trên 2024/09/3 469

IR2110: Hướng dẫn toàn diện về trình điều khiển MOSFET và IGBT Gate cao

Danh mục

IR2110 là một mạch tích hợp cổng chuyên dụng của MOSFET và IGBT Drive Drive được phát triển và đưa ra thị trường vào khoảng năm 1990 bởi Công ty Trao chỉnh Quốc tế Hoa Kỳ sử dụng mạch tích hợp điện áp cao và công nghệ CMOS không có cửa.Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các trường ổ đĩa như chuyển đổi điện và điều chỉnh tốc độ động cơ.Dưới đây chúng tôi sẽ giới thiệu các đặc điểm, chức năng, nguyên tắc làm việc và các ứng dụng của IR2110 một cách chi tiết.

Mô tả IR2110

IR2110 là một mô-đun trình điều khiển tích hợp nguyên khối tích hợp kênh kép, trình điều khiển cổng, thiết bị điện áp cao và tốc độ cao.Do kích thước nhỏ, chi phí thấp, tích hợp cao, phản ứng nhanh, điện áp thiên vị cao và khả năng lái mạnh, loại mạch tích hợp bootstrap này đã được sử dụng rộng rãi trong điều chỉnh tốc độ động cơ, chuyển đổi năng lượng và các ứng dụng năng lượng khác kể từ khi được giới thiệu.Trong lĩnh vực lái xe, nó đặc biệt phù hợp để lái xe MOSFET và IGBT.IR2110 sử dụng công nghệ chuyển đổi cấp độ và mạch bootstrap tiên tiến, giúp đơn giản hóa đáng kể các yêu cầu điều khiển của các thiết bị năng lượng bằng các mạch logic, cho phép mỗi cặp MOSFE (bóng bán dẫn trên và dưới) chia sẻ IR2110 và tất cả IR2110 đều có thể chia sẻ nguồn điện độc lập.Đối với một biến tần cầu ba pha điển hình bao gồm 6 ống, chỉ có thể sử dụng 3 mảnh IR2110 để điều khiển 3 cánh tay cầu và chỉ cần một nguồn cung cấp năng lượng 10V đến 20V.Một thiết kế như vậy làm giảm đáng kể kích thước của mạch ổ đĩa và số lượng nguồn cung cấp năng lượng trong các ứng dụng kỹ thuật, đơn giản hóa cấu trúc hệ thống và do đó cải thiện độ tin cậy của hệ thống.

Giải pháp thay thế và tương đương:

• IR2110L4

• IR2110PBF

• IRS2112PBF

• IRS21814PBF

• TC4467EPD

Chức năng chính của IR2110

IR2110 có các chức năng chính sau:

• Tín hiệu đầu vào kép, hỗ trợ bốn chế độ điều khiển khác nhau

• Khả năng chống can thiệp mạnh mẽ và khả năng tương thích điện từ, có thể thích ứng với nhiều môi trường hoạt động khắc nghiệt

• Mạch bơm điện tích tích hợp để cung cấp điện áp lái bên cao để tăng cường khả năng đầu ra

• Hỗ trợ điện áp cao, ổ đĩa cao, có thể điều khiển IGBT, MOSFET và các ống chuyển mạch điện khác

• Bảo vệ ngắn mạch tích hợp, bảo vệ nhiệt độ quá mức, bảo vệ quá điện áp, bảo vệ dưới điện áp và bảo vệ quá dòng và các cơ chế bảo vệ khác

Sơ đồ khối chức năng của IR2110

Tóm tắt các tính năng

• DV/DT miễn dịch

• Đầu ra trong pha với đầu vào

• Khóa phụ cho cả hai kênh

• Phạm vi cung cấp ổ đĩa từ 10V đến 20 V

• Logic và Sân nguồn + /- 5 V Offset

• 3.3 v Tương thích logic

• Phạm vi cung cấp logic riêng biệt từ 3,3 V đến 20 V

• Hoạt động đầy đủ đến +500 V

• Có sẵn hoạt động đầy đủ đến phiên bản +600 V (IR2113)

• Chu kỳ theo logic Shutdown kích hoạt theo chu kỳ

• CMOS schmitt kích hoạt đầu vào với kéo xuống

• Độ trễ lan truyền phù hợp cho cả hai kênh

• Kênh nổi được thiết kế cho hoạt động bootstrap

Nguyên tắc làm việc của IR2110

IR2110 chủ yếu bao gồm ba phần: chuyển đổi cấp độ, đầu vào logic và bảo vệ đầu ra.Lý do tại sao IR2110 rất phổ biến là vì nhiều lợi thế của nó cho phép nó tránh được nhiều vấn đề khi xây dựng và thiết kế các mạch hệ thống.Ví dụ, trong việc thiết kế các mạch cung cấp năng lượng bootstrap nổi cao, IR2110 có thể kiểm soát hiệu quả các cổng cao và thấp, do đó làm giảm đáng kể số lượng nguồn cung cấp lái xe bổ sung cần thiết.Hình dưới đây cho thấy mạch nửa cầu lái của chip trình điều khiển IR2110.Nó đơn giản và rõ ràng thể hiện nguyên tắc bootstrapping của mạch lái hệ thống treo cao.Trong số đó, C1 là tụ điện bootstrap, VD1 là diode bootstrap và C2 là tụ lọc cho điện áp nguồn điện VCC.

Đầu tiên, dự kiến, tụ Bootstrap C1 có thể chịu được điện áp của VCC khi S1 bị tắt.Khi VM1 BẬT, VM2 bị tắt và HIN cao, điện áp VC1 được áp dụng giữa cổng và nguồn (hoặc bộ phát) của S1.Sau đó, tụ điện Bootstrap C1 sẽ được xả thông qua một vòng được hình thành bởi RG1, VM1, GATE và SOURCE, làm cho VC1 bằng nguồn điện áp, do đó kích hoạt S1 để bật.

Mặt khác, các tín hiệu giữa HIN và LIN được coi là đầu vào bổ sung.Khi Lin thấp, VM3 bị vô hiệu hóa và VM4 được bật.Tại thời điểm này, điện tích sẽ nhanh chóng được phát hành xuống đất thông qua RG2 ở cổng S2 và chip bên trong nguồn.Điện là một nguồn năng lượng và trong quá trình này, thời gian chết sẽ có tác động, đảm bảo rằng S2 bị tắt trước khi S1 được bật.

Khi HIN thấp, VM1 bị tắt và VM2 được bật.Tại thời điểm này, điện tích trong cổng S1 sẽ nhanh chóng được thải ra thông qua RG1 và VM2, khiến S1 tắt.Sau một thời gian chết ngắn (TD), Lin tăng lên mức cao, khiến S2 bật.Tại thời điểm này, VCC điện áp nguồn điện tính phí tụ Bootstrap C1 đến S2 và VD1, khiến sức mạnh của tụ Bootstrap C1 tăng nhanh.Quá trình này sẽ được lặp lại liên tục, tạo thành một chu kỳ.

Áp dụng IR2110

• Hàng trắng

• Hệ thống truyền thông không gian và vệ tinh

• Trình điều khiển động cơ DC

• Hệ thống quản lý pin (BMS)

• Biến tần sóng hình sin thuần túy

Sự khác biệt giữa IR2110 và IR2113 là gì?

IR2110 và IR2113 đều là các chip trình điều khiển do Infineon sản xuất cho các công tắc năng lượng lái như MOSFET và IGBT.Chúng được sử dụng trong các ứng dụng điện tử công suất để kiểm soát và bảo vệ các yếu tố chuyển đổi trong các mạch.Mặc dù các chức năng cơ bản của chúng là tương tự nhau, có một số khác biệt trong các khía cạnh nhất định.Sau đây là một số khác biệt chính giữa IR2110 và IR2113:

Ứng dụng chính

IR2110 thường được sử dụng trong các bộ biến tần công suất cao, ổ đĩa AC và ổ đĩa động cơ do khả năng và sự phù hợp của ổ đĩa cao cho các ứng dụng công suất cao.Trong khi IR2113 phù hợp cho các ứng dụng năng lượng nhỏ và vừa như biến tần nhiệm vụ nhẹ, trình điều khiển LED, v.v.

Chức năng pin

IR2110 có chân đầu vào để điều khiển thời gian chết, cho phép bạn đặt độ trễ giữa các phần tử chuyển đổi phía cao và phía thấp để tránh dẫn chéo.Tuy nhiên, IR2113 không có chân điều khiển thời gian chết chuyên dụng, nhưng một chức năng tương tự có thể được thực hiện với mạch bên ngoài.

Bố cục pin và mạch

LR2110 có một pinout tương đối phức tạp do cấu trúc kênh kép của nó, đòi hỏi nhiều thành phần bên ngoài để định cấu hình các mạch nửa cầu trên và dưới.LR2113 có một pinout tương đối đơn giản do cấu trúc ba kênh của nó, làm cho nó phù hợp cho các mạch trình điều khiển đơn giản hơn.

Khả năng lái đầu ra

IR2110 có thể cung cấp dòng lái cao trong giai đoạn đầu ra, phù hợp để lái các thành phần chuyển đổi công suất cao.IR2113 có khả năng đầu ra tương đối thấp, phù hợp cho các thành phần chuyển đổi năng lượng nhỏ và vừa.

Số lượng kênh đầu ra

IR2110 là trình điều khiển hai kênh với hai kênh đầu ra độc lập để lái các yếu tố chuyển mạch nửa cầu trên và dưới.IR2113 là một trình điều khiển ba kênh với ba kênh đầu ra, hai trong số đó được sử dụng cho các yếu tố chuyển đổi phía cao và phía thấp và phần còn lại cho các nguồn cung cấp năng lượng phía cao hoặc phía thấp tùy chọn.

Làm thế nào để sử dụng IR2110 để điều khiển một ống MOSFET?

Các bước cơ bản để sử dụng IR2110 để điều khiển một MOSFE như sau.Đầu tiên, chúng tôi kết nối chân VCC với nguồn điện 5V hoặc 12V và pin COM với mặt đất.Tiếp theo, chúng tôi kết nối nguồn MOSFET với mặt đất năng lượng và cống với tải của mạch.Sau đó, chúng tôi kết nối cổng của MOSFET với một trong các chân HO hoặc LO của IR2110, trong khi pin khác cần được kết nối với mặt đất.Theo các nhu cầu cụ thể của mạch, chúng tôi có thể tối ưu hóa hiệu suất mạch bằng cách điều chỉnh thời gian trễ RC, chu kỳ nhiệm vụ và các tham số khác của IR2110.Để bảo vệ MOSFET và IR2110, chúng ta nên thêm quá mức, quá điện áp, quá nhiệt và các cơ chế bảo vệ khác vào mạch.

Xin lưu ý rằng mặc dù mạch lái của một ống MOSFET có vẻ đơn giản, nhưng nó vẫn cần được thiết kế cẩn thận theo các yêu cầu mạch cụ thể và kịch bản ứng dụng để đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của mạch.Ngoài ra, trong quá trình hoạt động, chúng ta nên tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn và quy trình vận hành, và cẩn thận với các mối nguy hiểm an toàn tiềm ẩn như điện giật và ngắn mạch.

Câu hỏi thường gặp [Câu hỏi thường gặp]

1. IR2110 MOSFET là gì?

IR2110/IR2113 là các trình điều khiển MOSFET và IGBT điện áp cao, tốc độ cao với các phương pháp đầu ra được tham chiếu cao và thấp độc lập.Các công nghệ CMOS miễn dịch HVIC và chốt cho phép xây dựng nguyên khối gồ ghề.Đầu vào logic tương thích với đầu ra CMOS hoặc LSTTL tiêu chuẩn, xuống logic 3,3V.

2. Điện áp đầu ra của IR2110 là gì?

Phạm vi điện áp cung cấp cho IR2110 là 10 đến 20 volt và dòng điện đầu ra là 2,5A.IR2210 có thể chịu được điện áp lên tới 500V (điện áp bù).Các chân đầu ra của nó có thể cung cấp dòng điện cực đại lên tới 2 ampe.

3. Tại sao IR2110 được sử dụng?

IR2110 là IC trình điều khiển phụ cao và thấp phổ biến nhất.Đầu vào logic của IC này tương thích với các đầu ra CMOS hoặc LSTTL tiêu chuẩn.Các trình điều khiển đầu ra có giai đoạn đệm hiện tại xung cao được thiết kế để điều khiển trình điều khiển tối thiểu.Dòng điện đầu ra tối đa cho IC này là 2.5A và dòng cung cấp là 340.

4. Tại sao chúng ta cần trình điều khiển MOSFET?

Trình điều khiển cổng có lợi cho hoạt động MOSFET vì ổ đĩa dòng điện cao được cung cấp cho cổng MOSFET làm giảm thời gian chuyển đổi giữa các giai đoạn bật/tắt cổng dẫn đến tăng công suất MOSFET và hiệu quả nhiệt.