på 2024/08/29 532

IR2104 Comprehensive Guide: High Performance Half Bridge Drivers

Katalog

IR2104 Beskrivning

De IR2104 är en halvbryggor som accepterar en låg effektinmatning för att mata ut en hög ström drivkraft och levererar grinden till en hög krafttransistor såsom en kraftmosfet.Dessutom kan IR2104 GATE -drivrutinen användas som en nivåskiftare och kraftförstärkare.Utgångskanalerna för IGBT- och MOSFET-drivrutinerna arbetar med referenser med hög sida och låg sida, medan logikingångarna fungerar på 3.3V-logik och är kompatibla med LSTTL- och CMOS-utgångar.Ingen av dessa tekniker är föremål för egna HVC: er och spärrar, så det möjliggör monolitisk konstruktion.

IR2104 -drivkretsen består huvudsakligen av tre delar: ingångssteg, logikstyrning och utgångssteg.Ingångssteget innehåller en ingångsisolator och en ingångsfilterkrets för att isolera styrsignalen och strömförsörjningsbruset.Logikkontrollen innehåller ett logikinmatningssteg och ett logikutgångssteg, som används för att ta emot styrsignaler och generera drivsignaler.Utgångssteget inkluderar förar- och kraftsteg för att köra MOSFETS eller IGBT.

Alternativa modeller:

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104 Halvbryggarkretsegenskaper

Brett driftsspänningsområde: IR2104 stöder ett brett driftsspänningsområde, från 10V till 20V, lämpligt för olika körbehov.

Intern strömdetektering: IR2104 har en intern strömdetekteringsfunktion som kan mäta och återkoppla strömmen för lågsidan MOSFET för att uppnå kontroll av sluten sling.

Hög effektivitet: IR2104 antar en mycket integrerad design, och förarkretsen har egenskaperna för hög effektivitet och låg effektförbrukning.Laddningspumpsteknik kan ge högfrekventa körsignaler, vilket gör att MOSFETS kan växla snabbt och minska energiförlusten.

Skyddsfunktioner: IR2104 har en mängd olika skyddsfunktioner, inklusive skydd över temperatur, överströmsskydd och underspänningsfunktioner.Dessa skyddsfunktioner kan effektivt skydda kretsen och förbättra systemets tillförlitlighet.

Hög strömkörningsförmåga: IR2104 integrerar högsidan och lågsidan med stark körförmåga.Det kan ge hög toppström och omedelbar strömförsörjningsfunktioner och är lämplig för högeffektiva applikationer.

IR2104 Halvbryggsförarens arbetsprincip

Denna förardesign är relativt lätt att förstå baserat på signallogisk analys, men för att uppnå djupgående förståelse och bättre tillämpning måste vi göra en mer djupgående analys av kretsen och utföra teoretisk analys och beräkning för att bestämma parametrarna för vissaperifera komponenter.Nu gör vi en enkel analys av den interna strukturen.När chipet väljs, kommer insignalen att passera genom den döda zonen eller nedbrytningsskyddskretsen och sedan delas upp i två kanaler och skickas till de övre och nedre uppsättningarna av CMOS -kretsar.Bland dem styrs den lägre vägen av "0" för att genomföra, och signalen skickas direkt;Medan den övre vägen är påslagen av "1" kommer signalen först att kontrolleras av det höga pulsströmbuffertsteget för att slutföra signalbuffring och nivåomvandling och sedan skicka enter.

När 0 initialt skrivs: den nedre CMO: s övre transistor är påslagen, och LO höjs från det flytande tillståndet till chip -strömförsörjningspotentialen.Därför genereras ledningsspännings -VCC mellan LO och COM, vilket gör att Mos på den nedre halvbron slås på;Samtidigt är den övre CMO: s nedre transistor påslagen och HO och VS är kortslutna, vilket gör att den övre halvbron MOS stängs av.

När 1 initialt skrivs: den övre CMO: s övre transistor är påslagen, och förlitar sig på kondensatorns bootstrap-effekt, genereras ledningsspännings-VCC mellan HO och VS, vilket orsakar MOS för den övre halvbron slås på;Medan den nedre CMO: s lägre transistor är påslagen, är LO och COM kortslutna, vilket gör att MOS på den nedre halvbron stängs av.

Det kan ses att strömförsörjningsspänningen för IR2104 måste vara större än ledningsspänningen för den valda MOS- eller IGBT -röret.Till exempel, i den smarta bilkretsen är 12V strömförsörjningsspänning som används av IR2104 större än tändspänningen på LR7843, 4,5V.Denna design säkerställer den normala driften av föraren och förhindrar effektivt nedbrytning eller skador som orsakas av otillräcklig spänning.

Praktisk tillämpning av IR2104

IR2104 har ett brett utbud av användningsområden i praktiska tillämpningar.Två typiska applikationskretsar introduceras nedan:

Fullbronkörningskrets

Full-Bridge Driver Circuit är en av de vanligaste tillämpningarna av IR2104.Det består vanligtvis av två IR2104 -chips och fyra kraftmosfets och induktorer.I denna krets är två IR2104s ansvariga för att styra omkopplarna på MOSFET: erna på de övre respektive nedre sidorna för att konvertera DC -effekt till växelström.Genom att exakt styra MOSFET: s växlingshastighet och arbetscykel kan den uppnå effektiv kraftomvandling och utgångskontroll.Denna typ av drivkrets med fullbrygg används ofta i kraftomvandling, växelriktare och andra fält.

Halvbryggkrets

Half-Bridge Drive Circuit är en annan viktig tillämpning av IR2104.Det består vanligtvis av ett IR2104 -chip, en kraftmosfet och en induktor.I denna krets är IR2104 ansvarig för att generera PWM -signalen och konvertera DC -effekt till växelström genom att kontrollera MOSFET: s växling.IR2104 kan styra omkopplingshastigheten och tullcykeln för MOFETS för att uppnå exakt kontroll av utgångsspänningen och strömmen.Denna halvbriddrivkrets används ofta i DC-motordrivna, växelriktare och andra fält.

Rekommenderade driftsförhållanden för IR2104

Ingångs- eller utgångslogikens tidsdiagram visas i följande figur.För korrekt drift ska enheten användas inom de rekommenderade förhållandena.VS Offset -betyg testas med alla leveranser partiska vid 15V -differentialen.

Vilka är värmeavledningsåtgärderna för IR2104?

Följande är några vanliga IR2104 värmespridningsåtgärder:

Användning av termiskt ledande material

Vi kan använda termiskt ledande material, såsom termiskt ledande silikon eller termiska ledande ark, mellan IR2104 och kylflänsen eller PCB, för att avsevärt förbättra effektiviteten för värmeöverföring och minska termisk motstånd, och därmed förbättra den totala värmeförstärkningseffekten.Termiskt ledande silikon, som ett lim med hög värmeledningsförmåga, kan fästas tätt till ytan på IR2104 och kylflänsen eller PCB, effektivt fyller de små luckorna mellan dem, vilket minskar termisk motstånd.

Minska arbetsbelastningen

Vi kan också minska värmen som genereras av IR2104 genom att sänka dess arbetsbelastning.När systemet till exempel inte kräver hög effekt kan vi överväga att minska ingångsspänningen för IR2104.Att sänka ingångsspänningen kan direkt minska den interna kraftförbrukningen för chipet, vilket i sin tur minskar sin värmeproduktion.Naturligtvis, medan vi sänker spänningen, måste vi se till att IR2104 fortfarande fungerar ordentligt och uppfyller systemets prestandakrav.

Kylfläns/kylfläns: Kylfläns eller kylfläns är ett vanligt sätt att sprida värme.Genom att installera en kylfläns runt eller över IR2104 kan värmeavledningsområdet effektivt ökas, vilket minskar chipets driftstemperatur.När vi utformar kylflänsen bör vi helt överväga chipets driftsström, omgivningstemperatur och andra faktorer för att säkerställa att värmeavledningseffekten är optimal.

Optimera PCB -layouten: I PCB -designen, för att undvika termisk störning med IR2104 orsakad av andra komponenter som genererar mer värme, bör vi placera dessa komponenter bort från chipet.Komponenter som Power MOSFETS eller IGBT genererar också mycket värme när de arbetar, och om de är för nära IR2104 kan deras värme överföras till chipet, vilket resulterar i en ökning av chip -temperaturen.Därför, när vi lägger ut chipet, bör vi se till att dessa komponenter som genererar mer värme hålls på ett visst avstånd från IR2104 för att minimera värmeffekten på chipet.

Dödszonproblem

Som en högsidan och lågsidan förare är IR2104 speciellt utformad för att driva H-bryggkretsar.Det kan effektivt lösa problemet med döda zon i H-bridge-kretsar.Här är några sätt IR2104 löser problemet med döda zon i H-Bridge Drive-kretsar:

Dödtidskompensation: IR2104 Driver tillhandahåller en dödtidskompensationsstift.Genom att justera spänningen på denna stift kan kompensationsbeloppet för den döda tiden ställas in.Genom att öka eller minska den döda tidskompensationen kan tidsskillnaden mellan avancerade MO: er och Low-End MOS justeras för att lösa problemet med döda zon.

Bipolär enhet: IR2104-förare kan styra på och av avancerad MOS och Low-End MOS samtidigt.Detta säkerställer att tidsskillnaden mellan avancerade MO: er och Low-End MO: er styrs exakt för att undvika problem med döda zon.

Fördröjningstidsinställning: IR2104 -drivrutinen har en dedikerad stift för att ställa in fördröjningstiden.Genom att justera kapacitansen och motståndet på stiftet kan fördröjningstiden mellan avancerade MO: er och den låga MOS ställts in.Att öka fördröjningstiden kan säkerställa att avancerade MO: er och låg-end MO: er inte kommer att slås på eller av samtidigt och därmed undvika förekomsten av döda zonproblem.

Vanliga frågor [FAQ]

Q1.Varför behöver vi MOSFET -förare?

Gate Drivers är fördelaktiga för MOSFET-drift eftersom den högströmsdrivna enheten som tillhandahålls till MOSFET-grinden minskar växlingstiden mellan grinden på/av-steg vilket leder till ökad MOSFET-effekt och termisk effektivitet.

Q2.Vad är den maximala spänningen för IR2104?

Den flytande kanalen kan användas för att driva en N-kanal Power MOSFET eller IGBT i den höga sidokonfigurationen som fungerar från 10 till 600 volt.

Q3.Vad används IR2104 för?

IR2104 är en högspänning, höghastighetseffekt MOSFET och IGBT -drivrutin med beroende höga och låga sidor refererade utgångskanaler.Egenskapär HVIC och spärr immun CMOS -teknik möjliggör robustiserad monolitisk konstruktion.Logikingången är kompatibel med standard CMOS eller LSTTL Out-Puts.

Q4.Vad är skillnaden mellan IR2101 och IR2104?

IR2104 är en högspännings, höghastighets kraft MOSFET och IGBT-drivrutin med oberoende höga och låga sidor refererade utgångskanaler.Som jämförelse är IR2101 en hög och låg sidoförare.IRS2104 är en ny HVIC-produkt som ersätter IR2101 och är pin-to-pin kompatibel med sin föregångare.