西京学院学士学位论文 致谢 输入电压范围：-0.5V—VDD+0.5V 输入电流范围：±10mA
贮存温度范围：-65°C—150°C （2）芯片4040引出端功能符号：
CP: 时钟输入端 CR：清除端 Q0—Q11：计数脉冲输出端 VDD: 正电源 VSS: 地端 （3）芯片4040功能表：
输入 CP ↑ ↓ * CR L L H 保持 计数 所有输出端均为L 输出 表1.5芯片4040功能表
（4）芯片4040的引脚图：
图1.12芯片4040的引脚图
1.3 功率放大驱动电路设计
该驱动电路采用了IR2110集成芯片，该集成电路具有较强的驱动能力和保护功能。
1.3.1 芯片IR2110性能及特点
IR2110是美国国际整流器公司利用自身独有的高压集成电路以及无闩锁CMOS技术，于1990年前后开发并且投放市场的，IR2110是一种双通道高压、高
西京学院学士学位论文 致谢 速的功率器件栅极驱动的单片式集成驱动器。它把驱动高压侧和低压侧MOSFET或IGBT所需的绝大部分功能集成在一个高性能的封装内，外接很少的分立元件就能提供极快的功耗，它的特点在于，将输入逻辑信号转换成同相低阻输出驱动信号，可以驱动同一桥臂的两路输出，驱动能力强，响应速度快，工作电压比较高，可以达到600V，其内设欠压封锁，成本低、易于调试。高压侧驱动采用外部自举电容上电，与其他驱动电路相比，它在设计上大大减少了驱动变压器和电容的数目，使得MOSFET和IGBT的驱动电路设计大为简化，而且它可以实现对MOSFET和IGBT的最优驱动，还具有快速完整的保护功能。与此同时，IR2110的研制成功并且投入应用可以极大地提高控制系统的可靠性。降低了产品成本和减少体积。
1.3.2 IR2110的引脚图以及功能
引脚1（LO）与引脚7（HO）：对应引脚12以及引脚10的两路驱动信号输出端，使用中，分别通过一电阻接主电路中下上通道MOSFET的栅极，为了防止干扰，通常分别在引脚1与引脚2以及引脚7与引脚5之间并接一个10KΩ的电阻。
引脚2（COM）：下通道MOSFET驱动输出参考地端，使用中，与引脚13（Vss）直接相连，同时接主电路桥臂下通道MOSFET的源极。
引脚3（Vcc）：直接接用户提供的输出极电源正极，并且通过一个较高品质的电容接引脚2。
引脚5（Vs）：上通道MOSFET驱动信号输出参考地端，使用中，与主电路中上下通道被驱动MOSFET的源极相通。
与引脚6（VB）：通过一阴极连接到该端阳极连接到引脚3的高反压快恢复二极管，与用户提供的输出极电源相连，对Vcc的参数要求为大于或等于—0.5V，而小于或等于+20V。
引脚9（VDD）：芯片输入级工作电源端，使用中，接用户为该芯片工作提供的高性能电源，为抗干扰，该端应通过一高性能去耦网络接地，该端可与引脚3（Vcc）使用同一电源，也可以分开使用两个独立的电源。
引脚10（HIN）与引脚12（LIN）：驱动逆变桥中同桥臂上下两个功率MOS
西京学院学士学位论文 致谢 器件的驱动脉冲信号输入端。应用中，接用户脉冲形成部分的对应两路输出，对此两个信号的限制为Vss-0.5V至Vcc+0.5V，这里Vss 与Vcc分别为连接到IR2110的引脚13（Vss）与引脚9（VDD）端的电压值。
引脚11（SD）：保护信号输入端，当该引脚为高电平时，IR2110的输出信号全部被封锁，其对应的输出端恒为低电平，而当该端接低电平时，则IR2110的输出跟随引脚10与12而变化。
引脚13（Vss）：芯片工作参考地端，使用中，直接与供电电源地端相连，所有去耦电容的一端应接该端，同时与引脚2直接相连。
引脚8、引脚14、引脚4：为空引脚。 芯片参数：
1．IR2110的极限参数和限制：
最大高端工作电源电压VB： -0.3V至525V 门极驱动输出最大（脉冲）电流IOMAX：2A 最高工作频率fmax：1MHz 工作电源电压Vcc：-0.3V至25V 贮存温度Tstg：-55至150°C 工作温度范围TA：-40至125°C 允许最高结温Tjmax：150°C 逻辑电源电压VDD：-0.3V至VSS+25V
允许参考电压Vs临界上升率dVs/dt：50000V/μs 高端悬浮电源参考电压Vs：VB-25V至VB+0.3V 高端悬浮输出电压VHO：Vs-0.3V至VB+0.3V 逻辑输入电压VIN：Vss-0.3V至VDD+0.3V 逻辑输入参考电压Vss：Vcc-25V至Vcc+0.3V 低端输出电压VLO：-0.3V至Vcc+0.3V 功耗PD：DIP-14封装为1.6W 2．IR2110的推荐工作条件：
高端悬浮电源绝对值电压VB：Vs+10V至Vs+20V 低端输出电压VLO：0至Vcc
西京学院学士学位论文 致谢 低端工作电源电压Vcc：10V至20V 逻辑电源电压VDD： Vss+5V至Vss+20V 逻辑电源参考电压Vss： -5V至+5V
图1.13 IR2110芯片
1.4 主电路设计
1.4.1 延时保护电路
利用IR2110芯片的完善设计可以实现延时保护电路。
R2110使它自身可对输入的两个通道信号之间产生合适的延时，保证了加到被驱动的逆变桥中同桥臂上的两个功率MOS器件的驱动信号之间有一互琐时间间隔，因而防止了被驱动的逆变桥中两个功率MOS器件同时导通而发生直流电源直通路的危险。 1.4.2 主电路
从上面的原理可以看出，产生高压侧门极驱动电压的前提是低压侧必须有开关的动作，在高压侧截止期间低压侧必须导通，才能够给自举电容提供充电的通路。因此在这个电路中，Q1、Q4或者Q2、Q3是不可能持续、不间断的导通的。我们可以采取双PWM信号来控制直流电机的正转以及它的速度。
将IC1的HIN端与IC2的LIN端相连，而把IC1的LIN端与IC2的HIN端相连，这样就使得两片芯片所输出的信号恰好相反。
在HIN为高电平期间，Q1、Q4导通，在直流电机上加正向的工作电压。其
西京学院学士学位论文 致谢 具体的操作步骤如下：
当IC1的LO为低电平而HO为高电平的时候，Q2截止，C1上的电压经过VB、IC内部电路和HO端加在Q1的栅极上，从而使得Q1导通。同理，此时IC2的HO为低电平而LO为高电平，Q3截止，C3上的电压经过VB、IC内部电路和HO端加在Q4的栅极上，从而使得Q4导通。
电源经Q1至电动机的正极经过整个直流电机后再通过Q4到达零电位，完成整个的回路。此时直流电机正转。
在HIN为低电平期间，LIN端输入高电平，Q2、Q3导通，在直流电机上加反向工作电压。其具体的操作步骤如下：
当IC1的LO为高电平而HO为低电平的时候，Q2导通且Q1截止。此时Q2的漏极近乎于零电平，Vcc通过D1向C1充电，为Q1的又一次导通作准备。同理可知，IC2的HO为高电平而LO为低电平，Q3导通且Q4截止，Q3的漏极近乎于零电平，此时Vcc通过D2向C3充电，为Q4的又一次导通作准备。
电源经Q3至电动机的负极经过整个直流电机后再通过Q2到达零电位，完成整个的回路。此时，直流电机反转。
因此电枢上的工作电压是双极性矩形脉冲波形，由于存在着机械惯性的缘故，电动机转向和转速是由矩形脉冲电压的平均值来决定的。
设PWM波的周期为T，HIN为高电平的时间为t1，这里忽略死区时间，那么LIN为高电平的时间就为T-t1。HIN信号的占空比为D=t1/T。设电源电压为V，那么电枢电压的平均值为：
Vout= [ t1 - ( T - t1 ) ] V / T = ( 2 t1 – T ) V / T = ( 2D – 1 )V
定义负载电压系数为λ，λ= Vout / V, 那么 λ= 2D – 1 ；当T为常数时，改变HIN为高电平的时间t1，也就改变了占空比D，从而达到了改变Vout的目的。D在0—1之间变化，因此λ在±1之间变化。如果我们联系改变λ，那么便可以实现电机正向的无级调速。
当λ=0.5时，Vout=0,此时电机的转速为0； 当0.5<λ<1时，Vout为正，电机正转；