در 2024/08/29 587

راهنمای جامع IR2104: رانندگان نیمه پل با عملکرد بالا

کاتالوگ

توضیحات IR2104

در IR2104 یک درایور نیمه پل است که ورودی کم مصرف را برای خروجی یک درایو جریان بالا می پذیرد و دروازه ترانزیستور قدرت بالا مانند MOSFET قدرت را تأمین می کند.علاوه بر این ، درایور دروازه IR2104 می تواند به عنوان یک تغییر دهنده سطح و تقویت کننده برق استفاده شود.کانال های خروجی درایورهای IGBT و MOSFET بر روی منابع بالا و پایین سمت کار می کنند ، در حالی که ورودی های منطق با منطق 3.3 ولت کار می کنند و با خروجی های LSTTL و CMOS سازگار هستند.هیچ یک از این فناوری ها مشمول HVC و چت های اختصاصی نیستند ، بنابراین ساخت یکپارچه را امکان پذیر می کند.

مدار درایو IR2104 عمدتاً از سه قسمت تشکیل شده است: مرحله ورودی ، کنترل منطقی و مرحله خروجی.مرحله ورودی شامل یک جداکننده ورودی و یک مدار فیلتر ورودی برای جداسازی سیگنال کنترل و نویز منبع تغذیه است.کنترل منطقی شامل یک مرحله ورودی منطقی و یک مرحله خروجی منطقی است که برای دریافت سیگنال های کنترل و تولید سیگنال های درایو استفاده می شود.مرحله خروجی شامل مراحل راننده و نیرو برای رانندگی MOSFET یا IGBT است.

مدل های جایگزین:

• IR2101

• IR2102s

• IR2103

• IR2103s

• IR2104PBF

ویژگی های مدار درایور نیمه پل IR2104

دامنه ولتاژ عملیاتی گسترده: IR2104 از دامنه ولتاژ گسترده عملیاتی ، از 10 ولت تا 20 ولت ، برای نیازهای مختلف رانندگی پشتیبانی می کند.

تشخیص جریان داخلی: IR2104 دارای یک تابع تشخیص جریان داخلی است که می تواند جریان MOSFET با سمت پایین را برای دستیابی به کنترل حلقه بسته اندازه گیری و بازخورد دهد.

راندمان بالا: IR2104 یک طراحی بسیار یکپارچه را اتخاذ می کند ، و مدار درایور ویژگی های راندمان بالا و مصرف کم مصرف را دارد.فناوری پمپ شارژ می تواند سیگنال های رانندگی با فرکانس بالا را فراهم کند و به MOSFET اجازه می دهد سریع تغییر کند و از دست دادن انرژی کاهش یابد.

توابع حفاظت: IR2104 دارای انواع مختلفی از عملکردهای محافظت از جمله محافظت بیش از حد دما ، محافظت بیش از حد جریان و توابع قفل زیر ولتاژ است.این توابع محافظت می توانند به طور مؤثر از مدار محافظت کرده و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود بخشند.

قابلیت رانندگی فعلی بالا: IR2104 درایورهای سمت بالا و پایین را با قابلیت رانندگی قوی ادغام می کند.این می تواند قابلیت های عملیاتی جریان اوج بالا و فوری را فراهم کند و برای برنامه های با قدرت بالا مناسب است.

اصل کار راننده نیمه پل IR2104

این طراحی درایور بر اساس تجزیه و تحلیل منطق سیگنال قابل درک است ، اما برای دستیابی به درک عمیق و کاربرد بهتر ، ما باید یک تجزیه و تحلیل عمیق تر از مدار انجام دهیم و برای تعیین پارامترهای برخی ، تجزیه و تحلیل و محاسبه نظری را انجام دهیماجزای محیطی.اکنون ، ما یک تجزیه و تحلیل ساده از ساختار داخلی انجام می دهیم.هنگامی که تراشه انتخاب شد ، سیگنال ورودی از ناحیه مرده یا مدار حفاظت از شکست عبور می کند و سپس به دو کانال تقسیم می شود و به ترتیب به مجموعه های فوقانی و پایین مدارهای CMOS ارسال می شود.در میان آنها ، مسیر پایین توسط "0" کنترل می شود و سیگنال مستقیماً ارسال می شود.در حالی که مسیر فوقانی توسط "1" روشن می شود ، ابتدا سیگنال توسط مرحله بافر جریان پالس بالا کنترل می شود تا بافر سیگنال و تبدیل سطح را تکمیل کند و سپس Enter را ارسال کند.

هنگامی که 0 در ابتدا نوشته شده است: ترانزیستور فوقانی CMOS پایین روشن است و LO از حالت شناور به پتانسیل منبع تغذیه تراشه بالا می رود.بنابراین ، VCC ولتاژ هدایت بین LO و COM ایجاد می شود و باعث می شود MO های پل نیمه پایین روشن شود.در همان زمان ، ترانزیستور پایین CMOS فوقانی روشن می شود ، و HO و VS کوتاه مدت هستند و باعث خاموش شدن MO های نیمه فوقانی MO ها می شوند.

هنگامی که 1 در ابتدا نوشته شده است: ترانزیستور فوقانی CMOS فوقانی روشن می شود و با تکیه بر اثر بوت استرپ خازن ، ولتاژ هدایت VCC بین HO و VS ایجاد می شود و باعث می شود MO های نیمه پل فوقانی روشن شوند.در حالی که ترانزیستور پایین CMOS پایین روشن است ، LO و COM کوتاه هستند و باعث خاموش شدن MO های پل نیمه پایین می شوند.

مشاهده می شود که ولتاژ منبع تغذیه IR2104 باید بیشتر از ولتاژ هدایت لوله انتخاب شده MOS یا IGBT باشد.به عنوان مثال ، در مدار اتومبیل هوشمند ، ولتاژ منبع تغذیه 12 ولت مورد استفاده IR2104 بیشتر از ولتاژ روشن LR7843 ، 4.5V است.این طرح عملکرد طبیعی راننده را تضمین می کند و به طور مؤثر از تخریب عملکرد یا آسیب های ناشی از ولتاژ کافی جلوگیری می کند.

کاربرد عملی IR2104

IR2104 دارای طیف گسترده ای از کاربردهای در برنامه های عملی است.دو مدار برنامه معمولی در زیر معرفی شده است:

مدار درایو تمام پل

مدار درایور تمام پل یکی از متداول ترین کاربردهای IR2104 است.این ماده معمولاً از دو تراشه IR2104 و چهار MOSFET و سلف قدرت تشکیل شده است.در این مدار ، دو IR2104 مسئول کنترل سوئیچ های MOSFET ها در قسمت های فوقانی و پایین به ترتیب برای تبدیل قدرت DC به قدرت AC هستند.با کنترل دقیق سرعت سوئیچینگ و چرخه وظیفه MOSFET ها از هر دو طرف ، می تواند به تبدیل قدرت کارآمد و کنترل خروجی دست یابد.این نوع مدار درایو تمام پل اغلب در تبدیل برق ، اینورتر و سایر زمینه ها استفاده می شود.

مدار درایو نیمه پل

مدار درایو نیمه پل یکی دیگر از برنامه های مهم IR2104 است.معمولاً از یک تراشه IR2104 ، یک MOSFET قدرت و سلف تشکیل شده است.در این مدار ، IR2104 مسئول تولید سیگنال PWM و تبدیل قدرت DC به قدرت AC با کنترل سوئیچینگ MOSFET است.IR2104 می تواند سرعت سوئیچینگ و چرخه وظیفه MOSFET ها را برای دستیابی به کنترل دقیق ولتاژ خروجی و جریان کنترل کند.این مدار درایو نیمه پل به طور گسترده ای در درایوهای موتور DC ، اینورترها و زمینه های دیگر استفاده می شود.

شرایط عملیاتی IR2104 توصیه می شود

نمودار زمان بندی منطق ورودی یا خروجی در شکل زیر نشان داده شده است.برای عملکرد مناسب دستگاه باید در شرایط توصیه شده استفاده شود.رتبه VS Offset با کلیه منابع مغرضانه در دیفرانسیل 15 ولت آزمایش می شود.

اقدامات اتلاف گرما برای IR2104 چیست؟

موارد زیر برخی از اقدامات متداول اتلاف گرما IR2104:

استفاده از مواد رسانا از نظر حرارتی

ما می توانیم از مواد رسانا حرارتی مانند سیلیکون حرارتی یا ورق های رسانا حرارتی ، بین IR2104 و Heatsink یا PCB استفاده کنیم تا به طور قابل توجهی کارایی انتقال حرارت را بهبود بخشد و مقاومت حرارتی را کاهش دهد ، بنابراین اثر اتلاف کلی را به شدت افزایش می دهد.سیلیکون رسانا از نظر حرارتی ، به عنوان یک چسب با هدایت حرارتی بالا ، می تواند به طور محکم به سطح IR2104 و سینک گرما یا PCB چسبیده باشد ، و به طور موثری شکاف های کوچک بین آنها را پر می کند و از این طریق مقاومت حرارتی را کاهش می دهد.

بار کار را کاهش دهید

ما همچنین می توانیم با کاهش حجم کار آن ، گرمای ایجاد شده توسط IR2104 را کاهش دهیم.به عنوان مثال ، هنگامی که سیستم نیازی به توان بالایی ندارد ، می توانیم ولتاژ ورودی IR2104 را کاهش دهیم.کاهش ولتاژ ورودی می تواند مستقیماً مصرف انرژی داخلی تراشه را کاهش دهد ، که به نوبه خود باعث کاهش تولید گرمای آن می شود.البته ، در حالی که ولتاژ را پایین می آوریم ، باید اطمینان حاصل کنیم که IR2104 هنوز به درستی کار می کند و نیازهای عملکرد سیستم را برآورده می کند.

سینک گرما/گرمازا: سینک گرما یا گرمازدگی یک روش متداول برای از بین بردن گرما است.با نصب Heatsink در اطراف یا بالاتر از IR2104 ، می توان منطقه اتلاف گرما را به طور موثری افزایش داد ، بنابراین دمای عملیاتی تراشه را کاهش می دهد.هنگام طراحی سینک گرما ، باید جریان عملیاتی تراشه ، دمای محیط و سایر عوامل را در نظر بگیریم تا اطمینان حاصل شود که اثر اتلاف گرما بهینه است.

بهینه سازی طرح PCB: در طراحی PCB ، به منظور جلوگیری از تداخل حرارتی با IR2104 ناشی از سایر اجزای ایجاد گرمای بیشتر ، باید این اجزای را از تراشه دور کنیم.مؤلفه هایی مانند MOSFETS POWER یا IGBT ها نیز هنگام کار گرمای زیادی ایجاد می کنند و در صورت نزدیک شدن به IR2104 ، گرمای آنها ممکن است به تراشه منتقل شود و در نتیجه باعث افزایش دمای تراشه شود.بنابراین ، هنگام بیرون کشیدن تراشه ، باید اطمینان حاصل کنیم که این مؤلفه هایی که گرمای بیشتری ایجاد می کنند در فاصله مشخصی از IR2104 نگهداری می شوند تا اثر گرما بر روی تراشه به حداقل برسد.

مشکل منطقه مرده

به عنوان یک درایور سمت بالا و پایین ، IR2104 به ویژه برای رانندگی مدارهای H-Bridge طراحی شده است.این می تواند به طور موثری مشکل منطقه مرده را در مدارهای H-Bridge حل کند.در اینجا چند روش IR2104 مشکل منطقه مرده را در مدارهای درایو H-Bridge حل می کند:

جبران زمان مرده: درایور IR2104 یک پین جبران خسارت زمان مرده را فراهم می کند.با تنظیم ولتاژ این پین ، میزان جبران زمان مرده را می توان تعیین کرد.با افزایش یا کاهش جبران خسارت زمان مرده ، می توان اختلاف زمان بین MO های سطح بالا و MO های کم مصرف را برای حل مشکل منطقه مرده تنظیم کرد.

درایو دو قطبی: درایور IR2104 می تواند ON و خاموش MOS با سطح بالا و MOS کم سطح را همزمان کنترل کند.این تضمین می کند که اختلاف زمان بین MOS با سطح بالا و MOS کم مصرف به طور دقیق کنترل می شود تا از مشکلات منطقه مرده جلوگیری شود.

تنظیم زمان تأخیر: درایور IR2104 برای تعیین زمان تأخیر یک پین اختصاصی دارد.با تنظیم خازن و مقاومت در پین ، می توان زمان تأخیر بین MOS با سطح بالا و MO های کم مصرف را تعیین کرد.افزایش زمان تأخیر می تواند اطمینان حاصل کند که MO های سطح بالا و MO های کم سطح همزمان روشن یا خاموش نمی شوند و از این طریق از بروز مشکلات منطقه مرده جلوگیری می شود.

سوالات متداول [سؤالات متداول]

q1.چرا ما به رانندگان MOSFET احتیاج داریم؟

درایورهای دروازه برای عملکرد MOSFET مفید هستند زیرا درایو با جریان بالا که به دروازه MOSFET ارائه می شود ، زمان تعویض بین مراحل روشن/خاموش دروازه را کاهش می دهد که منجر به افزایش قدرت MOSFET و راندمان حرارتی می شود.

Q2حداکثر ولتاژ IR2104 چیست؟

از کانال شناور می توان برای رانندگی یک MOSFET قدرت N-channel یا IGBT در پیکربندی سمت بالا که از 10 تا 600 ولت کار می کند ، استفاده کرد.

Q3.IR2104 برای چه چیزی استفاده می شود؟

IR2104 یک درایور با ولتاژ بالا ، با سرعت بالا MOSFET و IGBT با کانال های خروجی به سمت بالا و پایین وابسته است.فن آوری های اختصاصی HVIC و Latch Immune CMOS ساخت و سازهای یکپارچه ناهموار را قادر می سازد.ورودی منطقی با CMOS استاندارد یا LSTTL Out-Puts سازگار است.

Q4تفاوت بین IR2101 و IR2104 چیست؟

IR2104 یک درایور با ولتاژ بالا ، پر سرعت MOSFET و IGBT با کانال های خروجی مستقل و پایین است.در مقایسه ، IR2101 یک راننده سمت بالا و پایین است.IRS2104 یک محصول HVIC جدید است که جایگزین IR2101 می شود و با سلف خود سازگار است.