山东科技大学学士学位论文 逆变电源主要集成芯片外围电路及其功能简介
4.3 ICL8038外围电路及其应用
ICL8038精密函数发生器是采用肖特基势垒二极管等先进工艺制成的单片集成电路芯片，电源电压范围宽、稳定度高、精度高、易于用等优点，外部只需接入很少的元件即可工作，可同时产生方波、三角波和正弦波，其函数波形的频率受内部或外电压控制，可被应用于压控振荡和FSK调制器。
图4.5 ICL8038 外围电路
使用单电源时三角波和正弦波的电压平均值等于Vcc/2 ,正弦波幅度为Vcc/5，而方波幅度是Vcc/3 。采用双电源时,所有输出波形相对于地 电平都是正、负对称的。
在本次设计中需要用到电压比较器对相应信号进行处理。由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V～±18V,消耗电流为50～250mA。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池供电。为了减
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少电路的不必要损耗，而且本设计中对运算放大器的要求不高，因而本次设计中的运算放大器均采用低功耗型TL-022C.
图4.6 ICL8038管脚及波形图 表4.3 ICL8038 的引脚功能
1.ADJ1(引脚1) 2.SW(引脚2) 3.TRI(引脚3) 4.DR1(引脚4) 5.DR2(引脚5) 6.VCC(引脚6) 7.FM-B(引脚7) 8.FM-IN(引脚8) 9.SW(引脚9) 10.C(引脚10) 11.GND(引脚11) 12.ADJ2(引脚12)
ICL8038的工作特点:
正弦波输出端 正弦波输出端 三角波/锯齿波输出端 恒流源调节 恒流源调节（外接电阻端） 正电源±10V～±18V 内部频率调节偏置电压输出端 调频控制输入端 方波/矩形波输出端 外接电容震荡C 负电源或接地端 正弦波失真调节 (1) 可同时输出任意的三角波、矩形波和正弦波等。 (2) 频率范围: 0.001HZ～300kHz。 (3) 占空比范围: 2%～ 98%。 (4) 低失真正弦波: 1%。
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(5) 低温度漂移: 50ppm/℃。 (6) 三角波输出线性度: 0.1%。
(7) 工作电源: ±5V～±12V 或者+12V～+25V。 ICL8038外围电路
由ICL8038构成的精密函数发生器电路如图所示。图中 R11 R12 为定时电阻，均为可调式。阻值范围是 1KΩ- 1MΩ 调节 R1及R2能调节震荡频率及矩形波的占空比。C为定时电容,它可能影响振荡频率、R13用来调整正弦波的失真。由于第9脚为集电极开路输出,必须外接集电极负载电阻R。对于本电路，其震荡频率为：
f=
0.33 (4-2) R23C74.4 IR2110外围电路及其应用
在功率变换装置中，根据主电路的结构，其功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式。采用隔离驱动方式时需要将多路驱动电路、控制电路、主电路互相隔离，以免引起灾难性的后果。隔离驱动可分为电磁隔离和光电隔离两种方式[13]。
光电隔离具有体积小，结构简单等优点，但存在共模抑制能力差，传输速度慢的缺点。快速光耦的速度也仅几十kHz。电磁隔离用脉冲变压器作为隔离元件，具有响应速度快（脉冲的前沿和后沿），原副边的绝缘强度高，dv/dt共模干扰抑制能力强。但信号的最大传输宽度受磁饱和特性的限制，因而信号的顶部不易传输。而且最大占空比被限制在50％。而且信号的最小宽度又受磁化电流所限。脉冲变压器体积大，笨重，加工复杂。 凡是隔离驱动方式，每路驱动都要一组辅助电源，若是三相桥式变换器，则需要六组，而且还要互相悬浮，增加了电路的复杂性。随着驱动技术的不断成熟，已有
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多种集成厚膜驱动器推出。如EXB840/841、EXB850/851、M57959L/AL、M57962L/AL、HR065等等，它们均采用的是光耦隔离，仍受上述缺点的限制。美国IR公司生产的IR2110驱动器,它兼有光耦隔离（体积小）和电磁隔离（速度快）的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选品种。 IR2110采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺，DIP14脚封装。具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，dv/dt=±50V/ns，15V下静态功耗仅116mW；输出的电源端（脚3,即功率器件的栅极驱动电压）电压范围10～20V；逻辑电源电压范围（脚9）5～15V，可方便地与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达500kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns；图腾柱输出峰值电流为2A。
图4.7 IR2110外围电路图
驱动芯片IR2110外围电路如上图所示：其中引脚1和引脚7交替输出高低电平，通过电阻后驱动四个场效应管交替导通，IR2110驱动半桥的电路如图所示，其中C11，D13分别为自举电容和自举二极管，C10为VCC的滤波电容。假定7脚输出低电平期间，C11已经充到足够的电压VC1≈VCC。 IR2110工作原理如图4-15所示：当HIN为高电平时：VM1开通，VM2
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关断，VC1加到S1的栅极和源极之间，C1通过VM1，Rg1和栅极和源极形成回路放电，这时C1就相当于一个电压源，从而使S1导通。由于LIN与HIN是一对互补输入信号，所以此时LIN为低电平，VM3关断，VM4导通，这时聚集在S2栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg2迅速对地放电，由于死区时间影响使S2在S1开通之前迅速关断。
当HIN为低电平时：VM1关断，VM2导通，这时聚集在S1栅极和源极的电荷在芯片内部通过Rg1迅速放电使S1关断。经过短暂的死区时间LIN为高电平，VM3导通，VM4关断使VCC经过Rg2和S2的栅极和源极形成回路，使S2开通。在此同时VCC经自举二极管，C1和S2形成回路，对C1进行充电，迅速为C1补充能量，如此循环反复。
图4.8 IR2110工作原理图
其11引脚（SD）为芯片关断控制端，当SD为高电平时，驱动芯片关断输出。场效应管无输入信号，逆变电源停止输出。在该电路中用于电池的输入过压保护。当电池电压高于设定值时，保护电路输出高电平，使逆变电路停止工作，因为输出电压和输入电压也是密切相关的，对输入的过压保护在一定程度上也是输出的过压保护。
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