IR2110负充电泵驱动电路：抗零电压关断毛刺干扰设计

IR2110是一种集成度高、功能丰富的门驱动器，适用于驱动高压和低压MOS或IGBT。然而，其内部设计的一个局限是无法生成负电压，这在采用零电压关断IGBT时可能导致毛刺干扰。IGBT体内的寄生二极管反向恢复过程和输入阻抗的米勒效应是导致毛刺干扰的关键因素。原电路设计中，零电压关断方式在大功率应用中可能不足以完全抑制栅极驱动信号的毛刺。 为了解决这个问题，本文针对IR2110的典型零电压关断电路进行了深入研究。首先，作者分析了IGBT在零电压关断时，由于自举电容C1的充放电特性，可能会产生的电压波动，这正是毛刺干扰的来源。作者注意到，外部负电压源的引入能够帮助改善这一情况，因为负充电泵可以在IGBT关断期间提供必要的负偏置，从而减少毛刺电压。 文献[1]提出了栅极电平箝位电路，虽能减小毛刺，但仍无法从根本上解决零电压关断的问题。文献[2]尝试通过外部辅助开关和无源器件实现-5V关断，但缺乏理论解释。文献[3]和[4]讨论了负压关断的重要性，但主要是理论层面，缺乏实验验证。 作者在论文中提出了一种改进的IR2110驱动抗干扰电路，它在原有的零电压关断基础上增加了负充电泵，能够在IGBT关断时提供稳定的负偏置。这种设计旨在确保在大功率逆变器应用中，电路的稳定性和效率得到提升，减少了毛刺干扰，提高了整体系统性能。 具体来说，改进后的电路包括负充电泵，它在IGBT截止时对C1充电，保持足够的负电压，而在IGBT导通时，C1放电以维持电流流通。通过优化自举电容C1的选择和工作频率，确保在有限的开关时间窗口内能有效地控制电压，从而有效抑制毛刺干扰，提高逆变器的工作稳定性。 本文的核心贡献在于深入理解并解决了IR2110在零电压关断条件下导致的毛刺干扰问题，通过实际电路改进和实验验证，提供了一种实用且有效的抗干扰解决方案，这对于提高电力电子设备的可靠性和效率具有重要意义。