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IR2104 포괄적 인 가이드 : 고성능 하프 브리지 드라이버

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IR2104 설명

그만큼 IR2104 하프 브리지 드라이버는 저전력 입력을 수용하여 고전류 드라이브를 출력하고 전력 MOSFET과 같은 고전력 트랜지스터의 게이트를 공급합니다.또한 IR2104 게이트 드라이버는 레벨 시프터 및 전력 증폭기로 사용할 수 있습니다.IGBT 및 MOSFET 드라이버의 출력 채널은 하이 사이드 및 로우 사이드 참조에서 작동하며 로직 입력은 3.3V 로직에서 작동하며 LSTTL 및 CMOS 출력과 호환됩니다.이러한 기술 중 어느 것도 독점적 인 HVC 및 래치의 적용을받지 않으므로 모 놀리 식 구조를 가능하게합니다.

IR2104 드라이브 회로는 주로 입력 단계, 논리 제어 및 출력 단계의 세 부분으로 구성됩니다.입력 스테이지에는 입력 차단기 및 입력 필터 회로가 포함되어있어 제어 신호 및 전원 공급 장치 노이즈를 분리합니다.로직 제어에는 로직 입력 단계와 로직 출력 단계가 포함되며, 제어 신호를 수신하고 드라이브 신호를 생성하는 데 사용됩니다.출력 단계에는 MOSFET 또는 IGBT를 운전하기위한 드라이버 및 파워 스테이지가 포함됩니다.

대체 모델 :

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104 하프 브리지 드라이버 회로 특성

광범위한 작동 전압 범위 : IR2104는 10V에서 20V의 넓은 작동 전압 범위를 지원하며 다양한 주행 요구에 적합합니다.

내부 전류 감지 : IR2104에는 폐 루프 제어를 달성하기 위해 낮은 측면 MOSFET의 전류를 측정하고 피드백 할 수있는 내부 전류 감지 기능이 있습니다.

고효율 : IR2104는 고도로 통합 된 설계를 채택하고 드라이버 회로는 고효율과 저전력 소비의 특성을 갖습니다.충전 펌프 기술은 고주파수 구동 신호를 제공하여 MOSFET이 빠르게 전환하고 에너지 손실을 줄일 수 있습니다.

보호 기능 : IR2104에는 온도 보호, 과전류 보호 및 전압 잠금 기능을 포함한 다양한 보호 기능이 있습니다.이러한 보호 기능은 회로를 효과적으로 보호하고 시스템 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

고전류 주행 기능 : IR2104는 강력한 운전 능력과 높은 측면 및 저 사이드 드라이버를 통합합니다.높은 피크 전류 및 순간 전류 운영 기능을 제공 할 수 있으며 고전력 응용 프로그램에 적합합니다.

IR2104 하프 브리지 드라이버 작업 원리

이 드라이버 디자인은 신호 논리 분석을 기반으로 비교적 쉽게 이해하기 쉽지만 심층적 인 이해와 더 나은 응용 프로그램을 달성하려면 회로에 대한보다 심층적 인 분석을 수행하고 일부의 매개 변수를 결정하기 위해 이론적 분석 및 계산을 수행해야합니다.주변 성분.이제 우리는 내부 구조에 대한 간단한 분석을 수행합니다.칩이 선택되면 입력 신호는 데드 존 또는 고장 보호 회로를 통과 한 다음 두 채널로 나누어 각각 상단 및 하단 세트의 CMOS 회로로 전송됩니다.그중에서도 하단 경로는 "0"에 의해 제어되며 신호는 직접 전송됩니다.상단 경로가 "1"에 의해 켜지는 동안, 신호는 먼저 높은 펄스 전류 버퍼 단계에 의해 제어되어 신호 버퍼링 및 레벨 변환을 완료 한 다음 Enter를 보냅니다.

0이 처음 작성되면 : 하부 CMOS 상단 트랜지스터가 켜지고 LO가 부동 상태에서 칩 전원 공급 장치 전위로 올라갑니다.따라서, 전도 전압 VCC는 LO와 COM 사이에 생성되어 하반부 브리지의 MOS가 켜집니다.동시에, 상단 CMOS 하부 트랜지스터가 켜지고 HO와 VS가 단락되어 상단 하프 브리지 MOS가 꺼집니다.

1 1이 처음 작성 될 때 : 상단 CMOS 상단 트랜지스터가 켜져 있고 커패시터 부트 스트랩 효과에 의존하면 전도 전압 VCC가 HO와 VS 사이에 생성되어 상단 하프 브리지의 MOS가 켜집니다.하부 CMOS 하부 트랜지스터가 켜지는 동안 LO와 COM은 단락되어 하반부 브리지의 MOS가 꺼집니다.

IR2104의 전원 공급 전압은 선택된 MOS 또는 IGBT 튜브의 전도 전압보다 더 커야한다는 것을 알 수 있습니다.예를 들어, 스마트 자동차 회로에서 IR2104에서 사용하는 12V 전원 공급 전압은 LR7843, 4.5V의 턴온 전압보다 큽니다.이 설계는 드라이버의 정상적인 작동을 보장하고 전압이 충분하지 않아 성능 저하 또는 손상을 효과적으로 방지합니다.

IR2104의 실제 적용

IR2104는 실제 응용 분야에서 광범위한 용도를 가지고 있습니다.두 가지 전형적인 응용 프로그램 회로가 아래에 소개됩니다.

풀 브리지 드라이브 회로

풀 브리지 드라이버 회로는 IR2104의 가장 일반적인 응용 분야 중 하나입니다.일반적으로 2 개의 IR2104 칩과 4 개의 전력 MOSFET 및 인덕터로 구성됩니다.이 회로에서, 두 개의 IR2104는 DC 전력을 AC 전력으로 변환하기 위해 상부와 하단의 MOSFET 스위치를 각각 제어 할 책임이있다.양쪽에서 MOSFET의 스위칭 속도 및 듀티 사이클을 정확하게 제어함으로써 효율적인 전력 변환 및 출력 제어를 달성 할 수 있습니다.이러한 종류의 풀 브리지 드라이브 회로는 종종 전력 변환, 인버터 및 기타 필드에 사용됩니다.

하프 브리지 드라이브 회로

하프 브리지 드라이브 회로는 IR2104의 또 다른 중요한 응용 프로그램입니다.일반적으로 IR2104 칩, 파워 MOSFET 및 인덕터로 구성됩니다.이 회로에서 IR2104는 MOSFET의 스위칭을 제어하여 PWM 신호를 생성하고 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 역할을합니다.IR2104는 출력 전압 및 전류의 정확한 제어를 달성하기 위해 MOSFET의 스위칭 속도 및 듀티 사이클을 제어 할 수 있습니다.이 하프 브리지 드라이브 회로는 DC 모터 드라이브, 인버터 및 기타 필드에서 널리 사용됩니다.

IR2104의 권장 작동 조건

입력 또는 출력 로직 타이밍 다이어그램은 다음 그림에 나와 있습니다.올바른 작동을 위해서는 권장 조건 내에서 장치를 사용해야합니다.VS 오프셋 등급은 15V 차동으로 바이어스 된 모든 소모품으로 테스트됩니다.

IR2104의 열 소산 조치는 무엇입니까?

다음은 일반적인 IR2104 열 소산 조치입니다.

열 전도성 재료의 사용

IR2104와 히트 싱크 또는 PCB 사이의 열전 전도성 실리콘 또는 열 전도성 시트와 같은 열 전도성 재료를 사용하여 열 전달 효율을 크게 향상시키고 열 전달 효과를 줄여 전체 열 소산 효과를 크게 향상시킬 수 있습니다.열전도율이 높은 접착제로서 열전 전도성 실리콘은 IR2104의 표면에 단단히 부착 될 수 있고 방열판 또는 PCB 사이의 작은 간격을 효과적으로 채워 열 저항을 줄일 수있다.

작업량을 줄입니다

또한 작업량을 낮추어 IR2104에 의해 생성 된 열을 줄일 수 있습니다.예를 들어, 시스템에 고출력 출력이 필요하지 않은 경우 IR2104의 입력 전압 감소를 고려할 수 있습니다.입력 전압을 낮추면 칩의 내부 전력 소비가 직접 감소하여 열 발생이 줄어 듭니다.물론, 전압을 낮추는 동안 IR2104가 여전히 제대로 작동하고 시스템의 성능 요구 사항을 충족해야합니다.

방열판/히트 싱크 : 방열판 또는 히트 싱크는 열을 소산하는 일반적인 방법입니다.IR2104 이상의 히트 싱크를 설치함으로써, 열 소산 영역이 효과적으로 증가하여 칩의 작동 온도를 줄일 수있다.방열판을 설계 할 때는 칩의 작동 전류, 주변 온도 및 기타 요인을 완전히 고려하여 열 소산 효과가 최적인지 확인해야합니다.

PCB 레이아웃 최적화 : PCB 설계에서 더 많은 열을 생성하는 다른 구성 요소로 인한 IR2104와의 열 간섭을 피하기 위해 이러한 구성 요소를 칩에서 멀리 배치해야합니다.Power MOSFET 또는 IGBT와 같은 구성 요소는 작동 할 때 많은 열이 발생하며 IR2104에 너무 가까이 있으면 열이 칩으로 옮겨 질 수있어 칩 온도가 증가합니다.따라서 칩을 배치 할 때 더 많은 열을 생성하는 이러한 구성 요소가 칩에 대한 열의 영향을 최소화하기 위해 IR2104와 일정 거리에 보관해야합니다.

데드 존 문제

IR2104는 하이 사이드 및 낮은 측면 드라이버로서 H- 브리지 회로를 구동하도록 특별히 설계되었습니다.H- 브리지 회로에서 데드 존 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.IR2104가 H- 브리지 드라이브 회로에서 데드 존 문제를 해결하는 몇 가지 방법은 다음과 같습니다.

데드 타임 보상 : IR2104 드라이버는 데드 타임 보상 핀을 제공합니다.이 PIN의 전압을 조정함으로써 죽은 시간의 보상량을 설정할 수 있습니다.죽은 시간 보상을 증가 시키거나 감소시킴으로써, 고급 MOS와 저가형 MOS의 시차 차이를 조정하여 죽은 영역 문제를 해결할 수 있습니다.

바이폴라 드라이브 : IR2104 드라이버는 동시에 고급 MOS 및 저가형 MOS의 온 및 오프를 제어 할 수 있습니다.이를 통해 고급 MOS와 저가형 MOS의 시차가 죽은 영역 문제를 피하기 위해 정확하게 제어됩니다.

지연 시간 설정 : IR2104 드라이버에는 지연 시간을 설정하기위한 전용 핀이 있습니다.핀의 커패시턴스 및 저항을 조정함으로써, 고급 MOS와 저가형 MOS 사이의 지연 시간을 설정할 수 있습니다.지연 시간을 늘리면 고급 MOS와 저가형 MOS가 동시에 켜지거나 꺼지지 않도록하여 데드 존 문제의 발생을 피할 수 있습니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

Q1.MOSFET 드라이버가 필요한 이유는 무엇입니까?

GATE 드라이버는 MOSFET 게이트에 제공된 고전류 드라이브가 게이트 온/오프 스테이지 사이의 전환 시간을 감소 시키므로 MOSFET 전력 및 열 효율성을 증가시키기 때문에 게이트 드라이버는 MOSFET 작동에 도움이됩니다.

Q2.IR2104의 최대 전압은 얼마입니까?

플로팅 채널은 10 ~ 600V에서 작동하는 하이 사이드 구성에서 N- 채널 전력 MOSFET 또는 IGBT를 구동하는 데 사용될 수 있습니다.

Q3.IR2104는 무엇에 사용됩니까?

IR2104는 고전압, 고속 전력 MOSFET 및 IGBT 드라이버로 의존적 높은 및 낮은 측면 참조 출력 채널이있는 IGBT 드라이버입니다.독점적 인 HVIC 및 래치 면역 CMOS 기술은 견고한 모 놀리 식 구조를 가능하게합니다.로직 입력은 표준 CMO 또는 LSTTL 아웃 푸트와 호환됩니다.

Q4.IR2101과 IR2104의 차이점은 무엇입니까?

IR2104는 고전압, 고속 전력 MOSFET 및 IGBT 드라이버로 독립적 인 높이 및 낮은 측면 참조 출력 채널을 갖춘 IGBT 드라이버입니다.이에 비해 IR2101은 높고 낮은 사이드 드라이버입니다.IRS2104는 IR2101을 대체하는 새로운 HVIC 제품이며 이전 모델과 핀 투 핀과 호환됩니다.