 潘文勝

    摘 要：本文簡述了pwm控制芯片sg3525a和高壓驅(qū)動(dòng)器ir2110的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)詳細(xì)介紹了采用以sg3525a為核心器件的高頻逆變電源設(shè)計(jì)。

    關(guān)鍵詞：pwm；sg3525a；ir2110；高頻逆變電源

    引言

    隨著pwm技術(shù)在變頻、逆變頻等領(lǐng)域的運(yùn)用越來越廣泛，以及igbt、powermosfet等功率性開關(guān)器件的快速發(fā)展，使得pwm控制的高壓大功率電源向著小型化、高頻化、智能化、高效率方向發(fā)展。

    本文采用電壓脈寬型pwm控制芯片sg3525a，以及高壓懸浮驅(qū)動(dòng)器ir2110，用功率開關(guān)器件igbt模塊方案實(shí)現(xiàn)高頻逆變電源。另外，用單片機(jī)控制技術(shù)對(duì)此電源進(jìn)行控制，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)字智能化。

    sg3525a性能和結(jié)構(gòu)

    sg3525a是電壓型pwm集成控制器，外接元 器件少，性能好，包括開關(guān)穩(wěn)壓所需的全部控制電路。其主要特性包括：外同步、軟啟動(dòng)功能；死區(qū)調(diào)節(jié)、欠壓鎖定功能；誤差放大以及關(guān)閉輸出驅(qū)動(dòng) 信號(hào)等功能；輸出級(jí)采用推挽式電路結(jié)構(gòu)，關(guān)斷速度快，輸出電流±400ma；可提供精密度為5v±1%的基準(zhǔn)電壓；開關(guān)頻率范圍100hz~400khz。

    其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括基準(zhǔn)電壓源、欠壓鎖定電路、鋸齒波振蕩器、誤差放大器等，如圖1所示。

    圖1 sg3525a內(nèi)部框圖及引腳功能

    ir2110性能和結(jié)構(gòu)

    ir2110是美國ir公司生產(chǎn)的高壓、高速pmosfet和igbt的理想驅(qū)動(dòng)器。該芯片采用hvic和閂鎖抗干擾制造工藝，集成dip、soic封裝。其主要特性包括：懸浮通道電源采用自舉電路，其電壓最高可達(dá)500v；功率器件柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍10v~20v；輸出電流峰值為2a; 邏輯電源范圍5v~20v，而且邏輯電源地和功率地之間允許+5v的偏移量；帶有下拉電阻的coms施密特輸入端，可以方便地與lsttl和cmos電平匹配；獨(dú)立的低端和高端輸入通道，具有欠電壓同時(shí)鎖定兩通道功能; 兩通道的匹配延時(shí)為10ns；開關(guān)通斷延時(shí)小，分別為120ns和90ns;工作頻率達(dá)500khz。

    其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括邏輯輸入，電平轉(zhuǎn)換及輸出保護(hù)等，如圖2所示。

    圖2 ir2110內(nèi)部框圖及引腳功能

    設(shè)計(jì)原理

    高壓側(cè)懸浮驅(qū)動(dòng)的自舉原理

    ir2110用于驅(qū)動(dòng)半橋的電路如圖3所示。圖中c1、vd1分別為自舉電容和二極管，c2為vcc的濾波電容。假定在s1關(guān)斷期間，c1已充到足夠的電壓vc1≈vcc。當(dāng)hin為高電平時(shí)，vm1開通，vm2關(guān)斷，vc1加到s1的門極和發(fā)射極之間，c1通過vm1、rg1和s1門極柵極電容cgc1放電，cgc1被充電。此時(shí)vc1可等效為一個(gè)電壓源。當(dāng)hin為低電平時(shí)，vm2開通，vm1斷開，s1柵極電荷經(jīng)rg1、vm2迅速釋放，s1關(guān)斷。經(jīng)短暫的死區(qū)時(shí)間(td)之后，lin為高電平，s2開通，vcc經(jīng)vd1、s2給c1充電，迅速為c1補(bǔ)充能量。如此循環(huán)反復(fù)。

    圖3 驅(qū)動(dòng)半橋自舉電路

    自舉元件設(shè)計(jì)

    自舉二極管(vd1)和電容(c1)是ir2110在pwm應(yīng)用時(shí)需要嚴(yán)格挑選和設(shè)計(jì)的元器件，應(yīng)根據(jù)一定的規(guī)則對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使電路工作在最佳狀態(tài)。

    在工程應(yīng)用中，取自舉電容c1>2qg/(vcc-10-1.5)。式中，qg為igbt門極提供的柵電荷。假定自舉電容充電路徑上有1.5v的壓降(包括vd1的正向