na 2024/08/29 575

IR2104 Komplexný sprievodca: Vysoko výkonné vodiči polovičného mosta

Katalóg

IR2104 Popis

Ten IR2104 je vodič nevlastného mostu, ktorý akceptuje vstup s nízkym výkonom na výstup vysoko prúdu a dodáva bránu vysoko výkonného tranzistora, ako je napríklad Power MOSFET.Okrem toho sa ovládač brány IR2104 môže použiť ako úroveň radiča a zosilňovač napájania.Výstupné kanály ovládačov IGBT a MOSFET pracujú na referenciách s vysokou a nízkou stratou, zatiaľ čo logické vstupy fungujú na logike 3,3 V a sú kompatibilné s výstupmi LSTTL a CMOS.Žiadna z týchto technológií nepodlieha proprietárnym HVC a západkám, takže umožňuje monolitickú konštrukciu.

Hnací obvod IR2104 sa skladá hlavne z troch častí: vstupná fáza, riadenie logiky a výstup.Vstupná fáza obsahuje vstupný izolátor a obvod vstupného filtra na izoláciu riadiaceho signálu a hluku napájania.Logické riadenie obsahuje logickú vstupnú fázu a logickú fázu výstupu, ktorá sa používa na prijímanie riadiacich signálov a generovanie signálov jednotky.Výstupná fáza zahŕňa vodiča a výkonové fázy na riadenie MOSFETS alebo IGBT.

Alternatívne modely:

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104 Charakteristiky obvodu vodiča nevlastného mostíka

Široký rozsah prevádzkového napätia: IR2104 podporuje široký rozsah prevádzkového napätia od 10 V do 20 V, ktorý je vhodný pre rôzne potreby jazdy.

Detekcia vnútorného prúdu: IR2104 má funkciu detekcie vnútorného prúdu, ktorá dokáže merať a spätnú väzbu prúdu MOSFET s nízkym stratom, aby sa dosiahla kontrola uzavretej slučky.

Vysoká účinnosť: IR2104 prijíma vysoko integrovaný dizajn a obvod vodiča má charakteristiky vysokej účinnosti a nízkej spotreby energie.Technológia nabíjacieho čerpadla môže poskytnúť vysokofrekvenčné jazdné signály, čo umožňuje MOSFET rýchle prepínanie a zníženie straty energie.

Funkcie ochrany: IR2104 má rôzne ochranné funkcie vrátane ochrany nadmernej teploty, nadmernej ochrany a funkcií blokovania pod napätím.Tieto ochranné funkcie môžu účinne chrániť obvod a zlepšiť spoľahlivosť systému.

Vysoko súčasná jazdná schopnosť: IR2104 integruje ovládače s vysokou a nízkou stratou so silnou jazdnou schopnosťou.Môže poskytovať vysoký špičkový prúd a okamžité prevádzkové schopnosti a je vhodné pre aplikácie s vysokým výkonom.

IR2104 Pracovný most

Tento dizajn vodiča je relatívne ľahko pochopiteľný na základe analýzy logiky signálu, ale aby sme dosiahli hĺbkové porozumenie a lepšiu aplikáciu, musíme vykonať hĺbkovú analýzu obvodu a vykonať teoretickú analýzu a výpočet, aby sme určili parametre niektorýchPeriférne komponenty.Teraz vykonávame jednoduchú analýzu vnútornej štruktúry.Keď je čip vybraný, vstupný signál prechádza obvodom mŕtvej zóny alebo ochrany proti rozdeleniu a potom sa rozdelí na dva kanály a odošle sa do horných a dolných súprav obvodov CMOS.Medzi nimi je spodná cesta riadená „0“ na vykonanie a signál sa odosiela priamo;Zatiaľ čo horná cesta je zapnutá „1“, signál bude najskôr riadený stupňou vyrovnávacej pamäte vysokého impulzového prúdu, aby sa dokončilo konverziu vyrovnávacej pamäte a úrovne signálu a potom odoslali ENTER.

Keď je pôvodne napísané 0: Dolný horný tranzistor CMOS je zapnutý a LO je zdvihnutý z plávajúceho stavu na potenciál napájacieho zdroja čipu.Preto sa medzi LO a COM generuje vodivé napätie VCC, čo spôsobuje zapnutie MOS spodného polovice mosta;Zároveň je zapnutý horný dolný tranzistor CMOS a Ho a Vs sú skratované, čo spôsobuje vypnutie horného polovičného mostu MOS.

Keď je spočiatku napísané 1: Horný horný tranzistor CMOS sa zapne a spolieha sa na efekt kondenzátora bootstrapu, vedenie VCC sa generuje medzi HO a VS, čo spôsobí zapnutie MOS horného nevlastného mostu;Zatiaľ čo dolný CMOS je zapnutý nižší tranzistor, LO a COM sú skratované, čo spôsobuje vypnutie MOS spodného polovice mosta.

Je zrejmé, že napájacie napájacie napätie IR2104 musí byť väčšie ako vodivé napätie vybranej trubice MOS alebo IGBT.Napríklad v obvode inteligentných automobilov je napájacie napájacie napájacie napájanie používané IR2104 väčšie ako zapínané napätie LR7843, 4,5 V.Táto konštrukcia zaisťuje normálnu činnosť vodiča a účinne zabraňuje degradácii alebo poškodeniu výkonu spôsobeného nedostatočným napätím.

Praktické uplatňovanie IR2104

IR2104 má širokú škálu použití v praktických aplikáciách.Nižšie sú uvedené dva typické obvody aplikácií:

Hnací obvod s plným mostom

Obvod vodiča s plným mostom je jednou z najbežnejších aplikácií IR2104.Zvyčajne sa skladá z dvoch čipov IR2104 a štyroch moci a induktorov.V tomto obvode sú za riadenie spínačov MOSFET na hornej a dolnej strane zodpovedné dva IR2104s, aby previedli DC výkon na striedavý prúd.Presným riadením rýchlosti prepínania a pracovného cyklu MOSFET na oboch stranách môže dosiahnuť efektívnu konverziu energie a riadenie výstupu.Tento druh hnacieho obvodu s plným mostíkom sa často používa pri konverzii energie, meniči a iných poliach.

Obvod

Halkový hnací obvod je ďalšou dôležitou aplikáciou IR2104.Zvyčajne sa skladá z čipu IR2104, moci MOSFET a induktora.V tomto obvode je IR2104 zodpovedný za generovanie signálu PWM a pre konverziu DC výkonu na napájanie striedavým prúdom ovládaním prepínania MOSFET.IR2104 môže riadiť rýchlosť prepínania a pracovný cyklus MOSFET, aby sa dosiahla presné riadenie výstupného napätia a prúdu.Tento obvod s polovičným mostíkom sa bežne používa v jednosmerných motoroch, meničoch a iných poliach.

Odporúčané prevádzkové podmienky IR2104

Diagram časovania vstupnej alebo výstupnej logiky je znázornený na nasledujúcom obrázku.Na správnu prevádzku by sa zariadenie malo používať v odporúčaných podmienkach.Hodnotenie VS offset sa testuje so všetkými zásobami skreslenými pri 15 V diferenciálu.

Aké sú opatrenia na rozptyl tepla pre IR2104?

Nasledujú niektoré bežné opatrenia na rozptyl tepla IR2104:

Použitie tepelne vodivých materiálov

Môžeme používať tepelne vodivé materiály, ako napríklad tepelne vodivé silikón alebo tepelné vodivé listy, medzi IR2104 a horúčavami alebo PCB, aby sme výrazne zlepšili účinnosť prenosu tepla a zníženie tepelného odporu, čím sa výrazne zvýšilo celkový efekt rozptyľovania tepla.Tepelne vodivý silikón, ako lepidlo s vysokou tepelnou vodivosťou, sa dá pevne prilepiť na povrch IR2104 a chladiča alebo PCB, čím sa medzi nimi účinne vyplňuje malé medzery, čím sa znižuje tepelná odolnosť.

Znížiť pracovné zaťaženie

Môžeme tiež znížiť teplo generované IR2104 znížením jeho pracovného zaťaženia.Napríklad, keď systém nevyžaduje vysoký výkon, môžeme zvážiť zníženie vstupného napätia IR2104.Zníženie vstupného napätia môže priamo znížiť vnútornú spotrebu energie čipu, čo zase znižuje tvorbu tepla.Pri znižovaní napätia sa samozrejme musíme uistiť, že IR2104 stále funguje správne a spĺňa výkonnostné požiadavky systému.

Chladne/chladič: Chladič alebo chladič je bežný spôsob, ako rozptýliť teplo.Inštaláciou chladiča okolo alebo nad IR2104 sa môže účinne zvýšiť oblasť rozptylu tepla, čím sa zníži prevádzkovú teplotu čipu.Pri navrhovaní chladiča by sme mali plne zvážiť prevádzkový prúd, okolitú teplotu a ďalšie faktory čipu, aby sme zaistili, že účinok rozptylu tepla je optimálny.

Optimalizujte rozloženie PCB: Pri návrhu PCB, aby sme zabránili tepelnému rušeniu s IR2104 spôsobeným inými komponentmi, ktoré generujú viac tepla, mali by sme tieto komponenty umiestniť mimo čipu.Komponenty, ako sú Power MOSFETS alebo IGBT, tiež vytvárajú veľa tepla, keď pracujú, a ak sú príliš blízko k IR2104, ich teplo sa môže preniesť do čipu, čo vedie k zvýšeniu teploty čipu.Preto by sme sa pri rozmiestnení čipu mali ubezpečiť, že tieto komponenty, ktoré generujú viac tepla, sa udržiavajú v určitej vzdialenosti od IR2104, aby sa minimalizoval vplyv tepla na čip.

Problém s mŕtvymi zónami

Ako vodič na vysokej strane a nízko na strane je IR2104 špeciálne navrhnutý na pohon obvodov H-most.Môže efektívne vyriešiť problém s mŕtvou zónou v obvodoch m-mostíka.Tu je niekoľko spôsobov, ako IR2104 rieši problém s mŕtvou zónou v hnacích obvodoch H-Bridge:

Kompenzácia Mŕtve časy: Vodič IR2104 poskytuje kolík na kompenzáciu mŕtvych časov.Úpravou napätia tohto kolíka je možné nastaviť výšku kompenzácie mŕtveho času.Zvýšením alebo znížením kompenzácie mŕtvych časov je možné časový rozdiel medzi špičkovým MOS a MOS s nízkym koncom upraviť tak, aby vyriešil problém s mŕtvou zónou.

Bipolárna jednotka: Vodič IR2104 môže súčasne ovládať a vypnúť špičkovú MOS a nízku úroveň MOS.To zaisťuje, že časový rozdiel medzi špičkovým MOS a nízkym koncom MOS je presne kontrolovaný, aby sa predišlo problémom s mŕtvymi zónami.

Nastavenie času oneskorenia: Ovládač IR2104 má vyhradený kolík na nastavenie času oneskorenia.Upravením kapacity a odporu na kolíku je možné nastaviť čas oneskorenia medzi špičkovým MOS a MOS s nízkym koncom.Zvýšenie času oneskorenia môže zabezpečiť, aby sa špičkový MOS a MOS s nízkym koncom nebudú súčasne zapnuté alebo vypnuté, čím sa vyhnú výskytu problémov s mŕtvymi zónami.

Často kladené otázky [FAQ]

Q1.Prečo potrebujeme ovládače MOSFET?

Vodiči brány sú prospešné pre operáciu MOSFET, pretože vysokohorská jazda poskytovaná bráne MOSFET znižuje čas prepínania medzi bránou zapnutia/vypínania, čo vedie k zvýšenej výkonu MOSFET a tepelnej účinnosti.

Q2.Aké je maximálne napätie IR2104?

Plošný kanál sa môže použiť na pohon N-kanálového výkonu MOSFET alebo IGBT vo vysokej bočnej konfigurácii, ktorá pracuje od 10 do 600 voltov.

Q3.Na čo sa IR2104 používa?

IR2104 je vysokorýchlostné, vysokorýchlostné výkonné MOSFET a IGBT ovládač so závislými vysokými a nízkymi stranami referenčnými výstupnými kanálmi.Proprietárne technológie HVIC a LATCH Immunity CMOS umožňujú drsnú monolitickú konštrukciu.Logický vstup je kompatibilný so štandardnými CMOS alebo LSTTL Out-Puts.

Q4.Aký je rozdiel medzi IR2101 a IR2104?

IR2104 je vysokorýchlostné, vysokorýchlostné výkonné MOSFET a IGBT vodič s nezávislými vysokými a nízkymi stranami referenčnými výstupnými kanálmi.V porovnaní, IR2101 je vodič vysokej a nízkej bočnej.IRS2104 je nový produkt HVIC, ktorý nahrádza IR2101 a je kompatibilný s jeho predchodcom.