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IR2104 व्यापक गाइड: उच्च प्रदर्शन हाफ ब्रिज ड्राइवर

सूची

IR2104 विवरण

IR2104 एक आधा-ब्रिज ड्राइवर है जो एक उच्च वर्तमान ड्राइव को आउटपुट करने के लिए एक कम बिजली इनपुट को स्वीकार करता है और एक उच्च शक्ति ट्रांजिस्टर के गेट की आपूर्ति करता है जैसे कि पावर MOSFET।इसके अतिरिक्त, IR2104 गेट ड्राइवर को एक स्तर शिफ्टर और पावर एम्पलीफायर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।IGBT और MOSFET ड्राइवरों के आउटपुट चैनल हाई-साइड और लो-साइड संदर्भों पर काम करते हैं, जबकि लॉजिक इनपुट 3.3V लॉजिक पर काम करते हैं और LSTTL और CMOS आउटपुट के साथ संगत होते हैं।इनमें से कोई भी तकनीक मालिकाना एचवीसी और कुंडी के अधीन नहीं है, इसलिए यह अखंड निर्माण को सक्षम बनाता है।

IR2104 ड्राइव सर्किट मुख्य रूप से तीन भागों से बना है: इनपुट चरण, तर्क नियंत्रण और आउटपुट चरण।इनपुट चरण में नियंत्रण संकेत और बिजली की आपूर्ति शोर को अलग करने के लिए एक इनपुट आइसोलेटर और एक इनपुट फ़िल्टर सर्किट शामिल है।लॉजिक कंट्रोल में एक लॉजिक इनपुट स्टेज और एक लॉजिक आउटपुट स्टेज शामिल है, जिसका उपयोग नियंत्रण संकेतों को प्राप्त करने और ड्राइव सिग्नल उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।आउटपुट चरण में MOSFET या IGBTs ड्राइविंग के लिए ड्राइवर और पावर चरण शामिल हैं।

वैकल्पिक मॉडल:

• IR2101S

• IR2102S

• IR2103

• IR2103S

• IR2104PBF

IR2104 हाफ-ब्रिज ड्राइवर सर्किट विशेषताएँ

वाइड ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज: IR2104 एक विस्तृत ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज का समर्थन करता है, 10V से 20V तक, विभिन्न ड्राइविंग जरूरतों के लिए उपयुक्त है।

आंतरिक वर्तमान पता लगाने: IR2104 में एक आंतरिक वर्तमान पहचान फ़ंक्शन है जो बंद-लूप नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए निम्न-साइड MOSFET की वर्तमान को माप और प्रतिक्रिया कर सकता है।

उच्च दक्षता: IR2104 एक उच्च एकीकृत डिजाइन को अपनाता है, और ड्राइवर सर्किट में उच्च दक्षता और कम बिजली की खपत की विशेषताएं हैं।चार्ज पंप तकनीक उच्च आवृत्ति ड्राइविंग सिग्नल प्रदान कर सकती है, जिससे MOSFET जल्दी से स्विच करने और ऊर्जा हानि को कम करने की अनुमति मिलती है।

संरक्षण कार्य: IR2104 में विभिन्न प्रकार के सुरक्षा कार्य हैं, जिनमें ओवर-तापमान सुरक्षा, ओवर-करंट प्रोटेक्शन और अंडर-वोल्टेज लॉकआउट फ़ंक्शन शामिल हैं।ये सुरक्षा कार्य प्रभावी रूप से सर्किट की रक्षा कर सकते हैं और सिस्टम विश्वसनीयता में सुधार कर सकते हैं।

उच्च वर्तमान ड्राइविंग क्षमता: IR2104 मजबूत ड्राइविंग क्षमता के साथ उच्च-साइड और निम्न-साइड ड्राइवरों को एकीकृत करता है।यह उच्च शिखर वर्तमान और तात्कालिक वर्तमान परिचालन क्षमताओं को प्रदान कर सकता है और उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

IR2104 हाफ-ब्रिज ड्राइवर वर्किंग सिद्धांत

यह ड्राइवर डिज़ाइन सिग्नल लॉजिक विश्लेषण के आधार पर समझने के लिए अपेक्षाकृत आसान है, लेकिन गहराई से समझ और बेहतर अनुप्रयोग को प्राप्त करने के लिए, हमें सर्किट के अधिक गहन विश्लेषण का संचालन करने और कुछ के मापदंडों को निर्धारित करने के लिए सैद्धांतिक विश्लेषण और गणना करने की आवश्यकता हैपरिधीय घटक।अब, हम आंतरिक संरचना का एक सरल विश्लेषण करते हैं।जब चिप का चयन किया जाता है, तो इनपुट सिग्नल डेड ज़ोन या ब्रेकडाउन प्रोटेक्शन सर्किट से गुजरता है, और फिर दो चैनलों में विभाजित किया जाएगा और क्रमशः सीएमओएस सर्किट के ऊपरी और निचले सेटों में भेजा जाएगा।उनमें से, निचले रास्ते को आचरण करने के लिए "0" द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और सिग्नल को सीधे भेजा जाता है;जबकि ऊपरी पथ को "1" द्वारा चालू किया जाता है, सिग्नल को पहले सिग्नल बफरिंग और स्तर रूपांतरण को पूरा करने के लिए उच्च पल्स वर्तमान बफर चरण द्वारा नियंत्रित किया जाएगा, और फिर Enter भेजें।

जब 0 शुरू में लिखा जाता है: निचले CMOS ऊपरी ट्रांजिस्टर चालू होता है, और LO को फ्लोटिंग स्टेट से चिप पावर सप्लाई क्षमता तक उठाया जाता है।इसलिए, चालन वोल्टेज VCC LO और COM के बीच उत्पन्न होता है, जिससे निचले आधे पुल के MOS को चालू किया जाता है;इसी समय, ऊपरी CMOS लोअर ट्रांजिस्टर चालू हो जाता है, और हो और वीएस शॉर्ट-सर्किटेड होते हैं, जिससे ऊपरी हाफ-ब्रिज मॉस को बंद कर दिया जाता है।

जब 1 शुरू में लिखा जाता है: ऊपरी सीएमओएस ऊपरी ट्रांजिस्टर चालू होता है, और संधारित्र बूटस्ट्रैप प्रभाव पर भरोसा करते हुए, चालन वोल्टेज वीसीसी हो और वीएस के बीच उत्पन्न होता है, जिससे ऊपरी आधे-पुल के एमओएस को चालू किया जाता है;जबकि निचले CMOS लोअर ट्रांजिस्टर को चालू किया जाता है, LO और COM को शॉर्ट-सर्किट किया जाता है, जिससे निचले आधे पुल के MOS को बंद कर दिया जाता है।

यह देखा जा सकता है कि IR2104 की बिजली की आपूर्ति वोल्टेज चयनित MOS या IGBT ट्यूब के चालन वोल्टेज से अधिक होनी चाहिए।उदाहरण के लिए, स्मार्ट कार सर्किट में, IR2104 द्वारा उपयोग की जाने वाली 12V बिजली की आपूर्ति वोल्टेज LR7843, 4.5V के टर्न-ऑन वोल्टेज से अधिक है।यह डिज़ाइन ड्राइवर के सामान्य संचालन को सुनिश्चित करता है और प्रभावी रूप से अपर्याप्त वोल्टेज के कारण प्रदर्शन में गिरावट या क्षति को रोकता है।

IR2104 का व्यावहारिक अनुप्रयोग

IR2104 में व्यावहारिक अनुप्रयोगों में उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है।दो विशिष्ट एप्लिकेशन सर्किट नीचे दिए गए हैं:

पूर्ण-पुल ड्राइव सर्किट

फुल-ब्रिज ड्राइवर सर्किट IR2104 के सबसे आम अनुप्रयोगों में से एक है।इसमें आमतौर पर दो IR2104 चिप्स और चार पावर MOSFETS और इंडिक्टर होते हैं।इस सर्किट में, दो IR2104s डीसी पावर को एसी पावर में बदलने के लिए क्रमशः ऊपरी और निचले पक्षों पर MOSFETs के स्विच को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार हैं।दोनों पक्षों पर MOSFETs के स्विचिंग गति और कर्तव्य चक्र को ठीक से नियंत्रित करके, यह कुशल शक्ति रूपांतरण और आउटपुट नियंत्रण प्राप्त कर सकता है।इस तरह के पूर्ण-पुल ड्राइव सर्किट का उपयोग अक्सर पावर रूपांतरण, इन्वर्टर और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।

अर्ध-पुल ड्राइव सर्किट

हाफ-ब्रिज ड्राइव सर्किट IR2104 का एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है।इसमें आमतौर पर एक IR2104 चिप, एक पावर MOSFET और एक प्रारंभ करनेवाला होता है।इस सर्किट में, IR2104 PWM सिग्नल को उत्पन्न करने और MOSFET के स्विचिंग को नियंत्रित करके DC पावर को AC पावर में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है।IR2104 आउटपुट वोल्टेज और वर्तमान के सटीक नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए MOSFETs के स्विचिंग गति और कर्तव्य चक्र को नियंत्रित कर सकता है।यह हाफ-ब्रिज ड्राइव सर्किट डीसी मोटर ड्राइव, इनवर्टर और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

IR2104 की संचालन की सिफारिश की गई स्थिति

इनपुट या आउटपुट लॉजिक टाइमिंग आरेख को निम्न आकृति में दिखाया गया है।उचित संचालन के लिए डिवाइस का उपयोग अनुशंसित स्थितियों के भीतर किया जाना चाहिए।वीएस ऑफसेट रेटिंग का परीक्षण सभी आपूर्ति के साथ 15V अंतर पर पक्षपाती किया जाता है।

IR2104 के लिए गर्मी अपव्यय उपाय क्या हैं?

निम्नलिखित कुछ सामान्य IR2104 गर्मी अपव्यय उपाय हैं:

थर्मली प्रवाहकीय सामग्रियों का उपयोग

हम थर्मली प्रवाहकीय सामग्रियों का उपयोग कर सकते हैं, जैसे कि IR2104 और हीटसिंक या पीसीबी के बीच थर्मल प्रवाहकीय सिलिकॉन या थर्मल प्रवाहकीय शीट, गर्मी हस्तांतरण की दक्षता में काफी सुधार करने और थर्मल प्रतिरोध को कम करने के लिए, इस प्रकार समग्र गर्मी विघटन प्रभाव को बहुत बढ़ाते हैं।थर्मल प्रवाहकीय सिलिकॉन, उच्च तापीय चालकता के साथ एक चिपकने वाला के रूप में, IR2104 की सतह और हीट सिंक या पीसीबी की सतह का कसकर पालन किया जा सकता है, प्रभावी रूप से उनके बीच छोटे अंतराल को भर सकता है, जिससे थर्मल प्रतिरोध कम हो जाता है।

कार्यभार कम करें

हम इसके कार्यभार को कम करके IR2104 द्वारा उत्पन्न गर्मी को भी कम कर सकते हैं।उदाहरण के लिए, जब सिस्टम को उच्च शक्ति उत्पादन की आवश्यकता नहीं होती है, तो हम IR2104 के इनपुट वोल्टेज को कम करने पर विचार कर सकते हैं।इनपुट वोल्टेज को कम करने से सीधे चिप की आंतरिक बिजली की खपत को कम किया जा सकता है, जो बदले में इसकी गर्मी उत्पादन को कम करता है।बेशक, वोल्टेज को कम करते समय, हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि IR2104 अभी भी ठीक से काम करता है और सिस्टम की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करता है।

हीट सिंक/हीटसिंक: हीट सिंक या हीटसिंक गर्मी को फैलाने का एक सामान्य तरीका है।IR2104 के चारों ओर या ऊपर एक हीटसिंक स्थापित करके, गर्मी अपव्यय क्षेत्र को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सकता है, इस प्रकार चिप के ऑपरेटिंग तापमान को कम किया जा सकता है।हीट सिंक को डिजाइन करते समय, हमें चिप के ऑपरेटिंग करंट, परिवेश के तापमान और अन्य कारकों पर पूरी तरह से विचार करना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि गर्मी अपव्यय प्रभाव इष्टतम है।

पीसीबी लेआउट को अनुकूलित करें: पीसीबी डिजाइन में, अधिक गर्मी उत्पन्न करने वाले अन्य घटकों के कारण IR2104 के साथ थर्मल हस्तक्षेप से बचने के लिए, हमें इन घटकों को चिप से दूर रखना चाहिए।पावर MOSFETS या IGBT जैसे घटक भी काम कर रहे हैं, जब वे काम कर रहे हैं, और यदि वे IR2104 के बहुत करीब हैं, तो उनकी गर्मी को चिप में स्थानांतरित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप चिप तापमान में वृद्धि हो सकती है।इसलिए, चिप को बिछाने के दौरान, हमें यह सुनिश्चित करना चाहिए कि इन घटकों को जो अधिक गर्मी उत्पन्न करते हैं, उन्हें चिप पर गर्मी के प्रभाव को कम करने के लिए IR2104 से एक निश्चित दूरी पर रखा जाता है।

मृत क्षेत्र समस्या

एक हाई-साइड और लो-साइड ड्राइवर के रूप में, IR2104 को विशेष रूप से एच-ब्रिज सर्किट चलाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।यह एच-ब्रिज सर्किट में डेड ज़ोन की समस्या को प्रभावी ढंग से हल कर सकता है।यहाँ कुछ तरीके हैं IR2104 एच-ब्रिज ड्राइव सर्किट में मृत क्षेत्र की समस्या को हल करता है:

मृत समय मुआवजा: IR2104 ड्राइवर एक मृत समय मुआवजा पिन प्रदान करता है।इस पिन के वोल्टेज को समायोजित करके, मृत समय की क्षतिपूर्ति राशि निर्धारित की जा सकती है।मृत समय के मुआवजे को बढ़ाने या घटाने से, उच्च अंत एमओएस और लो-एंड एमओएस के बीच समय के अंतर को मृत क्षेत्र की समस्या को हल करने के लिए समायोजित किया जा सकता है।

द्विध्रुवी ड्राइव: IR2104 ड्राइवर एक ही समय में उच्च-अंत MOS और लो-एंड MOS के चालू और बंद को नियंत्रित कर सकता है।यह सुनिश्चित करता है कि डेड ज़ोन की समस्याओं से बचने के लिए हाई-एंड एमओएस और लो-एंड एमओएस के बीच समय का अंतर सटीक रूप से नियंत्रित होता है।

देरी समय सेटिंग: IR2104 ड्राइवर के पास देरी समय निर्धारित करने के लिए एक समर्पित पिन है।पिन पर समाई और प्रतिरोध को समायोजित करके, हाई-एंड एमओएस और लो-एंड एमओएस के बीच देरी का समय सेट किया जा सकता है।देरी के समय को बढ़ाने से यह सुनिश्चित हो सकता है कि उच्च-अंत MOS और लो-एंड MOS को एक ही समय में चालू या बंद नहीं किया जाएगा, जिससे मृत क्षेत्र की समस्याओं की घटना से बचा जा सके।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]

Q1।हमें MOSFET ड्राइवरों की आवश्यकता क्यों है?

गेट ड्राइवर MOSFET ऑपरेशन के लिए फायदेमंद होते हैं क्योंकि MOSFET गेट को प्रदान की जाने वाली उच्च-वर्तमान ड्राइव गेट के बीच/बंद चरणों के बीच स्विचिंग समय को कम करती है जो MOSFET शक्ति और थर्मल दक्षता में वृद्धि करता है।

Q2।IR2104 का अधिकतम वोल्टेज क्या है?

फ्लोटिंग चैनल का उपयोग उच्च साइड कॉन्फ़िगरेशन में एन-चैनल पावर MOSFET या IGBT को चलाने के लिए किया जा सकता है जो 10 से 600 वोल्ट तक संचालित होता है।

Q3।IR2104 के लिए क्या उपयोग किया जाता है?

IR2104 एक उच्च वोल्टेज, उच्च गति शक्ति MOSFET और IGBT ड्राइवर है जिसमें निर्भर उच्च और निम्न पक्ष संदर्भित आउटपुट चैनल हैं।मालिकाना HVIC और कुंडी प्रतिरक्षा CMOS प्रौद्योगिकियां ऊबड़ -खाबड़ मोनोलिथिक निर्माण को सक्षम करती हैं।लॉजिक इनपुट मानक CMOS या LSTTL आउट-पुट के साथ संगत है।

Q4।IR2101 और IR2104 के बीच क्या अंतर है?

IR2104 एक उच्च वोल्टेज, हाई-स्पीड पावर MOSFET और IGBT ड्राइवर है जिसमें स्वतंत्र उच्च और निम्न पक्ष संदर्भित आउटपुट चैनल हैं।इसकी तुलना में, IR2101 एक उच्च और निम्न साइड ड्राइवर है।IRS2104 एक नया HVIC उत्पाद है जो IR2101 की जगह लेता है और अपने पूर्ववर्ती के साथ पिन-टू-पिन संगत है।