通用五菱汽车申请全桥驱动芯片和驱动电路专利，降低了电路复杂度

金融界2023年11月30日消息，据国家知识产权局公告，上汽通用五菱汽车股份有限公司申请一项名为“一种全桥驱动芯片和驱动电路“，公开号CN117130294A，申请日期为2023年8月。

专利摘要显示，本发明实施例提供了一种全桥驱动芯片和驱动电路。该全桥驱动芯片包括：逻辑控制模块(1)、寄存器(2)、多个驱动模块(3)，逻辑控制模块(1)与寄存器(2)连接，其中，驱动模块(3)包括预驱动集电泵(31)、高侧开关(32)和低侧开关(33)，预驱动集电泵(31)与高侧开关(32)连接，高侧开关(32)与低侧开关(33)连接，逻辑控制模块(1)与预驱动集电泵(31)连接，逻辑控制模块(1)与低侧开关(33)连接，高侧开关(32)与输入电源Vcc连接，低侧开关(33)接地。本发明实施例提供的技术方案中，该全桥驱动芯片集成了半桥驱动芯片、高侧开关芯片和低侧开关芯片的功能，降低了电路复杂度，提高了电路应用的灵活性。

本文源自金融界

国产半桥驱动芯片SLM2110S试用记

IR公司的IR2110S，是一片非常成熟的半桥驱动芯片，大量应用于半桥或全桥开关电源或逆变电源上。我在300-3000W的逆变器上曾用过很多，性能一直不错，电路简单，驱动卡可以做得很小，且短路保护功能十分好用，只要你前面的保护电路设计得当，一般都可以工作得非常可靠，我从来没有因为2110S的原因烧毁过H桥。前些日子，在朋友的介绍下，我拿到了一款国产的 2110S，全名是：SLM2110S。芯片封装和IR2110S完全一样，引脚位置也完全一样，也就是说，可以直接代替IR2110S使用。试着探问了一下价格，据说比IR原厂的可以便宜20%左右，在现在成本竞争十分激烈的年代，这个实在太有吸引力了，所以，我打算做一番实际应用测试。因为没有得到厂家的内部结构图，所以只得先从厂家提供的pdf文档入手，大致了解一下芯片的硬指标。

下图是 IR2110S的主要指标：耐压500V，驱动电流2A，

下面是 SLM2110S的主要指标：耐压600V，驱动电流达2.5A，比IR2110S还要稍微大一点。只是开通关断时间略长一点。而最大延时，这二个芯片也一样。

下图为外观封装照片，封装规格和 IR2110S完全一样：

下图为IR2110S典型应用原理图，因为可以直接替换，所以，SLM2110S的测试线路可以不用新开发，而直接在原IR2110S的驱动卡上替换测试。

上图中左边是SPWM信号发生器，使用的是EG8010，这个芯片大家都非常熟悉，这里不再详谈了。右边上图IC3是H桥高频半桥驱动电路，右边下图IC4是低频半桥驱动电路。二个2110S的13脚是来自短路和过载保护电路的关断信号，当H桥的负载出现异常时，来自保护电路的关断信号能迅速关断驱动器的SPWM输出，起到保护H桥的作用。因为2110S内部的输出级也是采用半桥输出电路，所以，输出级的上管供电采用了自举供电方式，在2110S的外围电路中各有一组自举电源，如上图中的D2,C10和D3,C15,其工作原理这里不再分析了。

这次测试是在一台2500W的逆变器上进行的，驱动的功率管是K75T60，最大功率可以到3000W，K75T60的输入电容参数见下表：

我把逆变器上的原驱动卡拆下来，焊下原先的IR2110S，换上SLM2110S，再把驱动卡装到主机的主板上，直接开机，居然一次成功，逆变器正常输出，几乎没有费周折，SLM2110S直接替代IR2110S初步成功。 下面是在SLM2110S运行时，测得的驱动波形照片，以供大家参考。照片中的“上管测量”主要是检测上管自举供电是否正常。

上图是高频臂上管SPWM驱动波形，工作正常，没有明显尖锋和干扰。

这是低频臂下管的驱动波形。

上图是高频臂上管的测量参数，自举电压14.6V。

这是下管的测量参数，驱动电压15.6V，上管自举电压要比它低1V，属于正常范围。

上图为高频臂带载时的米勒平台。

上图为低频带载时的米勒平台。

经几个小时带载测试，工作一直很正常。还有一个问题，肯定是大家十分关注的，就是SLM2110S的保护机制。限于条件，我没有办法测试13输入关断信号后到SPWM截止输出这段时间值。我在逆变器正常工作的情况下，做了20多次短路测试，情况全部正常，没有出现H桥烧管和SLM2110S失效现象。为了更直观的了解SLM2110S的性能，我又把驱动卡装上 IR2110S芯片，同时测试IR2110S的驱动波形，此举目的是为了把SLM2110S和 IR2110S驱动波形做一个直观的比较。

上图是SLM2110S和IR2110S高频臂带载情况下驱动波形对比（测试时X轴时间不同），从波形看，这二种芯片的米勒平台没有太大的区别，几乎一样。

上图是低频臂带载情况下，二种芯片的米勒平台对比，基本一致，没有本质的区别。

这是低频臂驱动波形对比。

这是高频臂驱动波形对比。依我之见，象2110这样的芯片，一个关键的问题，就是可靠性，这个也是以前国产芯片的软肋。在和厂家工程师沟通时，他说，SLM2110S的实际耐压值可以到800V。佛山张版在看了我测的驱动波形后说：从波形看，SLM2110S的驱动能力确实比IR2110S要强一些。以张版的经验，他说推动每臂2个FGH60N60SFD， 下表是FGH60N60SFD的输入电容。

如果每臂二个FGH60N60SFD，做好散热，那么逆变器功率可以到4000-5000W。因为2110加负压比较麻烦，所以，我以前在设计逆变器时，总认为大功率的机器，H桥驱动一定要加负压，这样可以把米勒平台下移到0位线以下，这样比较安全。其实现在新型大功率IGBT管子的出现，输入电容可以越做越小，看来我的设计理念也要更新了。张版曾经对2110有一个扩展应用，就是在2110上加了电流放大（图腾电路），H桥每一臂推到3个FGH60N60SFD，一共12个管子，输出功率做到6000W。下图是我画的2110加图腾的电路，我没有实际试过，有兴趣的朋友可以试试，应该会成功。

最后，我还有一个想法，想在工频机上试试SLM2110S，中小功率的工频机，母线电压不高，工作环境没有高频机这样“险恶”，应该会工作得更轻松。下图是我设计的工频逆变器驱动卡，保护方案用的是检测功率管饱和压降再关闭2110输出的方案。现在已经换上了SLM2110S，因为主机板找不到了，一时无法测试，只得待以后新的主板装好后再试了。

好了，我的贴子到这里要收尾了，最后说几句，真心希望国内厂家能多多研发一些国产化的芯片，不管是自主开发也好，仿制也罢，只要不涉及到人家的专利，实在是多多益善，因为价格下来了，只要产品可靠，国内整机厂家谁还会去用洋货。所以说，这确实是一件利国利民的好事啊！

还有，2110在实际应用中，有一些技巧问题，例如，对布线和自举电路参数的设计，也有一定的要求，这些问题有经验的工程师可以多多交流，否则，在制作功率大的逆变器时，会遇到一些问题。这是后话，以后再谈。

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