Op 2024/08/29 564

IR2104 Comprehensive Guide: High Performance Half Bridge Drivers

Catalogus

IR2104 Beschrijving

De IR2104 is een driver van een halve brug die een input met een laag vermogen accepteert om een ​​hoogstroomaandrijving uit te voeren en de poort van een krachtige transistor zoals een Power MOSFET levert.Bovendien kan de IR2104 -poortdriver worden gebruikt als een niveau shifter en stroomversterker.De uitvoerkanalen van de IGBT- en MOSFET-stuurprogramma's werken op referenties aan de hoge en lage zijde, terwijl de logische ingangen werken op 3,3V-logica en compatibel zijn met LSTTL- en CMOS-uitgangen.Geen van deze technologieën is onderworpen aan gepatenteerde HVC's en vergrendelingen, dus het maakt monolithische constructie mogelijk.

Het IR2104 -aandrijfcircuit bestaat voornamelijk uit drie delen: invoerfase, logische besturing en uitvoerfase.De invoerfase omvat een ingangsisolator en een ingangsfiltercircuit om het besturingssignaal en de voedingsruppel te isoleren.Logica -besturingselement omvat een logische invoerfase en een logische uitvoerfase, die worden gebruikt om bedieningssignalen te ontvangen en aandrijfsignalen te genereren.De uitvoerfase omvat bestuurder- en stroomfasen voor het besturen van MOSFET's of IGBT's.

Alternatieve modellen:

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• Ir2104pbf

IR2104 Karakteristieken van halfbruggeperscircuit

Brede bedieningsspanningsbereik: IR2104 ondersteunt een breed bedrijfsspanningsbereik, van 10V tot 20V, geschikt voor verschillende rijbehoeften.

Interne stroomdetectie: IR2104 heeft een interne stroomdetectiefunctie die de stroom van de MOSFET met een lage zijde kan meten en feedback om te bereiken om de luscontrole te bereiken.

Hoog efficiëntie: IR2104 hanteert een sterk geïntegreerd ontwerp en het bestuurderscircuit heeft de kenmerken van een hoog efficiëntie en een laag stroomverbruik.Laadpomptechnologie kan hoogfrequente rijsignalen bieden, waardoor MOSFETS snel kan veranderen en het energieverlies kan verminderen.

Beschermingsfuncties: IR2104 heeft een verscheidenheid aan beveiligingsfuncties, waaronder bescherming van over-temperatuur, overstroombeveiliging en onderspanningsvergrendelingsfuncties.Deze beschermingsfuncties kunnen het circuit effectief beschermen en de systeembetrouwbaarheid verbeteren.

Hoge huidige rijmogelijkheden: IR2104 integreert hoge en lage bestuurders met een sterke rijmogelijkheden.Het kan een hoge piekstroom- en onmiddellijke stroomwerkmogelijkheden bieden en is geschikt voor krachtige toepassingen.

IR2104 Werkprincipe van halfbruggeprogramma's

Dit driverontwerp is relatief eenvoudig te begrijpen op basis van signaallogische analyse, maar om een ​​diepgaand begrip en een betere toepassing te bereiken, moeten we een meer diepgaande analyse van het circuit uitvoeren en theoretische analyse en berekening uitvoeren om de parameters van sommige te bepalenperifere componenten.Nu voeren we een eenvoudige analyse van de interne structuur uit.Wanneer de chip is geselecteerd, gaat het ingangssignaal door de dode zone of het afbraakbeveiligingscircuit en wordt vervolgens verdeeld in twee kanalen en respectievelijk naar de bovenste en onderste sets CMOS -circuits gestuurd.Onder hen wordt het lagere pad geregeld door "0" om te leiden en het signaal wordt direct verzonden;Terwijl het bovenste pad wordt ingeschakeld door "1", wordt het signaal eerst geregeld door de bufferbufferbufferbuffer om de signaalbuffering en niveauconversie te voltooien en vervolgens Enter te verzenden.

Wanneer 0 in eerste instantie wordt geschreven: de bovenste CMOS -bovenste transistor wordt ingeschakeld en wordt Lo van de drijvende toestand naar het potentieel van de chipvoeding verhoogd.Daarom wordt de geleidingsspanning VCC gegenereerd tussen LO en COM, waardoor de MOS van de onderste halve brug wordt ingeschakeld;Tegelijkertijd wordt de bovenste CMO's onderste transistor ingeschakeld en zijn HO en Vs kortsluiting, waardoor de bovenste halfbrug-MOS wordt uitgeschakeld.

Wanneer 1 aanvankelijk wordt geschreven: de bovenste CMOS-bovenste transistor wordt ingeschakeld en vertrouwt op het bootstrap-effect van de condensator, wordt de geleidingsspanning VCC gegenereerd tussen HO en VS, waardoor de MOS van de bovenste halfbrug wordt ingeschakeld;Terwijl de lagere CMOS lagere transistor wordt ingeschakeld, zijn LO en COM kortgesloten, waardoor de MOS van de onderste halve brug wordt uitgeschakeld.

Het is te zien dat de voedingspanning van IR2104 groter moet zijn dan de geleidingsspanning van de geselecteerde MOS of IgBT -buis.In het Smart Car Circuit bijvoorbeeld is de 12V voedingspanning die wordt gebruikt door IR2104 groter dan de aanwijzingen van LR7843, 4.5V.Dit ontwerp zorgt voor de normale werking van de bestuurder en voorkomt effectief prestatiedegradatie of schade veroorzaakt door onvoldoende spanning.

Praktische toepassing van IR2104

IR2104 heeft een breed scala aan toepassingen in praktische toepassingen.Twee typische applicatiecircuits worden hieronder geïntroduceerd:

Full-Bridge Drive Circuit

Stuurcircuit met volledige brug is een van de meest voorkomende toepassingen van IR2104.Het bestaat meestal uit twee IR2104 -chips en vier Power MOSFET's en inductoren.In dit circuit zijn twee IR2104's verantwoordelijk voor het regelen van de schakelaars van de MOSFET's op respectievelijk de bovenste en onderste zijden om DC -vermogen om te zetten in AC -vermogen.Door precies de schakelsnelheid en de werkcyclus van de MOSFET's aan beide zijden te regelen, kan het een efficiënte stroomconversie en uitvoercontrole bereiken.Dit soort full-bridge aandrijfcircuit wordt vaak gebruikt in stroomconversie, omvormer en andere velden.

Halfbrug drive circuit

Half-brugaandrijfcircuit is een andere belangrijke toepassing van IR2104.Het bestaat meestal uit een IR2104 -chip, een macht MOSFET en een inductor.In dit circuit is IR2104 verantwoordelijk voor het genereren van het PWM -signaal en het omzetten van DC -vermogen naar AC -vermogen door het schakelen van de MOSFET te regelen.De IR2104 kan de schakelsnelheid en duty cyclus van MOSFET's regelen om een ​​precieze regeling van de uitgangsspanning en stroom te bereiken.Dit halfbrug-aandrijfcircuit wordt veel gebruikt in DC-motoraandrijvingen, omvormers en andere velden.

Aanbevolen bedrijfsomstandigheden van IR2104

Het timingdiagram van de invoer- of uitvoerlogica wordt in de volgende afbeelding weergegeven.Voor de juiste werking moet het apparaat binnen de aanbevolen omstandigheden worden gebruikt.De VS -offset -rating wordt getest met alle benodigdheden die zijn vooringenomen bij 15V -differentieel.

Wat zijn de warmtedissipatiemaatregelen voor IR2104?

De volgende zijn enkele gebruikelijke IR2104 warmte -dissipatiemaatregelen:

Gebruik van thermisch geleidende materialen

We kunnen thermisch geleidende materialen gebruiken, zoals thermisch geleidende siliconen of thermische geleidende vellen, tussen de IR2104 en de koellichaam of PCB, om de efficiëntie van warmteoverdracht aanzienlijk te verbeteren en de thermische weerstand te verminderen, waardoor het totale warmtedissipatie -effect aanzienlijk wordt verbeterd.Thermisch geleidende siliconen, als een lijm met een hoge thermische geleidbaarheid, kan strak worden vastgehouden aan het oppervlak van de IR2104 en het koellichaam of PCB, waardoor de kleine gaten ertussen effectief worden gevuld, waardoor de thermische weerstand wordt verminderd.

De werklast verminderen

We kunnen ook de door de IR2104 gegenereerde warmte verminderen door de werklast te verlagen.Wanneer het systeem bijvoorbeeld geen hoog vermogen nodig heeft, kunnen we overwegen de ingangsspanning van IR2104 te verminderen.Het verlagen van de ingangsspanning kan het interne stroomverbruik van de chip rechtstreeks verminderen, wat op zijn beurt de warmteopwekking vermindert.Hoewel we de spanning verlagen, moeten we er natuurlijk voor zorgen dat de IR2104 nog steeds goed werkt en voldoet aan de prestatievereisten van het systeem.

Warmto -wastafel/Warmtegevoelig: Warmto -wastafel of stoerespoeling is een veel voorkomende manier om warmte af te voeren.Door een koellichaam rond of boven de IR2104 te installeren, kan het warmtedissipatiegebied effectief worden verhoogd, waardoor de bedrijfstemperatuur van de chip wordt verlaagd.Bij het ontwerpen van het koellichaam moeten we de bedrijfsstroom, de omgevingstemperatuur en andere factoren van de chip volledig overwegen om ervoor te zorgen dat het warmte -dissipatie -effect optimaal is.

Optimaliseer de PCB -lay -out: in het PCB -ontwerp, om thermische interferentie met IR2104 veroorzaakt door andere componenten die meer warmte genereren te voorkomen, moeten we deze componenten van de chip plaatsen.Componenten zoals Power MOSFET's of IGBT's genereren ook veel warmte wanneer ze werken, en als ze te dicht bij de IR2104 zijn, kan hun warmte worden overgebracht naar de chip, wat resulteert in een toename van de chiptemperatuur.Daarom moeten we bij het opleggen van de chip ervoor zorgen dat deze componenten die meer warmte genereren op een bepaalde afstand van de IR2104 worden bewaard om het effect van warmte op de chip te minimaliseren.

Probleem met dode zone

Als driver aan de hoge en lage zijde is IR2104 speciaal ontworpen om H-Bridge-circuits aan te sturen.Het kan het probleem van de dode zone in H-Bridge-circuits effectief oplossen.Hier zijn enkele manieren waarop IR2104 het probleem van de dode zone in H-Bridge Drive-circuits oplost:

Dode Time Compensation: IR2104 Driver biedt een dode tijdcompensatiepen.Door de spanning van deze pin aan te passen, kan de compensatiebedrag van de dode tijd worden ingesteld.Door de dode tijdcompensatie te vergroten of te verminderen, kan het tijdsverschil tussen de high-end MOS en de low-end MOS worden aangepast om het probleem van de dode zone op te lossen.

Bipolaire drive: IR2104-chauffeur kan tegelijkertijd de aan en uit high-end MOS en low-end MO's regelen.Dit zorgt ervoor dat het tijdsverschil tussen high-end MOS en low-end MOS nauwkeurig wordt gecontroleerd om problemen met dode zone te voorkomen.

Vertragingstijdinstelling: de IR2104 -driver heeft een speciale pin voor het instellen van de vertragingstijd.Door de capaciteit en weerstand op de pen aan te passen, kan de vertragingstijd tussen de high-end MOS en de low-end MOS worden ingesteld.Het vergroten van de vertragingstijd kan ervoor zorgen dat de hoogwaardige MOS en de low-end MOS niet tegelijkertijd worden ingeschakeld of uitgeschakeld, waardoor het optreden van problemen met dode zone wordt voorkomen.

Veelgestelde vragen [FAQ]

Q1.Waarom hebben we MOSFET -stuurprogramma's nodig?

Gate-stuurprogramma's zijn gunstig voor de werking van MOSFET omdat de hoogstroomaandrijving aan de MOSFET-poort de schakeltijd tussen de poort aan/uit-stadia vermindert, wat leidt tot verhoogd MOSFET-vermogen en thermische efficiëntie.

Q2.Wat is de maximale spanning van IR2104?

Het zwevende kanaal kan worden gebruikt om een ​​N-kanaal-power MOSFET of IGBT in de hoge zijconfiguratie aan te drijven die werkt van 10 tot 600 volt.

Q3.Waar wordt IR2104 voor gebruikt?

De IR2104 is een hoogspanning, hoge snelheid MOSFET en IGBT -driver met afhankelijke hoge en lage zijde waarnaar uitgangskanalen worden verwezen.Proprietaire HVIC en LATCH IMMUNE CMOS -technologieën maken een robuuste monolithische constructie mogelijk.De logische input is compatibel met standaard CMOS of LSTTL out-puts.

Q4.Wat is het verschil tussen IR2101 en IR2104?

De IR2104 is een hoogspannings-, snelle MOSFET- en IGBT-stuurprogramma met een onafhankelijke hoge en lage zijde waarnaar uitgangskanalen met hoge en lage zijde worden verwezen.Ter vergelijking: de IR2101 is een driver met een hoge en lage zijde.De IRS2104 is een nieuw HVIC-product dat de IR2101 vervangt en pin-to-pins compatibel is met zijn voorganger.