IR2110: उच्च शक्ति MOSFET और IGBT गेट ड्राइवरों के लिए एक व्यापक गाइड
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IR2110 एक उच्च-शक्ति MOSFET और IGBT समर्पित गेट ड्राइव एकीकृत सर्किट विकसित है और 1990 के आसपास अमेरिकी अंतर्राष्ट्रीय रेक्टिफायर कंपनी द्वारा अपने अद्वितीय उच्च-वोल्टेज एकीकृत सर्किट और डोर-फ्री CMOS तकनीक का उपयोग करके बाजार में रखा गया है।इसका व्यापक रूप से पावर ड्राइव फ़ील्ड जैसे पावर रूपांतरण और मोटर स्पीड रेगुलेशन में उपयोग किया गया है।नीचे हम IR2110 की विशेषताओं, कार्यों, कार्य सिद्धांत और अनुप्रयोगों को विस्तार से पेश करेंगे।
IR2110 विवरण
IR2110 एक मोनोलिथिक एकीकृत ड्राइवर मॉड्यूल है जो दोहरे चैनल, गेट ड्राइवर, उच्च-वोल्टेज और उच्च गति वाले बिजली उपकरणों को एकीकृत करता है।इसके छोटे आकार, कम लागत, उच्च एकीकरण, तेजी से प्रतिक्रिया, उच्च पूर्वाग्रह वोल्टेज, और मजबूत ड्राइविंग क्षमता के कारण, इस तरह के बूटस्ट्रैप एकीकृत सर्किट का व्यापक रूप से मोटर गति विनियमन, बिजली रूपांतरण और अन्य बिजली अनुप्रयोगों में इसका उपयोग किया गया है, इसके परिचय के बाद से।ड्राइविंग के क्षेत्र में, यह विशेष रूप से ड्राइविंग पावर MOSFET और IGBT के लिए उपयुक्त है।IR2110 उन्नत बूटस्ट्रैप सर्किट और स्तर रूपांतरण तकनीक का उपयोग करता है, जो लॉजिक सर्किट द्वारा बिजली उपकरणों की नियंत्रण आवश्यकताओं को बहुत सरल करता है, जिससे प्रत्येक जोड़ी MOSFETs (ऊपरी और निचली ट्रांजिस्टर) को IR2110 साझा करने की अनुमति मिलती है, और सभी IR2110s एक स्वतंत्र बिजली की आपूर्ति साझा कर सकते हैं।6 ट्यूबों से बना एक विशिष्ट तीन-चरण पुल इन्वर्टर के लिए, IR2110 के केवल 3 टुकड़ों का उपयोग 3 ब्रिज हथियारों को चलाने के लिए किया जा सकता है, और केवल एक 10V से 20V बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है।इस तरह के डिजाइन में ड्राइव सर्किट के आकार और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में बिजली की आपूर्ति की संख्या को काफी कम कर देता है, सिस्टम संरचना को सरल करता है, और इस तरह सिस्टम की विश्वसनीयता में सुधार होता है।
विकल्प और समकक्ष:
• IR2110L4
• TC4467EPD
IR2110 के मुख्य कार्य
IR2110 के निम्नलिखित मुख्य कार्य हैं:
• दोहरे इनपुट सिग्नल, चार अलग -अलग नियंत्रण मोड का समर्थन करते हैं
• मजबूत विरोधी हस्तक्षेप क्षमता और विद्युत चुम्बकीय संगतता, विभिन्न प्रकार के कठोर ऑपरेटिंग वातावरण के अनुकूल हो सकती है
• आउटपुट क्षमता बढ़ाने के लिए उच्च साइड ड्राइविंग वोल्टेज प्रदान करने के लिए अंतर्निहित चार्ज पंप सर्किट
• उच्च-वोल्टेज, हाई-स्पीड ड्राइव का समर्थन करें, IGBT, MOSFET और अन्य पावर स्विचिंग ट्यूब ड्राइव कर सकते हैं
• बिल्ट-इन शॉर्ट-सर्किट प्रोटेक्शन, ओवर-टेम्परेचर प्रोटेक्शन, ओवर-वोल्टेज प्रोटेक्शन, अंडर-वोल्टेज प्रोटेक्शन और ओवर-करंट प्रोटेक्शन और अन्य प्रोटेक्शन मैकेनिज्म
IR2110 का कार्यात्मक ब्लॉक आरेख
विशेषताओं का सारांश
• डीवी/डीटी प्रतिरक्षा
• इनपुट के साथ चरण में आउटपुट
• दोनों चैनलों के लिए अंडरवॉल्टेज लॉकआउट
• गेट ड्राइव आपूर्ति रेंज 10V से 20 V तक
• लॉजिक एंड पावर ग्राउंड + /- 5 वी ऑफसेट
• 3.3 वी लॉजिक संगत
• 3.3 वी से 20 वी से अलग लॉजिक सप्लाई रेंज
• पूरी तरह से +500 वी के लिए परिचालन
• पूरी तरह से +600 वी संस्करण उपलब्ध (IR2113) के लिए परिचालन
• साइकिल धार-ट्रिगर शटडाउन लॉजिक द्वारा चक्र
• CMOS Schmitt-ट्रिगर इनपुट पुल-डाउन के साथ
• दोनों चैनलों के लिए मिलान प्रसार विलंब
• बूटस्ट्रैप ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन किए गए फ्लोटिंग चैनल
IR2110 का कार्य सिद्धांत
IR2110 में मुख्य रूप से तीन भाग होते हैं: स्तर रूपांतरण, तर्क इनपुट और आउटपुट सुरक्षा।IR2110 इतना लोकप्रिय होने का कारण यह है कि इसके कई फायदे सिस्टम सर्किट का निर्माण और डिजाइन करते समय कई समस्याओं से बचने में सक्षम बनाते हैं।उदाहरण के लिए, उच्च-वोल्टेज फ्लोटिंग बूटस्ट्रैप पावर सप्लाई सर्किट के डिजाइन में, IR2110 उच्च और निम्न बंदरगाहों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित कर सकता है, जिससे अतिरिक्त ड्राइविंग बिजली की आपूर्ति की संख्या बहुत कम हो जाती है।नीचे दिया गया आंकड़ा IR2110 ड्राइवर चिप के ड्राइविंग हाफ-ब्रिज सर्किट को दर्शाता है।यह बस और स्पष्ट रूप से हाई-साइड सस्पेंशन ड्राइविंग सर्किट के बूटस्ट्रैपिंग सिद्धांत को प्रदर्शित करता है।उनमें से, C1 बूटस्ट्रैप कैपेसिटर है, VD1 बूटस्ट्रैप डायोड है, और C2 पावर सप्लाई वोल्टेज VCC के लिए फ़िल्टर कैपेसिटर है।
सबसे पहले, यह उम्मीद की जाती है कि S1 बंद होने पर बूटस्ट्रैप कैपेसिटर C1 VCC के वोल्टेज का सामना कर सकता है।जब VM1 चालू होता है, तो VM2 बंद हो जाता है, और HIN अधिक होता है, VC1 वोल्टेज को S1 के गेट और स्रोत (या एमिटर) के बीच लागू किया जाता है।इसके बाद, बूटस्ट्रैप कैपेसिटर C1 को RG1, VM1, गेट और स्रोत द्वारा गठित एक लूप के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाएगा, जो VC1 को वोल्टेज स्रोत के बराबर बना देता है, इस प्रकार S1 को चालू करने के लिए ट्रिगर होता है।
दूसरी ओर, हिन और लिन के बीच के संकेतों को पूरक इनपुट माना जाता है।जब लिन कम होता है, तो VM3 अक्षम होता है और VM4 सक्षम होता है।इस समय, चार्ज को जल्दी से S2 गेट में RG2 और स्रोत के अंदर चिप के माध्यम से जमीन पर जारी किया जाएगा।बिजली एक ऊर्जा स्रोत है, और इस प्रक्रिया के दौरान, मृत समय का एक प्रभाव पड़ेगा, यह सुनिश्चित करते हुए कि S1 को चालू करने से पहले S2 बंद हो जाए।
जब हिन कम होता है, तो VM1 बंद हो जाता है और VM2 चालू हो जाता है।इस समय, S1 के गेट में चार्ज को RG1 और VM2 के माध्यम से जल्दी से छुट्टी दे दी जाएगी, जिससे S1 बंद हो जाएगा।एक छोटे से मृत समय (टीडी) के बाद, लिन उच्च स्तर तक बढ़ जाता है, जिससे S2 चालू हो जाता है।इस समय, बिजली की आपूर्ति वोल्टेज VCC S2 और VD1 के माध्यम से बूटस्ट्रैप कैपेसिटर C1 को चार्ज करती है, जिससे बूटस्ट्रैप कैपेसिटर C1 की शक्ति तेजी से बढ़ जाती है।इस प्रक्रिया को लगातार दोहराया जाएगा, एक चक्र का निर्माण होगा।
IR2110 का आवेदन
• सफेद वस्तुओं
• अंतरिक्ष और उपग्रह संचार प्रणाली
• डीसी मोटर चालक
• बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस)
• शुद्ध साइन वेव इन्वर्टर
IR2110 और IR2113 के बीच क्या अंतर है?
IR2110 और IR2113 दोनों ड्राइवर चिप्स हैं जो Infineon द्वारा MOSFETS और IGBTS जैसे ड्राइविंग पावर स्विच के लिए निर्मित हैं।वे सर्किट में स्विचिंग तत्वों को नियंत्रित और सुरक्षा के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।यद्यपि उनके बुनियादी कार्य समान हैं, कुछ पहलुओं में कुछ अंतर हैं।IR2110 और IR2113 के बीच कुछ प्रमुख अंतर निम्नलिखित हैं:
मुख्य अनुप्रयोग
IR2110 का उपयोग आमतौर पर उच्च शक्ति इनवर्टर, एसी ड्राइव और मोटर ड्राइव में उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए इसकी उच्च ड्राइव क्षमता और उपयुक्तता के कारण किया जाता है।जबकि IR2113 छोटे और मध्यम बिजली अनुप्रयोगों जैसे कि लाइट ड्यूटी इनवर्टर, एलईडी ड्राइवरों, आदि के लिए उपयुक्त है।
पिन फ़ंक्शन
IR2110 में डेड-टाइम कंट्रोल के लिए एक इनपुट पिन है, जो आपको क्रॉस-कंडक्शन से बचने के लिए हाई-साइड और लो-साइड स्विचिंग तत्वों के बीच देरी को सेट करने की अनुमति देता है।हालांकि, IR2113 में एक समर्पित डेड-टाइम कंट्रोल पिन नहीं है, लेकिन एक समान फ़ंक्शन को बाहरी सर्किटरी के साथ महसूस किया जा सकता है।
पिनआउट और सर्किट लेआउट
LR2110 में इसकी दोहरी चैनल संरचना के कारण एक अपेक्षाकृत जटिल पिनआउट है, जिससे ऊपरी और निचले आधे-ब्रिज सर्किट को कॉन्फ़िगर करने के लिए अधिक बाहरी घटकों की आवश्यकता होती है।LR2113 में इसकी तीन-चैनल संरचना के कारण अपेक्षाकृत सरल पिनआउट है, जो अधिक सरलीकृत ड्राइवर सर्किट के लिए उपयुक्त है।
आउटपुट ड्राइविंग क्षमता
IR2110 आउटपुट चरण में उच्च ड्राइविंग करंट प्रदान कर सकता है, जो उच्च शक्ति स्विचिंग घटकों को चलाने के लिए उपयुक्त है।IR2113 में अपेक्षाकृत कम आउटपुट क्षमता है, जो छोटे और मध्यम शक्ति स्विचिंग घटकों के लिए उपयुक्त है।
आउटपुट चैनल की संख्या
IR2110 एक दो-चैनल ड्राइवर है जिसमें ऊपरी और निचले आधे-बड़े स्विचिंग तत्वों को चलाने के लिए दो स्वतंत्र आउटपुट चैनल हैं।IR2113 तीन आउटपुट चैनल के साथ एक तीन-चैनल ड्राइवर है, जिनमें से दो का उपयोग उच्च-साइड और लो-साइड स्विचिंग तत्वों के लिए किया जाता है, और दूसरा वैकल्पिक उच्च-साइड या लो-साइड बिजली की आपूर्ति के लिए।
एकल MOSFET ट्यूब को चलाने के लिए IR2110 का उपयोग कैसे करें?
एकल MOSFET को चलाने के लिए IR2110 का उपयोग करने के लिए मूल कदम इस प्रकार हैं।सबसे पहले, हम VCC पिन को 5V या 12V बिजली की आपूर्ति और COM पिन को जमीन से जोड़ते हैं।अगला, हम MOSFET के स्रोत को पावर ग्राउंड और नाली को सर्किट के भार से जोड़ते हैं।हम तब MOSFET के गेट को IR2110 के हो या लो पिनों में से एक से जोड़ते हैं, जबकि दूसरे पिन को पावर ग्राउंड से जुड़ा होना चाहिए।सर्किट की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार, हम आरसी देरी समय, कर्तव्य चक्र और IR2110 के अन्य मापदंडों को समायोजित करके सर्किट प्रदर्शन का अनुकूलन कर सकते हैं।MOSFET और IR2110 की रक्षा करने के लिए, हमें सर्किट में ओवरक्रैक, ओवरवोल्टेज, ओवरटेम्परेचर और अन्य सुरक्षा तंत्र जोड़ना चाहिए।
कृपया ध्यान दें कि यद्यपि एक एकल MOSFET ट्यूब का ड्राइविंग सर्किट सरल लगता है, फिर भी सर्किट की स्थिरता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए विशिष्ट सर्किट आवश्यकताओं और अनुप्रयोग परिदृश्यों के अनुसार सावधानीपूर्वक डिज़ाइन करने की आवश्यकता है।इसके अलावा, ऑपरेशन के दौरान, हमें सुरक्षा नियमों और संचालन प्रक्रियाओं का कड़ाई से पालन करना चाहिए, और बिजली के झटके और शॉर्ट सर्किट जैसे संभावित सुरक्षा खतरों से सावधान रहना चाहिए।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]
1. IR2110 MOSFET क्या है?
IR2110/IR2113 उच्च वोल्टेज, हाई स्पीड पावर MOSFET और IGBT ड्राइवर हैं जिनमें स्वतंत्र उच्च और निम्न पक्ष संदर्भित आउटपुट चैन-नेल्स हैं।मालिकाना HVIC और कुंडी प्रतिरक्षा CMOS प्रौद्योगिकियां ऊबड़ -खाबड़ मोनोलिथिक निर्माण को सक्षम करती हैं।लॉजिक इनपुट मानक CMOS या LSTTL आउटपुट के साथ संगत हैं, जो 3.3V लॉजिक से नीचे है।
2. IR2110 का आउटपुट वोल्टेज क्या है?
IR2110 के लिए ऑपरेटिंग सप्लाई वोल्टेज रेंज 10 से 20 वोल्ट है और आउटपुट करंट 2.5A है।IR2210 वोल्टेज का सामना 500V (ऑफसेट वोल्टेज) तक कर सकता है।इसके आउटपुट पिन 2 एम्पीयर तक की पीक करंट प्रदान कर सकते हैं।
3. IR2110 का उपयोग क्यों किया जाता है?
IR2110 सबसे लोकप्रिय उच्च और कम साइड ड्राइवर आईसी है।इस आईसी के लॉजिक इनपुट मानक CMOS या LSTTL आउटपुट के साथ संगत हैं।आउटपुट ड्राइवरों में न्यूनतम ड्राइवर क्रॉस-कंडक्शन के लिए डिज़ाइन किए गए एक उच्च पल्स वर्तमान बफर चरण की सुविधा है।इस आईसी के लिए अधिकतम आउटपुट करंट 2.5 ए है और आपूर्ति करंट 340 supplyA है।
4. 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।