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IR2110: Um guia abrangente para os drivers de portão MOSFET e IGBT de alta potência

Catálogo

IR2110 é um MOSFET de alta potência e o circuito integrado de Drive Gate Drive dedicado IGBT desenvolvido e colocado no mercado por volta de 1990 pela American International Retifier Company, usando sua tecnologia CMOS de circuito integrado de alta tensão de alta tensão.Foi amplamente utilizado em campos de acionamento de energia, como conversão de energia e regulação da velocidade do motor.Abaixo, apresentaremos as características, funções, princípios de trabalho e aplicações do IR2110 em detalhes.

IR2110 Descrição

O IR2110 é um módulo de driver integrado monolítico que integra dispositivos de potência de canal duplo, portão, dispositivos de alta velocidade e alta velocidade.Devido ao seu tamanho pequeno, baixo custo, alta integração, resposta rápida, alta tensão de viés e capacidade de condução forte, esse tipo de circuito integrado de bootstrap tem sido amplamente utilizado na regulação da velocidade do motor, conversão de energia e outras aplicações de energia desde a sua introdução.No campo da condução, é especialmente adequado para dirigir MOSFET e IGBT.O IR2110 usa o circuito avançado de bootstrap e a tecnologia de conversão de nível, que simplifica bastante os requisitos de controle dos dispositivos de energia por circuitos lógicos, permitindo que cada par de MOSFETs (transistores superior e inferior) compartilhe um IR2110 e todos os IR2110s podem compartilhar uma fonte de alimentação independente.Para um inversor de ponte trifásica típico composto por 6 tubos, apenas 3 peças de IR2110 podem ser usadas para acionar 3 braços da ponte e é necessária apenas uma fonte de alimentação de 10V a 20V.Esse design reduz significativamente o tamanho do circuito de acionamento e o número de fontes de alimentação em aplicações de engenharia, simplifica a estrutura do sistema e, assim, melhora a confiabilidade do sistema.

Alternativas e equivalentes:

• IR2110L4

• IR2110PBF

• IRS2112pbf

• IRS21814pbf

• TC4467EPD

Principais funções do IR2110

IR2110 tem as seguintes funções principais:

• Sinais de entrada dupla, suportando quatro modos de controle diferentes

• Forte capacidade anti-interferência e compatibilidade eletromagnética, podem se adaptar a uma variedade de ambientes operacionais severos

• Circuito de bomba de carga embutida para fornecer alta tensão de direção lateral para aprimorar a capacidade de saída

• Suporte a acionamento de alta tensão e alta velocidade, pode dirigir IGBT, MOSFET e outros tubos de comutação de energia

• Proteção de curto-circuito interno, proteção de excesso de temperatura, proteção de tensão excessiva, proteção de menor tensão e proteção excessiva e outros mecanismos de proteção

Diagrama de blocos funcionais do IR2110

Resumo dos recursos

• DV/dt imune

• Saídas em fase com entradas

• bloqueio de subtensão para ambos os canais

• O suprimento de acionamento portão varia de 10 a 20 V

• Logic e energia de energia + /- 5 V Offset

• 3,3 V lógica compatível

• O abastecimento lógico separado varia de 3,3 V a 20 V

• Totalmente operacional para +500 V

• Versão totalmente operacional para +600 V disponível (IR2113)

• Ciclo pela lógica de desligamento acionada por arestas do ciclo

• Entradas acionadas pelo CMOS Schmitt com pull-down

• Atraso de propagação correspondente para ambos os canais

• Canal flutuante projetado para operação de bootstrap

Princípio de trabalho do IR2110

O IR2110 consiste principalmente em três partes: conversão de nível, entrada lógica e proteção de saída.A razão pela qual o IR2110 é tão popular é que suas muitas vantagens permitem evitar muitos problemas ao criar e projetar circuitos do sistema.Por exemplo, no design de circuitos de fonte de alimentação de bootstrap de alta tensão, o IR2110 pode controlar efetivamente as portas altas e baixas, reduzindo bastante o número de fontes de alimentação de direção adicionais necessárias.A figura abaixo mostra o circuito de meia ponte do IR2110.Ele demonstra simples e claramente o princípio de bootstrapping do circuito de condução de suspensão de alto lado.Entre eles, C1 é o capacitor de bootstrap, o VD1 é o diodo de bootstrap e C2 é o capacitor de filtro para a tensão da fonte de alimentação VCC.

Primeiro, espera -se que o capacitor C1 do Bootstrap possa suportar a tensão do VCC quando o S1 estiver desligado.Quando o VM1 está ativado, o VM2 está desligado e o HIN é alto, a tensão VC1 é aplicada entre a porta e a fonte (ou emissor) de S1.Posteriormente, o capacitor C1 do bootstrap será descarregado através de um loop formado por RG1, VM1, Gate e Source, tornando o VC1 igual à fonte de tensão, acionando assim S1 para ativar.

Por outro lado, os sinais entre Hin e Lin são considerados entradas complementares.Quando o LIN está baixo, o VM3 está desativado e o VM4 está ativado.Nesse momento, a carga será rapidamente liberada no chão através do RG2 no portão S2 e o chip dentro da fonte.A eletricidade é uma fonte de energia e, durante esse processo, o tempo morto terá um impacto, garantindo que o S2 seja desligado antes que o S1 seja ativado.

Quando o Hin está baixo, o VM1 é desligado e o VM2 está ligado.Neste momento, a carga no portão de S1 será descarregada rapidamente através de RG1 e VM2, fazendo com que o S1 desative.Após um curto tempo morto (TD), Lin sobe para alto nível, fazendo com que o S2 acenda.Nesse momento, a tensão da fonte de alimentação VCC cobra o capacitor C1 de bootstrap C1 a S2 e VD1, causando a potência do capacitor C1 de bootstrap para aumentar rapidamente.Esse processo será repetido continuamente, formando um ciclo.

Aplicação do IR2110

• Bens brancos

• Sistemas de comunicação espacial e satélite

• Driver de motor DC

• Sistema de Gerenciamento de Bateria (BMS)

• inversor de onda seno

Qual é a diferença entre IR2110 e IR2113?

IR2110 e IR2113 são chips de motorista produzidos pela Infineon para interruptores de energia de acionamento, como MOSFETs e IGBTs.Eles são usados ​​em aplicações eletrônicas de energia para controlar e proteger elementos de comutação em circuitos.Embora suas funções básicas sejam semelhantes, existem algumas diferenças em certos aspectos.A seguir, são apresentadas algumas das principais diferenças entre o IR2110 e o IR2113:

PRINCIPAIS APLICAÇÕES

O IR2110 é comumente usado em inversores de alta potência, unidades CA e unidades de motor devido à sua alta capacidade de acionamento e adequação para aplicações de alta energia.Enquanto o IR2113 é adequado para aplicações de pequenas e médias potências, como inversores leves, motoristas de LED etc.

Função pino

O IR2110 possui um pino de entrada para o controle morto, o que permite definir o atraso entre os elementos de comutação de lado alto e o lado baixo para evitar a condução cruzada.No entanto, o IR2113 não possui um pino de controle de tempo morto dedicado, mas uma função semelhante pode ser realizada com circuitos externos.

Layout de pinagem e circuito

O LR2110 possui uma pinagem relativamente complexa devido à sua estrutura de canal duplo, exigindo mais componentes externos para configurar os circuitos de meia ponte superior e inferior.O LR2113 possui uma pinagem relativamente simples devido à sua estrutura de três canais, tornando-o adequado para circuitos de driver mais simplificados.

Capacidade de acionamento de saída

O IR2110 pode fornecer alta corrente de acionamento no estágio de saída, adequado para impulsionar componentes de comutação de alta energia.O IR2113 possui capacidade de saída relativamente baixa, adequada para componentes de comutação de pequenas e médias potências.

Número de canais de saída

O IR2110 é um driver de dois canais com dois canais de saída independentes para acionar elementos de comutação superior e inferior de meia ponte.O IR2113 é um driver de três canais com três canais de saída, dois dos quais são usados ​​para elementos de comutação de lado alto e de lado baixo, e o outro para fontes de alimentação opcionais de lado alto ou baixo.

Como usar o IR2110 para acionar um único tubo MOSFET?

As etapas básicas para o uso do IR2110 para dirigir um único MOSFET são as seguintes.Primeiro, conectamos o pino VCC a uma fonte de alimentação de 5V ou 12V e o pino com o solo.Em seguida, conectamos a fonte do MOSFET ao solo de energia e o dreno para a carga do circuito.Em seguida, conectamos o portão do MOSFET a um dos pinos HO ou Lo do IR2110, enquanto o outro pino precisa estar conectado ao solo de energia.De acordo com as necessidades específicas do circuito, podemos otimizar o desempenho do circuito ajustando o tempo de atraso RC, o ciclo de trabalho e outros parâmetros do IR2110.Para proteger o MOSFET e o IR2110, devemos adicionar mecanismos de sobretensão, sobretensão, excesso de temperatura e outros mecanismos de proteção ao circuito.

Observe que, embora o circuito de condução de um único tubo MOSFET pareça simples, ele ainda precisa ser cuidadosamente projetado de acordo com requisitos específicos de circuito e cenários de aplicação para garantir a estabilidade e a confiabilidade do circuito.Além disso, durante a operação, devemos respeitar estritamente os regulamentos de segurança e os procedimentos operacionais e tomar cuidado com possíveis riscos de segurança, como choque elétrico e curto -circuito.

Perguntas frequentes [FAQ]

1. O que é o MOSFET IR2110?

O IR2110/IR2113 são drivers de alta tensão e alta velocidade e drivers de IGBT com channels de saída referenciados de alta e baixa referência independentes.As tecnologias CMOS imunológicas de HVIC e trava de trava permitem a construção monolítica robusta.As entradas lógicas são compatíveis com a saída CMOS ou LSTTL padrão, até a lógica de 3,3V.

2. Qual é a tensão de saída do IR2110?

A faixa de tensão de alimentação operacional para IR2110 é de 10 a 20 volts e a corrente de saída é 2,5a.O IR2210 pode suportar a tensão de até 500V (tensão de deslocamento).Seus pinos de saída podem fornecer um pico de corrente de até 2 amperes.

3. Por que o IR2110 é usado?

O IR2110 é o IC mais popular de motorista lateral alto e baixo.As entradas lógicas deste IC são compatíveis com as saídas CMOS ou LSTTL padrão.Os drivers de saída apresentam um estágio de tampão de corrente de alto pulso projetado para condução cruzada mínima do driver.A corrente máxima de saída para este IC é 2,5A e a corrente de alimentação é de 340µA.

4. Por que precisamos de drivers MOSFET?

Os drivers de portão são benéficos para a operação do MOSFET porque a unidade de alta corrente fornecida ao portão MOSFET diminui o tempo de comutação entre os estágios de entrada/desligamento do portão, o que leva ao aumento da energia do MOSFET e à eficiência térmica.