MOSFET升降压斩波电路

该驱动部分是连接控制部分和主电路的桥梁，该部分主要完成以下几个功能：(1)提供适当的正向和反向输出电压，使电力MOSFE 管可靠的开通和关断；(2)提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通；(3)尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4) 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)具有灵敏的过流保护能力。

而电力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；第二个显著特点是开关速度快、工作频率高。但是电力MOSFET电流容量小，耐压低，多用于功率不超过10Kw 的电力电子装臵。

在功率变换装臵中,根据主电路的结构，起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式.美国IR公司生产的IR2110驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装臵中驱动器件的首选。

根据设计要求、驱动要求及电力MOSFET 管开关特性,选择驱动芯片IR2110 来实现驱动。

芯片IR2110 管脚及内部电路图如下图10所示。

图10 IR2110 管脚及内部电路图

4.2 驱动电路原理

IR2110 内部功能由三部分组成：逻辑输入、电平平移及输出保

护。

IR2110 驱动半桥的电路如图所示，其中C1，VD1分别为自举电容和自举二极管，C2 为VCC的滤波电容。假定在S 关断期间C1已经充到足够的电压（VC1 VCC）。

当HIN 为高电平时如下图11，VM1开通，VM2关断，VC1加到S1的栅极和源极之间，C1 通过VM1，Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时C1就相当于一个电压源，从而使S1导通。由于LIN与HIN是一对互补输入信号，所以此时LIN为低电平，VM3关断，VM4导通，这时聚集在S2栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg2迅速对地放电，由于死区时间影响使S2 在S1 开通之前迅速关断。

图5 IR2110 驱动半桥电路

图 11

设计驱动电路如图12所示：

图12 驱动电路图

四、电路保护

电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护、du/dt保护和di/dt也是必须的。

抑制过电压的方法：用非线性元件限制过电压的幅度，用电阻消耗生产过电压的能量，用储能元件吸收生产过电压的能量。 对于非线性元件，不是额定电压小，使用麻烦，就是不宜用于抑制频繁出现过电压的场合。所以我们选用用储能元件吸收生产过电压的能量的保护。使用RC吸收电路，这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。保护电路如图13所示。

图 13 过压保护电路图

除此之外还有其他的保护装臵，如下：

1 防止阳极电压上升率过高保护 ○

在保护电路中串联接入适当的电感即可起到防止阳极电压上升率过高的保护。

2 晶闸管的过电压保护 ○

晶闸管的过电压能力较差，当它承受超过反向击穿电压时，会被

反向击穿而损坏。如果正向电压超过管子的正向转折电压，会造成晶闸管硬开通，不仅使电路工作失常，且多次硬开关也会损坏管子。因此必须抑制晶闸管可能出现的过电压，常采用简单有效的过电压保护措施。

对于晶闸管的过电压保护可参考主电路的过电压保护，我们使用阻容保护。

3 晶闸管的过电流保护 ○

常见的过电流保护有：快速熔断器保护，过电流继电器保护，直流快速开关过电流保护。

4 快速熔断器保护是最有效的保护措施；过电流继电器保护中○

过电流继电器开关时间长（只有在短路电流不大时才有用）直流快速开关过电流保护功能很好，但造价高，体积大，不宜采用。 因此，最佳方案是用快速熔断器保护。

快速熔断器

（1）前级整流电路

负载平均电压错误！未找到引用源。升高，纹波减小，且错误！未找到引用源。C越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。为得到平滑的负载电压，一般取：

错误！未找到引用源。=错误！未找到引