على 29/08/2024 588

دليل شامل IR2104: برامج تشغيل جسر نصف عالية الأداء

كتالوج

IR2104 الوصف

ال IR2104 هو برنامج تشغيل نصف جسر يقبل مدخلات الطاقة المنخفضة لإخراج محرك أقراص تيار مرتفع ويوفر بوابة ترانزستور عالية الطاقة مثل MOSFET الطاقة.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام برنامج تشغيل GATE IR2104 كصاحب شامل ومضخم طاقة.تعمل قنوات الإخراج الخاصة ببرامج تشغيل IGBT و MOSFET على المراجع ذات الجانب العلوي والمنخفض ، بينما تعمل المدخلات المنطقية على منطق 3.3 فولت وتتوافق مع مخرجات LSTTL و CMOS.لا تخضع أي من هذه التقنيات إلى HVCs والمزلاجات الخاصة ، لذلك فهي تتيح بناء العصر الحجري.

تتكون دائرة محرك الأقراص IR2104 بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: مرحلة الإدخال ، والتحكم المنطقي ومرحلة الإخراج.تتضمن مرحلة الإدخال عزل إدخال ودائرة مرشح الإدخال لعزل إشارة التحكم وضوضاء إمدادات الطاقة.يتضمن التحكم المنطقي مرحلة إدخال منطقية ومرحلة إخراج منطقية ، والتي يتم استخدامها لتلقي إشارات التحكم وإنشاء إشارات محرك الأقراص.تشمل مرحلة الإخراج مراحل السائق والطاقة لقيادة MOSFETs أو IGBTs.

نماذج بديلة:

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104 خصائص دائرة سائق Half-Bridge

نطاق الجهد التشغيلي على نطاق واسع: يدعم IR2104 نطاقًا واسعًا لجهد التشغيل ، من 10 فولت إلى 20 فولت ، مناسب لتلبية احتياجات القيادة المختلفة.

اكتشاف التيار الداخلي: يحتوي IR2104 على وظيفة اكتشاف التيار الداخلي التي يمكنها قياس وتغذية المراكز التيار من MOSFET منخفضة الجانب لتحقيق التحكم في الحلقة المغلقة.

الكفاءة العالية: يعتمد IR2104 تصميمًا متكاملًا للغاية ، ودائرة السائق لها خصائص عالية الكفاءة وانخفاض استهلاك الطاقة.يمكن أن توفر تقنية مضخة الشحن إشارات قيادة عالية التردد ، مما يسمح لـ MOSFETs بالتبديل بسرعة وتقليل فقدان الطاقة.

وظائف الحماية: يحتوي IR2104 على مجموعة متنوعة من وظائف الحماية ، بما في ذلك حماية درجة الحرارة المفرطة ، والحماية الزائدة ، وظائف قفل الجهد.يمكن أن تحمي وظائف الحماية هذه الدائرة بشكل فعال وتحسين موثوقية النظام.

إمكانية القيادة عالية التيار: يدمج IR2104 برامج تشغيل عالية الجوانب ومنخفضة الجانب مع قدرة قيادة قوية.يمكن أن يوفر قدرات تشغيل التيار الحالية والفورية الحالية وهي مناسبة للتطبيقات عالية الطاقة.

IR2104 Half-Bridge Driver Principle

تصميم السائق هذا سهل الفهم نسبيًا استنادًا إلى تحليل منطق الإشارة ، ولكن لتحقيق فهم متعمق وتطبيق أفضل ، نحتاج إلى إجراء تحليل أكثر تعمقًا للدائرة وإجراء التحليل والحساب النظري لتحديد معلمات البعضالمكونات الطرفية.الآن ، نجري تحليلًا بسيطًا للهيكل الداخلي.عند تحديد الشريحة ، ستمر إشارة الدخل عبر المنطقة الميتة أو دائرة حماية الانهيار ، ثم يتم تقسيمها إلى قناتين وإرسالها إلى مجموعات علوية وأسفل من دوائر CMOS على التوالي.من بينها ، يتم التحكم في المسار السفلي بواسطة "0" لإجراء ، ويتم إرسال الإشارة مباشرة ؛بينما يتم تشغيل المسار العلوي بواسطة "1" ، سيتم التحكم في الإشارة أولاً بواسطة مرحلة المخزن المؤقت لتيار النبض العالي لاستكمال الإشارة إلى التحويل وتحويل المستوى ، ثم إرسال Enter.

عندما يتم كتابة 0 في البداية: يتم تشغيل الترانزستور العلوي السفلي لـ CMOS ، ويتم رفع LO من الحالة العائمة إلى إمكانات إمدادات طاقة الرقائق.لذلك ، يتم إنشاء جهد التوصيل VCC بين LO و COM ، مما تسبب في تشغيل MOS من الجسر النصف السفلي ؛في الوقت نفسه ، يتم تشغيل الترانزستور السفلي CMOs العلوي ، ويتم تشغيل HO و VS ، مما تسبب في إيقاف تشغيل MOS العليا في الجسر.

عندما يتم كتابة 1 في البداية: يتم تشغيل الترانزستور العلوي العلوي CMOS ، والاعتماد على تأثير Bootstrap المكثف ، يتم إنشاء جهد التوصيل VCC بين HO و VS ، مما تسبب في تشغيل MOS من الجسر غير الناري العليا ؛في حين يتم تشغيل الترانزستور السفلي السفلي CMOS ، فإن LO و COM يتم تركيبها قصير الدائرة ، مما تسبب في إيقاف تشغيل MOS من الجسر النصف السفلي.

يمكن ملاحظة أن جهد إمدادات الطاقة في IR2104 يجب أن يكون أكبر من الجهد التوصيل لأنبوب MOS أو IGBT المحدد.على سبيل المثال ، في دائرة السيارة الذكية ، يكون جهد إمدادات الطاقة 12V المستخدمة من قبل IR2104 أكبر من الجهد الدوار لـ LR7843 ، 4.5V.يضمن هذا التصميم التشغيل الطبيعي للسائق ويمنع تدهور الأداء أو الأضرار الناجمة عن عدم كفاية الجهد.

التطبيق العملي لـ IR2104

يحتوي IR2104 على مجموعة واسعة من الاستخدامات في التطبيقات العملية.تم تقديم دائرتان تطبيقان نموذجيان أدناه:

دائرة محرك الجسر الكامل

تعد دائرة سائق الجسر الكامل واحدة من أكثر التطبيقات شيوعًا في IR2104.يتكون عادة من رقائق اثنين من IR2104 وأربعة MOSFETs ومحاثات الطاقة.في هذه الدائرة ، يكون اثنان من IR2104s مسؤولين عن التحكم في مفاتيح MOSFETs على الجوانب العلوية والسفلية على التوالي لتحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة التيار المتردد.من خلال التحكم بدقة في سرعة التبديل ودورة العمل في MOSFETs على كلا الجانبين ، يمكن أن يحقق تحويل الطاقة الفعال والتحكم في الإخراج.غالبًا ما يتم استخدام هذا النوع من دائرة محرك الجسر الكامل في تحويل الطاقة والعاكس وغيرها من الحقول.

دائرة محرك أقراص نصف الجسر

تعد دائرة محرك أقراص Half-Bridge تطبيقًا مهمًا آخر لـ IR2104.وعادة ما يتكون من رقاقة IR2104 ، MOSFET السلطة ومحث.في هذه الدائرة ، يكون IR2104 مسؤولاً عن إنشاء إشارة PWM وتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة التيار المتردد عن طريق التحكم في تبديل MOSFET.يمكن لـ IR2104 التحكم في سرعة التبديل ودورة عمل MOSFETs لتحقيق تحكم دقيق في جهد الخرج والتيار.تستخدم دائرة محرك أقراص نصف الجسر على نطاق واسع في محركات محركات DC والمحولات وغيرها من الحقول.

ظروف التشغيل الموصى بها من IR2104

يظهر مخطط توقيت الإدخال أو الإخراج في الشكل التالي.للتشغيل المناسب ، يجب استخدام الجهاز في الظروف الموصى بها.يتم اختبار تصنيف VS Offset مع جميع الإمدادات المتحيزة في الفرق 15 فولت.

ما هي تدابير تبديد الحرارة لـ IR2104؟

فيما يلي بعض تدابير تبديد الحرارة IR2104 الشائعة:

استخدام المواد الموصلة حراريا

يمكننا استخدام مواد موصلة حرارياً ، مثل السيليكون الموصل حرارياً أو صفائح موصلة حرارية ، بين IR2104 وموصلات الحرارة أو PCB ، لتحسين كفاءة نقل الحرارة بشكل كبير وتقليل المقاومة الحرارية ، مما يعزز بشكل كبير من تأثير تبديد الحرارة الكلي.يمكن الالتزام بإحكام السيليكون الموصل حرارياً ، باعتباره مادة لاصقة ذات توصيل حراري عالي ، على سطح IR2104 ومظهر الحرارة أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وملء الفجوات الصغيرة بينهما بفعالية ، مما يقلل من المقاومة الحرارية.

تقليل عبء العمل

يمكننا أيضًا تقليل الحرارة الناتجة عن IR2104 عن طريق خفض عبء العمل.على سبيل المثال ، عندما لا يتطلب النظام إخراج الطاقة العالي ، يمكننا التفكير في تقليل جهد المدخلات لـ IR2104.يمكن أن يؤدي خفض جهد المدخلات إلى تقليل استهلاك الطاقة الداخلي للرقاقة بشكل مباشر ، مما يقلل بدوره من توليد الحرارة.بالطبع ، أثناء خفض الجهد ، نحتاج إلى التأكد من أن IR2104 لا يزال يعمل بشكل صحيح ويفي بمتطلبات الأداء للنظام.

بالارتداد الحراري/التبشين: بالارتداد الحراري أو التبشير هو وسيلة شائعة لتبديد الحرارة.عن طريق تثبيت غرفة تبريد حول أو أعلى من IR2104 ، يمكن زيادة منطقة تبديد الحرارة بشكل فعال ، وبالتالي تقليل درجة حرارة التشغيل للرقاقة.عند تصميم المشتت الحراري ، يجب أن نفكر تمامًا في التيار التشغيلي للرقاقة ، ودرجة الحرارة المحيطة وعوامل أخرى لضمان أن يكون تأثير تبديد الحرارة هو الأمثل.

قم بتحسين تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور: في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، من أجل تجنب التداخل الحراري مع IR2104 الناجم عن المكونات الأخرى التي تولد المزيد من الحرارة ، يجب أن نضع هذه المكونات بعيدًا عن الشريحة.تولد مكونات مثل MOSFETs أو IGBTs أيضًا الكثير من الحرارة عند عملها ، وإذا كانت قريبة جدًا من IR2104 ، فقد يتم نقل حرارتها إلى الشريحة ، مما يؤدي إلى زيادة في درجة حرارة الرقاقة.لذلك ، عند وضع الشريحة ، يجب أن نتأكد من أن هذه المكونات التي تولد المزيد من الحرارة يتم الاحتفاظ بها على مسافة معينة من IR2104 لتقليل تأثير الحرارة على الشريحة.

مشكلة المنطقة الميتة

بصفته سائقًا مرتفعًا ومنخفضًا ، تم تصميم IR2104 خصيصًا لدفع دوائر H-Bridge.يمكن أن يحل بشكل فعال مشكلة المنطقة الميتة في دوائر H-bridge.فيما يلي بعض الطرق التي تحل IR2104 مشكلة المنطقة الميتة في دوائر محرك الأقراص H:

تعويض الوقت الميت: يوفر برنامج تشغيل IR2104 دبوسًا للوقت الميت.عن طريق ضبط جهد هذا الدبوس ، يمكن تعيين مبلغ التعويض للوقت الميت.من خلال زيادة أو تقليل تعويض الوقت الميت ، يمكن تعديل الفرق الزمني بين MOS المتطورة و MOS المنخفضة لحل مشكلة المنطقة الميتة.

Drive ثنائي القطب: يمكن لبرنامج تشغيل IR2104 التحكم في تشغيل وخارج MOS المتطورة و MOS المنخفضة في نفس الوقت.هذا يضمن أن الفارق الزمني بين MOS المتطورة و MOS منخفضة يتم التحكم فيه بدقة لتجنب مشاكل المنطقة الميتة.

إعداد وقت التأخير: يحتوي برنامج تشغيل IR2104 على دبوس مخصص لتحديد وقت التأخير.من خلال ضبط السعة والمقاومة على الدبوس ، يمكن ضبط وقت التأخير بين MOS المتطورة و MOS المنخفضة.يمكن أن تضمن زيادة وقت التأخير عدم تشغيل أو إيقاف تشغيل MOS المتطورة والموظفون المنخفضون في نفس الوقت ، وبالتالي تجنب حدوث مشاكل المنطقة الميتة.

الأسئلة المتداولة [الأسئلة الشائعة]

س 1.لماذا نحتاج إلى سائقي MOSFET؟

تعتبر برامج تشغيل البوابة مفيدة لتشغيل MOSFET لأن محرك الأقراص العالي المتزايد الذي يوفره بوابة MOSFET يقلل من وقت التبديل بين المراحل/خارج البوابة مما يؤدي إلى زيادة قوة MOSFET والكفاءة الحرارية.

س 2.ما هو الحد الأقصى لجهد IR2104؟

يمكن استخدام القناة العائمة لقيادة MOSFET قوة N-channel أو IGBT في التكوين الجانبي العالي الذي يعمل من 10 إلى 600 فولت.

س 3.ما الذي يستخدم IR2104؟

IR2104 عبارة عن جهد عالي ، عالي السرعة MOSFET و IGBT مع قنوات الإخراج الجانبية المرجعية العالية والمنخفضة.تتيح تقنيات CMOS المناعية الخاصة بتكييف HVIC والمزلاج بناءًا متجانسًا.إدخال المنطق متوافق مع CMOS القياسية أو LSTTL Outputs.

س 4.ما هو الفرق بين IR2101 و IR2104؟

IR2104 عبارة عن برنامج تشغيل MOSFET عالي الجهد وعالي السرعة وسائق IGBT مع قنوات الإخراج الجانبية العالية والمنخفضة المستقلة.بالمقارنة ، فإن IR2101 هو سائق جانبي مرتفع ومنخفض.IRS2104 هو منتج جديد لـ HVIC يحل محل IR2101 ويتوافق مع سابقته.