IR2101原理

产品应用笔记:用BC5016/BC6016构成的纯正弦波逆变器Rev：5060A0601一．逆变器简述在很多场合，正弦波逆变器的作用是肯定的，如野外作业、车载电源、太阳能和风力发电、停电应急等。

虽然，相当部分的交流负载可改由方波逆变器供给电源，例如电阻性的白炽灯泡。

但是，对于电感性负载（如交流电机），方波逆变器就显得有点力不从心。

究其原因，由于方波的高次谐波成分非常丰富，使它的波形前沿和后沿比较陡峭，正向峰值到负向峰值几乎在同时产生，而电感性负载存在静止惯性而使磁化速度跟不上方波到达峰值的速度，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。

由于方波逆变器与正弦波逆变器均输出真有效值相等的电压，但它们的峰值电压却相差甚远，对于某些电容性负载（如开关电源、电子节能灯），均是先将正弦交流电压有效值整流滤波后，得到1.414U的峰值电压，再供给后续电路使用，而方波交流电压的有效值在整流滤波后，得到的峰值仍为其有效值。

如220V的正弦交流电压值整流滤波后得到311.08V的峰值电压，而220V的方波交流电压整流滤波后仍为220V。

一支普通的节能灯在220V的方波交流电压下燃点其功率约等于在155.6V 的正弦交流电压下燃点的功率。

同时，方波逆变器的负载能力差，仅为额定负载的40－60％，如所带的负载过大，方波电流中包含的高次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。

针对上述缺点，近年来出现了准正弦波（或称改良方波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。

纯正弦波逆变器的兼容性是最好的，因为正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样的正弦波交流电，多数的负载均按照其特性而设计的。

实现正弦波逆变可通过两种方法：一种是先调制后升压，另一种是先升压后调制。

图1和图2显示了这两种电路拓扑。

ir2101中文资料数据表PD60043典型连接具有浮动通道设计的引导操作完全可操作+600V耐受性负转换电压dV/dt免疫网关驱动电源范围从10个欠压锁定3.3V，5V，15V逻辑输入兼容匹配传播延迟两个通道输入（IR2101）输入（IR2102）描述高压，高速功率MOSFET-igbt 驱动器独立的高低压侧参考输出通道。

专有的HVIC latchimmune CMOS 技术支持加固单片结构。

逻辑输入标准CMOS LSTLOUTPUT，下降3.3Vlogic。

输出驱动器具有高脉冲电流缓冲高低压侧驱动程序包产品概要偏置600V最大130mA 270mA输出10开/关（典型）160 150ns 延迟匹配50 ns IR2101 IR2102 IR2101 LeadSOIC LeadPDIP阶段设计的最小驱动器交叉传导。

浮动沟道can N沟道功率MOSFET高侧配置，工作电压高达600伏。

/doc/2d18600639.html,网站HOLO-COM-HIN-LIN-HIN-up-HOLO-COM-HIN-LIN-HIN-up-CC（参考引线分配修正引脚配置）。

图表仅显示电气连接。

请参阅我们的应用注意事项电路板布局。

第二章：/doc/2d18600639.html,IR2101/http://www..co m/doc/2d18600639.html,符号定义最小最大单元高压侧浮动电源电压-0.3 625高压侧浮动电源偏移电压HO高压侧浮动输出电压CC低压侧逻辑固定电源电压-0.3 25 L低压侧输出电压-0.3逻辑输入电压（HIN LIN）-0.3 0.3dV/dt允许的偏移电源电压瞬变50V/ns包装功耗导线pdip）导线soic）0.625Rth JA热电阻，连接导线pdip）导线soic）接头温度存储温度-55 150导线温度（焊接，10秒）300绝对最大额定值绝对最大额定值指示持续极限，超过该极限值可能会发生损坏设备。

数据表PD60043典型连接具有浮动通道设计的引导操作完全可操作+600V耐受性负转换电压dV/dt免疫网关驱动电源范围从10个欠压锁定3.3V，5V，15V逻辑输入兼容匹配传播延迟两个通道输入（IR2101）输入（IR2102）描述高压，高速功率MOSFET-igbt 驱动器独立的高低压侧参考输出通道。

专有的HVIC latchimmune CMOS技术支持加固单片结构。

逻辑输入标准CMOS LSTLOUTPUT，下降3.3Vlogic。

输出驱动器具有高脉冲电流缓冲高低压侧驱动程序包产品概要偏置600V最大130mA 270mA输出10开/关（典型）160 150ns延迟匹配50 ns IR2101 IR2102 IR2101 LeadSOIC LeadPDIP阶段设计的最小驱动器交叉传导。

浮动沟道can N沟道功率MOSFET高侧配置，工作电压高达600伏。

网站HOLO-COM-HIN-LIN-HIN-up-HOLO-COM-HIN-LIN-HIN-up-CC（参考引线分配修正引脚配置）。

图表仅显示电气连接。

请参阅我们的应用注意事项电路板布局。

第二章：IR2101/符号定义最小最大单元高压侧浮动电源电压-0.3 625高压侧浮动电源偏移电压HO高压侧浮动输出电压CC低压侧逻辑固定电源电压-0.3 25 L低压侧输出电压-0.3逻辑输入电压（HIN LIN）-0.3 0.3dV/dt允许的偏移电源电压瞬变50V/ns包装功耗导线pdip）导线soic）0.625Rth JA热电阻，连接导线pdip）导线soic）接头温度存储温度-55 150导线温度（焊接，10秒）300绝对最大额定值绝对最大额定值指示持续极限，超过该极限值可能会发生损坏设备。

所有电压参数均为绝对电压参考的热电阻功率耗散额定值，在安装在板上的静止空气条件下测量。

SymbolDefinition 最小最大单位高压侧浮动电源绝对电压高压侧浮动电源偏移电压注HO高压侧浮动输出电压CCLow side logicfixed supply voltage 10 20 Low side output voltage Logicinput voltage （HIN LIN）（IR2101）LIN）（IR2102）环境温度-40 125注释逻辑操作+600V。

ir2101strpbf是一种电子元件，常用于驱动高压IGBT或MOSFET。

它具有双通道、高速和低反转波形失真的特点，在各种工业应用中被广泛使用。

在本文中，我们将介绍ir2101strpbf的使用方法，帮助您更好地理解和应用这一元件。

一、ir2101strpbf的基本性能参数ir2101strpbf是一种双通道驱动器，具有以下基本性能参数：1. 工作电压：10V至20V2. 最大输出电流：210mA3. 输出峰值电流：2A4. 输出峰值电压：20V5. 工作温度范围：-40℃至125℃二、ir2101strpbf的引脚功能和连接方式ir2101strpbf的引脚一共有8个，分别为HO, LO, VS, COM, VB, VCC, IN和SD。

其中，HO和LO为驱动输出端，VS和COM为高、低侧驱动器的电源端，VB为反相器的电源端，VCC为逻辑输入端的电源端，IN为接受逻辑输入的端口，SD为关断保护引脚。

在使用ir2101strpbf时，需要按照以下连接方式进行连接：1. 将HO连接至高侧功率MOSFET或IGBT的门极，LO连接至低侧功率MOSFET或IGBT的门极。

2. VS和COM需要接入电源电压，VB接入反相器的电源电压。

3. VCC接入逻辑输入端的电源电压，IN接收逻辑输入信号。

4. SD接入一个适当的电阻用于关断保护。

三、ir2101strpbf的使用注意事项在使用ir2101strpbf时，需要注意以下事项：1. 确保连接的电源电压在规定范围内，避免过高或过低的电压对元件造成损害。

2. 确保逻辑输入信号的幅值和频率符合规格书中的要求，避免过大或过小的信号对元件造成损害或性能下降。

3. 在布局和连接时，要注意防止电磁干扰和电源噪声对驱动器的影响，保证整个系统的稳定性和可靠性。

4. 对于高压、高频率和高功率的应用，需要特别注意元件的散热和安全问题，避免过热和短路等情况的发生。

四、ir2101strpbf的应用领域ir2101strpbf可广泛应用于各种需要高速、低失真的功率开关控制电路中，例如：1. 三相逆变器2. 电机驱动器3. 换流电源4. 频率变换器5. 电力因数校正器6. 太阳能逆变器在这些应用中，ir2101strpbf可以有效地驱动功率开关器件，提高系统的运行效率和稳定性。

Data Sheet No. PD60043-NFeaturesHIGH AND LOW SIDE DRIVERProduct Summary 1IR2101/IR2102 (S)Absolute Maximum RatingsAbsolute maximum ratings indicate sustained limits beyond which damage to the device may occur. All voltage param-eters are absolute voltages referenced to COM. The thermal resistance and power dissipation ratings are measured under board mounted and still air conditions.Note 1: Logic operational for V S of -5 to +600V. Logic state held for V S of -5V to -V BS . (Please refer to the Design Tip DT97-3 for more details).Recommended Operating ConditionsThe input/output logic timing diagram is shown in figure 1. For proper operation the device should be used within the recommended conditions. The V S offset rating is tested with all supplies biased at 15V differential.IR2101/IR2102 (S)Static Electrical CharacteristicsV BIAS (V CC , V BS ) = 15V and T A = 25°C unless otherwise specified. The V IN , V TH and I IN parameters are referenced to COM. The V O and I O parameters are referenced to COM and are applicable to the respective output leads: HO or LO.Dynamic Electrical CharacteristicsV BIAS (V CC , V BS ) = 15V, C L = 1000 pF and T A = 25°C unless otherwise specified.IR2101/IR2102 (S)IR2101/IR2102 (S) Lead DefinitionsSymbol DescriptionHIN Logic input for high side gate driver output (HO), in phase (IR2101)HIN Logic input for high side gate driver output (HO), out of phase (IR2102)LIN Logic input for low side gate driver output (LO), in phase (IR2101)LIN Logic input for low side gate driver output (LO), out of phase (IR2102)V B High side floating supplyHO High side gate drive outputV S High side floating supply returnV CC Low side and logic fixed supplyLO Low side gate drive outputCOM Low side returnLead Assignments8 Lead PDIP8 Lead SOICIR2101IR2101S8 Lead PDIP8 Lead SOICIR2102IR2102SIR2101/IR2102 (S)Figure 1. Input/Output Timing DiagramHIN LINHO LOHIN LIN Figure 3. Delay Matching Waveform DefinitionsHIN LIN50%50%IR2101/IR2102 (S)IR2101/IR2102 (S)IR2101/IR2102 (S)IR2101/IR2102 (S)IR2101/IR2102 (S)IR2101/IR2102 (S)Case outlines。

IR2101半桥驱动案例案例背景：假设我们有一个电压为12V，电流为10A的直流电机，我们需要设计一套半桥驱动电路来控制电机的运动。

为了提高系统的性能和效率，我们选择使用IR2101作为驱动器。

方案设计：1.电源电压选择：由于电机电压为12V，我们可以使用一个12V电源来为半桥驱动电路供电。

在实际设计过程中，我们需要考虑电源的质量和稳定性，以确保半桥驱动器正常工作。

2.半桥电路设计：半桥电路是由N沟MOS管和P沟MOS管组成，其作用是控制电机的正反转。

在设计过程中，需要根据电机的工作电压和电流来选择合适的MOS 管。

3.IR2101参数选择：4.电路连接和布局：将电源、半桥电路和IR2101进行连接，进行布局时需要考虑信号传输的稳定性和抗干扰能力。

5.控制信号生成：案例实施：1.根据电机的工作电压和电流选择合适的MOS管。

假设我们选择N沟MOS管的额定电流为20A，满足电机电流为10A的需求。

2.根据IR2101的参数表选择合适的IR2101型号。

假设我们选择IR2101S，其工作电源电压范围为10V-20V，满足12V电源的需求。

3.根据电路连接和布局的要求，进行布线设计。

将电源、半桥电路和IR2101进行连接，保证信号的传输稳定性和抗干扰能力。

4.生成驱动信号。

控制信号由一个PWM信号和一个逻辑信号组成，可以使用微控制器来生成。

根据电机的工作速度和转向生成相应的控制信号。

5.连接电机并进行测试。

将电机连接到半桥驱动电路上，接入电源，通过控制信号来控制电机的运动。

进行测试，验证系统的性能和功能是否满足需求。

总结：通过这个案例，我们了解了IR2101半桥驱动器的应用，重点介绍了设计过程中的关键要点，包括电源电压选择、半桥电路设计、IR2101参数选择、电路连接和布局以及控制信号生成。

通过正确选择和设计，可以实现高效、稳定和可靠的半桥驱动系统。

IR2101是双通道、栅极驱动、高压高速功率驱动器，该器件采用了高度集成的电平转换技术，大大简化了逻辑电路对功率器件的控制要求，同时提高了驱动电路的可靠性。

同时上管采用外部自举电容上电，使驱动电源数目较其他IC驱动大大减少，在工程上减少了控制变压器体积和电源数目，降低了产品本钱，提高了系统可靠性。

IR2101采用HVIC和闩锁抗干扰制造工艺，集成DIP、SOIC封装。

其主要特性包括：悬浮通道电源采用自举电路；功率器件栅极驱动电压范围10～20 V；逻辑电源范围5～20 V，而且逻辑电源地和功率地之间允许+5 V的偏移量；带有下拉电阻的CNOS施密特输入端，方便与LSTTL和CMOS电平匹配；独立的低端和高端输入通道。

IR2101的内部构造框图如图1所示。

图1 IR2101的内部构造框图图1中，HIN为逻辑输入高；LIN为逻辑输入低；VB为高端浮动供给；HO为高边栅极驱动器输出；Vs为高端浮动供给返回；Voc为电源；LO为低边栅极驱动器输出；COM为公共端.因为上桥臂的MOS管要饱和导通，必须要在门极与源极间加一个适当的电压。

一般约10V左右，才能使MOS管导通时的内阻到达其额定值。

此电压高一点其内阻会小一点，但太高那么会损坏MOS管。

当上桥臂MOS管导通时，其内阻Rds很小，甚至只有1～2mΩ，此时源极的电压根本上等于电源电压，那可能远高于控制驱动回路电压的。

造成门极电压不可能高于源极要求的电压，上桥臂MOS管也就不可以很好的导通了。

解决的方法是，将上桥臂的驱动电路悬浮起来，Vs接上桥臂MOS管的S 极，作为驱动电压的参考点。

将自举电路中电容器在下桥臂导通时所充的电压〔等于控制回路电压减去一个隔离二极管的正向压降约0.6V的电压〕来提供对上桥臂的驱动，使上桥臂MOS管可以很好的饱和导通。

不用自举电路是不行的。

在要求上桥臂MOS导管通时下桥臂MOS管肯定是截止的，下桥臂MOS管的漏极D〔即上桥臂MOS管的源极S〕的电压，可能远高于控制回路的电压，假设将Vs接地，不仅不能满足上桥臂MOS管导通的要求，甚至损坏上桥臂MOS管与半桥驱动IR2110.在控制回路电压与电源电压相等或接近的情况下，“将VS接地〞上半桥MOS管可以导通，但不能饱和导通。

全桥逆变电路原理详解
单相逆变不间断（电源）设计电路中的全桥逆变电路部分。

它是由两个IR2101驱动和4个MOS管构成的全桥逆变电路。

提问：IR2101不是半桥（驱动芯片）吗？没错，的确是半桥驱动芯片，和IR2104一样的，常被用在三相逆变电路中做三个半桥驱动逆变电路来生成三相波。

那组成全桥逆变电路又是什么原理呢。

我们首先来看一下IR2101的常用连接电路和内部电路。

看这些可能看不明白，结合内部电路和我们的设计电路来一起看就会清楚很多。

我们都知道MOS管需要高电平导通工作（大概15V±5V左右）。

本设计电路中，D3和C5会和负载共同构成一个常见的Boost 升压电路，会在（芯片）8脚（也就是VB脚）上产生一个较高的电压，从而成功驱动MOS管开闭。

C5升压就需要IR2101先开通低端MOS管（Q5），来给C5充电，然后再开高端MOS管（Q6）；如果上桥需要保持一个比较长的时间则需要重复充电的动作来保证VB脚的电位不会低于一个较高的电位（高于1脚电压10V左右）
电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成,共4个桥臂,桥臂3和6为一对,桥臂4和5为另一对,成对桥臂同时导通,两对交替各导通180°半桥恒导通，即Q3和Q6恒导通，这样上管Q3的源极电位就变成了VCC，而栅级必须比源级高10V～20V才能保持Q3的DS导通，否则MOS管会进入线性区开始发热。

驱动IR2101的5脚和7脚是互补输出，一个是高电平输出，另一个就是低电平输出，这也确保了导通的上桥升压（电容）充电正常。

摘要：
IR2101是半桥驱动，当然IR也有全桥的驱动，但因为手上正好有IR2101，所以就用两片IR2101+4个NMOS做了一个全桥驱动。

介绍：
IR2101内部框图如下：
Datasheet上给出的参考电路如下：
原理分析：
下桥导通不用分析，关键是上桥。

NMOS需要在G-S极加10V~20V电压才能完全导通。

C1和D1的作用是与负载（P1）组成一个BOOST升压电路，在VB脚上产生一个VCC+12V的电压，芯片会用VB脚的电压来驱动NMOS上管。

C1正常升压的前提是IR2101先开通下管（Q4），给C1充电，然后再开上管（Q2）；如果上桥需要保持一个比较长的时间则需要重复充电的动作来保证VB脚的电位不会低于VCC+10V（C1要求是低漏电耐纹波长寿型的）。

如果半桥恒导通，即Q2和Q3恒导通，这样上管Q2的S极电位就变成了VCC，而G级必须比S级高10V～20V才能保持Q2的DS导通，否则管子会进入线性区开始发热。

如何才能半桥恒导通：使用主动升压电路来代替D1 C1，主动升压到VCC+12V，输入IR2101的VB脚，C2保留D1去掉。

D3~D6的作用：关断时为快速泄放MOS管GS寄生电容上的电荷一般采取在限流电阻上并一个二极管的做法，这样可以加快关断速度。