單通道MOSFET或IGBT柵極驅(qū)動器集成電路IR2117

摘要：IR2117是美國IR公司專為驅(qū)動單個MOSFET或IGBT而設(shè)計的柵極驅(qū)動器集成電路。文中介紹了它的引腳排列、功能特點和參數(shù)限制，同時剖析了它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，最后給出了其典型應(yīng)用電路圖和應(yīng)用舉例。

關(guān)鍵詞：柵極 懸浮 自舉 欠壓 IR2117

IR2117是美國IR公司專為驅(qū)動單個MOSFET或IGBT而設(shè)計的柵極驅(qū)動器，它采用高壓集成電路技術(shù)和無閂鎖CMOS技術(shù)，并采用雙直插式封裝，可用于工作母線電壓高達(dá)600V的系統(tǒng)中。其輸入與標(biāo)準(zhǔn)的CMOS電平兼容，輸出驅(qū)動特性可滿足交叉導(dǎo)通時間最短的大電流驅(qū)動輸出級的設(shè)計要求。其懸浮通道與自舉技術(shù)的應(yīng)用使其可直接用來驅(qū)動一個工作于母線電壓高達(dá)600V的、在高邊或低端工作的N溝道MOSFET或IGBT。

1 引腳排列及功能

IR2117采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式DIR-8或小型雙列扁平表面安裝SOIC-8封裝形式，這兩種封裝形式的引腳排列相同，其引腳排列如圖1所示，各引腳的名稱、功能和用法如表1所列。

表1 IR2117的引腳說明

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

IR2117的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理框圖如圖2所示。它在內(nèi)部集成有一個施密特觸發(fā)器，一個脈沖增益電路，兩個欠壓檢測及保護(hù)電路，一個電平移位網(wǎng)絡(luò)，一個與非門，一個由兩個MOSFET組成的互補(bǔ)功放輸出級、一個RS觸發(fā)器以及一個脈沖濾波器共九個單元電路。

正常工作時，若IR2127的邏輯電源部分及輸出電源部分不欠壓，則來自用戶控制脈沖形成單元的信號先由施密特觸發(fā)器整形，再經(jīng)脈沖增益環(huán)節(jié)放大后，由電平移位網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電平移位與匹配，再經(jīng)RS觸發(fā)器觸發(fā)后由互補(bǔ)推挽輸出級輸出驅(qū)動外接的MOSFET或IGBT。一旦輸入邏輯部分電源或輸出功放級懸浮電源中有一個出現(xiàn)欠壓，則兩部分中將有一個輸出信號被封鎖而使輸出驅(qū)動脈沖變?yōu)榈碗娖健?/p>

3 主要設(shè)計特點和參數(shù)

3.1 主要設(shè)計特點

IR2117在設(shè)計上很有特點，現(xiàn)述如下：

（1）采用懸浮通道設(shè)計，內(nèi)部自舉工作可用來驅(qū)動從低壓到600V工作母線電壓中的MOSFET或IGBT；

（2）對負(fù)的瞬態(tài)電壓上升率無限制；

（3）柵極驅(qū)動電壓范圍寬達(dá)10～20V；

（4）采用CMOS施密特觸發(fā)器輸入及推挽功放輸出方式；

（5）具有欠壓封鎖功能；

（6）輸出與輸入同相。

3.2 極限參數(shù)

下面是IR2117的極限參數(shù)：

（1）高邊懸浮電源電壓VB：-0.3～625V；

（2）高邊懸浮電源參考電壓Vs：VB-25～VB+0.3V；

（3）高邊懸浮輸出電壓VHO：Vs-0.3～VB+0.3V；

（4）邏輯輸入部分工作電源電壓Vcc：-0.3～25V；

（5）邏輯輸入電壓VIN：-0.3～Vcc+0.3V；

（6）允許的參考電源電壓上升率dVs/dt：50000V/μs；

（7）功耗：SOIC封裝的功耗為0.625W；DIP封裝的功耗為1W；

（8）允許最高工作結(jié)溫Tj：150℃；

（9）存貯溫度Tstg：-55～150℃；

（10）焊接溫度（焊接時間10s）TL：300℃；

3.3 推薦工作條件

IR2117的推薦工作參數(shù)如下：

（1）高邊懸浮電源電壓絕對值VB：Vs+10～Vs+20V；

（2）高邊懸浮電源參考電壓Vs：600V；

（3）高邊懸浮輸出電壓VHO：Vs～VB；

（4）邏輯電源電壓Vcc：10～20V；

（5）邏輯輸入電壓范圍VIN：0～Vcc;

（6）工作環(huán)境溫度TA：-40～125℃。

4 應(yīng)用

4.1 應(yīng)用注意事項

在使用IR2117時，首先應(yīng)注意如下幾點：

（1）若VB由Vcc采用自舉技術(shù)得到，則接于引腳Vcc與VB之間的二極管應(yīng)為超快恢復(fù)二極管，其反向耐壓要大于600V。

（2）在使用自舉技術(shù)產(chǎn)生VB時，接于VB與VS之間電容應(yīng)為高穩(wěn)定、低串聯(lián)電感、高頻率特性的優(yōu)質(zhì)電容，可選滿足該要求的瓷片電容或鉭電容，電容容量為0.1～1μF均可，該電容量將隨IR2117工作頻率的提高而下降。

（3）利用IR2117可直接驅(qū)動電流容量較小的MOSFET或IGBT，但對電流容量大于100A以上的MOSFET或IGBT，et IR2117直接驅(qū)動就不合適了，此時應(yīng)考慮對輸出脈沖進(jìn)行功放。

（4）可用來驅(qū)動工作母線電壓不高于600V系統(tǒng)中的MOSFET或IGBT，但實際使用時應(yīng)考慮回路中電感的存在以及Ldi/dt等因素引起的電壓過沖，因此，通常應(yīng)用于母線電壓不高于400V（如國內(nèi)電網(wǎng)對單交流整流后的310V）的系統(tǒng)中。

（5）可用來驅(qū)動高端或低端通道中的一個MOSFET或IGBT。

（6）從IR2117到被驅(qū)動的MOSFET或IGBT的引線應(yīng)盡可能短，其往返引線長度應(yīng)限于200mm以內(nèi)，并應(yīng)盡可能使用絞線或同軸電纜屏蔽線，最好將被驅(qū)動的MOSFET或IGBT與IR2117裝于同一印制板上用印刷線條直接相連。

4.2 典型應(yīng)用電路

圖3給出了IR2117的典型應(yīng)用電路，圖中的二極管可選用MUR1100。

4.3 應(yīng)用舉例

IR2117的結(jié)構(gòu)及特點決定了它可用來驅(qū)動一個高端或低端MOSFET或IGBT，圖4給出了應(yīng)用IR2117驅(qū)動MOSFET而設(shè)計的斬波器的系統(tǒng)原理圖，圖中PWM的脈沖形成由專用集成電路TL494來獲得，VB應(yīng)用自舉技術(shù)獲得，圖4(a)與圖4(b)分別給出了IR2117用來驅(qū)動高端和低端MOSFET的主電路原理圖。