这里带你了解IR2104驱动电路

Ir2014驱动电路及⾃举电容的应⽤

以前做智能车的时候⽤H桥驱动电路，驱动芯⽚就是⽤的，MOS管⽤的IR7843，想把以前的知识总结⼀下。

1、 为什么需要H桥电路? 因为驱动电机正反转，我们⽤的是有刷直流电机，如果要电机反转，只需要将电源线和地线调换⼀下顺序即可，调换顺序之后，线圈在磁场中的受⼒⽅向和以前相反，因此电机反转，可以根据初中学的通电导体在磁场中的受⼒⽅向来分析。可以通过⼀下视频来更详细的了解。

⽽我们需要电机正反转则需要切换电机两端电源的⽅向，因此H桥电路是⼀个很好的选择。2、

IR2104 的的驱动电压是12V，当初电池供电只有8V，所以⽤了MC34063做了升压电路对它供电。IR2104引脚定义 SD信号 为使能信号，SD 上⾯有个横杠，代表低电平，也就是说，当SD为低电平的时候，Logic input for shutdown(输⼊被禁⽌)。因此SD为⾼电平时，芯⽚才可以正常⼯作。

IN为⾼电平时HO为⾼电压(VS+ VB)，LO为低(接近于0)；IN为低电平时，HO为低，LO为⾼电平。我们的PWM信号就是在这⾥输⼊，输⼊信号为5V（这个要注意，单⽚机的输出电平最⾼为3.3V，因此采⽤74HC7408D做了电平转换）输⼊逻辑⾼和低：Vb是⾼侧浮动电源输⼊脚，HO是⾼侧门极驱动输出，Vs是⾼侧浮动电源回流。这三个控制上半桥的MOS导通。Vcc是电源输⼊脚，LO是低侧门极驱动输出，COM是低侧回流（公共回路）。这三个控制下半桥的MOS导通。⾃举电路

1.A状态为默认状态，此时开关A闭合，开关B断开，Q1导通，C1负极与地导通，电流从电源V1出发，通过S1，经过C1，经过Q1，再流回电源V1。达到稳态后，由于⼆极管的PN结0.7V压降，电容上端对地电压为5.3V，下端对地电压为0V。

2.当开关B闭合，开关A断开，Q1截⽌，电容下端电压相对于地来说是电源电压6V。由于电容两端电压不能突变，电容上端相对电容下端，电压为5.3V，因此电容上端相对于地的电压为5.3V + 6V =11.3V，与电压探针测得值基本⼀致。

实际的模型中，MOS管和⼆极管都不是理想元器件，因此都存在⼀定的漏电流，因此⾃举电路需要不断切换状态来对⾃举电容充放电，来保证电压被长时间抬起来，且⾃举电路的供电能⼒取决于⾃举电容的⼤⼩。对于我们的H桥驱动电路，只有不断切换开关状态，才能使得⾃举电容不断充电。

IR2104的典型电路及原理：

当IN输⼊低电平时，HO输出低电平，LO输出⾼电平，Q1断开，Q2导通，通过+12V ->D1->C1->Q2->GND 对电容C14充电⾄接近电源电压，也就是12V，当IN输⼊⾼电平，HO输出⾼电平，VS输出低电平，关键就在于HO输出的⾼电平电压是多⼤，⼀开始默认输出⾼电压就是电源电压12V，但是VB和HO内部是连在⼀起的。上⼀次对电容充电完毕之后，电容两端电压不能突变，电容两端电压为12V，Q1导通后，VS电压被抬升⾄右侧驱动端的电压，因此VB和电容下端总有⼀个12V左右的电压，正式因为这12V的压差，才得以使得上管Q1持续导通，如果没有这个⾃举⼆极管，我们⽤的是NMOS，GS之间需要有⼀个正的阈值电压才能导通，HO输出12V，VS也是12V，压差接近于0，因此NMOS就不能够导通。⾃举电容C1作为⼀个浮动的电压源驱动Q1，导通上桥臂；⽽Q2开通后，Q1关断，Vs处的浮动电源消

失，C1在开通期间损失的电荷在⼜会得到补充。如此循环，即可控制Q1和Q2进⾏半桥驱动。这种⾃举供电⽅式就是利⽤Vs端的电平在⾼低电平之间不停地摆动来实现的，由于⾃举电路⽆需浮动电源，因此是最便宜的。

因为⾃举电容器上的电压基于⾼端输出晶体管源极电压上下浮动，所以图中的D1和C1是IR2104在脉宽调制(PWM)应⽤时最需要严格挑选和设计的元器件。只有根据⼀定的规则进⾏计算分析，并在电路实验时进⾏调整，才能使电路⼯作处于最佳状态。

栅极电阻：因为MOS管是压控性器件，需要的电流很⼩，但是MOS管是由寄⽣电容的，在NMOS管的GS级之间，也就是栅源之间有⼀个寄⽣电容，善缘电容，如果不加电阻的话，可能会导致电流很⼤，其实对于MOS管的栅极电压控制，也就是控制对栅极电容的充电过程，栅极电阻不能太⼤20-100欧姆即可，太⼤了会影响栅源电容的充电时间，太⼩可能会引起电流震荡。其实可以在栅极和地之间加⼀个电阻，称为泻放电阻，使得栅极的电压能够迅速释放，使得MOS管能够加速关断。还有⼀个原因是因为MOS管的寄⽣电容，可能会导致上电瞬间对电容充电，充电瞬间电容瞬间对地短路，可能也会造成电路的损坏，加⼀个泻放电阻也起⼀个限流作⽤。

下⾯是IR2104驱动电路仿真图，我⽤的是Proteus进⾏的仿真，⽤multisim不知道哪个参数不对，导致⾃举电容没有电压叠加。⼆极管是为了防⽌VB端的⾼电压对12V 电压进⾏倒灌，VB电压⾼于12V电源电压时，⼆极管截⽌。波形我们选择的是⽅波，输⼊频率是22kz,输⼊⾼电平是5V⾼电平电压要⼤于IR2104的⾼电平阈值。

⽰波器⼀个格的幅值为5V。

黄⾊波形是PWM输⼊波形幅值，占了⼀个格，为5V；

蓝⾊VS两端电压，应该是12V到0V的⽅波，占了⼀个格多⼀点。

红⾊是VB端电压，他的电压是驱动电压+电容两端的电压，也就是24到0V之间跳变的⽅波，占两个格多⼀点。绿⾊为LO输出电压波形，输出电压为12V到0V跳变的⽅波，占⼀个格多⼀点。