IR2110：高出力MOSFETおよびIGBTゲートドライバーの包括的なガイド
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IR2110 高電力MOSFETおよびIGBT専用のゲートドライブ統合統合回路は、1990年頃にアメリカの国際整流器会社が独自の高電圧統合回路とドアフリーのCMOSテクノロジーを使用して市場に出し、市場に出しています。電力変換やモーター速度調節などのパワードライブフィールドで広く使用されています。以下に、IR2110の特性、機能、作業原則、およびアプリケーションを詳細に紹介します。
IR2110説明
IR2110は、デュアルチャネル、ゲートドライバー、高電圧、高速パワーデバイスを統合するモノリシック統合ドライバーモジュールです。サイズが小さい、低コスト、高い統合、高速応答、高バイアス電圧、強力な駆動能力により、この種のブートストラップ統合回路は、導入以来、モーター速度調節、電力変換、その他の電源アプリケーションで広く使用されています。運転の分野では、特にパワーMOSFETとIGBTの運転に適しています。IR2110は、高度なブートストラップ回路とレベルの変換技術を使用しており、ロジック回路で電源デバイスの制御要件を大幅に簡素化し、各ペアのMOSFET（上下トランジスタ）がIR2110を共有できるようにし、すべてのIR2110は独立した電源を共有できます。6つのチューブで構成される典型的な3相ブリッジインバーターの場合、3つのIR2110のみを使用して3つのブリッジアームを駆動でき、10V〜20Vの電源が1つだけ必要です。このような設計により、ドライブ回路のサイズとエンジニアリングアプリケーションの電源数が大幅に削減され、システム構造が簡素化され、システムの信頼性が向上します。
代替品と同等物：
• IR2110L4
•TC4467EPD
IR2110の主な機能
IR2110には次の主な機能があります。
•4つの異なる制御モードをサポートするデュアル入力信号
•強力な干渉防止能力と電磁互換性は、さまざまな過酷な動作環境に適応できます
•ビルトイン電荷ポンプ回路は、出力機能を強化するための高い側面駆動電圧を提供する
•高電圧、高速ドライブ、IGBT、MOSFET、およびその他のパワースイッチングチューブを駆動できます
•組み込みの短絡保護、過剰な保護、過電圧保護、過電圧保護、過電流保護およびその他の保護メカニズム
IR2110の機能ブロック図
機能の概要
•DV/DT免疫
•入力を使用した位相の出力
•両方のチャネルの負荷ロックアウト
•ゲートドライブの供給範囲は10Vから20 Vの範囲
•ロジックとパワーグラウンド + / - 5 Vオフセット
•3.3 Vロジック互換
•3.3 Vから20 Vから個別のロジック供給範囲
•+500 vに完全に動作します
•+600 Vバージョンまで完全に動作する（IR2113）
•サイクルごとのサイクルエッジトリガーシャットダウンロジック
•CMOSシュミットがプルダウンを備えた入力をトリガーしました
•両方のチャネルの一致した伝播遅延
•ブートストラップ操作用に設計されたフローティングチャネル
IR2110の作業原則
IR2110は、主にレベル変換、ロジック入力、および出力保護の3つの部分で構成されています。IR2110が非常に人気がある理由は、多くの利点がシステム回路の構築と設計の際に多くの問題を回避できるようにするためです。たとえば、高電圧フローティングブートストラップ電源回路の設計では、IR2110は高ポートと低いポートを効果的に制御できるため、必要な追加の運転電源の数が大幅に減少します。以下の図は、IR2110ドライバーチップの駆動ハーフブリッジ回路を示しています。これは、ハイサイドサスペンションドライビング回路のブートストラップ原理を簡単かつ明確に示しています。その中でも、C1はブートストラップコンデンサ、VD1はブートストラップダイオード、C2は電源電圧VCCのフィルターコンデンサです。
まず、S1をオフにすると、ブートストラップコンデンサC1がVCCの電圧に耐えることができると予想されます。VM1がオンになると、VM2がオフになり、HINが高くなり、VC1電圧がS1のゲートとソース（またはエミッタ）の間に適用されます。その後、ブートストラップコンデンサC1は、RG1、VM1、GATE、およびソースによって形成されたループを介して排出され、VC1が電圧源に等しくなり、S1がオンになってトリガーされます。
一方、HinとLinの間の信号は、相補的な入力と見なされます。LINが低い場合、VM3は無効になり、VM4が有効になります。この時点で、充電はS2ゲートのRG2とソース内のチップを介して地面にすばやく放出されます。電気はエネルギー源であり、このプロセス中にデッドタイムが影響を与え、S1がオンになる前にS2がオフになるようにします。
HINが低い場合、VM1がオフになり、VM2がオンになります。この時点で、S1のゲートの電荷はRG1とVM2を介して迅速に排出され、S1がオフになります。短いデッドタイム（TD）の後、リンは高レベルに上がり、S2をオンにします。この時点で、電源電圧VCCはブートストラップコンデンサC1からS2およびVD1を充電し、ブートストラップコンデンサC1の出力が急速に増加します。このプロセスは継続的に繰り返され、サイクルが形成されます。
IR2110の適用
•白物
•スペースおよび衛星通信システム
•DCモータードライバー
•バッテリー管理システム（BMS）
•純粋な正弦波インバーター
IR2110とIR2113の違いは何ですか？
IR2110とIR2113はどちらも、MOSFETやIGBTなどのパワースイッチを駆動するためにInfineonが製造したドライバーチップです。これらは、回路のスイッチング要素を制御および保護するために、パワーエレクトロニクスアプリケーションで使用されています。それらの基本的な機能は似ていますが、特定の側面にはいくつかの違いがあります。以下は、IR2110とIR2113の大きな違いの一部です。
主なアプリケーション
IR2110は、高電力の能力と高出力アプリケーションの適合性により、高出力インバーター、AC駆動、モータードライブで一般的に使用されています。IR2113は、軽量インバーター、LEDドライバーなどの中小パワーアプリケーションに適しています。
ピン機能
IR2110には、デッドタイムコントロール用の入力ピンがあります。これにより、相互伝導を避けるために、高側と低側のスイッチング要素の間に遅延を設定できます。ただし、IR2113には専用のデッドタイムコントロールピンはありませんが、外部回路で同様の機能を実現できます。
ピンアウトと回路のレイアウト
LR2110は、デュアルチャネル構造のために比較的複雑なピンアウトを備えており、上部および下の半橋の回路を構成するためにより多くの外部コンポーネントが必要です。LR2113には、3チャンネル構造のため、比較的単純なピンアウトがあり、より単純化されたドライバー回路に適しています。
出力駆動能力
IR2110は、出力段階で高駆動電流を提供できます。これは、高出力スイッチングコンポーネントの駆動に適しています。IR2113の出力機能は比較的低く、中小電力スイッチングコンポーネントに適しています。
出力チャネルの数
IR2110は、上限橋と下部の橋の切り替え要素を駆動するための2つの独立した出力チャネルを備えた2チャンネルドライバーです。IR2113は、3つの出力チャネルを備えた3チャンネルドライバーで、そのうち2つはハイサイドおよびローサイドスイッチング要素に使用され、もう1つはオプションのハイサイドまたはローサイド電源を使用します。
IR2110を使用して単一のMOSFETチューブを駆動する方法は？
IR2110を使用して単一のMOSFETを駆動するための基本的な手順は次のとおりです。まず、VCCピンを5Vまたは12Vの電源に接続し、COMピンを接地します。次に、MOSFETのソースを電力場に接続し、ドレインを回路の荷重に接続します。次に、MOSFETのゲートをIR2110のHOまたはLOピンの1つに接続しますが、もう1つのピンを電力場に接続する必要があります。回路の特定のニーズに応じて、RC遅延時間、デューティサイクル、およびIR2110のその他のパラメーターを調整することにより、回路のパフォーマンスを最適化できます。MOSFETとIR2110を保護するには、回路に過電流、過電圧、過剰な抑制、およびその他の保護メカニズムを追加する必要があります。
単一のMOSFETチューブの駆動回路は簡単に思えますが、回路の安定性と信頼性を確保するために、特定の回路要件とアプリケーションシナリオに従って慎重に設計する必要があります。さらに、操作中に、安全規制と操作手順を厳密に順守し、電気ショックや短絡などの潜在的な安全上の危険に注意する必要があります。
よくある質問[FAQ]
1. IR2110 MOSFETとは何ですか？
IR2110/IR2113は、高電圧、高速電力MOSFET、およびIGBTドライバーが独立しており、高速および低側の参照出力チャン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出力と互換性があり、3.3Vロジックになります。
2. IR2110の出力電圧はいくらですか？
IR2110の動作電源電圧範囲は10〜20ボルトで、出力電流は2.5aです。IR2210は、最大500V（オフセット電圧）までの電圧に耐えることができます。その出力ピンは、最大2アンペアのピーク電流を提供できます。
3. IR2110が使用されるのはなぜですか？
IR2110は、最も人気のある高およびローサイドドライバーICです。このICのロジック入力は、標準のCMOまたはLSTTL出力と互換性があります。出力ドライバーは、最小限のドライバーの相互伝導のために設計された高パルス電流バッファーステージを備えています。このICの最大出力電流は2.5Aで、供給電流は340µAです。
4.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。