自举供电驱动电路设计_魏巍.doc

工艺?技术?应用 逆变电源中自举供电驱动电路设计 魏 巍,王兴蔚,龚军勇,张怀武 (电子科技大学 微电子与固体电子学院,四川成都 610054 摘 要:逆变电源作为一种大功率的电源装置, 后级驱动电路的共通往往会使 H 桥场效应管发热甚至烧坏, 对逆变系统的性能有着十分重要的影响。分析了芯片 ir2110作为后级驱动导致 H 桥共通产生的原因,同时利用 吸收缓冲电路和负压关断电路对逆变电源驱动电路的设计进行了优化,通过专业的电源设计与仿真软件 Saber 进行了仿真与验证,最终设计出了一种能很好防止共通的 H 桥驱动电路结构。 关键词:逆变电源;自举供电;驱动电路;设计;仿真 中图分类号:TM464 文献标识码:A 文章编号:1001-3830(201306-0063-04 Design of bootstrap power drive circuit of inverter power supply WEI Wei, WANG Xing-wei, GONG Jun-yong, ZHANG Huai-wu School of Micro-electronics and Solid-state Electronics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China Abstract: As a high-power supply apparatus, common conduction of the after-stage driver circuit of inverter power always makes MOS tubes of the H Bridge fever and even burn out, seriously affecting the performance of the inverter system. By analyzing the reason for common conduction of H Bridge of the after stage driver circuit of the ir2110 and making use of the snubber circuit and negative voltage shutdown circuit, optimized design of the power inverter driver circuit was given, and simulation and verification was conducted by software Saber. Finally, a better driver circuit of H Bridge was designed for preventing common conduction. Key words:inverter power; bootstrap power supply; drive circuit; design; simulation 1 引言 逆变电源是将直流电转换为交流电 (主要是方 波和正弦波 的一种转换装置, 广泛应用于工业设 备、军用车载、太阳能及风能发电领域中。 逆变电 源波形的改变主要是通过控制金属氧化物半导体 场效应晶体管(MOSFET 、绝缘栅双极性晶体管 (IGBT 、 可关断晶闸管(GTO 等多种功率器件 规律性的导通与关断来实现的, 其中尤以 MOSFET 应用最广。一般的逆变电源设计采用高频链结构 (包括前级直流升压 DC-DC 电路和后级高压直流 变交流 DC-AC 电路的拓扑结构 , 后级电路需要由 四个功率 MOSFET 形成的 H 桥电路结合滤波器输 收稿日期:2012-10-01 修回日期:2013-04-02 通讯作者:魏巍 E-mail: 1091241009@ 出正弦波。 H 桥 MOSFET 管的驱动方法主要有两 种,一是采用专用 MOSFET 智能驱动芯片实现, 另一个是采用驱动能力强的光耦实现。 其中美国 IR 公司推出的高压浮动驱动集成模块 ir2110, 由于具 有体积小、 速度快和外围电路设计简单等优点而被 广泛应用 [1]。 本文就 ir2110典型驱动电路在实际使 用中存在的共通问题进行了分析, 并提出了相应的 解决方案,对 H 桥自举驱动电路结构进行了改善。 2 ir2110典型驱动电路及工作原理 ir2110的典型驱动电路如图 1所示, 其自举工 作原理如下:D 1和 C 1分别为自举二极管和自举电 容。 M1断开时, M2导通,电容 C 1下端接地,电 容开始充电, 使电容两端电压为 V c1=V