IR2103在電動(dòng)自行車中的應(yīng)用

　　IR2103是一款半橋驅(qū)動(dòng)集成芯片，該芯片內(nèi)部集成了互相獨(dú)立的控制驅(qū)動(dòng)輸出電路，可直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)中功率半導(dǎo)體器件如MOSFET或IGBT，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，工作頻率高，且具有多種保護(hù)功能。IR2103配備有大脈沖電流緩沖級(jí)，可將交叉?zhèn)鲗?dǎo)減至最低；同時(shí)采用具有下拉功能的施密特觸發(fā)式輸入設(shè)計(jì)，可有效隔絕噪音，以防止器件意外開通。

　　IR2103芯片內(nèi)電路框圖如上圖所示，引腳功能如下：

　　1腳VCC：邏輯電源與低端電源電壓；

　　2腳HIN：高端邏輯輸入；

　　3腳LIN：低端邏輯輸入；

　　4腳COM：低端電源接地；

　　5腳LO：低端驅(qū)動(dòng)輸出電壓；

　　6腳Vs：高端浮偏電源參考電壓；

　　7腳HO：高端驅(qū)動(dòng)輸出電壓；

　　8腳VB：高端浮置電源電壓。

　　IR2103的典型接線如上圖所示，圖中VCC為10～25V功率管門極驅(qū)動(dòng)電源，可用TTL或CMOS邏輯信號(hào)作為輸入，因此VCC可用一個(gè)典型值為+15V的電源。C2為自舉電容，當(dāng)VT1關(guān)斷、VT2開通時(shí)，VCC經(jīng)VD、C2、負(fù)載、VT2給C2充電，以確保VT2關(guān)斷、VT1開通時(shí)，VT1管的柵極靠C2上足夠的儲(chǔ)能來(lái)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自舉式驅(qū)動(dòng)。若負(fù)載阻抗較大，C2經(jīng)負(fù)載降壓充電較慢，使得當(dāng)VT2關(guān)斷、VT1開通時(shí)C2上的電壓仍不能充電至自舉電壓8.2V以上時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)會(huì)因欠壓被片內(nèi)邏輯封鎖，VT1就無(wú)法正常工作。每個(gè)周期VT2開關(guān)一次，C2就通過(guò)開關(guān)VT2充電一次。因此，C2的容量選擇應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：

　?。?）C2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，容量為0.1~10μF;（2）盡量使自舉上電回路不經(jīng)大阻抗負(fù)載，否則應(yīng)為C2充電提供快速充電通路：

　?。?）PWM開關(guān)頻率較高時(shí)，C2應(yīng)選小。

　　當(dāng)PWM工作頻率較低時(shí)，若占空比較高，則VT1開通時(shí)間較長(zhǎng)，VT2開通時(shí)間較短，因此C2應(yīng)選??；若占空比較低，VT1導(dǎo)通脈寬較窄，則VT2導(dǎo)通脈寬較寬，自舉電壓容易滿足。否則，在有限時(shí)間內(nèi)無(wú)法達(dá)到自舉電壓，從而造成欠壓保護(hù)電路工作。因此，C2的選擇應(yīng)綜合考慮PWM變化的各種情況，最好在調(diào)試時(shí)監(jiān)測(cè)HO、VS腳的波形。

　　IR2103工作原理非常簡(jiǎn)單，在滿足自舉的情況下，當(dāng)IR2103的2腳HIN高端邏輯輸入為高電平時(shí)，7腳HO高端驅(qū)動(dòng)輸出電壓端輸出高電平，使上橋管VT1導(dǎo)通。當(dāng)IR2103的3腳LIN低端邏輯輸入為高電平時(shí)，5腳LO低端驅(qū)動(dòng)輸出電壓端輸出高電平，使下橋管VT2導(dǎo)通。由于有死區(qū)時(shí)間控制，5腳LO低端驅(qū)動(dòng)輸出電壓和7腳HO高端驅(qū)動(dòng)輸出電壓不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)高電平的，也就是說(shuō)，上下橋管VT1、VT2不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通的，即不會(huì)發(fā)生直通現(xiàn)象。

　　IR2103的2、3腳是受單片機(jī)控制的。在電動(dòng)自行車的無(wú)刷電機(jī)控制電路中，就是利用單片機(jī)去控制三個(gè)IR2103，對(duì)于由六個(gè)功率元件構(gòu)成的三相橋式逆變器來(lái)說(shuō)，采用三片IR2103驅(qū)動(dòng)三個(gè)橋臂是中小型功率變換的理想選擇。此類逆變電路中的主電路可將直流電壓（+VCC）逆變?yōu)槿嘟涣鬏敵鲭妷篣、V、W，送給無(wú)刷電機(jī)。由于三相逆變器每個(gè)周期總有一個(gè)上下管導(dǎo)通，故上管自舉電容容易充電，三個(gè)上管自舉電路可有序工作。但若IR2103使用不當(dāng)，尤其是自舉電容選擇不好，易導(dǎo)致芯片損壞或不能正常工作。