IR2104驱动原理

       在做智能车的驱动电路时，最常用的一套方案就是使用IR2104配合NMOS-LR7843进行全桥控制。以前布驱动的时候为了保险2104的线都给了>50mil，这样实在太占位置了。但确定最小线宽必须弄明白IR2104这玩意到底为什么可以驱动全桥？原理是什么？要过多大电流？这是之前一直弄不明白的。

       终于，忍无可忍的我翻开了技术手册，弄明白了这一千古疑团…………

IR2104的引脚定义：

芯片引脚意义（DataSheet）

       SD信号为使能信号，高电平有效，芯片工作。

       IN为高电平时HO为高，LO为低；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（因为片内自带了CMOS和LSTTL电平兼容器，可以直接输入而不用考虑电平转换）。

       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是低侧浮动及参考电源输入脚，LO是低侧门极驱动输出，COM是低侧回流。这三个控制下半桥的MOS导通。

IR2104的典型电路及原理：

典型电路图（DataSheet）

       IR2104可以控制半桥的核心在于其Vb和Vs脚之间外接的“自举电容”。那么何谓自举呢？以典型电路为例：

       此半桥电路的上下桥臂功率管是交替导通的。每当下桥臂开通，上桥臂Q1关断时Vs脚的电位为下桥臂Q2的饱和导通压降，基本上接近地电位。此时Vcc通过自举二极管对VB和VS间的自举电容C1充电使其接近Vcc电压。
       当Q2关断时，基于内部的CMOS结构（具体见下面内部图），HO和Vs之间断开，HO和Vb之间导通。同时，Vs端的电压会升高，由于C1电压不能突变为Vcc，Vcc与Vb间又有自举二极管，因此Vb点的电位接近于Vs点电位和C1上电压之和。所以此时Vb（HO）和Vs之间的压差就为Vcc电压，利用这个压差就可以打开上桥臂。

        总结一下：当Q1开通时，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D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。
       D是一个重要的自举器件，应能阻断直流干线上的反向高压，其承受的电流是栅极电荷与开关频率之积。同时为了减少电荷损失，应选择反向漏电流小的快恢复或者肖特基二极管。
       芯片内高压部分的供电都来自图中自举电容C2上的电荷，所以为了保证高压部分电路有足够的能量供给，应适当选取C2的大小。

IR2104的内部原理：

功能框图（DataSheet）

      这个驱动设计单从信号逻辑上分析比较容易理解，但要深入的理解和更好的应用，就需要对电路做较深入的分析，对一些外围元件的参数确定做理论分析计算。现在对内部结构进行简单的分析：

      芯片被选中后，输入的信号经过死区/击穿保护电路后分两路分别送入上下两组CMOS电路。下路是“0”控制导通，直接送入信号；上路是“1”导通，先通过高脉冲电流缓冲级（high pulse current buffer stage）控制完成信号缓冲以及电平的转换（个人理解，因为上半桥电压来受外部电源影响，需要转换），再送入信号。

      初始写0时：下路CMOS上管导通，LO由浮空抬压至芯片电源电位，因此LO和COM之间产生导通电压VCC，下半桥MOS导通；上路CMOS下管导通，HO和Vs短路，上半桥MOS关断。

      当写1时，上路CMOS上管导通，依靠电容自举，HO和Vs间产生导通电压VCC，上半桥MOS导通；下路CMOS下路导通，LO和COM短路，下班桥MOS关断。

      所以可见，IR2104电源电压必须大于选择的MOS或者IGBT管的导通电压，比如我们智能车电路里2104用的12V就大于LR7843的导通4.5V。

　 　所以，作为控制MOS导通的门极驱动器，它最大也只过200多MA的电流，就给20mil足以。

        好了，睡觉~