บน 03/09/2024 497

IR2110: คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับ MOSFET พลังงานสูงและไดรเวอร์ประตู IGBT

แคตตาล็อก

IR2110 เป็น MOSFET ที่มีพลังสูงและ IGBT DITE DIRE Drive รวมวงจรพัฒนาและวางตลาดในช่วงปี 2533 โดย บริษัท American International Rectifier โดยใช้วงจรรวมแรงดันสูงที่เป็นเอกลักษณ์และเทคโนโลยี CMOS ที่ปราศจากประตูมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเขตข้อมูลไดรฟ์เช่นการแปลงพลังงานและการควบคุมความเร็วมอเตอร์ด้านล่างเราจะแนะนำคุณสมบัติฟังก์ชั่นหลักการทำงานและการใช้งานของ IR2110 ในรายละเอียด

คำอธิบาย ir2110

IR2110 เป็นโมดูลไดรเวอร์แบบรวมเสาหินที่รวมอุปกรณ์สองช่องทางไดรเวอร์เกตแรงดันสูงและอุปกรณ์พลังงานความเร็วสูงเนื่องจากขนาดเล็ก, ต้นทุนต่ำ, การรวมที่สูง, การตอบสนองที่รวดเร็ว, แรงดันไฟฟ้าอคติสูงและความสามารถในการขับขี่ที่แข็งแกร่งวงจรบูตแบบบูรณาการประเภทนี้จึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการควบคุมความเร็วมอเตอร์การแปลงพลังงานและแอปพลิเคชันพลังงานอื่น ๆ นับตั้งแต่เปิดตัวในด้านการขับขี่มันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขับขี่ MOSFET และ IGBTIR2110 ใช้วงจร bootstrap ขั้นสูงและเทคโนโลยีการแปลงระดับซึ่งทำให้ข้อกำหนดการควบคุมของอุปกรณ์พลังงานง่ายขึ้นอย่างมากโดยวงจรลอจิกช่วยให้ MOSFETs แต่ละคู่ (ทรานซิสเตอร์บนและล่าง) แต่ละคู่สามารถแบ่งปัน IR2110 และ IR2110 ทั้งหมดสามารถแบ่งปันแหล่งจ่ายไฟอิสระสำหรับอินเวอร์เตอร์บริดจ์สามเฟสทั่วไปที่ประกอบด้วย 6 หลอดสามารถใช้ IR2110 ได้เพียง 3 ชิ้นเพื่อขับแขนสะพาน 3 ชิ้นและต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 10V ถึง 20V เพียงหนึ่งเดียวเท่านั้นการออกแบบดังกล่าวช่วยลดขนาดของวงจรไดรฟ์และจำนวนแหล่งจ่ายไฟในแอพพลิเคชั่นทางวิศวกรรมทำให้โครงสร้างระบบง่ายขึ้นและช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ

ทางเลือกและเทียบเท่า:

- IR2110L4

- ir2110pbf

- IRS2112PBF

- IRS21814PBF

• TC44677EPD

ฟังก์ชั่นหลักของ IR2110

IR2110 มีฟังก์ชั่นหลักต่อไปนี้:

•สัญญาณอินพุตคู่รองรับโหมดควบคุมที่แตกต่างกันสี่โหมด

•ความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่งและความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่หลากหลาย

•วงจรปั๊มประจุในตัวเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าด้านข้างสูงเพื่อเพิ่มความสามารถในการส่งออก

•รองรับไดรฟ์ความเร็วสูงความเร็วสูงสามารถขับ IGBT, MOSFET และหลอดสวิตช์พลังงานอื่น ๆ

•การป้องกันการลัดวงจรในตัวการป้องกันอุณหภูมิมากเกินไปการป้องกันแรงดันเกิน

ไดอะแกรมบล็อกการทำงานของ IR2110

สรุปคุณสมบัติ

• DV/DT Immune

•เอาต์พุตในเฟสพร้อมอินพุต

• Undervoltage Lockout สำหรับทั้งสองช่อง

•อัตราการจัดหาไดรฟ์ประตูตั้งแต่ 10V ถึง 20 V

•ลอจิกและไฟกราวด์ + /- 5 V ออฟเซ็ต

• 3.3 V เข้ากันได้กับตรรกะ

•ช่วงการจัดหาตรรกะแยกจาก 3.3 V ถึง 20 V

•ทำงานอย่างเต็มที่ถึง +500 V

•ใช้งานได้อย่างเต็มที่ถึง +600 V เวอร์ชัน (IR2113)

•ตรรกะการปิดการปิดรอบด้วยวงจร

•อินพุตที่ถูกกระตุ้นด้วย CMOS Schmitt ด้วยการดึงลง

•ความล่าช้าในการแพร่กระจายของทั้งสองช่อง

•ช่องลอยตัวที่ออกแบบมาสำหรับการทำงาน bootstrap

หลักการทำงานของ IR2110

IR2110 ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน: การแปลงระดับ, อินพุตตรรกะและการป้องกันเอาต์พุตเหตุผลที่ IR2110 เป็นที่นิยมมากคือข้อดีมากมายทำให้สามารถหลีกเลี่ยงปัญหามากมายเมื่อสร้างและออกแบบวงจรระบบตัวอย่างเช่นในการออกแบบวงจรแหล่งจ่ายไฟบูทสแตรปแรงดันสูง IR2110 สามารถควบคุมพอร์ตที่สูงและต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งจะช่วยลดจำนวนของแหล่งจ่ายไฟเพิ่มเติมที่จำเป็นรูปด้านล่างแสดงวงจรครึ่งสะพานขับของชิปไดรเวอร์ IR2110มันง่ายและแสดงให้เห็นถึงหลักการบูตสแตรปของวงจรการขับขี่ระบบกันสะเทือนระดับสูงในหมู่พวกเขา C1 เป็นตัวเก็บประจุ bootstrap, VD1 เป็น bootstrap diode และ C2 เป็นตัวเก็บประจุตัวกรองสำหรับแรงดันไฟฟ้า VCC

ก่อนอื่นคาดว่า Bootstrap capacitor C1 สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าของ VCC เมื่อ S1 ถูกปิดเมื่อเปิด VM1 VM2 จะปิดและ HIN สูงแรงดันไฟฟ้า VC1 จะถูกนำไปใช้ระหว่างประตูและแหล่งที่มา (หรือ emitter) ของ S1ต่อจากนั้นตัวเก็บประจุ bootstrap C1 จะถูกปล่อยออกมาผ่านลูปที่เกิดขึ้นโดย RG1, VM1, GATE และแหล่งที่มาทำให้ VC1 เท่ากับแหล่งแรงดันไฟฟ้าดังนั้นจึงทำให้ S1 เปิดใช้งาน

ในทางกลับกันสัญญาณระหว่าง Hin และ Lin ถือเป็นอินพุตเสริมเมื่อ LIN ต่ำ VM3 จะถูกปิดใช้งานและเปิดใช้งาน VM4ในเวลานี้ค่าใช้จ่ายจะถูกปล่อยลงสู่พื้นอย่างรวดเร็วผ่าน RG2 ในประตู S2 และชิปภายในแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงานและในระหว่างกระบวนการนี้เวลาตายจะมีผลกระทบเพื่อให้แน่ใจว่า S2 ถูกปิดก่อนที่ S1 จะเปิดอยู่

เมื่อฮินต่ำ VM1 จะถูกปิดและเปิด VM2ในเวลานี้ค่าใช้จ่ายในประตูของ S1 จะถูกปล่อยออกมาอย่างรวดเร็วผ่าน RG1 และ VM2 ทำให้ S1 ปิดหลังจากระยะเวลาตายสั้น ๆ (TD) หลินเพิ่มขึ้นสู่ระดับสูงทำให้ S2 เปิดใช้งานในเวลานี้แรงดันไฟฟ้า VCC จะเรียกเก็บค่าตัวเก็บประจุ Bootstrap C1 ถึง S2 และ VD1 ทำให้เกิดกำลังของตัวเก็บประจุ bootstrap C1 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วกระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำอย่างต่อเนื่องสร้างวัฏจักร

แอปพลิเคชัน IR2110

•สินค้าสีขาว

•ระบบการสื่อสารพื้นที่และดาวเทียม

• DC Motor Driver

•ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS)

•อินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์

IR2110 และ IR2113 แตกต่างกันอย่างไร

IR2110 และ IR2113 เป็นทั้งชิปไดรเวอร์ที่ผลิตโดย Infineon สำหรับสวิตช์ขับเคลื่อนเช่น MOSFETS และ IGBTSพวกเขาใช้ในแอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์พลังงานเพื่อควบคุมและป้องกันองค์ประกอบการสลับในวงจรแม้ว่าฟังก์ชั่นพื้นฐานของพวกเขาจะคล้ายกัน แต่ก็มีความแตกต่างในบางแง่มุมต่อไปนี้เป็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง IR2110 และ IR2113:

แอปพลิเคชันหลัก

IR2110 นั้นใช้กันทั่วไปในอินเวอร์เตอร์พลังงานสูงไดรฟ์ AC และมอเตอร์ไดรฟ์เนื่องจากความสามารถในการขับเคลื่อนสูงและความเหมาะสมสำหรับการใช้งานพลังงานสูงในขณะที่ IR2113 เหมาะสำหรับการใช้งานขนาดเล็กและขนาดกลางเช่นอินเวอร์เตอร์หน้าที่เบาไดรเวอร์ LED ฯลฯ

ฟังก์ชั่นพิน

IR2110 มีพินอินพุตสำหรับการควบคุมเวลาตายซึ่งช่วยให้คุณสามารถตั้งค่าความล่าช้าระหว่างองค์ประกอบการสลับด้านสูงและด้านต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการปรับข้ามอย่างไรก็ตาม IR2113 ไม่มีหมุดควบคุมเวลาตายโดยเฉพาะ แต่ฟังก์ชั่นที่คล้ายกันสามารถรับรู้ได้ด้วยวงจรภายนอก

Pinout และ Circuit Layout

LR2110 มี pinout ที่ค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากโครงสร้างสองช่องทางซึ่งต้องการส่วนประกอบภายนอกมากขึ้นในการกำหนดค่าวงจรครึ่งสะพานบนและล่างLR2113 มี pinout ที่ค่อนข้างง่ายเนื่องจากโครงสร้างสามช่องทำให้เหมาะสำหรับวงจรไดรเวอร์ที่ง่ายขึ้น

ความสามารถในการขับขี่เอาท์พุท

IR2110 สามารถให้กระแสการขับขี่สูงในขั้นตอนการส่งออกซึ่งเหมาะสำหรับการขับขี่ส่วนประกอบการสลับพลังงานสูงIR2113 มีความสามารถในการส่งออกค่อนข้างต่ำซึ่งเหมาะสำหรับส่วนประกอบการสลับพลังงานขนาดเล็กและขนาดกลาง

จำนวนช่องสัญญาณเอาต์พุต

IR2110 เป็นไดรเวอร์สองช่องที่มีช่องสัญญาณเอาต์พุตอิสระสองช่องสำหรับการขับขี่องค์ประกอบการสลับครึ่งสะพานครึ่งหลังและล่างIR2113 เป็นไดรเวอร์สามช่องที่มีช่องสัญญาณออกสามช่องซึ่งสองช่องถูกใช้สำหรับองค์ประกอบการสลับด้านข้างสูงและต่ำและอื่น ๆ สำหรับอุปกรณ์เสริมพลังงานด้านข้างสูงหรือต่ำ

วิธีใช้ IR2110 เพื่อขับหลอด Mosfet เดียว?

ขั้นตอนพื้นฐานสำหรับการใช้ IR2110 เพื่อขับ MOSFET เดียวมีดังนี้ก่อนอื่นเราเชื่อมต่อพิน VCC กับแหล่งจ่ายไฟ 5V หรือ 12V และหมุด com เข้ากับกราวด์ต่อไปเราเชื่อมต่อแหล่งที่มาของ MOSFET เข้ากับพื้นพลังงานและท่อระบายน้ำเข้ากับโหลดของวงจรจากนั้นเราเชื่อมต่อประตูของ MOSFET กับหนึ่งในหมุด HO หรือ LO ของ IR2110 ในขณะที่พินอื่น ๆ จะต้องเชื่อมต่อกับพื้นพลังงานตามความต้องการเฉพาะของวงจรเราสามารถปรับประสิทธิภาพของวงจรให้เหมาะสมโดยการปรับเวลาหน่วง RC วัฏจักรหน้าที่และพารามิเตอร์อื่น ๆ ของ IR2110เพื่อปกป้อง MOSFET และ IR2110 เราควรเพิ่มกระแสไฟฟ้าเกินปริมาณมากเกินไปเกินอุณหภูมิและกลไกการป้องกันอื่น ๆ ในวงจร

โปรดทราบว่าแม้ว่าวงจรการขับขี่ของหลอด MOSFET เดียวดูเหมือนง่าย แต่ก็ยังต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังตามข้อกำหนดของวงจรเฉพาะและสถานการณ์แอปพลิเคชันเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเสถียรและความน่าเชื่อถือของวงจรนอกจากนี้ในระหว่างการดำเนินการเราควรปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยและขั้นตอนการดำเนินงานอย่างเคร่งครัดและระวังอันตรายด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นเช่นไฟฟ้าช็อตและลัดวงจร

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. IR2110 MOSFET คืออะไร?

IR2110/IR2113 เป็นแรงดันสูง, MOSFET พลังงานความเร็วสูงและไดรเวอร์ IGBT ที่มีการอ้างอิงด้านข้างสูงและต่ำHVIC ที่เป็นกรรมสิทธิ์และล็อคเทคโนโลยีภูมิคุ้มกัน CMOS เปิดใช้งานการก่อสร้างเสาหินที่ทนทานอินพุตลอจิกเข้ากันได้กับเอาต์พุต CMOS มาตรฐานหรือเอาต์พุต LSTTL ลงไปที่ตรรกะ 3.3V

2. แรงดันเอาต์พุตของ IR2110 คืออะไร?

ช่วงแรงดันไฟฟ้าของการดำเนินงานสำหรับ IR2110 คือ 10 ถึง 20 โวลต์และกระแสเอาต์พุตคือ 2.5AIR2210 สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุด 500V (แรงดันไฟฟ้าชดเชย)พินเอาท์พุทของมันสามารถให้กระแสสูงสุดสูงสุด 2 แอมแปร์

3. ทำไม IR2110 จึงใช้?

IR2110 เป็น IC คนขับที่สูงและต่ำสุดที่ได้รับความนิยมมากที่สุดอินพุตตรรกะของ IC นี้เข้ากันได้กับเอาต์พุต CMOS มาตรฐานหรือ LSTTLไดรเวอร์เอาท์พุทมีขั้นตอนบัฟเฟอร์พัลส์กระแสสูงที่ออกแบบมาสำหรับการปรับข้ามไดรเวอร์ขั้นต่ำกระแสเอาต์พุตสูงสุดสำหรับ IC นี้คือ 2.5a และกระแสจ่ายคือ 340µA

4. ทำไมเราถึงต้องการไดรเวอร์ MOSFET?

ไดรเวอร์ GATE นั้นเป็นประโยชน์ต่อการทำงานของ MOSFET เนื่องจากไดรฟ์ปัจจุบันที่มีอยู่ในเกต MOSFET จะลดเวลาการสลับระหว่างขั้นตอนเปิด/ปิดประตูซึ่งนำไปสู่การเพิ่มพลังงาน MOSFET และประสิทธิภาพความร้อน