på 2024-08-29 565

IR2104 Comprehensive Guide: High Performance Half Bridge Drivers

Katalog

IR2104 Beskrivelse

De IR2104 er en halvbro-driver, der accepterer et input med lav effekt til at udsende et højt strømkørsel og leverer porten til en højeffekttransistor, såsom en effekt MOSFET.Derudover kan IR2104 -gate -driveren bruges som niveauskifter og effektforstærker.Outputkanalerne for IGBT- og MOSFET-driverne opererer på referencer på høj side og lav side, mens logikindgangene fungerer på 3,3V-logik og er kompatible med LSTTL- og CMOS-udgange.Ingen af ​​disse teknologier er underlagt proprietære HVC'er og låse, så det muliggør monolitisk konstruktion.

IR2104 -drevkredsløbet er hovedsageligt sammensat af tre dele: inputstadium, logisk kontrol og output fase.Inputstadiet inkluderer en inputisolator og et inputfilterkredsløb til isolering af kontrolsignalet og strømforsyningsstøj.Logikkontrol inkluderer et logisk inputstrin og et logisk outputstadium, der bruges til at modtage kontrolsignaler og generere drevsignaler.Outputstadiet inkluderer driver- og kraftfaser til kørsel af MOSFET'er eller IGBT'er.

Alternative modeller:

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104 Half-Bridge Driver Circuit-egenskaber

Bred driftsspændingsområde: IR2104 understøtter et bredt driftsspændingsområde fra 10V til 20V, der er egnet til forskellige kørebehov.

Intern strømdetektion: IR2104 har en intern strømdetektionsfunktion, der kan måle og feedback strømmen af ​​lavsiden MOSFET for at opnå lukket loop-kontrol.

Høj effektivitet: IR2104 vedtager et meget integreret design, og førerkredsløbet har egenskaberne ved høj effektivitet og lavt strømforbrug.Chargepumpeteknologi kan give højfrekvente køresignaler, så MOSFETs hurtigt kan skifte og reducere energitab.

Beskyttelsesfunktioner: IR2104 har en række beskyttelsesfunktioner, herunder beskyttelse af over-temperatur, overstrømsbeskyttelse og underspændings lockout-funktioner.Disse beskyttelsesfunktioner kan effektivt beskytte kredsløbet og forbedre systemets pålidelighed.

Høj nuværende kørekapacitet: IR2104 integrerer drivere på høj side og lav side med stærk kørekapacitet.Det kan give høj spidsstrøm og øjeblikkelig strømdriftsfunktioner og er velegnet til applikationer med høj effekt.

IR2104 Half-Bridge Driver Working Principle

Dette driverdesign er relativt let at forstå baseret på signallogikanalyse, men for at opnå dybdegående forståelse og bedre anvendelse er vi nødt til at udføre en mere dybdegående analyse af kredsløbet og udføre teoretisk analyse og beregning for at bestemme parametrene for noglePerifere komponenter.Nu foretager vi en simpel analyse af den interne struktur.Når chippen er valgt, vil indgangssignalet passere gennem den døde zone eller nedbrydningsbeskyttelseskredsløb og derefter opdeles i to kanaler og sendes til henholdsvis de øvre og nedre sæt CMOS -kredsløb.Blandt dem kontrolleres den nedre sti af "0" for at lede, og signalet sendes direkte;Mens den øverste sti er tændt af "1", vil signalet først styres af den høje pulsstrømbufferstadium for at afslutte signalbuffering og niveau -konvertering og derefter sende enter.

Når 0 oprindeligt er skrevet: den nedre CMOS -øvre transistor er tændt, og LO hæves fra den flydende tilstand til chip -strømforsyningspotentialet.Derfor genereres ledningsspændingen VCC mellem LO og COM, hvilket får MOS fra den nedre halvbro til at blive tændt;På samme tid er den øverste CMOS-nederste transistor tændt, og HO og VS er kortsluttede, hvilket får den øverste halvbro-mos til at blive slukket.

Når 1 oprindeligt er skrevet: den øvre CMOS-øvre transistor er tændt og afhængig af kondensatorens bootstrap-effekt, genereres ledningsspændingen VCC mellem HO og VS, hvilket får MOS til den øverste halvbro til at blive tændt;Mens den nedre CMOS-nederste transistor er tændt, er Lo og Com kortsluttede, hvilket får MOS fra den nedre halvbro til at være slukket.

Det kan ses, at strømforsyningsspændingen på IR2104 skal være større end ledningsspændingen for det valgte MOS- eller IGBT -rør.For eksempel i det smarte bilkredsløb er 12V strømforsyningsspænding, der bruges af IR2104, større end tændingen af ​​LR7843, 4,5V.Dette design sikrer den normale drift af driveren og forhindrer effektivt ydelsesnedbrydning eller skader forårsaget af utilstrækkelig spænding.

Praktisk anvendelse af IR2104

IR2104 har en bred vifte af anvendelser i praktiske anvendelser.To typiske applikationskredsløb introduceres nedenfor:

Fuldbro-drevkredsløb

Fuldbro-driverkredsløb er en af ​​de mest almindelige anvendelser af IR2104.Det består normalt af to IR2104 -chips og fire effektmosfets og induktorer.I dette kredsløb er to IR2104'er ansvarlige for at kontrollere switches på MOSFETS på henholdsvis øverste og nedre sider for at konvertere DC -strøm til AC -strøm.Ved nøjagtigt at kontrollere skifthastigheden og driftscyklussen for MOSFET'erne på begge sider, kan den opnå effektiv strømkonvertering og outputkontrol.Denne form for fuldbro-drevkredsløb bruges ofte i strømkonvertering, inverter og andre felter.

Halvbro-drevkredsløb

Half-Bridge Drive Circuit er en anden vigtig anvendelse af IR2104.Det består normalt af en IR2104 -chip, en magt MOSFET og en induktor.I dette kredsløb er IR2104 ansvarlig for at generere PWM -signalet og konvertere DC -strøm til AC -strøm ved at kontrollere skiftet af MOSFET.IR2104 kan kontrollere skifthastigheden og driftscyklussen for MOSFETs for at opnå præcis kontrol af udgangsspændingen og strømmen.Dette halvbro-drevkredsløb er vidt brugt i DC-motordrev, invertere og andre felter.

Anbefalede driftsbetingelser for IR2104

Input- eller output -logik -timingdiagrammet er vist i følgende figur.Til korrekt betjening skal enheden bruges inden for de anbefalede betingelser.VS Offset -klassificeringen testes med alle forsyninger, der er partisk ved 15V -differentiel.

Hvad er varmeafledningstiltag for IR2104?

Følgende er nogle almindelige IR2104 varmeafledningstiltag:

Brug af termisk ledende materialer

Vi kan bruge termisk ledende materialer, såsom termisk ledende silikone eller termisk ledende ark, mellem IR2104 og kølepladen eller PCB, for at forbedre effektiviteten af ​​varmeoverførsel og reducere termisk resistens i høj grad, hvilket forbedrer den samlede varmeafledningseffekt.Termisk ledende silikone, som et klæbemiddel med høj termisk ledningsevne, kan holdes tæt til overfladen af ​​IR2104 og kølepladen eller PCB, hvilket effektivt udfylder de små huller mellem dem og derved reducerer termisk modstand.

Reducer arbejdsbyrden

Vi kan også reducere den varme, der genereres af IR2104 ved at sænke dens arbejdsbyrde.For eksempel, når systemet ikke kræver høj effekt, kan vi overveje at reducere indgangsspændingen på IR2104.Sænkning af indgangsspændingen kan direkte reducere det interne strømforbrug af chippen, hvilket igen reducerer sin varmeproduktion.Selvfølgelig, mens vi sænker spændingen, er vi nødt til at sørge for, at IR2104 stadig fungerer korrekt og opfylder systemets ydelseskrav.

Bløgelsesopkast/køleplade: Køleplads eller køleplade er en almindelig måde at sprede varme på.Ved at installere en køleplade omkring eller over IR2104 kan varmeafledningsområdet øges effektivt, hvilket reducerer driftstemperaturen på chippen.Når vi designer kølepladen, skal vi fuldt ud overveje chipens driftsstrøm, omgivelsestemperatur og andre faktorer for at sikre, at varmeafledningseffekten er optimal.

Optimer PCB -layoutet: I PCB -designet skal vi placere disse komponenter væk fra chippen for at undgå termisk interferens med IR2104 forårsaget af andre komponenter, der genererer mere varme.Komponenter som effektmosfets eller IGBT'er genererer også en masse varme, når de arbejder, og hvis de er for tæt på IR2104, kan deres varme overføres til chippen, hvilket resulterer i en stigning i chiptemperatur.Når vi lægger chippen, skal vi derfor sørge for, at disse komponenter, der genererer mere varme, holdes i en bestemt afstand fra IR2104 for at minimere effekten af ​​varmen på chippen.

Døde zone -problem

Som en høj side og lav-side-driver er IR2104 specielt designet til at drive H-Bridge-kredsløb.Det kan effektivt løse det døde zone-problem i H-Bridge-kredsløb.Her er nogle måder IR2104 løser det døde zone-problem i H-Bridge Drive Circuits:

Død tidskompensation: IR2104 -driveren giver en dødstidskompensationsnål.Ved at justere spændingen på denne stift kan kompensationsbeløbet for dødtid indstilles.Ved at øge eller mindske den døde tidskompensation kan tidsforskellen mellem high-end MOS og den lave ende MOS justeres for at løse det døde zone-problem.

Bipolar drivkraft: IR2104-driveren kan kontrollere ON og ud af high-end MOS og Low-end MOS på samme tid.Dette sikrer, at tidsforskellen mellem avanceret MOS og lav-end MOS kontrolleres nøjagtigt for at undgå problemer med død zone.

Indstilling af forsinkelsestid: IR2104 -driveren har en dedikeret pin til indstilling af forsinkelsestiden.Ved at justere kapacitansen og modstanden på stiften kan forsinkelsestiden mellem high-end MOS og den lave ende MOS indstilles.Forøgelse af forsinkelsestiden kan sikre, at den avancerede MOS og den low-end MOS ikke er tændt eller slukket på samme tid og derved undgå forekomsten af ​​døde zone-problemer.

Ofte stillede spørgsmål [FAQ]

Q1.Hvorfor har vi brug for MOSFET -drivere?

GATE-drivere er gavnlige for MOSFET-drift, fordi det høje strømdrev, der er tilvejebragt til MOSFET-porten, reducerer switch-tiden mellem porten til/fra trin, hvilket fører til øget MOSFET-effekt og termisk effektivitet.

Q2.Hvad er den maksimale spænding af IR2104?

Den flydende kanal kan bruges til at drive en N-kanals kraft MOSFET eller IGBT i højsiden-konfigurationen, der fungerer fra 10 til 600 volt.

Q3.Hvad bruges IR2104 til?

IR2104 er en højspænding, højhastighedseffekt MOSFET og IGBT -driver med afhængig høj og lav side refererede udgangskanaler.Proprietær HVIC- og Latch Immune CMOS -teknologier muliggør robuste monolitiske konstruktion.Logikindgangen er kompatibel med standard CMOS- eller LSTTL-out-puts.

Q4.Hvad er forskellen mellem IR2101 og IR2104?

IR2104 er en højspænding, højhastighedseffekt MOSFET og IGBT-driver med uafhængig høj og lav side refererede udgangskanaler.Til sammenligning er IR2101 en høj og lav side driver.IRS2104 er et nyt HVIC-produkt, der erstatter IR2101 og er pin-to-pin kompatibel med sin forgænger.