IR2110: una guida completa ai conducenti MOSFET e GATE IGBT ad alta potenza
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IR2110 è un circuito integrato integrato MOSFET e IGBT dedicato a Gate Drive sviluppato e messo sul mercato intorno al 1990 dall'American International Rectifier Company utilizzando il suo circuito integrato ad alta tensione e la tecnologia CMOS senza porte.È stato ampiamente utilizzato nei campi di alimentazione come la conversione di potenza e la regolazione della velocità del motore.Di seguito introdurremo in dettaglio le caratteristiche, le funzioni, il principio di lavoro e le applicazioni di IR2110.
Descrizione IR2110
IR2110 è un modulo di driver integrato monolitico che integra dispositivi di alimentazione a doppio canale, gate, ad alta tensione e ad alta velocità.A causa delle sue dimensioni ridotte, a basso costo, alta integrazione, risposta rapida, tensione di polarizzazione elevata e forte capacità di guida, questo tipo di circuito integrato Bootstrap è stato ampiamente utilizzato nella regolazione della velocità del motore, nella conversione di potenza e altre applicazioni di potenza dalla sua introduzione.Nel campo della guida, è particolarmente adatto per la guida MOSFET e IGBT.IR2110 utilizza il circuito bootstrap avanzato e la tecnologia di conversione a livello, che semplifica notevolmente i requisiti di controllo dei dispositivi di alimentazione mediante circuiti logici, consentendo a ciascuna coppia di MOSFET (transistor superiori e inferiori) di condividere un IR2110 e tutti gli IR2110 possono condividere un alimentazione indipendente.Per un tipico inverter di ponte trifase composto da 6 tubi, solo 3 pezzi di IR2110 possono essere utilizzati per guidare i bracci a 3 ponti e solo un alimentatore da 10 V a 20 V è necessario.Tale design riduce significativamente le dimensioni del circuito di azionamento e il numero di alimentatori nelle applicazioni di ingegneria, semplifica la struttura del sistema e migliora quindi l'affidabilità del sistema.
Alternative ed equivalenti:
• IR2110L4
• TC4467EPD
Funzioni principali di IR2110
IR2110 ha le seguenti funzioni principali:
• Doppi segnali di input, supportando quattro diverse modalità di controllo
• La forte capacità anti-interferenza e la compatibilità elettromagnetica, possono adattarsi a una varietà di ambienti operativi duri
• Circuito della pompa di carica integrata per fornire una tensione di guida laterali elevata per migliorare la capacità di uscita
• Supportare un'unità ad alta tensione ad alta velocità, può guidare IGBT, MOSFET e altri tubi di commutazione di alimentazione
• Protezione in cortocircuito integrato, protezione eccessiva, protezione da sovratensione, protezione sotto tensione e protezione eccessiva e altri meccanismi di protezione
Diagramma a blocchi funzionale di IR2110
Riepilogo delle funzionalità
• DV/DT immune
• Output in fase con ingressi
• Lockout di sottotensione per entrambi i canali
• Gate Drive Shound Range da 10 V a 20 V.
• Logica e terra di potenza + /- 5 V offset
• 3.3 V logico compatibile
• Allontanamento di alimentazione logica separata da 3,3 V a 20 V.
• Completamente operativo a +500 V.
• Versione completamente operativa a +600 V disponibile (IR2113)
• Logica di arresto del ciclo per ciclo
• Input innescati da CMOS Schmitt con pull-down
• Ritardo di propagazione abbinato per entrambi i canali
• Canale mobile progettato per il funzionamento bootstrap
Principio di lavoro di IR2110
IR2110 è costituito principalmente da tre parti: conversione di livello, input logica e protezione dell'output.Il motivo per cui IR2110 è così popolare è che i suoi numerosi vantaggi gli consentono di evitare molti problemi durante la costruzione e la progettazione di circuiti di sistema.Ad esempio, nella progettazione di circuiti di alimentazione bootstrap galleggiante ad alta tensione, IR2110 può controllare efficacemente le porte alte e basse, riducendo così notevolmente il numero di alimentatori di guida aggiuntivi richiesti.La figura seguente mostra il circuito a metà ponte del chip del driver IR2110.Dimostra semplicemente e chiaramente il principio di bootstrap del circuito di guida delle sospensioni alte.Tra questi, C1 è il condensatore bootstrap, VD1 è il diodo bootstrap e C2 è il condensatore del filtro per la tensione di alimentazione VCC.
Innanzitutto, si prevede che il condensatore Bootstrap C1 possa resistere alla tensione di VCC quando S1 è disattivata.Quando VM1 è acceso, VM2 è spento e Hin è elevato, la tensione VC1 viene applicata tra il cancello e la sorgente (o emettitore) di S1.Successivamente, il condensatore Bootstrap C1 verrà scaricato attraverso un ciclo formato da RG1, VM1, gate e sorgente, rendendo VC1 uguale alla sorgente di tensione, attivando così S1 per attivare.
D'altra parte, i segnali tra Hin e Lin sono considerati input complementari.Quando LIN è basso, VM3 è disabilitato e VM4 è abilitato.Al momento, la carica verrà rapidamente rilasciata a terra attraverso l'RG2 nel cancello S2 e il chip all'interno della fonte.L'elettricità è una fonte di energia e durante questo processo, il tempo morto avrà un impatto, garantendo che S2 sia disattivato prima che S1 sia accesa.
Quando Hin è basso, VM1 viene disattivato e VM2 viene acceso.Al momento, la carica nel cancello di S1 verrà rapidamente dimessa tramite RG1 e VM2, facendo spegnere S1.Dopo un breve tempo morto (TD), Lin sale a livello elevato, causando l'accensione di S2.Al momento, la tensione di alimentazione VCC carica il condensatore Bootstrap C1 a S2 e VD1, causando l'aumento della potenza del condensatore Bootstrap C1.Questo processo verrà ripetuto continuamente, formando un ciclo.
Applicazione di IR2110
• Beni bianchi
• Sistemi di comunicazione spaziale e satellitare
• Driver a motore CC
• Sistema di gestione della batteria (BMS)
• Inverter a onda sinusoidale pura
Qual è la differenza tra IR2110 e IR2113?
IR2110 e IR2113 sono entrambi chip di conducente prodotti da Infineon per gli interruttori di alimentazione come MOSFET e IGBT.Sono utilizzati nelle applicazioni di elettronica di alimentazione per controllare e proteggere gli elementi di commutazione nei circuiti.Sebbene le loro funzioni di base siano simili, ci sono alcune differenze in alcuni aspetti.Di seguito sono riportate alcune delle principali differenze tra IR2110 e IR2113:
Applicazioni principali
L'IR2110 è comunemente usato in inverter ad alta potenza, unità AC e unità motore a causa della sua alta capacità di azionamento e idoneità per applicazioni ad alta potenza.Mentre IR2113 è adatto per applicazioni di piccole e medie centrali come inverter di servizio leggero, driver a LED, ecc.
Funzione pin
L'IR2110 ha un perno di ingresso per il controllo a morte, che consente di impostare il ritardo tra gli elementi di commutazione alti e bassi per evitare la conduzione incrociata.Tuttavia, l'IR2113 non ha un pin di controllo a morte dedicato, ma una funzione simile può essere realizzata con circuiti esterni.
Pinout e layout del circuito
L'LR2110 ha un pinout relativamente complesso a causa della sua struttura a doppio canale, che richiede più componenti esterni per configurare i circuiti a metà marina superiore e inferiore.LR2113 ha un pinout relativamente semplice a causa della sua struttura a tre canali, rendendolo adatto a circuiti di driver più semplificati.
Capacità di guida in uscita
IR2110 può fornire una corrente di guida elevata nella fase di uscita, che è adatta per la guida di componenti di commutazione ad alta potenza.IR2113 ha una capacità di uscita relativamente bassa, che è adatta a componenti di commutazione di potenza piccola e media.
Numero di canali di output
IR2110 è un driver a due canali con due canali di uscita indipendenti per la guida di elementi di commutazione a mezzo ponte superiore e inferiore.IR2113 è un driver a tre canali con tre canali di uscita, due dei quali vengono utilizzati per elementi di commutazione alti e bassi e l'altro per alimentatori alti o bassi opzionali.
Come usare IR2110 per guidare un singolo tubo MOSFET?
I passaggi di base per l'utilizzo di IR2110 per guidare un singolo MOSFET sono i seguenti.Innanzitutto, colleghiamo il pin VCC a un alimentatore da 5 V o 12 V e il perno COM a terra.Successivamente, colleghiamo la fonte del MOSFET al terreno di alimentazione e lo scarico al carico del circuito.Collegiamo quindi il cancello del MOSFET a uno dei pin HO o LO dell'IR2110, mentre l'altro pin deve essere collegato al terreno di potenza.Secondo le esigenze specifiche del circuito, possiamo ottimizzare le prestazioni del circuito regolando il tempo di ritardo RC, il ciclo di lavoro e altri parametri di IR2110.Al fine di proteggere il MOSFET e l'IR2110, dovremmo aggiungere sovracorrenti, sovratensione, sovratemperatura e altri meccanismi di protezione al circuito.
Si noti che sebbene il circuito di guida di un singolo tubo MOSFET sembri semplice, deve ancora essere progettato attentamente in base a requisiti specifici del circuito e scenari di applicazione per garantire la stabilità e l'affidabilità del circuito.Inoltre, durante il funzionamento, dovremmo rispettare rigorosamente le normative di sicurezza e le procedure operative e fare attenzione ai potenziali pericoli per la sicurezza come scosse elettriche e corto circuito.
Domande frequenti [FAQ]
1. Che cos'è IR2110 MOSFET?
L'IR2110/IR2113 sono conducenti MOSFET ad alta tensione, alimentazione ad alta velocità e conducenti IGBT con canori di uscita a riferimento alti e bassi indipendenti.Le tecnologie CMOS immunitarie HVIC e latch proprietarie consentono una costruzione monolitica robusta.Gli ingressi logici sono compatibili con CMOS standard o output LSTTL, fino alla logica da 3,3 V.
2. Qual è la tensione di uscita di IR2110?
L'intervallo di tensione di alimentazione operativa per IR2110 è da 10 a 20 volt e la corrente di uscita è 2,5a.IR2210 può resistere alla tensione fino a 500 V (tensione di offset).I suoi pin di uscita possono fornire una corrente di picco fino a 2 ampere.
3. Perché viene utilizzato IR2110?
IR2110 è l'IC driver laterale più alto e basso più popolare.Gli ingressi logici di questo IC sono compatibili con output CMOS standard o LSTTL.I driver di output dispongono di una fase di tampone a corrente di impulso elevata progettata per la conduzione incrociata minima del driver.La corrente di uscita massima per questo IC è 2,5a e la corrente di alimentazione è di 340 µA.
4. Perché abbiamo bisogno di driver MOSFET?
I conducenti di gate sono benefici per il funzionamento MOSFET perché l'unità ad alta corrente fornita al gate MOSFET riduce il tempo di commutazione tra le fasi di acceso/off del gate che porta ad un aumento della potenza MOSFET e dell'efficienza termica.