IR2110: een uitgebreide gids voor MOSFET en IGBT -poortdrivers met een hoog vermogen
Catalogus
IR2110 is een krachtige MOSFET en IGBT Dedicated Gate Drive Integrated Circuit ontwikkeld en op de markt gebracht rond 1990 door American International Rectifier Company met behulp van zijn unieke hoogspanning geïntegreerde circuit en deurvrije CMOS-technologie.Het is op grote schaal gebruikt in stroomaanpassingsvelden zoals stroomconversie en motorsnelheidsregulering.Hieronder zullen we de kenmerken, functies, werkingsprincipe en toepassingen van IR2110 in detail introduceren.
IR2110 Beschrijving
IR2110 is een monolithische geïntegreerde stuurprogramma-module die dual-channel, gate-driver, hoogspannings- en hogesnelheidstroomapparaten integreert.Vanwege zijn kleine, lage kosten, hoge integratie, snelle respons, hoge biasspanning en sterke rijmogelijkheden, is dit soort Bootstrap -geïntegreerd circuit op grote schaal gebruikt in motortraden, stroomconversie en andere vermogenstoepassingen sinds de introductie.Op het gebied van rijden is het vooral geschikt voor het besturen van Power MOSFET en IGBT.IR2110 maakt gebruik van geavanceerde bootstrap -circuit- en niveau -conversietechnologie, die de besturingsvereisten van vermogensapparaten door logische circuits aanzienlijk vereenvoudigt, waardoor elk paar MOSFET's (bovenste en lagere transistoren) een IR2110 kunnen delen, en alle IR2110's kunnen een onafhankelijke stroomvoorziening delen.Voor een typische driefasige brugomvormer samengesteld uit 6 buizen, kunnen slechts 3 stuks IR2110 worden gebruikt om 3 brugarmen aan te drijven en is slechts één 10V tot 20V-voeding nodig.Een dergelijk ontwerp vermindert aanzienlijk de grootte van het aandrijfcircuit en het aantal voedingen in technische toepassingen, vereenvoudigt de systeemstructuur en verbetert daarmee de betrouwbaarheid van het systeem.
Alternatieven en equivalenten:
• IR2110L4
• TC4467EPD
Hoofdfuncties van IR2110
IR2110 heeft de volgende hoofdfuncties:
• Dubbele invoersignalen, ter ondersteuning van vier verschillende besturingsmodi
• Sterk anti-interferentievermogen en elektromagnetische compatibiliteit kunnen zich aanpassen aan een verscheidenheid aan harde bedrijfsomgevingen
• Ingebouwde laadpompcircuit om een hoge zijspanning te bieden om de uitgangscapaciteit te verbeteren
• Ondersteuning van hoogspannings-, hoge-snelheidsaandrijving, kan IGBT, MOSFET en andere stroomschakelbuizen aandrijven
• Ingebouwde kortsluitbescherming, over-temperatuurbescherming, overspanningsbescherming, bescherming onder de spanning en overstroombeveiliging en andere beschermingsmechanismen
Functioneel blokdiagram van IR2110
Samenvatting van functies
• DV/dt immuun
• Uitgangen in fase met ingangen
• Onderspanningslotout voor beide kanalen
• Gate Drive -leveringsbereik van 10V tot 20 V
• Logica en stroomgrond + /- 5 V Offset
• 3.3 V Logica compatibel
• Scheiden de logische leveringsbereik van 3,3 V tot 20 V
• Volledig operationeel tot +500 V
• Volledig operationele tot +600 V -versie beschikbaar (IR2113)
• Cyclus per cycle-rand-geactiveerde afsluit logica
• CMOS Schmitt-getriggerde ingangen met pull-down
• Matched propagatievertraging voor beide kanalen
• Drijvend kanaal ontworpen voor bootstrap -werking
Werkprincipe van IR2110
IR2110 bestaat voornamelijk uit drie delen: niveauconversie, logische input en uitvoerbescherming.De reden waarom IR2110 zo populair is, is dat de vele voordelen het mogelijk maken om veel problemen te voorkomen bij het bouwen en ontwerpen van systeemcircuits.In het ontwerp van hoogspanningscircuits met drijvende bootstrap kan IR2110 bijvoorbeeld de hoge en lage poorten effectief regelen, waardoor het aantal vereiste extra rijvoedingen aanzienlijk wordt verminderd.De onderstaande afbeelding toont het driving halfbrug circuit van de IR2110-stuurprogramma-chip.Het demonstreert eenvoudig en duidelijk het bootstrapping-principe van het high-side ophangingscircuit.Onder hen is C1 de bootstrap -condensator, VD1 is de bootstrap -diode en C2 is de filtercondensator voor de voedingsspanning VCC.
Ten eerste wordt verwacht dat Bootstrap -condensator C1 de spanning van VCC kan weerstaan wanneer S1 wordt uitgeschakeld.Wanneer VM1 is ingeschakeld, is VM2 uitgeschakeld en is HIN hoog, de VC1 -spanning wordt toegepast tussen de poort en de bron (of emitter) van S1.Vervolgens wordt de bootstrap -condensator C1 ontladen door een lus gevormd door RG1, VM1, Gate en Bron, waardoor VC1 gelijk is aan de spanningsbron, waardoor S1 wordt geactiveerd om in te schakelen.
Aan de andere kant worden de signalen tussen HIN en LIN beschouwd als aanvullende inputs.Wanneer LIN laag is, is VM3 uitgeschakeld en is VM4 ingeschakeld.Op dit moment wordt de lading snel op de grond vrijgegeven via de RG2 in de S2 -poort en de chip in de bron.Elektriciteit is een energiebron, en tijdens dit proces zal dode tijd een impact hebben, zodat S2 wordt uitgeschakeld voordat S1 wordt ingeschakeld.
Wanneer Hin laag is, wordt VM1 uitgeschakeld en wordt VM2 ingeschakeld.Op dit moment wordt de lading in de poort van S1 snel ontladen via RG1 en VM2, waardoor S1 wordt uitgeschakeld.Na een korte dode tijd (TD) stijgt Lin naar hoog niveau, waardoor S2 wordt ingeschakeld.Op dit moment laadt de voedingsspanning VCC de bootstrap -condensator C1 tot S2 en VD1, waardoor het vermogen van de bootstrap -condensator C1 snel toeneemt.Dit proces wordt continu herhaald en vormt een cyclus.
Toepassing van IR2110
• witgoed
• Space- en satellietcommunicatiesystemen
• DC -motorrijder
• Batterijbeheersysteem (BMS)
• Pure Sinus Wave -omvormer
Wat is het verschil tussen IR2110 en IR2113?
IR2110 en IR2113 zijn beide bestuurderschips geproduceerd door Infineon voor rijvermogensschakelaars zoals MOSFET's en IGBT's.Ze worden gebruikt in stroomelektronica -toepassingen om schakelelementen in circuits te regelen en te beschermen.Hoewel hun basisfuncties vergelijkbaar zijn, zijn er enkele verschillen in bepaalde aspecten.De volgende zijn enkele van de belangrijkste verschillen tussen de IR2110 en IR2113:
Hoofdtoepassingen
De IR2110 wordt vaak gebruikt in omvormers met een hoog vermogen, AC -drives en motoraandrijvingen vanwege de hoge aandrijfmogelijkheid en geschiktheid voor toepassingen met een hoog vermogen.Terwijl IR2113 geschikt is voor kleine en middelgrote stroomtoepassingen zoals lichte omvormers, LED -stuurprogramma's, enz.
Pin -functie
De IR2110 heeft een ingangspen voor dode-tijdregeling, waarmee u de vertraging tussen de schakelelementen aan de hoge en lage zijde kunt instellen om cross-condenctie te voorkomen.De IR2113 heeft echter geen speciale dode-time controlepin, maar een vergelijkbare functie kan worden gerealiseerd met externe circuits.
Pinout en circuitindeling
De LR2110 heeft een relatief complexe pinout vanwege de dual-channel structuur, waardoor meer externe componenten nodig zijn om de bovenste en onderste halfbrug-circuits te configureren.LR2113 heeft een relatief eenvoudige pinout vanwege de driekanaalsstructuur, waardoor het geschikt is voor meer vereenvoudigde stuurprogramma's.
Output rijmogelijkheden
IR2110 kan een hoge rijstroom bieden in de uitgangsfase, die geschikt is voor het stimuleren van componenten met hoge stroomschakelen.IR2113 heeft een relatief lage uitvoercapaciteit, wat geschikt is voor componenten van kleine en middelgrote stroomschakeling.
Aantal uitvoerkanalen
IR2110 is een tweekanaals driver met twee onafhankelijke uitvoerkanalen voor het aansturen van bovenste en onderste halve brug schakelelementen.IR2113 is een driekanaals stuurprogramma met drie uitgangskanalen, waarvan er twee worden gebruikt voor schakelelementen aan de hoge en lage side, en de andere voor optionele voedingsvoorraden aan de hoge of lage zijde.
Hoe gebruik ik IR2110 om een enkele MOSFET -buis aan te sturen?
De basisstappen voor het gebruik van IR2110 om een enkele MOSFET te sturen, zijn als volgt.Eerst verbinden we de VCC -pin op een 5V- of 12V -voeding en de COM -pin op de grond.Vervolgens verbinden we de bron van de MOSFET op de stroomgrond en de afvoer op de belasting van het circuit.Vervolgens verbinden we de poort van de MOSFET met een van de HO- of LO -pins van de IR2110, terwijl de andere pin moet worden aangesloten op de stroomgrond.Volgens de specifieke behoeften van het circuit kunnen we de circuitprestaties optimaliseren door de RC -vertragingstijd, duty cycle en andere parameters van IR2110 aan te passen.Om de MOSFET en IR2110 te beschermen, moeten we overstroom, overspanning, overtemperatuur en andere beschermingsmechanismen aan het circuit toevoegen.
Houd er rekening mee dat hoewel het rijcircuit van een enkele MOSFET -buis eenvoudig lijkt, het nog steeds zorgvuldig moet worden ontworpen volgens specifieke circuitvereisten en toepassingsscenario's om de stabiliteit en betrouwbaarheid van het circuit te waarborgen.Bovendien moeten we tijdens de werking zich strikt houden aan veiligheidsvoorschriften en operationele procedures, en oppassen voor potentiële veiligheidsrisico's zoals elektrische schokken en kortsluiting.
Veelgestelde vragen [FAQ]
1. Wat is IR2110 MOSFET?
De IR2110/IR2113 zijn hoogspanning, MOSFET met hoge snelheid, MOSFET en IGBT-stuurprogramma's met onafhankelijke hoge en lage zijde waarnaar uitgangskanalen worden verwezen.Proprietaire HVIC en LATCH IMMUNE CMOS -technologieën maken een robuuste monolithische constructie mogelijk.Logica -ingangen zijn compatibel met standaard CMOS of LSTTL -uitgang, tot 3,3 V -logica.
2. Wat is de uitgangsspanning van IR2110?
Het bedrijfsvoorraadspanningsbereik voor IR2110 is 10 tot 20 volt en de uitgangsstroom is 2,5A.IR2210 kan bestand zijn tegen spanning tot 500V (offsetspanning).De uitgangspennen kunnen een piekstroom van maximaal 2 ampère bieden.
3. Waarom wordt IR2110 gebruikt?
IR2110 is de meest populaire IC met hoge en lage zijde.Logica -ingangen van deze IC zijn compatibel met standaard CMOS- of LSTTL -uitgangen.De uitgangsdrivers hebben een hoge pulsstroombufferstadium die is ontworpen voor minimale driver cross-conductie.De maximale uitgangsstroom voor dit IC is 2,5A en de voedingsstroom is 340 µA.
4. 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.