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IR2104包括的なガイド：高性能ハーフブリッジドライバー

カタログ

IR2104説明

IR2104 低電力入力を受け入れて高電流ドライブを出力し、電力MOSFETなどの高出力トランジスタのゲートを供給するハーフブリッジドライバーです。さらに、IR2104ゲートドライバーは、レベルシフターおよびパワーアンプとして使用できます。IGBTおよびMOSFETドライバーの出力チャネルは、ハイサイドおよびローサイド参照で動作しますが、ロジック入力は3.3Vロジックで動作し、LSTTLおよびCMOS出力と互換性があります。これらの技術はどれも独自のHVCとラッチの対象ではないため、モノリシックな構造を可能にします。

IR2104ドライブ回路は、主に入力段階、ロジック制御、出力段階の3つの部分で構成されています。入力段階には、入力アイソレータと入力フィルター回路が含まれており、制御信号と電源ノイズを分離します。ロジック制御には、ロジック入力段階とロジック出力段階が含まれます。これらの出力ステージは、制御信号を受信し、ドライブ信号を生成するために使用されます。出力段階には、MOSFETまたはIGBTを運転するためのドライバーと電力段階が含まれます。

代替モデル：

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104ハーフブリッジドライバー回路特性

幅広い動作電圧範囲：IR2104は、さまざまな運転ニーズに適した10Vから20Vの広い動作電圧範囲をサポートします。

内部電流検出：IR2104には、低サイドMOSFETの電流を測定およびフィードバックして閉ループ制御を実現できる内部電流検出関数があります。

高効率：IR2104は高度に統合された設計を採用しており、ドライバー回路には高効率と低消費電力の特性があります。電荷ポンプ技術は、高周波駆動信号を提供し、MOSFETが迅速に切り替えてエネルギー損失を減らすことができます。

保護機能：IR2104には、過度の温度保護、過電流保護、電圧下のロックアウト機能など、さまざまな保護機能があります。これらの保護機能は、回路を効果的に保護し、システムの信頼性を向上させることができます。

高電流駆動能力：IR2104は、ハイサイドおよびローサイドドライバーを強力な運転能力と統合します。高いピーク電流および瞬間的な電流動作能力を提供することができ、高出力アプリケーションに適しています。

IR2104ハーフブリッジドライバー作業原則

このドライバーの設計は、信号論理分析に基づいて比較的理解しやすいですが、詳細な理解とより良いアプリケーションを実現するには、回路のより詳細な分析を実施し、理論分析と計算を実行して、一部のパラメーターを決定する必要があります。周辺コンポーネント。ここで、内部構造の簡単な分析を実施します。チップが選択されると、入力信号はデッドゾーンまたはブレークダウン保護回路を通過し、2つのチャネルに分割され、それぞれCMOS回路の上部と下部セットに送信されます。その中で、下のパスは「0」によって制御され、導かれ、信号は直接送信されます。上部パスは「1」によってオンになりますが、信号は最初に高パルス電流バッファー段によって制御され、信号バッファリングとレベル変換が完了し、Enterを送信します。

0が最初に記述されると、下部CMOS上部トランジスタがオンになり、LOが浮動状態からチップ電源電位に上昇します。したがって、伝導電圧VCCはLOとCOMの間に生成され、下半分の橋のMOSがオンになります。同時に、上部CMOS下部トランジスタがオンになり、HOとVSが短絡しているため、上半分の橋のMOSがオフになります。

1が最初に記述されると、上部CMOS上部トランジスタがオンになり、コンデンサブートストラップ効果に依存すると、HOとVSの間に伝導電圧VCCが生成され、上半分の橋のMOSがオンになります。低いCMOS下部トランジスタがオンになっている間、LOとCOMは短絡しているため、下半分の橋のMOSがオフになります。

IR2104の電源電圧は、選択したMOSまたはIGBTチューブの伝導電圧よりも大きくなければならないことがわかります。たとえば、スマートカー回路では、IR2104で使用される12V電源電圧は、LR7843、4.5Vのターンオン電圧よりも大きくなります。この設計により、ドライバーの通常の動作が保証され、不十分な電圧によるパフォーマンスの劣化または損傷を効果的に防ぎます。

IR2104の実用的なアプリケーション

IR2104には、実際のアプリケーションで幅広い用途があります。2つの典型的なアプリケーション回路を以下に紹介します。

フルブリッジドライブ回路

フルブリッジドライバー回路は、IR2104の最も一般的なアプリケーションの1つです。通常、2つのIR2104チップと4つのパワーMOSFETとインダクタで構成されています。この回路では、2つのIR2104が、DC電力をAC電力に変換するために、それぞれ上部と下側のMOSFETのスイッチを制御する責任があります。両側のMOSFETのスイッチング速度とデューティサイクルを正確に制御することにより、効率的な電力変換と出力制御を実現できます。この種のフルブリッジドライブ回路は、電力変換、インバーター、その他のフィールドでよく使用されます。

ハーフブリッジドライブ回路

ハーフブリッジドライブ回路は、IR2104のもう1つの重要なアプリケーションです。通常、IR2104チップ、パワーMOSFET、インダクタで構成されています。この回路では、IR2104はPWM信号を生成し、MOSFETのスイッチングを制御することによりDC電力をAC電力に変換する責任があります。IR2104は、MOSFETのスイッチング速度とデューティサイクルを制御して、出力電圧と電流の正確な制御を実現できます。このハーフブリッジドライブ回路は、DCモータードライブ、インバーター、その他のフィールドで広く使用されています。

IR2104の推奨動作条件

入力または出力ロジックタイミング図を次の図に示します。適切な操作のために、推奨条件内でデバイスを使用する必要があります。VSオフセット評価は、15Vの差でバイアスされたすべてのサプライでテストされます。

IR2104の熱散逸測定は何ですか？

以下は、いくつかの一般的なIR2104熱散逸対策です。

熱伝導材の使用

IR2104とヒートシンクまたはPCBの間の熱伝導性シリコンや熱伝導型シートなどの熱伝導材料を使用して、熱伝達の効率を大幅に改善し、熱抵抗を低下させることができます。熱伝導性の高い熱伝導率を持つ接着剤としての熱伝導性シリコンは、IR2104とヒートシンクまたはPCBの表面にしっかりと接着し、それらの間の小さなギャップを効果的に埋め、それにより熱抵抗が低下します。

ワークロードを削減します

また、IR2104によって生成された熱をワークロードを下げることで減らすこともできます。たとえば、システムが高出力を必要としない場合、IR2104の入力電圧の削減を検討できます。入力電圧を下げると、チップの内部電力消費が直接減少する可能性があり、その結果、熱生成が減少します。もちろん、電圧を下げながら、IR2104がまだ適切に機能し、システムのパフォーマンス要件を満たしていることを確認する必要があります。

ヒートシンク/ヒートシンク：ヒートシンクまたはヒートシンクは、熱を放散する一般的な方法です。IR2104の周りにヒートシンクを設置することにより、熱散逸領域を効果的に増加させることができ、チップの動作温度が低下します。ヒートシンクを設計するときは、チップの動作電流、周囲温度、およびその他の要因を完全に考慮して、熱散逸効果が最適であることを確認する必要があります。

PCBレイアウトの最適化：PCB設計では、より多くの熱を生成する他のコンポーネントによって引き起こされるIR2104との熱干渉を回避するために、これらのコンポーネントをチップから遠ざける必要があります。Power MOSFETやIGBTなどのコンポーネントは、動作中に多くの熱を生成し、IR2104に近すぎる場合、熱がチップに移動し、チップ温度が上昇する可能性があります。したがって、チップをレイアウトするときは、より多くの熱を生成するこれらのコンポーネントが、チップに対する熱の効果を最小限に抑えるために、IR2104から一定の距離に保持されることを確認する必要があります。

デッドゾーンの問題

ハイサイドおよびローサイドドライバーとして、IR2104はHブリッジ回路を駆動するように特別に設計されています。H-ブリッジ回路のデッドゾーンの問題を効果的に解決できます。IR2104がH-Bridgeドライブ回路でデッドゾーンの問題を解決するいくつかの方法を次に示します。

デッドタイム補償：IR2104ドライバーは、デッドタイム補償ピンを提供します。このピンの電圧を調整することにより、デッドタイムの​​補正量を設定できます。デッドタイム補償を増やすか減少させることにより、ハイエンドMOとローエンドMOSの時差を調整して、デッドゾーンの問題を解決することができます。

双極ドライブ：IR2104ドライバーは、ハイエンドMOとローエンドMOのオンとオフを同時に制御できます。これにより、デッドゾーンの問題を回避するために、ハイエンドMOとローエンドMOSの時差が正確に制御されます。

遅延時間設定：IR2104ドライバーには、遅延時間を設定するための専用ピンがあります。ピンの静電容量と抵抗を調整することにより、ハイエンドMOとローエンドMOSの間の遅延時間を設定できます。遅延時間を増やすと、ハイエンドのMOとローエンドのMOが同時にオンまたはオフにされないようにすることで、デッドゾーンの問題の発生を回避できます。

よくある質問[FAQ]

Q1。なぜMOSFETドライバーが必要なのですか？

ゲートドライバーは、MOSFETゲートに提供される高電流ドライブがゲートのオン/オフステージ間の切り替え時間を短縮し、MOSFETの出力と熱効率の向上につながるため、MOSFET操作に有益です。

Q2。IR2104の最大電圧はいくらですか？

フローティングチャネルを使用して、10〜600ボルトで動作するハイサイド構成でNチャンネル電源MOSFETまたはIGBTを駆動できます。

Q3。IR2104は何に使用されていますか？

IR2104は、高電圧、高速パワーMOSFET、およびIGBTドライバーであり、依存した高およびローサイド参照出力チャネルを備えています。独自のHVICおよびラッチ免疫CMOSテクノロジーにより、頑丈なモノリシック構造が可能になります。ロジック入力は、標準のCMOSまたはLSTTLアウトパットと互換性があります。

Q4。IR2101とIR2104の違いは何ですか？

IR2104は、高電圧、高速電力MOSFETおよびIGBTドライバーであり、独立した高およびローサイド参照出力チャネルを備えています。それに比べて、IR2101は高および低サイドドライバーです。IRS2104は、IR2101を置き換える新しいHVIC製品であり、その前身と互換性のあるピンとピンです。