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IR2104 Guide complet: Conducteurs de demi-ponts à haute performance

Catalogue

Description IR2104

Le IR2104 est un conducteur à demi-pont qui accepte une entrée de faible puissance pour produire un lecteur de courant élevé et fournit la porte d'un transistor à haute puissance tel qu'un MOSFET de puissance.De plus, le conducteur de la porte IR2104 peut être utilisé comme levier de vitesses et amplificateur de puissance.Les canaux de sortie des pilotes IGBT et MOSFET fonctionnent sur des références à côte élevé et à faible côté, tandis que les entrées logiques fonctionnent sur une logique 3,3 V et sont compatibles avec les sorties LSTTL et CMOS.Aucune de ces technologies n'est soumise à des HVC et à des verrous propriétaires, ce qui permet une construction monolithique.

Le circuit d'entraînement IR2104 est principalement composé de trois parties: étage d'entrée, contrôle de la logique et étage de sortie.L'étape d'entrée comprend un isolateur d'entrée et un circuit de filtre d'entrée pour isoler le signal de commande et le bruit d'alimentation.Le contrôle logique comprend une étape d'entrée logique et une étape de sortie logique, qui sont utilisées pour recevoir des signaux de contrôle et générer des signaux d'entraînement.L'étape de sortie comprend les étapes du pilote et de l'alimentation pour conduire des MOSFET ou des IGBT.

Modèles alternatifs:

• IR2101

• IR2102

• IR2103

• IR2103

• IR2104PBF

IR2104 Circuit de conducteur à demi-pont

Large plage de tension de fonctionnement: IR2104 prend en charge une large plage de tension de fonctionnement, de 10V à 20V, adaptée à différents besoins de conduite.

Détection du courant interne: IR2104 a une fonction de détection de courant interne qui peut mesurer et faire une rétroaction le courant du MOSFET à faible côté pour obtenir un contrôle en boucle fermée.

Haute efficacité: IR2104 adopte une conception hautement intégrée, et le circuit conducteur a les caractéristiques d'une grande efficacité et d'une faible consommation d'énergie.La technologie de pompe de charge peut fournir des signaux de conduite à haute fréquence, permettant aux MOSFET de changer rapidement et de réduire la perte d'énergie.

Fonctions de protection: IR2104 possède une variété de fonctions de protection, notamment une protection sur-température, une protection sur les courants et des fonctions de verrouillage sous tension.Ces fonctions de protection peuvent protéger efficacement le circuit et améliorer la fiabilité du système.

Capacité de conduite à courant élevé: IR2104 intègre des conducteurs de haut niveau et de faible côté avec une forte capacité de conduite.Il peut fournir des capacités de fonctionnement de courant élevé et de courant instantanée et instantanée et convient aux applications de haute puissance.

IR2104 Principe de travail du conducteur à demi-pont

Cette conception du pilote est relativement facile à comprendre en fonction de l'analyse de la logique du signal, mais pour obtenir une compréhension approfondie et une meilleure application, nous devons effectuer une analyse plus approfondie du circuit et effectuer une analyse théorique et un calcul pour déterminer les paramètres de certainsComposants périphériques.Maintenant, nous effectuons une analyse simple de la structure interne.Lorsque la puce est sélectionnée, le signal d'entrée passera à travers la zone morte ou le circuit de protection de panne, puis sera divisé en deux canaux et envoyé respectivement aux ensembles supérieurs et inférieurs des circuits CMOS.Parmi eux, le chemin inférieur est contrôlé par "0" pour mener, et le signal est envoyé directement;Alors que le chemin supérieur est activé par "1", le signal sera d'abord contrôlé par l'étage de tampon de courant d'impulsion élevé pour terminer la tampon du signal et la conversion de niveau, puis envoyez Entrée.

Lorsque 0 est initialement écrit: le transistor supérieur CMOS inférieur est activé et LO est relevé de l'état flottant au potentiel d'alimentation de la puce.Par conséquent, la tension de conduction VCC est générée entre LO et COM, ce qui fait allumer les MO du demi-pont inférieur;Dans le même temps, le transistor inférieur du CMOS supérieur est activé, et Ho et Vs sont courts-circuits, provoquant la désactivation du MOS supérieur à demi-pont.

Lorsque 1 est initialement écrit: le transistor supérieur supérieur du CMOS est activé et s'appuyant sur l'effet bootstrap du condensateur, la tension de conduction VCC est générée entre HO et VS, provoquant l'activation du MOS du demi-pont supérieur;Alors que le transistor inférieur des CMOS est activé, LO et COM sont courts, ce qui a fait désactiver les MO du demi-pont inférieur.

On peut voir que la tension d'alimentation de l'IR2104 doit être supérieure à la tension de conduction du tube MOS ou IGBT sélectionné.Par exemple, dans le circuit de voiture intelligente, la tension d'alimentation 12V utilisée par IR2104 est supérieure à la tension d'activation de LR7843, 4,5 V.Cette conception garantit le fonctionnement normal du conducteur et empêche efficacement la dégradation des performances ou les dommages causés par une tension insuffisante.

Application pratique de l'IR2104

IR2104 a un large éventail d'utilisations dans les applications pratiques.Deux circuits d'application typiques sont introduits ci-dessous:

Circuit d'entraînement à pont complet

Le circuit du conducteur à pont complet est l'une des applications les plus courantes de l'IR2104.Il se compose généralement de deux puces IR2104 et quatre MOSFET et inductances électriques.Dans ce circuit, deux IR2104 sont responsables du contrôle des commutateurs des MOSFET sur les côtés supérieurs et inférieurs respectivement pour convertir la puissance CC en puissance AC.En contrôlant précisément la vitesse de commutation et le cycle de service des MOSFET des deux côtés, il peut réaliser une conversion de puissance et un contrôle de sortie efficaces.Ce type de circuit d'entraînement complet est souvent utilisé dans la conversion de puissance, l'onduleur et d'autres champs.

Circuit d'entraînement à demi-pont

Le circuit d'entraînement à demi-pont est une autre application importante de l'IR2104.Il se compose généralement d'une puce IR2104, d'un MOSFET de puissance et d'une inductance.Dans ce circuit, IR2104 est responsable de la génération du signal PWM et de la conversion de la puissance CC en alimentation CA en contrôlant la commutation du MOSFET.L'IR2104 peut contrôler la vitesse de commutation et le cycle de service des MOSFET pour obtenir un contrôle précis de la tension et du courant de sortie.Ce circuit d'entraînement à demi-pont est largement utilisé dans les entraînements de moteur à courant continu, les onduleurs et autres champs.

Conditions de fonctionnement recommandées de IR2104

Le diagramme de synchronisation de la logique d'entrée ou de sortie est illustré dans la figure suivante.Pour un fonctionnement approprié, le périphérique doit être utilisé dans les conditions recommandées.La cote de décalage VS est testée avec toutes les fournitures biaisées à 15V différentiel.

Quelles sont les mesures de dissipation de chaleur pour IR2104?

Voici quelques mesures de dissipation de chaleur IR2104 courantes:

Utilisation de matériaux conducteurs thermiquement

Nous pouvons utiliser des matériaux thermiquement conducteurs, tels que des feuilles de silicone conductrice thermiquement ou de conducteur thermique, entre l'IR2104 et le dissipateur thermique ou le PCB, pour améliorer considérablement l'efficacité du transfert de chaleur et réduire la résistance thermique, améliorant ainsi considérablement l'effet global de dissipation de la chaleur.Le silicone thermiquement conducteur, en tant qu'adhésif à haute conductivité thermique, peut être étroitement adhéré à la surface de l'IR2104 et du dissipateur de chaleur ou du PCB, remplissant efficacement les petites lacunes entre elles, réduisant ainsi la résistance thermique.

Réduire la charge de travail

Nous pouvons également réduire la chaleur générée par l'IR2104 en abaissant sa charge de travail.Par exemple, lorsque le système ne nécessite pas de sortie de puissance élevée, nous pouvons envisager de réduire la tension d'entrée de l'IR2104.La baisse de la tension d'entrée peut réduire directement la consommation d'énergie interne de la puce, ce qui réduit à son tour sa génération de chaleur.Bien sûr, tout en abaissant la tension, nous devons nous assurer que l'IR2104 fonctionne toujours correctement et répond aux exigences de performance du système.

Évier à chaleur / dissipateur thermique: le dissipateur de chaleur ou le dissipateur thermique est un moyen courant de dissiper la chaleur.En installant un dissipateur thermique autour ou au-dessus de l'IR2104, la zone de dissipation thermique peut être efficacement augmentée, réduisant ainsi la température de fonctionnement de la puce.Lors de la conception du dissipateur de chaleur, nous devons complètement considérer le courant de fonctionnement de la puce, la température ambiante et d'autres facteurs pour garantir que l'effet de dissipation thermique est optimal.

Optimiser la disposition des PCB: dans la conception des PCB, afin d'éviter les interférences thermiques avec IR2104 causées par d'autres composants qui génèrent plus de chaleur, nous devons placer ces composants loin de la puce.Des composants tels que les MOSFET de puissance ou les IGBT génèrent également beaucoup de chaleur lorsqu'ils travaillent, et s'ils sont trop proches de l'IR2104, leur chaleur peut être transférée à la puce, entraînant une augmentation de la température de la puce.Par conséquent, lors de la disposition de la puce, nous devons nous assurer que ces composants qui génèrent plus de chaleur sont conservés à une certaine distance de l'IR2104 pour minimiser l'effet de la chaleur sur la puce.

Problème de la zone morte

En tant que conducteur de haut et bas, IR2104 est spécialement conçu pour conduire les circuits du pont H.Il peut résoudre efficacement le problème de la zone morte dans les circuits du pont H.Voici quelques façons IR2104 résout le problème de la zone morte dans les circuits d'entraînement H-Bridge:

Compensation de temps mort: le conducteur IR2104 fournit une broche de compensation de temps mort.En ajustant la tension de cette broche, la quantité de compensation du temps mort peut être fixée.En augmentant ou en diminuant la compensation de temps mort, le décalage horaire entre le MOS haut de gamme et le MOS bas de gamme peut être ajusté pour résoudre le problème de la zone morte.

Entraînement bipolaire: le conducteur IR2104 peut contrôler le MOS haut de gamme et les MOS haut de gamme en même temps.Cela garantit que le décalage horaire entre le MOS haut de gamme et les MOS bas de gamme est contrôlé avec précision pour éviter les problèmes de zone morte.

Réglage du temps de retard: le pilote IR2104 a une broche dédiée pour définir le temps de retard.En ajustant la capacité et la résistance sur la broche, le temps de retard entre le MOS haut de gamme et le MOS bas de gamme peut être réglé.L'augmentation du temps de retard peut garantir que le MOS haut de gamme et les MO bas de gamme ne seront pas activés ou désactivés en même temps, évitant ainsi la survenue de problèmes de zone morte.

Questions fréquemment posées [FAQ]

Q1.Pourquoi avons-nous besoin de pilotes MOSFET?

Les conducteurs de grille sont bénéfiques pour le fonctionnement du MOSFET car le lecteur à courant élevé fourni à la porte MOSFET diminue le temps de commutation entre les étapes de porte / désactivation, ce qui entraîne une puissance de MOSFET accrue et une efficacité thermique.

Q2.Quelle est la tension maximale de IR2104?

Le canal flottant peut être utilisé pour conduire un MOSFET de puissance à n canal N ou IGBT dans la configuration latérale élevée qui fonctionne de 10 à 600 volts.

Q3.À quoi sert IR2104?

L'IR2104 est un conducteur MOSFET et IGBT à haute tension à haute tension avec des canaux de sortie référencés de haut et bas de haut et bas.Les technologies de CMOS immunitaire HVIC et verrure propriétaire permettent une construction monolithique robuste.L'entrée logique est compatible avec les CMOS standard ou les buts LSTTL.

Q4.Quelle est la différence entre IR2101 et IR2104?

L'IR2104 est un pilote MOSFET et IGBT à haute tension à haute tension avec des canaux de sortie indépendants et basses référencés.En comparaison, l'IR2101 est un conducteur latéral élevé et bas.L'IRS2104 est un nouveau produit HVIC qui remplace l'IR2101 et est compatible avec son prédécesseur.