na 2024/08/29 534

IR2104 Komplexní průvodce: Vysoce výkonní řidiči Half Bridge

Katalog

IR2104 Popis

The IR2104 je ovladač nevlastního můstku, který přijímá nízký vstup napájení k výkonu pohonu s vysokým proudem a dodává bránu vysoce napájecího tranzistoru, jako je napájení MOSFET.Kromě toho lze ovladač brány IR2104 použít jako zesilovač řazení a výkonu.Výstupní kanály ovladačů IGBT a MOSFET pracují na vysokých a nízkých odkazech, zatímco logické vstupy fungují na 3,3V logice a jsou kompatibilní s výstupy LSTTL a CMOS.Žádná z těchto technologií nepodléhá proprietárním HVC a západkům, takže umožňuje monolitickou konstrukci.

Hnací obvod IR2104 je složen hlavně ze tří částí: vstupní fáze, logická kontrola a fáze výstupu.Vstupní fáze zahrnuje vstupní izolátor a vstupní filtrační obvod pro izolaci kontrolního signálu a šumu napájení.Logická ovládání zahrnuje logickou vstupní fázi a fázi logického výstupu, které se používají k přijímání ovládacích signálů a generování signálů pohonu.Výstupní fáze zahrnuje řidičské a napájecí fáze pro řízení MOSFET nebo IGBT.

Alternativní modely:

• • IR2101S

• • IR2102S

• • IR2103

• • IR2103S

• • IR2104PBF

Charakteristiky obvodu řidiče IR2104

Široký rozsah provozního napětí: IR2104 podporuje široký rozsah provozního napětí, od 10 V do 20 V, vhodný pro různé potřeby jízdy.

Detekce vnitřního proudu: IR2104 má funkci detekce vnitřního proudu, která může měřit a zpětnou vazbu proudu nízkého MOSFET k dosažení kontroly uzavřené smyčky.

Vysoká účinnost: IR2104 přijímá vysoce integrovaný design a obvod řidiče má vlastnosti vysoké účinnosti a nízké spotřeby energie.Technologie nabíjecího čerpadla může poskytnout vysokofrekvenční jízdní signály, což MOSFETS umožňuje rychle přepínat a snížit ztrátu energie.

Funkce ochrany: IR2104 má řadu ochranných funkcí, včetně ochrany nadměrné teploty, ochrany nadměrného proudu a funkcí uzamčení nedostatečného napětí.Tyto ochranné funkce mohou účinně chránit obvod a zlepšit spolehlivost systému.

Schopnost s vysokou současnou jízdou: IR2104 integruje ovladače s vysokou a nízkou stranou se silnou schopností jízdy.Může poskytovat vysoce špičkové a okamžité provozní schopnosti proudu a je vhodná pro vysoce výkonné aplikace.

Princip ovladače IR2104

Tento návrh řidiče je relativně snadno pochopitelný na základě logické analýzy signálu, ale pro dosažení hloubkového porozumění a lepšího použití musíme provést podrobnější analýzu obvodu a provést teoretickou analýzu a výpočet, abychom určili parametry některýchPeriferní komponenty.Nyní provádíme jednoduchou analýzu vnitřní struktury.Když je vybrán čip, vstupní signál projde mrtvou zónou nebo obvodem na ochranu rozruchu a poté bude rozdělen do dvou kanálů a odeslán do horních a dolních sad obvodů CMOS.Mezi nimi je spodní cesta ovládána „0“ pro chování a signál je odesílán přímo;Zatímco horní cesta je zapnutá „1“, signál bude nejprve řízen stadiem vyrovnávací paměti s vysokým pulzním proudem, aby se dokončila vyrovnávací paměť signálu a přeměnu úrovně a poté odesláno Enter.

Když je původně zapsáno 0: Dolní horní tranzistor CMOS je zapnutý a LO se zvedne z plovoucího stavu na potenciál napájení čipu.Proto je generováno vodivé napětí VCC mezi LO a COM, což způsobuje zapnutí MO dolního polovičního můstku;Současně je zapnutý horní spodní tranzistor CMOS a HO a VS jsou zkratovány, což způsobuje vypnutí horního polovičního mosu.

Když je 1 původně zapsán: horní tranzistor horního CMOS je zapnutý a spoléhá se na efekt bootstrapu kondenzátoru, generuje se vodivé napětí VCC mezi HO a VS, což způsobuje zapnutí MO horního polovičního mostu;Zatímco spodní CMOS spodní tranzistor je zapnutý, LO a Com jsou zkratováni, což způsobuje vypnutí MO spodního polovičního mostu.

Je vidět, že napájecí napětí IR2104 musí být větší než vodivé napětí vybrané MOS nebo IGBT trubice.Například v obvodu inteligentního automobilu je napětí napájení 12V používané IR2104 větší než zapnuté napětí LR7843, 4,5 V.Tento design zajišťuje normální provoz ovladače a účinně zabraňuje degradaci nebo poškození výkonu způsobené nedostatečným napětím.

Praktické použití IR2104

IR2104 má v praktických aplikacích širokou škálu využití.Níže jsou uvedeny dva typické aplikační obvody:

Obvod pohonu plného můstku

Obvod ovladače Full Bridge je jednou z nejběžnějších aplikací IR2104.Obvykle se skládá ze dvou čipů IR2104 a čtyř výkonných mosfetů a induktorů.V tomto obvodu jsou za kontrolu spínačů MOSFETS na horní a dolní strany zodpovědné dvě IR2104, aby převedly napájení stejnosměrného proudu na napájení AC.Přesně ovládáním rychlosti přepínání a pracovního cyklu MOSFET na obou stranách může dosáhnout účinné přeměny energie a řízení výstupu.Tento druh okruhu s plným můstkem se často používá při přeměně výkonu, střídače a dalších polích.

Drive Circuit s polovičním můstkem

Drivní obvod Half-Bridge je další důležitou aplikací IR2104.Obvykle se skládá z čipu IR2104, výkonu MOSFET a induktoru.V tomto obvodu je IR2104 zodpovědný za generování signálu PWM a přeměnu DC napájení na napájení střídavého proudu ovládáním přepínání MOSFET.IR2104 může řídit spínací rychlost a pracovní cyklus MOSFET, aby bylo dosaženo přesného řízení výstupního napětí a proudu.Tento obvod s polovičním mostem se široce používá v DC motorových jednotkách, střídačkách a dalších polích.

Doporučené provozní podmínky IR2104

Vstupní nebo výstupní logické časování je uvedeno na následujícím obrázku.Pro správný provoz by se zařízení mělo používat v doporučených podmínkách.Hodnocení VS Offset je testováno se všemi zásobami zkreslenými při diferenciálu 15V.

Jaká jsou opatření pro rozptyl tepla pro IR2104?

Níže jsou uvedena některá běžná opatření IR2104:

Použití tepelně vodivých materiálů

Můžeme použít tepelně vodivé materiály, jako jsou tepelně vodivé silikonové nebo tepelné vodivé listy, mezi IR2104 a Heatsinkem nebo PCB, ke výraznému zlepšení účinnosti přenosu tepla a snížení tepelné odolnosti, čímž výrazně zvyšuje celkový účinek rozptylu tepla.Tepelně vodivý silikon, jako lepidlo s vysokou tepelnou vodivostí, lze pevně přilepit na povrch IR2104 a chladiče nebo PCB, což účinně zaplňuje malé mezery mezi nimi, čímž se snižuje tepelná odolnost.

Snižte pracovní vytížení

Můžeme také snížit teplo generované IR2104 snížením jeho pracovního vytížení.Například pokud systém nevyžaduje vysoký výkon, můžeme zvážit snížení vstupního napětí IR2104.Snížení vstupního napětí může přímo snížit vnitřní spotřebu energie čipu, což zase snižuje generování tepla.Při snižování napětí samozřejmě se musíme ujistit, že IR2104 stále funguje správně a splňuje požadavky na výkon systému.

Otok/chladič: Tepelný dřez nebo chladič je běžný způsob, jak rozptýlit teplo.Instalací chladiče kolem nebo nad IR2104 může být oblast rozptylu tepla účinně zvětšena, čímž se sníží provozní teplota čipu.Při navrhování chladiče bychom měli plně zvážit provozní proud čipu, okolní teplotu a další faktory, abychom zajistili, že účinek rozptylu tepla je optimální.

Optimalizujte rozložení PCB: V návrhu PCB, abychom se vyhnuli tepelnému rušení IR2104 způsobené jinými komponenty, které generují více tepla, měli bychom tyto komponenty umístit od čipu.Komponenty, jako jsou Power MOSFETS nebo IGBT, také generují hodně tepla, když pracují, a pokud jsou příliš blízko k IR2104, jejich teplo může být přeneseno na čip, což má za následek zvýšení teploty čipu.Při stanovení čipu proto bychom se měli ujistit, že tyto komponenty, které generují více tepla, jsou udržovány v určité vzdálenosti od IR2104, aby se minimalizoval vliv tepla na čip.

Problém mrtvé zóny

Jako ovladač s vysokým a nízkou stranou je IR2104 speciálně navržen tak, aby řídil obvody H-Bridge.Může účinně vyřešit problém mrtvé zóny v obvodech H-Bridge.Zde je několik způsobů, jak IR2104 řeší problém mrtvé zóny v obvodech h-Bridge Drive:

Kompenzace mrtvého času: Řidič IR2104 poskytuje pin mrtvého času.Nastavením napětí tohoto kolíku lze nastavit kompenzační částku mrtvého času.Zvýšením nebo snížením kompenzace mrtvé doby lze časový rozdíl mezi špičkovými MOS a Low-End MOS upravit tak, aby vyřešil problém mrtvé zóny.

Bipolární pohon: ovladač IR2104 může zároveň ovládat a vypnuto špičkovým MOS a Low-End MOS.Tím je zajištěno, že časový rozdíl mezi špičkovými MOS a nízkými MOS je přesně kontrolován, aby se zabránilo problémům s mrtvou zónou.

Nastavení doby zpoždění: ovladač IR2104 má vyhrazený PIN pro nastavení doby zpoždění.Úpravou kapacitance a odporu na kolíku lze nastavit dobu zpoždění mezi špičkovými MOS a nízkými mos MOS.Zvýšení doby zpoždění může zajistit, aby špičkové MOS a nízkopodnikové MOS nebyly zapnuty nebo vypnuto současně, čímž se zabrání výskytu problémů mrtvé zóny.

Často kladené otázky [FAQ]

Q1.Proč potřebujeme ovladače MOSFET?

Ovladače brány jsou prospěšné pro provoz MOSFET, protože vysoký proud poskytnutý do brány MOSFET zmenšuje dobu přepínání mezi fázemi odesílání/vypnutí brány, což vede ke zvýšenému energii MOSFET a tepelné účinnosti.

Q2.Jaké je maximální napětí IR2104?

Plovoucí kanál lze použít k řízení N-Channel Power MOSFET nebo IGBT v konfiguraci vysoké strany, která pracuje od 10 do 600 voltů.

Q3.K čemu se používá IR2104?

IR2104 je vysoký napěťový, vysokorychlostní výkon MOSFET a IGBT se závislými vysokými a nízkými bočními výstupními kanály.Proprietární technologie Imunitních CMOS HVIC a západky umožňují robustní monolitickou konstrukci.Logický vstup je kompatibilní se standardními CMOS nebo LSTTL Out-Puts.

Q4.Jaký je rozdíl mezi IR2101 a IR2104?

IR2104 je vysoký napětí, vysokorychlostní výkon MOSFET a IGBT s nezávislými vysokými a nízkými bočními výstupními kanály.Ve srovnání, IR2101 je ovladač s vysokým a nízkou boční.IRS2104 je nový produkt HVIC, který nahrazuje IR2101 a je kompatibilní s jeho předchůdcem.