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IR2104 umfassender Leitfaden: Hochleistungs -Halbbrückentreiber

Katalog

IR2104 Beschreibung

Der IR2104 ist ein halber Brücken-Treiber, der einen Eingang mit niedrigem Strom annimmt, um einen hohen Stromantrieb auszugeben, und liefert das Tor eines Hochleistungstransistors wie einem Leistungsmosfet.Zusätzlich kann der IR2104 -Gate -Treiber als Level -Shifter und Stromverstärker verwendet werden.Die Ausgangskanäle der IGBT- und MOSFET-Treiber arbeiten mit hohen und niedrigen Referenzen, während die Logikeingänge auf einer 3,3-V-Logik arbeiten und mit LSTTL- und CMOS-Ausgängen kompatibel sind.Keine dieser Technologien unterliegt proprietären HVCs und Riegel, sodass es monolithische Konstruktion ermöglicht.

Die IR2104 -Antriebskreis besteht hauptsächlich aus drei Teilen: Eingangsstufe, Logiksteuerung und Ausgangsstufe.Die Eingangsstufe enthält einen Eingangsisolator und ein Eingangsfilterkreis, um das Steuersignal und das Stromversorgungsrauschen zu isolieren.Die logische Steuerung enthält eine Logikeingangsstufe und eine Logikausgangsstufe, mit der Steuersignale empfangen und Antriebssignale generiert werden.Die Ausgangsstufe umfasst Treiber- und Stromstufen für das Fahren von MOSFETs oder IGBTs.

Alternative Modelle:

• IR2101S

• IR2102s

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104 Halbbrücken-Treiberkreiseigenschaften

Weitbetriebsspannungsbereich: IR2104 unterstützt einen breiten Betriebsspannungsbereich von 10 V bis 20 V, geeignet für unterschiedliche Fahrbedarf.

Interner Stromerkennung: IR2104 verfügt über eine interne Stromerkennungsfunktion, die den Strom des MOSFET mit niedriger Seite messen und zurückzusetzen kann, um die Kontrolle über geschlossene Schleife zu erreichen.

Hocheffizienz: IR2104 nimmt ein stark integriertes Design an, und die Treiberschaltung hat die Eigenschaften hoher Effizienz und geringem Stromverbrauch.Die Ladungspumpentechnologie kann hochfrequente Fahrverzeichnisse liefern, sodass MOSFETs schnell wechseln und den Energieverlust reduzieren können.

Schutzfunktionen: IR2104 verfügt über eine Vielzahl von Schutzfunktionen, einschließlich Übertemperaturschutz, Überstromschutz und Unterspannungssperrfunktionen.Diese Schutzfunktionen können die Schaltung effektiv schützen und die Systemzuverlässigkeit verbessern.

Hochstromversorgung: IR2104 integriert High-Side- und Low-Side-Fahrer mit starker Fahrkapazität.Es kann hohe Spitzenstrom- und Instantane-Strom-Betriebsmöglichkeiten bieten und ist für Hochleistungsanwendungen geeignet.

IR2104 Halbbrücken-Fahrerarbeitsprinzip

Dieses Treiberdesign ist basierend auf der Signallogikanalyse relativ leicht zu verstehen. Um jedoch eingehendes Verständnis und eine bessere Anwendung zu erreichenperiphere Komponenten.Jetzt führen wir eine einfache Analyse der internen Struktur durch.Wenn der Chip ausgewählt ist, wird das Eingangssignal durch die Totzone oder den Breakdown -Schutzkreis geleitet und dann in zwei Kanäle unterteilt und an die oberen und unteren Sätze von CMOS -Schaltkreisen gesendet.Unter ihnen wird der untere Pfad durch "0" zur Durchführung gesteuert und das Signal direkt gesendet.Während der obere Pfad durch "1" eingeschaltet wird, wird das Signal zunächst von der Hochpulsstrompufferstufe gesteuert, um die Signalpufferung und die Pegelkonvertierung zu vervollständigen und dann die Eingabetaste zu senden.

Wenn 0 anfänglich geschrieben ist: Der untere CMOS -Obertransistor wird eingeschaltet und LO vom schwimmenden Zustand zum Chip -Stromversorgungspotential angehoben.Daher wird die Leitungsspannung VCC zwischen LO und COM erzeugt, wodurch die MOS der unteren Halbbrücke eingeschaltet werden;Gleichzeitig wird der obere CMOS-Untertransistor eingeschaltet, und HO und VS sind kurzübergeführt, wodurch die MOS der oberen Halbbrücke ausgeschaltet werden.

Wenn 1 ursprünglich geschrieben ist: Der obere CMOS-Obertransistor wird eingeschaltet und auf den Kondensator-Bootstrap-Effekt stützt, wird die Leitungsspannung VCC zwischen HO und VS erzeugt, wodurch die MOS der oberen Halbbrücke eingeschaltet werden;Während der untere CMOS-Untertransistor eingeschaltet ist, sind Lo und Com kurzverkleidet, sodass die MOS der unteren Halbbrücke ausgeschaltet werden.

Es ist ersichtlich, dass die Stromversorgungsspannung von IR2104 größer sein muss als die Leitungsspannung des ausgewählten MOS- oder IGBT -Röhrchens.In der Smart-Car-Schaltung ist beispielsweise die 12-V-Stromversorgungsspannung von IR2104 größer als die Schaltspannung von LR7843, 4,5 V.Dieses Design sorgt für den normalen Betrieb des Treibers und verhindert effektiv die Leistungsverschlechterung oder Schäden, die durch unzureichende Spannung verursacht werden.

Praktische Anwendung von IR2104

IR2104 verfügt über eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten in praktischen Anwendungen.Im Folgenden werden zwei typische Anwendungsschaltungen eingeführt:

Vollbrückenantriebskreis

Die Vollbrücken-Treiberschaltung ist eine der häufigsten Anwendungen von IR2104.Es besteht normalerweise aus zwei IR2104 -Chips und vier Power -MOSFETs und Induktoren.In dieser Schaltung sind zwei IR2104s für die Steuerung der Schalter der MOSFETs auf der oberen und unteren Seite verantwortlich, um die Gleichstromleistung in die Wechselstromkraft umzuwandeln.Durch die genaue Steuerung der Schaltgeschwindigkeit und des Arbeitszyklus der MOSFETs auf beiden Seiten kann er eine effiziente Leistungsumwandlung und die Ausgangskontrolle erzielen.Diese Art von Antriebskreis mit Vollbrücke wird häufig für die Leistungsumwandlung, den Wechselrichter und andere Felder verwendet.

Halbbrückenantriebskreis

Die Halbbrückenantriebskreis ist eine weitere wichtige Anwendung von IR2104.Es besteht normalerweise aus einem IR2104 -Chip, einem Power -MOSFET und einem Induktor.In dieser Schaltung ist IR2104 für die Erzeugung des PWM -Signals und die Umwandlung der Gleichstromleistung in die Wechselstromversorgung durch Steuerung des Schaltens des MOSFET verantwortlich.Der IR2104 kann die Schaltgeschwindigkeit und den Arbeitszyklus von MOSFETs steuern, um eine genaue Steuerung der Ausgangsspannung und des Stroms zu erreichen.Diese Halbbrückenantriebskreis wird häufig in DC-Motorantrieben, Wechselrichtern und anderen Feldern verwendet.

Empfohlene Betriebsbedingungen von IR2104

Das Eingangs- oder Ausgangslogik -Timing -Diagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt.Für den ordnungsgemäßen Betrieb sollte das Gerät innerhalb der empfohlenen Bedingungen verwendet werden.Die VS -Offset -Bewertung wird mit allen Vorräten getestet, die bei 15 -V -Differential verzerrt sind.

Was sind die Wärmeableitungsmaßnahmen für IR2104?

Im Folgenden finden Sie einige übliche IR2104 -Wärmeableitungsmaßnahmen:

Verwendung von thermisch leitfähigen Materialien

Wir können thermisch leitfähige Materialien wie thermisch leitfähige Silikon- oder thermische Leitblätter zwischen dem IR2104 und dem Wärme oder der PCB verwenden, um die Effizienz der Wärmeübertragung signifikant zu verbessern und den thermischen Widerstand zu verringern, wodurch der Gesamt -Wärme -Dissipationseffekt erheblich verbessert wird.Das thermisch leitende Silikon als Klebstoff mit hoher thermischer Leitfähigkeit kann fest an der Oberfläche des IR2104 und dem Kühlkörper oder der Kühlkörper oder der PCB festgehalten werden, wodurch die kleinen Lücken zwischen ihnen effektiv gefüllt werden, wodurch der thermische Widerstand verringert wird.

Arbeitsbelastung reduzieren

Wir können auch die vom IR2104 erzeugte Wärme reduzieren, indem wir die Arbeitsbelastung senken.Wenn das System beispielsweise keine hohe Leistung erfordert, können wir in Betracht ziehen, die Eingangsspannung von IR2104 zu reduzieren.Durch die Senkung der Eingangsspannung kann der interne Stromverbrauch des Chips direkt reduziert werden, was wiederum die Wärmeerzeugung verringert.Natürlich müssen wir während der Senkung der Spannung sicherstellen, dass der IR2104 immer noch ordnungsgemäß funktioniert und die Leistungsanforderungen des Systems erfüllt.

Kühlkörper/Kühlkörper: Kühlkörper oder Kühlkörper ist eine häufige Möglichkeit, die Wärme abzuleiten.Durch die Installation eines Kühlkörpers um oder über dem IR2104 kann die Wärmeableitungsfläche effektiv erhöht werden, wodurch die Betriebstemperatur des Chips verringert wird.Bei der Gestaltung des Kühlkörpers sollten wir den Betriebsstrom des Chips, die Umgebungstemperatur und andere Faktoren vollständig berücksichtigen, um sicherzustellen, dass der Wärmeableitungseffekt optimal ist.

Optimieren Sie das PCB -Layout: Im PCB -Design sollten wir diese Komponenten vom Chip weglegen, um thermische Interferenzen mit IR2104 zu vermeiden, die durch andere Komponenten verursacht werden, die mehr Wärme erzeugen.Komponenten wie Power -MOSFETs oder IGBTs erzeugen beim Arbeiten auch viel Wärme, und wenn sie zu nahe am IR2104 liegen, kann ihre Wärme auf den Chip übertragen werden, was zu einer Erhöhung der Chip -Temperatur führt.Wenn wir den Chip auslegen, sollten wir daher sicherstellen, dass diese Komponenten, die mehr Wärme erzeugen, in einem bestimmten Abstand vom IR2104 gehalten werden, um den Effekt der Wärme auf den Chip zu minimieren.

Tot Zone Problem

Als High-Side- und Low-Side-Treiber ist IR2104 speziell für H-Brücken-Schaltungen ausgelegt.Es kann das Problem der Deadzone in H-Brücken-Schaltungen effektiv lösen.Hier sind einige Möglichkeiten, wie IR2104 das Problem der Deadzone in H-Bridge-Antriebskreisen löst:

Zeitvergütung: IR2104 -Fahrer bietet eine Zeitabzugsspin.Durch Anpassung der Spannung dieses Stifts kann der Kompensationsbetrag der Totzeit festgelegt werden.Durch Erhöhen oder Verringern der Totenzeitkompensation kann der Zeitunterschied zwischen den High-End-MOS und den niedrigen MOS angepasst werden, um das Problem der Totzone zu lösen.

Bipolarer Laufwerk: Der IR2104-Treiber kann gleichzeitig das Ein- und Ausschalten von High-End-MOS und Low-End-MOS steuern.Dies stellt sicher, dass der zeitliche Unterschied zwischen High-End-MOS und MOS-Low-End-MOS genau kontrolliert wird, um Probleme mit der Totezone zu vermeiden.

Verzögerungszeiteinstellung: Der IR2104 -Treiber verfügt über einen dedizierten PIN zum Festlegen der Verzögerungszeit.Durch Einstellen der Kapazität und des Widerstands am Stift kann die Verzögerungszeit zwischen den High-End-MOS und den Low-End-MOS festgelegt werden.Eine Erhöhung der Verzögerungszeit kann sicherstellen, dass die High-End-MOS und die Low-End-MOS nicht gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden, wodurch das Auftreten von Problemen mit toter Zone vermieden wird.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

Q1.Warum brauchen wir MOSFET -Treiber?

GATE-Treiber sind vom MOSFET-Betrieb von Vorteil, da der für das MOSFET-Gate bereitgestellte Hochstromantrieb die Schaltzeit zwischen dem Ein/Aus-Stadium der Gate verringert, was zu einer erhöhten MOSFET-Leistung und thermischen Effizienz führt.

Q2.Was ist die maximale Spannung von IR2104?

Der schwimmende Kanal kann verwendet werden, um ein N-Kanal-Leistungs-MOSFET oder IGBT in der Hochseitenkonfiguration zu steuern, die von 10 bis 600 Volt arbeitet.

Q3.Wofür wird IR2104 verwendet?

Der IR2104 ist eine hohe Spannung, Hochgeschwindigkeits -Leistungs -MOSFET und IGBT -Treiber mit abhängigen hohen und niedrig referenzierten Ausgangskanälen.Proprietäre HVIC- und Latch -Immun -CMOS -Technologien ermöglichen eine robuste monolithische Konstruktion.Die logische Eingabe ist mit Standard-CMOs oder LSTTL-Out-Puts kompatibel.

Q4.Was ist der Unterschied zwischen IR2101 und IR2104?

Der IR2104 ist ein hoher Spannungs-, Hochgeschwindigkeits-MOSFET- und IGBT-Treiber mit unabhängigen hohen und niedrig referenzierten Ausgangskanälen.Im Vergleich dazu ist der IR2101 ein hoher und niedriger Seitenfahrer.Der IRS2104 ist ein neues HVIC-Produkt, das den IR2101 ersetzt und mit seinem Vorgänger kompatibel ist.