IR2110: una guía completa para los conductores de alta potencia MOSFET e IGBT Gate
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IR2110 es un circuito integrado de la unidad de puerta dedicada de alta potencia MOSFET e IGBT desarrollado y puesto en el mercado alrededor de 1990 por American International Rectifier Company utilizando su circuito integrado único de alto voltaje y tecnología CMOS sin puerta.Se ha utilizado ampliamente en campos de transmisión de energía, como la conversión de potencia y la regulación de la velocidad del motor.A continuación, presentaremos las características, funciones, principio de trabajo y aplicaciones de IR2110 en detalle.
IR2110 Descripción
IR2110 es un módulo de controlador integrado monolítico que integra dispositivos de doble canal, controlador de puerta, de alto voltaje y energía de alta velocidad.Debido a su pequeño tamaño, bajo costo, alta integración, respuesta rápida, voltaje de alto polarización y una fuerte capacidad de conducción, este tipo de circuito integrado de arranque se ha utilizado ampliamente en la regulación de la velocidad del motor, la conversión de energía y otras aplicaciones de potencia desde su introducción.En el campo de la conducción, es especialmente adecuado para conducir la potencia MOSFET e IGBT.IR2110 utiliza la tecnología avanzada de conversión de circuito de arranque y nivel, que simplifica enormemente los requisitos de control de los dispositivos de potencia mediante circuitos lógicos, lo que permite que cada par de MOSFET (transistores superiores e inferiores) compartan un IR2110, y todos los IR2110 pueden compartir un suministro de energía independiente.Para un inversor de puente trifásico típico compuesto por 6 tubos, solo se pueden usar 3 piezas de IR2110 para conducir 3 brazos de puente, y solo se necesita una fuente de alimentación de 10 V a 20 V.Tal diseño reduce significativamente el tamaño del circuito de accionamiento y el número de alimentos en aplicaciones de ingeniería, simplifica la estructura del sistema y, por lo tanto, mejora la confiabilidad del sistema.
Alternativas y equivalentes:
• Ir2110l4
• TC4467EPD
Funciones principales de IR2110
IR2110 tiene las siguientes funciones principales:
• Señales de entrada duales, que admiten cuatro modos de control diferentes
• La fuerte capacidad anti-interferencia y la compatibilidad electromagnética pueden adaptarse a una variedad de entornos operativos duros
• Circuito de bomba de carga incorporado para proporcionar un voltaje de conducción lateral alto para mejorar la capacidad de salida
• Admite un accionamiento de alto voltaje y alta velocidad, puede impulsar IGBT, MOSFET y otros tubos de conmutación de encendido
• Protección de cortocircuito incorporada, protección contra la temperatura, protección por exceso de voltaje, protección por debajo del voltaje y protección contra la corriente y otros mecanismos de protección
Diagrama de bloque funcional de IR2110
Resumen de características
• DV/DT inmune
• Salidas en fase con entradas
• bloqueo de subtensión para ambos canales
• El suministro de la unidad de compuerta varía de 10 V a 20 V
• Lógica y power Ground + /- 5 V Offset
• 3.3 v lógica compatible con
• El rango de suministro lógico separado de 3.3 V a 20 V
• Totalmente operativo a +500 V
• Totalmente operativo a la versión de +600 V disponible (IR2113)
• Ciclo por ciclo de lógica de apagado activado por el borde
• Entradas activadas por CMOS Schmitt con desplegable
• Retraso de propagación coincidente para ambos canales
• Canal flotante diseñado para la operación de arranque
Principio de trabajo de IR2110
IR2110 consta principalmente de tres partes: conversión de nivel, entrada lógica y protección de salida.La razón por la cual IR2110 es tan popular es que sus muchas ventajas le permiten evitar muchos problemas al construir y diseñar circuitos del sistema.Por ejemplo, en el diseño de los circuitos de fuente de alimentación de bote flotante de alto voltaje, IR2110 puede controlar efectivamente los puertos altos y bajos, reduciendo así la cantidad de alimentos de conducción adicionales requeridos.La siguiente figura muestra el circuito de conducción de medio puente del chip del controlador IR2110.Demuestra simplemente y claramente el principio de arranque del circuito de conducción de suspensión de lado alto.Entre ellos, C1 es el condensador de arranque, VD1 es el diodo de arranque y C2 es el condensador de filtro para el voltaje de la fuente de alimentación VCC.
Primero, se espera que el condensador de arranque C1 pueda soportar el voltaje de VCC cuando S1 se apaga.Cuando VM1 está encendido, VM2 está apagado y HIN es alto, el voltaje VC1 se aplica entre la puerta y la fuente (o emisor) de S1.Posteriormente, el condensador de arranque C1 se descargará a través de un bucle formado por RG1, VM1, puerta y fuente, lo que hace que VC1 sea igual a la fuente de voltaje, lo que desencadena S1 para encenderse.
Por otro lado, las señales entre Hin y Lin se consideran entradas complementarias.Cuando Lin es bajo, VM3 está deshabilitado y VM4 está habilitado.En este momento, la carga se liberará rápidamente al suelo a través del RG2 en la puerta S2 y el chip dentro de la fuente.La electricidad es una fuente de energía, y durante este proceso, el tiempo muerto tendrá un impacto, asegurando que S2 esté apagado antes de que S1 se encienda.
Cuando Hin es bajo, VM1 se apaga y VM2 está activado.En este momento, la carga en la puerta de S1 se descargará rápidamente a través de RG1 y VM2, lo que hace que S1 se apague.Después de un corto tiempo muerto (TD), Lin se eleva a alto nivel, lo que hace que S2 se encienda.En este momento, el voltaje de la fuente de alimentación VCC cobra el condensador de arranque C1 a S2 y VD1, lo que hace que la potencia del condensador de arranque C1 aumente rápidamente.Este proceso se repetirá continuamente, formando un ciclo.
Aplicación de IR2110
• Artitudes blancas
• Sistemas de comunicaciones espaciales y satelitales
• Motor DC Motor
• Sistema de gestión de baterías (BMS)
• inversor de onda sinusoidal pura
¿Cuál es la diferencia entre IR2110 e IR2113?
IR2110 e IR2113 son chips de conductor producidos por Infineon para conducir interruptores de alimentación como MOSFET e IGBT.Se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia para controlar y proteger elementos de conmutación en circuitos.Aunque sus funciones básicas son similares, existen algunas diferencias en ciertos aspectos.Las siguientes son algunas de las principales diferencias entre el IR2110 e IR2113:
Aplicaciones principales
El IR2110 se usa comúnmente en inversores de alta potencia, unidades de CA y unidades de motor debido a su alta capacidad de accionamiento e idoneidad para aplicaciones de alta potencia.Mientras que IR2113 es adecuado para aplicaciones de potencia pequeña y media, como inversores de servicio ligero, controladores LED, etc.
Función pin
El IR2110 tiene un pin de entrada para el control de tiempo muerto, que le permite establecer el retraso entre los elementos de conmutación de lado alto y bajo para evitar la conducción transversal.Sin embargo, el IR2113 no tiene un PIN de control de tiempo muerto dedicado, pero se puede realizar una función similar con circuitos externos.
Pinout y diseño de circuito
El LR2110 tiene un pinout relativamente complejo debido a su estructura de doble canal, lo que requiere más componentes externos para configurar los circuitos de medio puente superior e inferior.LR2113 tiene un pinout relativamente simple debido a su estructura de tres canales, por lo que es adecuada para circuitos de conductor más simplificados.
Capacidad de conducción de salida
IR2110 puede proporcionar una alta corriente de conducción en la etapa de salida, que es adecuada para conducir componentes de conmutación de alta potencia.IR2113 tiene una capacidad de salida relativamente baja, que es adecuada para componentes de conmutación de potencia pequeños y medianos.
Número de canales de salida
IR2110 es un controlador de dos canales con dos canales de salida independientes para conducir elementos de conmutación de medio puente superior e inferior.IR2113 es un controlador de tres canales con tres canales de salida, dos de los cuales se usan para elementos de conmutación de lado alto y bajo, y el otro para alimentaciones opcionales de lado alto o bajo de lado bajo.
¿Cómo usar IR2110 para conducir un solo tubo MOSFET?
Los pasos básicos para usar IR2110 para conducir un solo MOSFET son los siguientes.Primero, conectamos el PIN VCC a una fuente de alimentación de 5 V o 12V y el pin COM a tierra.A continuación, conectamos la fuente del MOSFET al suelo de energía y el drenaje a la carga del circuito.Luego conectamos la puerta del MOSFET a uno de los pines HO o LO del IR2110, mientras que el otro PIN debe conectarse al suelo de alimentación.Según las necesidades específicas del circuito, podemos optimizar el rendimiento del circuito ajustando el tiempo de retraso de RC, el ciclo de trabajo y otros parámetros de IR2110.Para proteger el MOSFET e IR2110, debemos agregar sobrecorriente, sobrecarga, sobrecarga y otros mecanismos de protección al circuito.
Tenga en cuenta que, aunque el circuito de conducción de un solo tubo MOSFET parece simple, aún debe diseñarse cuidadosamente de acuerdo con los requisitos de circuito específicos y los escenarios de aplicación para garantizar la estabilidad y confiabilidad del circuito.Además, durante la operación, debemos cumplir estrictamente las regulaciones de seguridad y los procedimientos operativos, y tener cuidado con los posibles riesgos de seguridad, como la descarga eléctrica y el cortocircuito.
Preguntas frecuentes [Preguntas frecuentes]
1. ¿Qué es IR2110 MOSFET?
Los IR2110/IR2113 son controladores MOSFET e IGBT de alto voltaje de alta velocidad y con canales de salida de referencia de lado alto y bajo independiente.Las tecnologías de CMOS inmunes de HVIC e inmunes patentadas permiten la construcción monolítica robusta.Las entradas lógicas son compatibles con la salida estándar de CMOS o LSTTL, hasta 3.3V lógica.
2. ¿Cuál es el voltaje de salida de IR2110?
El rango de voltaje de suministro operativo para IR2110 es de 10 a 20 voltios y la corriente de salida es de 2.5a.IR2210 puede soportar el voltaje de hasta 500 V (voltaje de compensación).Sus pasadores de salida pueden proporcionar una corriente máxima de hasta 2 amperios.
3. ¿Por qué se usa IR2110?
IR2110 es el IC del conductor de los laterales altos y bajos más populares.Las entradas lógicas de este IC son compatibles con las salidas CMO o LSTTL estándar.Los controladores de salida cuentan con una etapa de búfer de corriente de pulso alta diseñada para la conducción transversal mínima del controlador.La corriente de salida máxima para este IC es 2.5A y la corriente de suministro es de 340 µA.
4. ¿Por qué necesitamos controladores MOSFET?
Los conductores de la puerta son beneficiosos para la operación de MOSFET porque la unidad de alta corriente proporcionada a la puerta MOSFET disminuye el tiempo de conmutación entre las etapas de encendido/apagado de la puerta que conduce a una mayor potencia de MOSFET y eficiencia térmica.