Il driver è un amplificatore di potenza ed è progettato per controllare direttamente l'interruttore di alimentazione (a volte gli interruttori) del convertitore. Deve amplificare il segnale di controllo in termini di potenza e tensione e, se necessario, fornire il suo spostamento di potenziale.
Il nodo di uscita del gate driver isolato (MOSFET, IGBT) deve soddisfare i seguenti requisiti:
I transistor MIS e gli IGBT sono dispositivi controllati in tensione, tuttavia, per aumentare la tensione di ingresso al livello ottimale (12-15 V), è necessario fornire una carica appropriata nel circuito di gate.
Per limitare la velocità di aumento della corrente e ridurre il rumore dinamico, nel circuito di gate devono essere utilizzate resistenze in serie.
I driver per la gestione di circuiti di conversione complessi contengono un numero elevato di elementi, quindi vengono rilasciati sotto forma di circuiti integrati. Questi microcircuiti, oltre agli amplificatori di potenza, contengono anche circuiti di conversione di livello, logica ausiliaria, circuiti di ritardo per la formazione di tempi "morti", nonché una serie di protezioni, ad esempio contro sovracorrente e cortocircuito, sottotensione e un numero di altri. Molte aziende producono una vasta gamma di funzioni: driver per la chiave inferiore del circuito a ponte, driver per la chiave superiore del circuito a ponte, driver per la chiave superiore e inferiore con controllo indipendente di ciascuna di esse, driver a mezzo ponte, che spesso hanno un solo ingresso di controllo e possono essere utilizzati per la legge di controllo simmetrico, i driver per controllare tutti i transistor nel circuito a ponte.
Uno schema tipico per accendere il driver dei tasti superiore e inferiore dall'International Rectifier IR2110 con un principio di alimentazione bootstrap è mostrato in Figura 3.1, a. Entrambe le chiavi sono gestite in modo indipendente. La differenza tra questo driver e gli altri è che nell'IR2110 è stato introdotto un circuito di conversione di livello aggiuntivo sia nel canale inferiore che in quello superiore, che consente di separare l'alimentazione della logica del microcircuito dalla tensione di alimentazione del driver per livello. Contiene anche la protezione da sottotensione per il driver e la sorgente flottante ad alta tensione.
I condensatori CD, C C sono progettati per sopprimere il rumore ad alta frequenza nei circuiti di alimentazione rispettivamente della logica e del driver. La sorgente flottante ad alta tensione è costituita da un condensatore C1 e da un diodo VD1 (alimentatore bootstrap).
Le uscite del driver sono collegate ai transistor di potenza mediante resistori di gate R G1 e R G2.
Poiché il driver è costruito su elementi di campo e la potenza totale consumata per il controllo è trascurabile, il condensatore C1 può essere utilizzato come fonte di alimentazione per lo stadio di uscita, ricaricato da una fonte di alimentazione U PIT tramite un diodo ad alta frequenza VD1. Il condensatore C1 e il diodo VD1 formano insieme un alimentatore "flottante" ad alta tensione progettato per controllare il transistor superiore VT1 del rack del ponte. Quando il transistor inferiore VT2 conduce corrente, la sorgente del transistor superiore VT1 è collegata al cavo di alimentazione comune, il diodo VD1 si apre e il condensatore C1 viene caricato alla tensione U C1 = U PIT - U VD1. Al contrario, quando il transistor inferiore passa allo stato chiuso e il transistor superiore VT2 inizia ad aprirsi, il diodo VD1 viene sostenuto dalla tensione inversa dell'alimentatore. Di conseguenza, lo stadio di uscita del driver inizia ad essere alimentato esclusivamente dalla corrente di scarica del condensatore C1. Pertanto, il condensatore C1 "cammina" costantemente tra il filo comune del circuito e il filo dell'alimentazione (punto 1).
Quando si utilizza il driver IR2110 con alimentazione bootstrap, è necessario prestare particolare attenzione alla selezione di elementi sorgente "fluttuanti" ad alta tensione. Il diodo VD1 deve sopportare una grande tensione inversa (a seconda dell'alimentazione del circuito), la corrente diretta consentita è di circa 1 A, il tempo di ripristino t rr = 10-100 ns, cioè deve essere veloce. La letteratura raccomanda il diodo SF28 (600 V, 2 A, 35 ns), così come i diodi UF 4004 ... UF 4007, UF 5404 ... UF 5408, HER 105 ... HER 108, HER 205 ... HER 208 e altre classi "ultra-veloci" ...
Il circuito di pilotaggio è progettato in modo tale che un livello logico alto del segnale a qualsiasi ingresso HIN e LIN corrisponda allo stesso livello alle sue uscite HO e LO (vedi Fig. 3.1 b, driver in fase). La comparsa di un segnale logico alto all'ingresso SD porta al blocco dei transistor del rack del ponte.
Si consiglia di utilizzare questo microcircuito per controllare i tasti di un inverter con regolazione PWM della tensione di uscita. Va ricordato che è necessario fornire ritardi temporali (tempo "morto") nel sistema di controllo per prevenire correnti di passaggio durante la commutazione dei transistor a ponte (VT1, VT2 e VT3, VT4, Fig. 1.1).
La capacità C1 è una capacità di bootstrap, il cui valore minimo può essere calcolato con la formula:
dove Q 3 - il valore della carica di gate di una chiave potente (valore di riferimento);
io Pietro- consumo di corrente del driver in modalità statica (valore di riferimento, solitamente io Pietro ≈ io G C T chiave potente);
Q 1 - cambio ciclico della carica del driver (per driver 500-600 - 5 nK volt);
V NS- tensione di alimentazione del circuito di pilotaggio;
- caduta di tensione sul diodo di bootstrap VD1;
T- il periodo di commutazione di chiavi potenti.
Figura 3.1. Circuito tipico per l'accensione del driver IR2110 (a) e diagrammi temporali dei suoi segnali agli ingressi e alle uscite (b)
V DD - alimentazione della logica del microcircuito;
V SS - punto comune della parte logica del conducente;
HIN, LIN - segnali di ingresso logici che controllano rispettivamente i transistor superiore e inferiore;
SD - ingresso logico per disabilitare il driver;
V CC - tensione di alimentazione del driver;
COM - polo negativo dell'alimentazione V CC;
HO, LO - segnali di uscita del driver che controllano rispettivamente i transistor superiore e inferiore;
V B - tensione di alimentazione della sorgente "fluttuante" ad alta tensione;
V S è il punto comune del polo negativo della sorgente "fluttuante" ad alta tensione.
Il valore ottenuto della capacità di bootstrap deve essere aumentato di 10-15 volte (di solito C entro 0,1-1 μF). Dovrebbe essere una capacità ad alta frequenza con una bassa corrente di dispersione (idealmente tantalio).
I resistori R G 1, R G 2 determinano il tempo di accensione di potenti transistor e i diodi VD G 1 e VD G 2, bypassando questi resistori, riducono il tempo di spegnimento ai valori minimi. I resistori R 1, R 2 sono piccoli (fino a 0,5 Ohm) ed equalizzano la diffusione delle resistenze ohmiche lungo il bus di controllo comune (obbligatorio se un interruttore potente è una connessione parallela di transistor meno potenti).
Quando si sceglie un driver per transistor potenti, è necessario considerare:
Legge di controllo del transistor di potenza:
Per la legge simmetrica sono adatti driver high e low key e driver a mezzo ponte;
La legge asimmetrica richiede driver chiave alta e bassa con controllo indipendente di ogni chiave potente. I driver con isolamento galvanico del trasformatore non sono adatti per la legge sbilanciata.
Potenti parametri chiave (I to o I drain).
Di solito viene utilizzato un approccio approssimativo:
I out dr max = 2 A può comandare potenti TV con una corrente fino a 50 A;
I out dr max = 3 A - per comandare un potente TV con una corrente fino a 150 A (altrimenti il tempo di accensione e spegnimento aumenta notevolmente e le perdite di potenza per la commutazione aumentano), ad es. un transistor di alta qualità con la scelta sbagliata del driver perde i suoi principali vantaggi.
Contabilità per funzioni aggiuntive.
Le aziende rilasciano driver con numerose funzioni di servizio:
Varie potenti protezioni chiave;
Protezione contro la sottotensione dell'alimentazione del driver;
Con diodi bootstrap integrati;
Con un tempo di ritardo regolabile e non regolato per l'accensione di un potente TV in relazione al momento in cui un altro viene spento (combattendo le correnti nel semiponte);
Con isolamento galvanico integrato o mancante. In quest'ultimo caso, è necessario collegare un microcircuito di isolamento galvanico (il più delle volte un fotoaccoppiatore a diodi ad alta frequenza) all'ingresso del driver;
In fase o antifase;
Alimentazione driver (necessario alimentatore bootstrap o tre alimentatori isolati galvanicamente).
Con l'equivalenza di diversi tipi di driver, si dovrebbe dare la preferenza a quelli che commutano la corrente di gate di potenti transistor utilizzando la TV bipolare. Se questa funzione viene eseguita da transistor ad effetto di campo, potrebbero verificarsi guasti nel funzionamento del driver in determinate circostanze (sovraccarico) a causa dell'effetto trigger del "latch".
Dopo aver selezionato il tipo di driver (e i suoi dati), sono necessarie misure per combattere le correnti nel semiponte. Il modo standard è spegnere istantaneamente un tasto potente e attivarne uno bloccato con un ritardo. A tale scopo vengono utilizzati i diodi VD G 1 e VD G 2 che, quando VT è chiuso, bypassano i resistori di gate e il processo di spegnimento sarà più veloce dello sblocco.
Oltre a bypassare i resistori di gate RG 1 e RG 2 utilizzando diodi (VD G 1, VD G 2, Figura 3.1), per combattere le correnti nel circuito P di una potente cascata, le aziende producono driver integrati asimmetrici nel turno di uscita -sul TV attuale io dr fuori m ah su e via io dr fuori m ah spento(Per esempio io dr fuori m ah su= 2A, io dr fuori m ah spento= 3A). Questo imposta le resistenze di uscita asimmetriche del microcircuito, che sono collegate in serie con le resistenze di gate R G 1 e R G 2.
,
.
dove tutti i valori nelle formule sono i dati di riferimento di un determinato conducente.
Per un driver simmetrico (in correnti), l'uguaglianza è vera
.
Quindi, per evitare il verificarsi di correnti passanti, è necessario selezionare il valore totale delle resistenze nel circuito di gate (a causa di 
,
e, di conseguenza, regolando la corrente di carica della capacità di gate VT), il ritardo di accensione 
transistor è maggiore o uguale al tempo impiegato per chiudere VT
dove 
- tempo di decadimento della corrente di drain (valore di riferimento);
- il tempo di ritardo dell'inizio dello spegnimento di TV in relazione al momento in cui viene applicata la tensione di blocco al gate, in funzione del valore della corrente di scarica del gate (dipende quindi dalla resistenza totale nel circuito del gate). Con i diodi a gate shunt (VD G 1, VD G 2, Figura 3.1), la corrente di scarica è determinata in modo univoco dalla resistenza 
... Pertanto, per determinare 
decidere la seguente proporzione
(partite) - 
(partite) - 
Se il valore corretto 
sarà un ordine di grandezza in più 
, allora questo indica una scelta errata del tipo di driver in termini di potenza (grande 
) e questo corregge in peggio le prestazioni dei tasti potenti. Per la determinazione finale del valore 
puoi utilizzare i dati tecnici di riferimento del potente VT. Per questo, viene compilata la proporzione
(partite) - 
(partite) - 
(Se la soluzione fornisce il valore di R G 1 con segno negativo, il ritardo all'accensione sarà fornito con un margine dall'impedenza di uscita del driver).
Per facilitare la lotta contro le correnti, alcuni produttori già in fase di produzione assicurano che t off< t вкл (например, сборка – полумост СМ35084-5F фирмы Mitsubishi Elektric с динамическими параметрами: t з вкл =1,1 мс, t вкл =2,4 мс, t з выкл =0,9 мс, t выкл =0,5 мс).
I diodi VD G 1 e VD G 2 devono essere ad alta frequenza e resistere con un margine alla tensione di alimentazione del driver.
Per combattere le correnti (per una legge di controllo simmetrica), è possibile selezionare il driver a mezzo ponte richiesto (se si adatta ad altri parametri), in cui il tempo di ritardo è regolabile nell'intervallo 0,4 ... 5 μs (ad esempio, driver IR del tipo IR2184 o IR21844), se il loro ritardo è maggiore o uguale a t off.
In conclusione, vale la pena notare che le aziende, invece delle vecchie modifiche ai driver, rilasciano nuovi tipi compatibili con quelli vecchi, ma possono avere funzioni di servizio aggiuntive (di solito diodi bootstrap integrati, o meglio transistor bootstrap che svolgono la funzione di diodi prima assenti). Ad esempio, il driver IR2011 è stato interrotto ed è stato introdotto un nuovo IRS2011 o IR2011S per sostituirlo (c'è una voce ambigua in diversi manuali).
L'articolo è dedicato agli sviluppi di Electrum AV LLC per uso industriale, in termini di caratteristiche simili ai dispositivi modulari prodotti da Semikron e CT Concept.
Concetti moderni per lo sviluppo dell'elettronica di potenza, il livello delle basi tecnologiche della moderna microelettronica determinano lo sviluppo attivo di sistemi costruiti su dispositivi IGBT di varie configurazioni e capacità. Nel programma statale "Base tecnologica nazionale", questa direzione è dedicata a due lavori sullo sviluppo di una serie di moduli IGBT di media potenza presso l'impresa Kontur (Cheboksary) e una serie di moduli IGBT ad alta potenza presso l'impresa Kremniy (Bryansk) . Allo stesso tempo, l'uso e lo sviluppo di sistemi basati su moduli IGBT è limitato dalla mancanza di dispositivi driver domestici per il controllo di porte IGBT. Questo problema è rilevante anche per i transistor ad effetto di campo ad alta potenza utilizzati nei sistemi di conversione con tensioni fino a 200 V.
Attualmente, sul mercato "elettronico" russo, i dispositivi di controllo per potenti transistor ad effetto di campo e IGBT sono rappresentati da Agilent Technologies, IR, Powerex, Semikron, CT Concept. I prodotti IR e Agilent contengono solo un dispositivo per la generazione di segnali per il controllo del gate del transistor e dei circuiti di protezione e, nel caso di funzionamento con transistor di alta potenza o ad alte frequenze, per la loro applicazione sono necessari elementi aggiuntivi: stadi di uscita esterni per la generazione di segnali di controllo per porte con la pendenza dei bordi richiesta, elementi di protezione (diodi zener, diodi, ecc.), elementi di interfaccia del sistema di controllo (logica di ingresso, formazione di uno schema di controllo per dispositivi a semiponte, segnali di stato optoisolati dello stato di un transistor controllato, tensioni di alimentazione ecc.). I prodotti Powerex richiedono anche un convertitore DC/DC e sono necessari elementi esterni aggiuntivi per l'abbinamento con TTL, CMOS e FOCL. Mancano anche i segnali di stato richiesti con isolamento galvanico.
I più completi dal punto di vista funzionale sono i driver Semikron (serie SKHI) e CT Concept (tipi Standard o SCALE). I driver CT Concept della serie Standart e i driver SKHI sono realizzati sotto forma di circuiti stampati con connettori per il collegamento al sistema di controllo e transistor controllati con gli elementi necessari installati su di essi e con la possibilità di installare elementi di sintonizzazione da parte del consumatore. In termini di caratteristiche funzionali e parametriche, i prodotti sono vicini.
La nomenclatura del driver SKHI è mostrata nella tabella 1.
Tabella 1. Nomenclatura del conducente SKHI
| Tipo di driver Semikron | Numero di canali | Tensione massima sul controllo transistor, V | Variazione della tensione di gate, V | Mach imp. fuori. corrente, A | Carica massima del gate, μC | Frequenza, kHz | Tensione di isolamento, kV | DU/dt, kV/μs |
| SKHI 10/12 | 1 | 1200 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 2,5 | 75 |
| SKHI 17/10 | 1 | 1700 | +15/–8 | 8 | 9,6 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 21A | 1 | 1200 | +15/–0 | 8 | 4 | 50 | 2,5 | 50 |
| SKHI 22A / 22V | 2 | 1200 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 2,5 | 50 |
| SKHI 22A / H4 | 2 | 1700 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 22B / H4 | 2 | 1700 | +15/–7 | 8 | 4 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 23/12 | 2 | 1200 | +15/–8 | 8 | 4,8 | 100 | 2,5 | 75 |
| SKHI 23/17 | 2 | 1700 | +15/–8 | 8 | 4,8 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 24 | 2 | 1700 | +15/–8 | 8 | 5 | 50 | 4 | 50 |
| SKHI 26W | 2 | 1600 | +15/–8 | 8 | 10 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 26F | 2 | 1600 | +15/–8 | 8 | 10 | 100 | 4 | 75 |
| SKHI 27W | 2 | 1700 | +15/–8 | 30 | 30 | 10 | 4 | 75 |
| SKHI 27FA | 2 | 1700 | +15/–8 | 30 | 30 | 10 | 4 | 75 |
| SKHI 61 | 6 | 900 | +15/–6,5 | 2 | 1 | 50 | 2,5 | 15 |
| SKHI 71 | 7 | 900 | +15/–6,5 | 2 | 1 | 50 | 2,5 | 15 |
| SKHIBS 01 | 7 | 1200 | +15/–8 | 1,5 | 0,75 | 20 | 2,5 | 15 |
I driver CT Concept SCALE si basano su un assemblaggio ibrido di base e includono gli elementi principali per pilotare potenti transistor di campo o IGBT, che sono montati su un circuito stampato, con la possibilità di installare gli elementi di sintonizzazione necessari. La scheda è inoltre dotata dei connettori e degli slot necessari.
La nomenclatura degli assemblaggi ibridi di base dei driver SCALE di CT Concept è mostrata nella Tabella 2.
I dispositivi driver prodotti da Electrum AV sono dispositivi completamente completi e funzionalmente completi contenenti tutti gli elementi necessari per controllare le porte di potenti transistor, fornendo i livelli necessari di corrispondenza dei segnali di corrente e potenziale, tempi di salita e ritardi, nonché i livelli necessari di protezione dei transistor controllati a livelli di tensione di saturazione pericolosi (sovraccarico o cortocircuito di corrente) e tensione di gate insufficiente. I convertitori DC/DC applicati e gli stadi di uscita a transistor hanno le potenze necessarie per garantire la commutazione di transistor controllati di qualsiasi potenza ad una velocità sufficiente a garantire minime perdite di commutazione. I convertitori DC/DC e gli optoaccoppiatori hanno livelli di isolamento galvanico sufficienti per applicazioni ad alta tensione.
Tabella 2. Nomenclatura degli assemblaggi ibridi di base dei driver SCALE di CT Concept
| Tipo di driver di CT Concept | Numero di canali | Tensione di alimentazione del driver, V | Mach imp. corrente di uscita, A | Tensione massima durante l'esercizio. transistor, V | Potenza di uscita, W | Ritardo, no | Tensione di isolamento, V | du/dt, kV/μs | Ingresso |
| IGD 508E | 1 | ± 15 | ± 8 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Wols | |
| IGD 515E | 1 | ± 15 | ± 15 | 3300 | 5 | 225 | 5000 | Wols | |
| IGD 608E | 1 | ± 15 | ± 8 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IGD608А1 17 | 1 | ± 15 | ± 8 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IGD 615A | 1 | ± 15 | ± 15 | 1200 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IGD615А1 17 | 1 | ± 15 | ± 15 | 1700 | 6 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 215A | 2 | ± 15 | ± 1,5 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 280A | 2 | ± 15 | ± 8 | 1200 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD280А1 17 | 2 | ± 15 | ± 8 | 1700 | 1 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 680A | 2 | ± 15 | ± 8 | 1200 | 3 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD680A1 17 | 2 | ± 15 | ± 8 | 1700 | 3 | 60 | 4000 | >50 | Trance |
| IHD 580 F | 2 | ± 15 | ± 8 | 2500 | 2,5 | 200 | 5000 | Wols |
In questo articolo verranno presentati i dispositivi MD115, MD150, MD180 (MD115P, MD150P, MD180P) per il controllo di singoli transistor, nonché MD215, MD250, MD280 (MD215P, MD250P, MD280P) per il controllo di dispositivi a semiponte.
Modulo driver per IGBT a canale singolo e potenti transistor ad effetto di campo: MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, ID180P
Il modulo driver MD115, MD150, MD180, MD115P, MD150P, MD180P è un circuito integrato ibrido per il controllo di IGBT e potenti transistor ad effetto di campo, anche nel caso della loro connessione in parallelo. Il modulo fornisce l'adattamento sui livelli di correnti e tensioni con la maggior parte degli IGBT e potenti transistor ad effetto di campo con una tensione massima consentita fino a 1700 V, protezione da sovraccarico o cortocircuito, da un livello di tensione insufficiente al gate del transistor. Il driver genera un segnale di "emergenza" quando viene violata la modalità operativa del transistor. Con l'aiuto di elementi esterni, la modalità operativa del conducente viene regolata per un controllo ottimale di diversi tipi di transistor. Il driver può essere utilizzato per pilotare transistor con uscite "Kelvin" o per controllare la corrente con un resistore di rilevamento della corrente. I dispositivi MD115P, MD150P, MD180P contengono un convertitore DC/DC integrato per alimentare gli stadi di uscita del driver. Per i dispositivi MD115, MD150, MD180 è necessario un alimentatore esterno isolato.
Assegnazione pin
1 - "guasto +" 2 - "guasto -" 3 - "ingresso +" 4 - "ingresso -" 5 - "U fossa +" (solo per modelli con indice "P") 6 - "U fossa -" (solo per i modelli con l'indice "P") 7 - "Comune" 8 - "+ E pit" 9 - "output" - controllo del gate del transistor 10 - "–E pit" 11 - "napr" - ingresso di controllo della tensione di saturazione del transistor controllato 12 - "Current" - ingresso di controllo della corrente che scorre attraverso il transistor controllato
Moduli driver IGBT a doppio canale e FET di alimentazione IA215, IA250, IA280, IA215I, IA250I, IA280I
I moduli driver MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P sono un circuito integrato ibrido per il controllo di IGBT e potenti transistor ad effetto di campo a due canali, sia indipendentemente che in collegamento a mezzo ponte, anche quando i transistor sono collegati in parallelo. Il driver fornisce l'adattamento sui livelli di correnti e tensioni con la maggior parte degli IGBT e potenti transistor ad effetto di campo con tensioni massime consentite fino a 1700 V, protezione da sovraccarichi o cortocircuiti, livello di tensione insufficiente al gate del transistor. Gli ingressi del driver sono isolati galvanicamente dalla sezione di potenza con una tensione di isolamento di 4 kV. Il driver contiene convertitori DC/DC interni che generano i livelli necessari per pilotare i gate dei transistor. Il dispositivo genera i segnali di stato necessari che caratterizzano la modalità di funzionamento dei transistor, nonché la presenza di alimentazione. Con l'aiuto di elementi esterni, la modalità operativa del conducente viene regolata per un controllo ottimale di diversi tipi di transistor.
Tabella 4. Designazione dei pin del modulo driver di IGBT a due canali e transistor ad effetto di campo di potenza
| Perno n. | Designazione | Funzione | Perno n. | Designazione | Funzione |
| 14 | 1 "+" | Ingresso di controllo diretto del primo canale | 15 | IR | Collettore di misura per il monitoraggio della tensione di saturazione sul transistor controllato del primo canale |
| 13 | 1 "-" | Ingresso di controllo inverso del primo canale | 16 | IR1 | Ingresso di controllo della tensione di saturazione con soglia regolabile e tempo di blocco del primo canale |
| 12 | ST "+ E fossa" | Stato della tensione di alimentazione dello stadio di uscita del primo canale | 17 | Out2 | Uscita di controllo del gate del transistor con regolazione del tempo di accensione del transistor controllato del primo canale |
| 11 | Sz | Ingresso per il collegamento di un condensatore aggiuntivo (impostazione del tempo di ritardo di accensione) del primo canale | 18 | Out1 | Uscita di controllo del gate a transistor con regolazione del tempo di spegnimento del transistor controllato del primo canale |
| 10 | NS | Uscita stato allarme su transistor comandato del primo canale | 19 | –E fossa | |
| 9 | BLOCCARE | Ingresso di blocco | 20 | Comune | Uscite delle tensioni di alimentazione della sezione di potenza del driver del primo canale |
| 8 | Non coinvolto | 21 | + Mi pit | Uscite delle tensioni di alimentazione della sezione di potenza del driver del primo canale | |
| 7 | + 5V | 22 | + E fossa " | ||
| 6 | Ingresso per il collegamento dell'alimentazione del circuito di ingresso | 23 | Generale" | Uscite delle tensioni di alimentazione della sezione di potenza del driver del secondo canale | |
| 5 | 2 "+" | Ingresso di controllo diretto del secondo canale | 24 | –E fossa " | Uscite delle tensioni di alimentazione della sezione di potenza del driver del secondo canale |
| 4 | ВХ2 "-" | Ingresso di controllo inverso del secondo canale | 25 | Fuori1 " | Uscita di controllo del gate del transistor con regolazione del tempo di accensione del transistor controllato del secondo canale |
| 3 | ST "+ E fossa" 9 | Stato della tensione di alimentazione dello stadio di uscita del secondo canale | 26 | Fuori2 " | Uscita di controllo del gate del transistor con regolazione del tempo di spegnimento del transistor controllato del secondo canale |
| 2 | Sz9 | Ingresso per il collegamento di un condensatore aggiuntivo (impostazione del tempo di ritardo di commutazione) del secondo canale | 27 | IR1" | Ingresso di controllo della tensione di saturazione con soglia regolabile e tempo di blocco del secondo canale |
| 1 | ST9 | Uscita stato allarme su transistor comandato del secondo canale | 28 | IR" | Collettore di misura per il monitoraggio della tensione di saturazione sul transistor controllato del secondo canale |
I dispositivi di entrambi i tipi MD1XXX e MD2XXX forniscono la formazione di segnali di controllo per le porte dei transistor con un valore regolabile separatamente delle correnti di carica e scarica, con i parametri dinamici richiesti, forniscono il controllo della tensione e la protezione delle porte dei transistor in caso di tensione insufficiente o eccessiva ai loro capi. Entrambi i tipi di dispositivi monitorano la tensione di saturazione del transistor controllato e producono una disconnessione di emergenza graduale del carico in situazioni critiche, generando un segnale optoisolato che lo indica. Oltre a queste funzioni, i dispositivi della serie MD1XXX hanno la capacità di controllare la corrente attraverso il transistor controllato utilizzando un resistore di misurazione della corrente esterno - "shunt". Tali resistori con resistenze da 0,1 a diversi mOhm e potenze di decine e centinaia di watt, realizzati su basi ceramiche sotto forma di strisce di nichelcromo o manganina di geometria precisa con regolazione nominale, sono stati sviluppati anche da Electrum AV LLC. Informazioni più dettagliate su di loro sono disponibili sul sito Web www.orel.ru/voloshin.
Tabella 5. Principali parametri elettrici
| Circuito di ingresso | ||||
| min. | tipo di. | massimo | ||
| Tensione di alimentazione, V | 4,5 | 5 | 18 | |
| Consumo di corrente, mA | non più di 80 senza carico non più di 300 mA con carico | |||
| Logica di ingresso | CMOS 3-15 V, TTL | |||
| Ingressi di controllo corrente, mA | non più di 0,5 | |||
| Tensione di uscita st, V | non più di 15 | |||
| Corrente di uscita all'uscita di st, mA | non meno di 10 | |||
| Circuito di uscita | ||||
| Corrente di uscita di picco, A | ||||
| MD215 | non più di 1,5 | |||
| MD250 | non più di 5,0 | |||
| MD280 | non più di 8.0 | |||
| Corrente media in uscita, mA | non più di 40 | |||
| Frequenza di commutazione massima, kHz | non meno di 100 | |||
| Tasso di variazione della tensione, kV / μs | non meno di 50 | |||
| Tensione massima sul transistor controllato, V | non meno di 1200 | |||
| Convertitore CC/CC | ||||
| Tensioni di uscita, V | non meno di 15 | |||
| Potenza, W | non inferiore a 1 non inferiore a 6 (per i modelli con indice M) | |||
| Efficienza | non meno dell'80% | |||
| Caratteristiche dinamiche | ||||
| Ritardo ingresso uscita t on, μs | non più di 1 | |||
| Ritardo dell'arresto di protezione t off, μs | non più di 0,5 | |||
| Ritardo abilitazione stato, μs | non più di 1 | |||
| Tempo di ripristino dopo l'attivazione della protezione, μs | non più di 10 | |||
| non inferiore a 1 (impostato dalle capacità Сt, Сt ") | ||||
| Il tempo di risposta del circuito di protezione della tensione di saturazione quando il transistor è acceso tblock, μs | non meno di 1 | |||
| Tensioni di soglia | ||||
| min. | tipo di. | massimo | ||
| Soglia intervento protezione per alimentazione E insufficiente, V | 10,4 | 11 | 11,7 | |
| Il circuito di protezione per la tensione di saturazione del transistor controllato garantisce l'arresto dell'uscita e la formazione del segnale CT alla tensione all'ingresso "IK", V | 6 | 6,5 | 7 | |
| Isolamento | ||||
| Tensione di isolamento dei segnali di controllo rispetto ai segnali di potenza, V | non meno di 4000 tensione alternata | |||
| Tensione di isolamento del convertitore DC/DC, V | non meno di 3000 tensione costante | |||
I driver proposti consentono di controllare transistor ad alta frequenza (fino a 100 kHz), il che consente di ottenere un'efficienza molto elevata dei processi di conversione.
I dispositivi della serie MD2XXX hanno un blocco di logica di ingresso integrato che consente di controllare segnali con vari valori da 3 a 15 V (CMOS) e livelli TTL standard, fornendo allo stesso tempo un identico livello di segnali di controllo per le porte di transistor e formando la durata del ritardo di commutazione del braccio superiore e inferiore del semiponte, che consente di garantire l'assenza di correnti passanti.
Caratteristiche dell'uso dei driver sull'esempio del dispositivo MD2XXX
Breve recensione
I moduli driver MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P sono moduli di controllo universali progettati per la commutazione di IGBT e potenti transistor ad effetto di campo.
Tutti i tipi di MD2XXX hanno contatti compatibili tra loro e si differenziano solo per il livello di massima corrente impulsiva.
I tipi MD con potenze più elevate - MD250, MD280, MD250P, MD280P sono adatti per la maggior parte dei moduli o diversi transistor collegati in parallelo utilizzati ad alte frequenze.
I moduli driver della serie MD2XXX rappresentano una soluzione completa ai problemi di controllo e protezione per IGBT e potenti transistor ad effetto di campo. Infatti, non sono necessari componenti aggiuntivi né in ingresso né in uscita.
Azione
I moduli driver MD215, MD250, MD280, MD215P, MD250P, MD280P per ciascuno dei due canali contengono:
- un circuito di ingresso che fornisce l'adattamento del livello del segnale e un ritardo di commutazione protettivo;
- isolamento elettrico tra il circuito di ingresso e la parte di potenza (uscita);
- circuito di controllo del gate a transistor; su un transistor aperto;
- un circuito per il monitoraggio della tensione di alimentazione della sezione di potenza del driver;
- amplificatore;
- protezione contro le sovratensioni nella parte di uscita del driver;
- sorgente di tensione elettricamente isolata - convertitore DC/DC (solo per moduli con indice P)
Entrambi i canali del driver funzionano indipendentemente l'uno dall'altro.
A causa dell'isolamento elettrico mediante trasformatori e optoaccoppiatori (sottoposto a una tensione di prova di 2650 V CA a 50 Hz per 1 minuto) tra il circuito di ingresso e la sezione di potenza, nonché l'altissima velocità di variazione della tensione di 30 kV /μs, i moduli driver sono utilizzati in circuiti con grandi tensioni potenziali e grandi picchi di potenziale che si verificano tra la sezione di potenza e il circuito di controllo.
Tempi di ritardo molto brevi dei driver della serie MD2XXX ne consentono l'utilizzo in alimentatori ad alta frequenza, convertitori ad alta frequenza e convertitori di risonanza. Grazie ai loro tempi di ritardo estremamente brevi, garantiscono un funzionamento senza problemi durante la guida del ponte.
Una delle funzioni principali dei driver della serie MD2XXX è quella di garantire una protezione affidabile dei transistor di potenza controllati da cortocircuiti e sovraccarichi. La condizione di sicurezza del transistor viene determinata utilizzando la tensione sul collettore del transistor di potenza nello stato aperto. Se viene superata la soglia definita dall'utente, il transistor di potenza si spegne e rimane bloccato fino alla fine del livello del segnale attivo all'ingresso di controllo. Successivamente, il transistor può essere riacceso applicando un livello attivo all'ingresso di controllo. Questo concetto di protezione è ampiamente utilizzato per proteggere in modo affidabile gli IGBT.
Lo scopo funzionale dei perni
Conclusioni 14 (ВХ1 "+"), 13 (ВХ1 "-")
I pin 13 e 14 sono gli ingressi di controllo del driver. La gestione viene effettuata fornendo loro livelli logici TTL. L'ingresso In1 "+" è diretto, ovvero quando viene applicato un 1 logico, il transistor di potenza si apre e quando viene applicato 0 si chiude. L'ingresso In1 "-" è inverso, cioè quando viene applicato un 1 logico, il transistor di potenza è chiuso e quando viene applicato 1, si apre. Di solito, In1 "-" è collegato al conduttore comune della parte di ingresso del driver ed è controllato tramite l'ingresso In1 "+". L'accensione invertente e non invertente del driver è mostrata in Fig. 10.
La tabella 6 mostra il diagramma di stato di un canale del driver.
L'isolamento elettrico tra le parti di ingresso e di uscita del driver su questi pin viene effettuato utilizzando optoaccoppiatori. Grazie al loro utilizzo, è esclusa la possibilità dell'influenza di processi transitori che si verificano sul transistor di potenza nel circuito di controllo.
Tabella 6. Diagramma di stato di un canale driver
| Bx1 + | Bx1– | Tensione al gate del transistor | Tensione di saturazione del transistor> normale | ns | St "+ E fossa" | Fuori |
| NS | NS | + | NS | NS | l | l |
| X | X | X | + | io | n | io |
| io | X | X | X | X | n | io |
| X | h | X | X | X | h | io |
| h | io | - | - | h | h | h |
Il circuito di ingresso ha una protezione incorporata, che impedisce l'apertura contemporanea di entrambi i transistor di potenza del semiponte. Se viene applicato un segnale di controllo attivo agli ingressi di controllo di entrambi i canali, il circuito si bloccherà ed entrambi i transistor di potenza verranno chiusi.
I moduli driver devono essere posizionati il più vicino possibile ai transistor di potenza e collegati ad essi con conduttori il più corti possibile. Gli ingressi Bx1 "+" e Bx1 "-" possono essere collegati al circuito di controllo e monitoraggio con conduttori lunghi fino a 25 cm.
Inoltre, i conduttori devono correre in parallelo. Inoltre, gli ingressi Bx1 "+" e Bx1 "-" possono essere collegati al circuito di controllo e monitoraggio utilizzando un doppino intrecciato. Il conduttore comune al circuito di ingresso deve essere sempre collegato separatamente per entrambi i canali per garantire una trasmissione affidabile degli impulsi di controllo.
Considerando che la trasmissione affidabile degli impulsi di controllo avviene nel caso di un impulso molto lungo, la configurazione completa deve essere verificata nel caso di un impulso di controllo minimo breve.
Conclusione 12 (ST "+ E fossa")
Il pin 12 è un'uscita di stato che conferma la presenza dell'alimentazione (+18 V) nella parte di uscita (potenza) del driver. È assemblato secondo il circuito del collettore aperto. Durante il normale funzionamento del driver (presenza di alimentazione e livello sufficiente), l'uscita di stato è collegata all'uscita comune del circuito di controllo tramite un transistor aperto. Se questa uscita di stato è collegata secondo lo schema mostrato in Fig. 11, allora la situazione di emergenza corrisponderà ad un livello di alta tensione su di essa (+5 V). Il normale funzionamento del driver corrisponderà a un livello di bassa tensione su questo pin di stato. Il valore tipico della corrente che scorre attraverso il pin di stato corrisponde a 10 mA, quindi il valore del resistore R viene calcolato utilizzando la formula R = U / 0,01,
dove U è la tensione di alimentazione. Quando la tensione di alimentazione scende sotto i 12 V, il transistor di potenza viene spento e il driver viene bloccato.
Conclusione 11 (Sz)
Un condensatore aggiuntivo è collegato al pin 11, che aumenta il tempo di ritardo tra gli impulsi di ingresso e di uscita t on sul driver. Per impostazione predefinita (senza un condensatore aggiuntivo) questa volta è esattamente 1 μs, a causa della quale il driver non risponde a impulsi inferiori a 1 μs (protezione contro il rumore degli impulsi). Lo scopo principale di questo ritardo è eliminare il verificarsi di correnti passanti che si verificano nei semiponti. Le correnti provocano il riscaldamento dei transistor di potenza, l'attivazione della protezione di emergenza, l'aumento del consumo di corrente e il peggioramento dell'efficienza del circuito. Introducendo questo ritardo, entrambi i canali del driver caricato su un semiponte possono controllare un segnale sotto forma di onda quadra.
Ad esempio, il modulo 2MBI 150 ha un ritardo allo spegnimento di 3 μs, quindi, per escludere il verificarsi di correnti passanti nel modulo quando i canali sono controllati congiuntamente, è necessario fornire una capacità aggiuntiva di almeno 1200 pF su entrambi i canali.
Per ridurre l'influenza della temperatura ambiente sul tempo di ritardo, è necessario scegliere condensatori con un piccolo TKE.
Conclusione 10 (TC)
Il pin 10 è l'uscita di stato dell'emergenza sul transistor di potenza del primo canale. Un livello logico alto in uscita corrisponde al normale funzionamento del driver e un livello basso corrisponde a un guasto. L'allarme si verifica quando la tensione di saturazione sul transistor di potenza supera il livello di soglia. La corrente massima che scorre attraverso l'uscita è di 8 mA.
Pin 9 (BLOCCO)
Il pin 6 è l'ingresso di controllo del driver. Quando viene applicata un'unità logica, il driver viene bloccato e la tensione di blocco viene applicata ai transistor di potenza. L'ingresso di blocco è comune a entrambi i canali. Per il normale funzionamento del driver, a questo ingresso deve essere applicato uno zero logico.
Il pin 8 non è utilizzato.
Conclusioni 7 (+5 V) e 6 (comune)
I pin 6 e 7 sono ingressi per il collegamento dell'alimentazione al driver. L'alimentazione è fornita da una sorgente da 8 W con una tensione di uscita di 5 ± 0,5 V. L'alimentazione deve essere collegata al driver con conduttori corti (per ridurre le perdite e aumentare l'immunità ai disturbi). Se i conduttori di collegamento sono lunghi più di 25 cm, è necessario interporre tra loro dei condensatori di soppressione dei disturbi il più vicino possibile al driver (condensatore ceramico con una capacità di 0,1 μF).
Pin 15 (IR)
Il pin 15 (collettore di misura) è collegato al collettore del transistor di potenza. Attraverso di esso, viene monitorata la tensione attraverso il transistor aperto. In caso di cortocircuito o sovraccarico, la tensione ai capi del transistor aperto aumenta bruscamente. Quando viene superato il valore di soglia di tensione sul collettore del transistor, il transistor di potenza viene bloccato e viene attivato lo stato di guasto ST. I diagrammi temporali dei processi che si verificano nel driver quando viene attivata la protezione sono mostrati in Fig. 7. La soglia di intervento della protezione può essere ridotta collegando diodi collegati in serie tra loro, e il valore di soglia della tensione di saturazione U sat. por = 7 –n U pr.VD, dove n è il numero di diodi, U pr.VD - caduta di tensione su un diodo aperto. Se il transistor di potenza è alimentato da una sorgente da 1700 V, è necessario installare un diodo aggiuntivo con una tensione di rottura di almeno 1000 V. Il catodo del diodo è collegato al collettore del transistor di potenza. Il tempo di risposta della protezione può essere regolato tramite l'uscita 16-IR1.
Pin 16 (IR1)
Il pin 16 (collettore di misura), a differenza del pin 15, non ha un diodo incorporato e un resistore di limitazione. È necessario collegare un condensatore, che determina il tempo di risposta della protezione della tensione di saturazione su un transistor aperto. Questo ritardo è necessario per eliminare l'influenza dell'interferenza sul circuito. A causa del collegamento del condensatore, il tempo di risposta della protezione aumenta in proporzione alla capacità di blocco t = 4 C U sat. por., dove C è la capacità del condensatore, pF. Questo tempo viene aggiunto al tempo di ritardo interno del driver t off (10%) = 3 μs. Per impostazione predefinita, il driver ha una capacità C = 100 pF, quindi il ritardo dell'operazione di protezione è t = 4 100 6,3 + t off (10%) = 5,5 μs. Se necessario, questo tempo può essere aumentato collegando la capacità tra il 16° pin e il cavo di alimentazione comune dell'unità di alimentazione.
Conclusioni 17 (out 2) e 18 (out 1)
I pin 17 e 18 sono le uscite del driver. Sono progettati per collegare transistor di potenza e regolare il loro tempo di accensione. Attraverso il pin 17 (out 2), viene fornito un potenziale positivo (+18 V) al gate del modulo controllato e attraverso il pin 18 (out 1) - un potenziale negativo (–5 V). Se è necessario fornire fronti di controllo ripidi (circa 1 μs) e potenza di carico non molto elevata (due moduli 2MBI 150 collegati in parallelo), è consentito il collegamento diretto di queste uscite alle uscite di controllo dei moduli. Se è necessario stringere i bordi o limitare la corrente di controllo (in caso di carico pesante), i moduli devono essere collegati ai pin 17 e 18 tramite resistori di limitazione.
Nel caso in cui la tensione di saturazione superi il livello di soglia, si verifica una diminuzione graduale protettiva della tensione al gate del transistor di controllo. Il tempo di diminuzione della tensione al gate del transistor al livello del 90% t off (90%) = 0,5 μs, al livello del 10% t off (10%) = 3 μs. È necessaria una diminuzione graduale della tensione di uscita per escludere la possibilità di un picco di tensione.
Pin 19 (-E fossa), 20 (Comune) e 21 (+ E fossa)
I pin 19, 20 e 21 sono le uscite di alimentazione della sezione di potenza del driver. Questi pin sono alimentati con tensione dal convertitore DC/DC del driver. Se si utilizzano driver come MD215, MD250, MD280 senza convertitori DC / DC incorporati, gli alimentatori esterni sono collegati qui: pin 19 –5 V, pin 20 - comune, 21 pin +18 V per corrente fino a 0,2 A.
Calcolo e selezione del conducente
I dati iniziali per il calcolo sono la capacità di ingresso del modulo C in o la carica equivalente Q in, la resistenza di ingresso del modulo R in, l'oscillazione di tensione all'ingresso del modulo U = 30 V (riportata nelle informazioni di riferimento del modulo) , la frequenza operativa massima alla quale il modulo f opera max.
È necessario trovare la corrente impulsiva che fluisce attraverso l'ingresso di controllo del modulo Imax, la potenza massima del convertitore DC/DC P.
La Figura 16 mostra il circuito equivalente dell'ingresso del modulo, che consiste nella capacità di gate e nel resistore di limitazione.
Se i dati iniziali impostano la carica Q in, è necessario ricalcolarla nella capacità di ingresso equivalente C in = Q in / D U.
La potenza reattiva allocata alla capacità di ingresso del modulo è calcolata dalla formula Pc = f Q in D U. La potenza totale del convertitore DC/DC del driver P è la somma della potenza consumata dallo stadio di uscita del driver Pout e la potenza reattiva allocata alla capacità di ingresso del modulo Pc: P = P out + Ps.
La frequenza operativa e l'oscillazione della tensione all'ingresso del modulo sono state considerate massime nei calcoli, pertanto la potenza massima possibile del convertitore DC / DC è stata ottenuta durante il normale funzionamento del driver.
Conoscendo la resistenza del resistore di limitazione R, puoi trovare la corrente impulsiva che scorre attraverso il driver: I max = D U / R.
Sulla base dei risultati dei calcoli, è possibile selezionare il driver più ottimale necessario per controllare il modulo di potenza.
Forse, dopo aver letto questo articolo, non dovrai installare radiatori della stessa dimensione sui transistor.
Traduzione di questo articolo.
Un piccolo messaggio dal traduttore:
In primo luogo, in questa traduzione possono esserci seri problemi con la traduzione dei termini, non mi sono occupato abbastanza di ingegneria elettrica e circuiteria, ma comunque so qualcosa; Ho anche provato a tradurre tutto il più chiaramente possibile, quindi non ho usato concetti come bootstrap, transistor MOS, ecc. In secondo luogo, se è già difficile commettere un errore di ortografia (lodare i word processor con l'indicazione degli errori), è abbastanza facile commettere un errore di punteggiatura.
E su questi due punti, vi chiedo di darmi un calcio nei commenti il più possibile.
Ora parliamo di più sull'argomento dell'articolo - con tutta la varietà di articoli sulla costruzione di vari veicoli a terra (automobili) su MK, su Arduino, su<вставить название>, il disegno del circuito stesso, e ancor più lo schema di collegamento del motore, non è descritto in modo sufficientemente dettagliato. Di solito ha questo aspetto:
- prendiamo il motore
- prendiamo i componenti
- colleghiamo i componenti e il motore
- …
- PROFITTO! 1!
Ma per costruire circuiti più complessi che ruotare semplicemente un motore PWM in una direzione attraverso L239x, di solito è necessario conoscere i full bridge (o H-bridge), i transistor ad effetto di campo (o MOSFET) e i driver per loro . Se nulla limita, puoi utilizzare transistor a canale p e canale n per un ponte completo, ma se il motore è abbastanza potente, i transistor a canale p dovranno prima essere pesati con un gran numero di radiatori, quindi aggiungere dispositivi di raffreddamento , ma se è un peccato buttarli fuori, puoi provare altri tipi di raffreddamento o semplicemente usare solo transistor a canale n nel circuito. Ma c'è un piccolo problema con i transistor a canale n: aprirli "in modo amichevole" a volte può essere piuttosto difficile.
Quindi stavo cercando qualcosa che mi aiutasse a ottenere il diagramma giusto e ho trovato un articolo sul blog di un giovane chiamato Syed Tahmid Mahbub. Ho deciso di condividere questo articolo.
In molte situazioni, dobbiamo utilizzare transistor ad effetto di campo come interruttori di primo livello. Inoltre, in molte situazioni, dobbiamo utilizzare transistor ad effetto di campo come interruttori di livello superiore e inferiore. Ad esempio, nei circuiti a ponte. Nei circuiti a ponte incompleto, abbiamo 1 MOSFET di alto livello e 1 MOSFET di basso livello. Nei circuiti a ponte intero, abbiamo 2 MOSFET di alto livello e 2 MOSFET di basso livello. In tali situazioni, dovremo utilizzare insieme driver di alto e basso livello. Il modo più comune per pilotare i FET in questi casi consiste nell'utilizzare un driver chiave di basso e alto livello per il MOSFET. L'IC driver di gran lunga più popolare è l'IR2110. E in questo articolo/tutorial ne parlerò.
È possibile scaricare la documentazione per l'IR2110 dal sito Web IR. Ecco il link per il download: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Diamo prima un'occhiata allo schema a blocchi e alla descrizione e alla posizione dei pin:
Figura 1 - Schema a blocchi funzionale dell'IR2110
Figura 2 - Piedinatura IR2110
Figura 3 - Descrizione dei pin IR2110
Vale anche la pena ricordare che l'IR2110 è disponibile in due pacchetti: un PDIP a 14 pin per il montaggio su pin e un SOIC a 16 pin per il montaggio su superficie.
Ora parliamo di diversi contatti.
VCC è l'alimentatore di basso livello, dovrebbe essere compreso tra 10 V e 20 V. VDD è la potenza logica per l'IR2110, deve essere compresa tra + 3V e + 20V (rispetto a VSS). La tensione effettiva che si sceglie di utilizzare dipende dal livello di tensione dei segnali di ingresso. Ecco il grafico:
Figura 4 - Dipendenza dell'1 logico dall'alimentazione
Di solito viene utilizzato un VDD di + 5V. A VDD = + 5V, la soglia di ingresso della logica 1 è leggermente superiore a 3V. Pertanto, quando VDD = + 5V, l'IR2110 può essere utilizzato per pilotare un carico quando l'ingresso "1" è superiore a 3 (piuttosto) volt. Ciò significa che l'IR2110 può essere utilizzato per quasi tutti i circuiti, poiché la maggior parte dei circuiti tende ad essere alimentata da circa 5V. Quando si utilizzano i microcontrollori, la tensione di uscita sarà superiore a 4 V (dopotutto, il microcontrollore ha abbastanza spesso VDD = + 5 V). Quando si utilizza un SG3525 o TL494 o altro controller PWM, è probabile che dovranno essere alimentati con una tensione maggiore di 10V, il che significa che le uscite saranno maggiori di 8V con una logica. Pertanto, l'IR2110 può essere utilizzato quasi ovunque.
È inoltre possibile abbassare il VDD a circa + 4V se si utilizza un microcontrollore o qualsiasi chip che fornisce un'uscita a 3,3 V (ad es. dsPIC33). Durante la progettazione di circuiti con l'IR2110, ho notato che a volte il circuito non funzionava come previsto quando il VDD dell'IR2110 era impostato su meno di + 4V. Pertanto, non consiglio di utilizzare VDD sotto + 4V. Nella maggior parte dei miei circuiti, i livelli del segnale non hanno una tensione inferiore a 4V come "1" e quindi uso VDD = + 5V.
Se per qualche motivo nel circuito il livello del segnale della logica "1" ha una tensione inferiore a 3 V, è necessario utilizzare un convertitore di livello / trasduttore di livello, aumenterà la tensione a limiti accettabili. In tali situazioni, consiglio di aumentare a 4V o 5V e di utilizzare il VDD dell'IR2110 = + 5V.
Ora parliamo di VSS e COM. VSS è la terra della logica. COM è "basso rendimento" - fondamentalmente il basso livello del conducente. Potrebbe sembrare che siano indipendenti e potresti pensare che potrebbe essere possibile isolare le uscite del driver e la logica del segnale del driver. Tuttavia, sarebbe sbagliato. Sebbene non sia collegato internamente, l'IR2110 è un driver non isolato, il che significa che VSS e COM devono essere entrambi collegati a terra.
HIN e LIN sono ingressi logici. Un segnale alto su HIN significa che vogliamo controllare il tasto alto, cioè un livello alto viene emesso su HO. Un segnale basso su HIN significa che vogliamo spegnere il MOSFET di alto livello, cioè un'uscita di basso livello viene eseguita su HO. L'uscita HO, alta o bassa, è considerata non relativa a terra, ma relativa a VS. Vedremo presto come i circuiti amplificatori (diodo + condensatore) che utilizzano VCC, VB e VS forniscano potenza flottante per pilotare il MOSFET. VS è un ritorno di potenza fluttuante. Quando il livello è alto, il livello in HO è uguale al livello in VB, in relazione a VS. Ad un livello basso, il livello a HO è VS, in relazione a VS, virtualmente zero.
Un segnale LIN alto significa che vogliamo pilotare un interruttore basso, cioè un'uscita alta viene fatta su LO. Un segnale LIN basso significa che vogliamo spegnere il MOSFET di basso livello, cioè un pin di basso livello è applicato a LO. L'uscita per LO è considerata relativa a terra. Quando il segnale è alto, il livello in LO è lo stesso di VCC, relativo a VSS, effettivamente a terra. Quando il segnale è basso, il livello in LO è lo stesso del VSS, rispetto al VSS, effettivamente zero.
SD viene utilizzato come controllo di arresto. Quando il livello è basso, l'IR2110 è abilitato - la funzione di arresto è disabilitata. Quando questo pin è alto, le uscite vengono disattivate, disabilitando il controllo dell'IR2110.
Ora diamo un'occhiata alle configurazioni comuni con IR2110 per pilotare i MOSFET come interruttori alti e bassi - circuiti a semiponte.
Figura 5 - Circuito base su IR2110 per controllo semiponte
D1, C1 e C2 insieme all'IR2110 formano un circuito amplificatore. Quando LIN = 1 e Q2 è acceso, C1 e C2 vengono caricati su VB poiché un diodo si trova sotto + VCC. Quando LIN = 0 e HIN = 1, la carica su C1 e C2 viene utilizzata per aggiungere ulteriore tensione, VB in questo caso, al di sopra del livello della sorgente Q1 per pilotare Q1 nella configurazione high-key. Deve essere scelta una capacità sufficientemente grande per C1 in modo che sia sufficiente a fornire la carica necessaria per Q1 per mantenere Q1 per tutto il tempo. Anche C1 non dovrebbe avere troppa capacità, poiché il processo di carica richiederà molto tempo e il livello di tensione non aumenterà abbastanza da mantenere acceso il MOSFET. Più tempo impiega lo stato acceso, maggiore è la capacità richiesta. Pertanto, una frequenza inferiore richiede una capacità C1 maggiore. Fattori di riempimento più elevati richiedono capacità maggiori C1. Naturalmente, ci sono formule per calcolare la capacità, ma per questo è necessario conoscere molti parametri e alcuni di essi potremmo non conoscere, ad esempio, la corrente di dispersione di un condensatore. Pertanto, ho solo stimato la capacità approssimativa. Per le basse frequenze come 50Hz, utilizzo una capacità da 47μF a 68μF. Per le alte frequenze come 30-50kHz, utilizzo da 4.7μF a 22μF. Poiché stiamo usando un condensatore elettrolitico, un condensatore ceramico deve essere usato in parallelo con questo condensatore. Il condensatore ceramico è opzionale se il condensatore booster è al tantalio.
D2 e D3 scaricano rapidamente il gate dei MOSFET, bypassando i resistori di gate e riducendo il tempo di spegnimento. R1 e R2 sono resistori di gate che limitano la corrente.
MOSV può essere 500V massimo.
VCC dovrebbe provenire da una fonte senza interferenze. È necessario installare condensatori di filtraggio e disaccoppiamento da + VCC a massa per il filtraggio.
Vediamo ora alcuni esempi di circuiti con l'IR2110.
Figura 6 - Schema con IR2110 per un semiponte ad alta tensione
Figura 7 - Schema con IR2110 per un full bridge ad alta tensione con comando a chiave indipendente (cliccabile)
Nella Figura 7, vediamo un IR2110 utilizzato per pilotare un ponte completo. Non c'è niente di complicato in questo, e penso che tu lo capisca già adesso. Inoltre, qui puoi applicare una semplificazione abbastanza popolare: colleghiamo HIN1 a LIN2 e colleghiamo HIN2 a LIN1, quindi otteniamo il controllo di tutti e 4 i tasti utilizzando solo 2 segnali di ingresso, invece di 4, questo è mostrato in Figura 8.
Figura 8 - Schema con IR2110 per un full bridge ad alta tensione con comando a chiave a due ingressi (cliccabile)
Figura 9 - Schema con IR2110 come driver di alto livello ad alta tensione
Nella Figura 9, vediamo l'IR2110 utilizzato come driver di primo livello. Il circuito è abbastanza semplice e ha le stesse funzionalità descritte sopra. C'è una cosa da considerare: poiché non abbiamo più un interruttore di basso livello, deve esserci un carico collegato da OUT a terra. Altrimenti, il condensatore di amplificazione non sarà in grado di caricarsi.
Figura 10 - Schema con IR2110 come driver di basso livello
Figura 11 - Schema con IR2110 come doppio driver di basso livello
Se hai problemi con l'IR2110 e tutto continua a bloccarsi, bruciarsi o esplodere, allora sono sicuro che è perché non usi resistori gate-source, assumendo, ovviamente, che progetti tutto con attenzione. NON DIMENTICARE MAI LE RESISTENZE SULL'OTTURATORE DELLA SORGENTE... Se sei interessato, puoi leggere la mia esperienza con loro qui (spiego anche il motivo per cui i resistori prevengono i danni).
2.3. Driver di controllo del transistor di potenza
I driver sono chip di controllo che collegano vari controller e circuiti logici con potenti transistor degli stadi di uscita di convertitori o dispositivi di controllo del motore. I driver, che forniscono la trasmissione del segnale, dovrebbero introdurre un ritardo di tempo il più piccolo possibile e i loro stadi di uscita dovrebbero resistere all'ampio carico capacitivo caratteristico dei circuiti di gate dei transistor. Le correnti di discesa e discesa dello stadio di uscita del driver devono essere comprese tra 0,5 e 2 A o più.
Il driver è un amplificatore di potenza a impulsi ed è progettato per controllare direttamente gli interruttori di alimentazione dei convertitori dei parametri di potenza. Il circuito di pilotaggio è determinato dal tipo di struttura del transistor chiave (bipolare, MOS o IGBT) e dal tipo della sua conduttività, nonché dalla posizione del transistor nel circuito dell'interruttore ("top", cioè uno il cui entrambe le uscite di potenza nello stato aperto hanno un potenziale alto, o "fondo", entrambe le uscite di potenza nello stato aperto hanno potenziale zero). Il driver deve amplificare il segnale di controllo in termini di potenza e tensione e, se necessario, fornire il suo potenziale spostamento. Al conducente possono essere assegnate anche funzioni di protezione dei tasti.
Quando si progetta un circuito di controllo per gruppi di transistor di potenza, è necessario sapere che:
a) è necessario fornire un potenziale di controllo "fluttuante" dell'interruttore di alimentazione "superiore" nel circuito del ponte di piano;
b) è estremamente importante creare una rapida salita e discesa dei segnali di comando forniti ai gate degli elementi di potenza per ridurre le dispersioni termiche per la commutazione;
c) è necessario prevedere un valore elevato dell'impulso di corrente per il controllo del gate degli elementi di potenza per la ricarica rapida dei condensatori di ingresso;
d) nella stragrande maggioranza dei casi, è richiesta la compatibilità elettrica della parte di ingresso del driver con segnali digitali standard TTL/CMOS (di norma provenienti da microcontrollori).
Per molto tempo, gli sviluppatori sono stati costretti a progettare circuiti di controllo del driver su elementi discreti. Il primo evento importante sul modo di integrare i driver di controllo è stato l'emergere dei microcircuiti delle serie IR21xx e IR22xx (e quindi le loro modifiche più moderne IRS21xx, IRS22xx), sviluppate da International Rectify. Oggi questi microcircuiti sono ampiamente utilizzati nelle apparecchiature di conversione a bassa potenza, poiché soddisfano tutti i requisiti di cui sopra.
Il circuito di controllo dell'interruttore di alimentazione è sempre costruito in modo tale che il suo segnale di uscita (sotto forma di impulsi modulati a larghezza di impulso) sia impostato rispetto al conduttore "comune" del circuito. Come si vede dalla Fig. 2.12, un, che mostra uno stadio di potenza a semiponte, per un transistor interruttore VT 2 questo è abbastanza: il segnale "Control 2" può essere applicato direttamente al gate (base) del transistor attraverso il generatore G2, poiché la sua sorgente (emettitore) è collegata al conduttore "comune" del circuito e il controllo viene effettuato rispetto al conduttore "comune".
Ma per quanto riguarda il transistor? VT 1, che lavora nel braccio superiore del semiponte? Se il transistor VT 2 è in uno stato chiuso, e VT 1 aperto, alla fonte VT 1 tensione di alimentazione presente E Pietro. Pertanto, per la commutazione del transistor VT 1, è necessario un dispositivo G1 galvanicamente isolato dal circuito "comune", che trasmetterà chiaramente gli impulsi del circuito di controllo "Control 1", senza introdurre distorsioni nei segnali. La soluzione classica a questo problema è accendere il trasformatore di controllo T1 (Fig. 2.12, B), che da un lato isola galvanicamente i circuiti di comando e dall'altro trasmette impulsi di commutazione. Non è un caso che questa soluzione tecnica sia considerata un "classico del genere": è nota da più di un decennio.
un B
Riso. 2.12. Tasti di alimentazione in circuiti a mezzo ponte
Il segnale in ingresso è il segnale del microcircuito di controllo dell'ampiezza standard del livello logico, e con l'ausilio della tensione applicata al pin Vdd è possibile garantire la compatibilità con la classica "logica" a 5 volt e la più uno moderno da 3,3 volt. All'uscita del driver, ci sono tensioni di controllo per i transistor di potenza "superiore" e "inferiore". Il driver ha adottato misure per garantire i livelli di controllo necessari, è stato creato un equivalente di un isolamento galvanico (pseudo isolamento), ci sono funzioni aggiuntive: un ingresso di spegnimento, un'unità di protezione da sottotensione dell'alimentatore, un filtro di brevi impulsi di controllo.
Come si può vedere dallo schema a blocchi (Fig. 2.13), il driver è costituito da due canali indipendenti, progettati per controllare i bracci superiore e inferiore dei circuiti a semiponte. All'ingresso del driver, ci sono generatori di impulsi basati su trigger di Schmitt. Gli ingressi Vcc e Vdd sono predisposti per collegare la tensione di alimentazione delle parti di potenza e di controllo del circuito, i bus "massa" della parte di potenza e della parte di controllo sono disaccoppiati (pin "comuni" diversi - Vss e COM).
Nella stragrande maggioranza dei casi, questi perni sono semplicemente legati insieme. E' prevista anche la possibilità di alimentazione separata delle parti di controllo e di potenza per abbinare i livelli di ingresso con i livelli del circuito di controllo. L'ingresso SD è protettivo. Gli stadi di uscita sono basati su transistor ad effetto di campo complementari. Il microcircuito contiene dispositivi aggiuntivi che ne garantiscono il funzionamento stabile come parte dei circuiti di conversione: questo è un dispositivo per spostare il livello dei segnali di controllo (spostamento del livello Vdd / Vcc), un dispositivo per sopprimere il rumore a impulsi brevi (filtro a impulsi), un ritardo di commutazione dispositivo (ritardo) e un rilevatore di bassa tensione alimentazione (rilevamento UV).
Riso. 2. 13. Unità funzionali dei microcircuiti IRS2110 e IRS2113
Un tipico circuito di commutazione del driver è mostrato in Fig. 2.14. Condensatori INSIEME A 1 e INSIEME AЗ - filtraggio. Il produttore consiglia di posizionarli il più vicino possibile ai pin corrispondenti. Condensatore INSIEME A 2 e diodo VD 1 - stadio di bootstrap, che fornisce alimentazione al circuito di controllo del transistor del braccio "superiore". Condensatore INSIEME A 4 - filtro nel circuito di alimentazione. resistori R 1 e R 2 - bullone.
A volte il segnale modulato in larghezza di controllo può essere generato non da due ingressi di controllo separatamente, ma alimentato a un ingresso sotto forma di un meandro con un ciclo di lavoro variabile. Tale metodo di controllo si trova, ad esempio, nei convertitori che generano un segnale sinusoidale di una data frequenza. In questo caso è sufficiente impostare un "tempo morto" di pausa tra la chiusura di un transistor a semiponte e l'apertura del secondo.
Riso. 2.14. Schema elettrico tipico per IRS2110 e IRS2113
Esiste un tale driver con un'unità integrata per la formazione garantita di una pausa "tempo morto" nella nomenclatura della società "International Rectify" - questo è un microcircuito IRS2111 (Fig. 2.15).
Riso. 2.15. Unità funzionali del microcircuito IRS2111
Lo schema a blocchi mostra che il driver ha nodi incorporati per la formazione di una pausa "tempo morto" per i bracci superiore e inferiore del semiponte. Secondo la documentazione del produttore, il valore del "tempo morto" è fissato a 650 ns (valore tipico), che è abbastanza per pilotare semiponti, costituiti da potenti transistor MOSFET.
I driver per il controllo di circuiti convertitori complessi - monofase e trifase - contengono un gran numero di elementi, quindi non sorprende che siano prodotti sotto forma di circuiti integrati. Questi microcircuiti, oltre ai driver stessi, contengono anche circuiti di conversione di livello, logica ausiliaria, circuiti di ritardo per la formazione di tempi "morti", circuiti di protezione, ecc. A seconda del campo di applicazione dei driver IC, ci sono: tasto inferiore autisti; principali driver chiave; driver dei tasti inferiore e superiore; driver a mezzo ponte; driver a ponte monofase; driver a ponte trifase.
I parametri principali dei driver integrali sono divisi in due gruppi: dinamici e operativi. Quelli dinamici includono il tempo di ritardo di commutazione all'apertura e alla chiusura della chiave, i tempi di salita e discesa della tensione di uscita e il tempo di reazione dei circuiti di protezione. I parametri operativi più importanti sono: valore massimo impulsivo della corrente di ingresso/uscita, livelli di ingresso, range di tensione di alimentazione, impedenza di uscita.
Spesso ai driver vengono assegnate anche alcune funzioni di protezione per i transistor MOSFET e JGBT. Queste funzioni includono quanto segue: protezione da cortocircuito della chiave; protezione contro la sottotensione dell'alimentazione del driver;
protezione contro le correnti di passaggio; protezione contro la rottura dell'otturatore.
Domande per l'autocontrollo
Quali sono le principali differenze tra i transistor bipolari e ad effetto di campo da considerare quando li si utilizza come interruttori elettronici?
Quali sono i vantaggi dei transistor bipolari e ad effetto di campo che combina il MOSFET?
Elencare le principali modalità statiche di funzionamento dei transistor. In quali modalità dovrebbero essere utilizzati i transistor nei dispositivi di elettronica di potenza?
Spiega, secondo lo schema di Larionov, l'essenza della larghezza dell'impulso
modulazione (PWM).
Forse, dopo aver letto questo articolo, non dovrai installare radiatori della stessa dimensione sui transistor.
Traduzione di questo articolo.
Un piccolo messaggio dal traduttore:
In primo luogo, in questa traduzione possono esserci seri problemi con la traduzione dei termini, non mi sono occupato abbastanza di ingegneria elettrica e circuiteria, ma comunque so qualcosa; Ho anche provato a tradurre tutto il più chiaramente possibile, quindi non ho usato concetti come bootstrap, transistor MOS, ecc. In secondo luogo, se è già difficile commettere un errore di ortografia (lodare i word processor con l'indicazione degli errori), è abbastanza facile commettere un errore di punteggiatura.
E su questi due punti, vi chiedo di darmi un calcio nei commenti il più possibile.
Ora parliamo di più sull'argomento dell'articolo - con tutta la varietà di articoli sulla costruzione di vari veicoli a terra (automobili) su MK, su Arduino, su<вставить название>, il disegno del circuito stesso, e ancor più lo schema di collegamento del motore, non è descritto in modo sufficientemente dettagliato. Di solito ha questo aspetto:
- prendiamo il motore
- prendiamo i componenti
- colleghiamo i componenti e il motore
- …
- PROFITTO! 1!
Ma per costruire circuiti più complessi che ruotare semplicemente un motore PWM in una direzione attraverso L239x, di solito è necessario conoscere i full bridge (o H-bridge), i transistor ad effetto di campo (o MOSFET) e i driver per loro . Se nulla limita, puoi utilizzare transistor a canale p e canale n per un ponte completo, ma se il motore è abbastanza potente, i transistor a canale p dovranno prima essere pesati con un gran numero di radiatori, quindi aggiungere dispositivi di raffreddamento , ma se è un peccato buttarli fuori, puoi provare altri tipi di raffreddamento o semplicemente usare solo transistor a canale n nel circuito. Ma c'è un piccolo problema con i transistor a canale n: aprirli "in modo amichevole" a volte può essere piuttosto difficile.
Quindi stavo cercando qualcosa che mi aiutasse a ottenere il diagramma giusto e ho trovato un articolo sul blog di un giovane chiamato Syed Tahmid Mahbub. Ho deciso di condividere questo articolo.
In molte situazioni, dobbiamo utilizzare transistor ad effetto di campo come interruttori di primo livello. Inoltre, in molte situazioni, dobbiamo utilizzare transistor ad effetto di campo come interruttori di livello superiore e inferiore. Ad esempio, nei circuiti a ponte. Nei circuiti a ponte incompleto, abbiamo 1 MOSFET di alto livello e 1 MOSFET di basso livello. Nei circuiti a ponte intero, abbiamo 2 MOSFET di alto livello e 2 MOSFET di basso livello. In tali situazioni, dovremo utilizzare insieme driver di alto e basso livello. Il modo più comune per pilotare i FET in questi casi consiste nell'utilizzare un driver chiave di basso e alto livello per il MOSFET. L'IC driver di gran lunga più popolare è l'IR2110. E in questo articolo/tutorial ne parlerò.
È possibile scaricare la documentazione per l'IR2110 dal sito Web IR. Ecco il link per il download: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf
Diamo prima un'occhiata allo schema a blocchi e alla descrizione e alla posizione dei pin:
Figura 1 - Schema a blocchi funzionale dell'IR2110
Figura 2 - Piedinatura IR2110
Figura 3 - Descrizione dei pin IR2110
Vale anche la pena ricordare che l'IR2110 è disponibile in due pacchetti: un PDIP a 14 pin per il montaggio su pin e un SOIC a 16 pin per il montaggio su superficie.
Ora parliamo di diversi contatti.
VCC è l'alimentatore di basso livello, dovrebbe essere compreso tra 10 V e 20 V. VDD è la potenza logica per l'IR2110, deve essere compresa tra + 3V e + 20V (rispetto a VSS). La tensione effettiva che si sceglie di utilizzare dipende dal livello di tensione dei segnali di ingresso. Ecco il grafico:
Figura 4 - Dipendenza dell'1 logico dall'alimentazione
Di solito viene utilizzato un VDD di + 5V. A VDD = + 5V, la soglia di ingresso della logica 1 è leggermente superiore a 3V. Pertanto, quando VDD = + 5V, l'IR2110 può essere utilizzato per pilotare un carico quando l'ingresso "1" è superiore a 3 (piuttosto) volt. Ciò significa che l'IR2110 può essere utilizzato per quasi tutti i circuiti, poiché la maggior parte dei circuiti tende ad essere alimentata da circa 5V. Quando si utilizzano i microcontrollori, la tensione di uscita sarà superiore a 4 V (dopotutto, il microcontrollore ha abbastanza spesso VDD = + 5 V). Quando si utilizza un SG3525 o TL494 o altro controller PWM, è probabile che dovranno essere alimentati con una tensione maggiore di 10V, il che significa che le uscite saranno maggiori di 8V con una logica. Pertanto, l'IR2110 può essere utilizzato quasi ovunque.
È inoltre possibile abbassare il VDD a circa + 4V se si utilizza un microcontrollore o qualsiasi chip che fornisce un'uscita a 3,3 V (ad es. dsPIC33). Durante la progettazione di circuiti con l'IR2110, ho notato che a volte il circuito non funzionava come previsto quando il VDD dell'IR2110 era impostato su meno di + 4V. Pertanto, non consiglio di utilizzare VDD sotto + 4V. Nella maggior parte dei miei circuiti, i livelli del segnale non hanno una tensione inferiore a 4V come "1" e quindi uso VDD = + 5V.
Se per qualche motivo nel circuito il livello del segnale della logica "1" ha una tensione inferiore a 3 V, è necessario utilizzare un convertitore di livello / trasduttore di livello, aumenterà la tensione a limiti accettabili. In tali situazioni, consiglio di aumentare a 4V o 5V e di utilizzare il VDD dell'IR2110 = + 5V.
Ora parliamo di VSS e COM. VSS è la terra della logica. COM è "basso rendimento" - fondamentalmente il basso livello del conducente. Potrebbe sembrare che siano indipendenti e potresti pensare che potrebbe essere possibile isolare le uscite del driver e la logica del segnale del driver. Tuttavia, sarebbe sbagliato. Sebbene non sia collegato internamente, l'IR2110 è un driver non isolato, il che significa che VSS e COM devono essere entrambi collegati a terra.
HIN e LIN sono ingressi logici. Un segnale alto su HIN significa che vogliamo controllare il tasto alto, cioè un livello alto viene emesso su HO. Un segnale basso su HIN significa che vogliamo spegnere il MOSFET di alto livello, cioè un'uscita di basso livello viene eseguita su HO. L'uscita HO, alta o bassa, è considerata non relativa a terra, ma relativa a VS. Vedremo presto come i circuiti amplificatori (diodo + condensatore) che utilizzano VCC, VB e VS forniscano potenza flottante per pilotare il MOSFET. VS è un ritorno di potenza fluttuante. Quando il livello è alto, il livello in HO è uguale al livello in VB, in relazione a VS. Ad un livello basso, il livello a HO è VS, in relazione a VS, virtualmente zero.
Un segnale LIN alto significa che vogliamo pilotare un interruttore basso, cioè un'uscita alta viene fatta su LO. Un segnale LIN basso significa che vogliamo spegnere il MOSFET di basso livello, cioè un pin di basso livello è applicato a LO. L'uscita per LO è considerata relativa a terra. Quando il segnale è alto, il livello in LO è lo stesso di VCC, relativo a VSS, effettivamente a terra. Quando il segnale è basso, il livello in LO è lo stesso del VSS, rispetto al VSS, effettivamente zero.
SD viene utilizzato come controllo di arresto. Quando il livello è basso, l'IR2110 è abilitato - la funzione di arresto è disabilitata. Quando questo pin è alto, le uscite vengono disattivate, disabilitando il controllo dell'IR2110.
Ora diamo un'occhiata alle configurazioni comuni con IR2110 per pilotare i MOSFET come interruttori alti e bassi - circuiti a semiponte.
Figura 5 - Circuito base su IR2110 per controllo semiponte
D1, C1 e C2 insieme all'IR2110 formano un circuito amplificatore. Quando LIN = 1 e Q2 è acceso, C1 e C2 vengono caricati su VB poiché un diodo si trova sotto + VCC. Quando LIN = 0 e HIN = 1, la carica su C1 e C2 viene utilizzata per aggiungere ulteriore tensione, VB in questo caso, al di sopra del livello della sorgente Q1 per pilotare Q1 nella configurazione high-key. Deve essere scelta una capacità sufficientemente grande per C1 in modo che sia sufficiente a fornire la carica necessaria per Q1 per mantenere Q1 per tutto il tempo. Anche C1 non dovrebbe avere troppa capacità, poiché il processo di carica richiederà molto tempo e il livello di tensione non aumenterà abbastanza da mantenere acceso il MOSFET. Più tempo impiega lo stato acceso, maggiore è la capacità richiesta. Pertanto, una frequenza inferiore richiede una capacità C1 maggiore. Fattori di riempimento più elevati richiedono capacità maggiori C1. Naturalmente, ci sono formule per calcolare la capacità, ma per questo è necessario conoscere molti parametri e alcuni di essi potremmo non conoscere, ad esempio, la corrente di dispersione di un condensatore. Pertanto, ho solo stimato la capacità approssimativa. Per le basse frequenze come 50Hz, utilizzo una capacità da 47μF a 68μF. Per le alte frequenze come 30-50kHz, utilizzo da 4.7μF a 22μF. Poiché stiamo usando un condensatore elettrolitico, un condensatore ceramico deve essere usato in parallelo con questo condensatore. Il condensatore ceramico è opzionale se il condensatore booster è al tantalio.
D2 e D3 scaricano rapidamente il gate dei MOSFET, bypassando i resistori di gate e riducendo il tempo di spegnimento. R1 e R2 sono resistori di gate che limitano la corrente.
MOSV può essere 500V massimo.
VCC dovrebbe provenire da una fonte senza interferenze. È necessario installare condensatori di filtraggio e disaccoppiamento da + VCC a massa per il filtraggio.
Vediamo ora alcuni esempi di circuiti con l'IR2110.
Figura 6 - Schema con IR2110 per un semiponte ad alta tensione
Figura 7 - Schema con IR2110 per un full bridge ad alta tensione con comando a chiave indipendente (cliccabile)
Nella Figura 7, vediamo un IR2110 utilizzato per pilotare un ponte completo. Non c'è niente di complicato in questo, e penso che tu lo capisca già adesso. Inoltre, qui puoi applicare una semplificazione abbastanza popolare: colleghiamo HIN1 a LIN2 e colleghiamo HIN2 a LIN1, quindi otteniamo il controllo di tutti e 4 i tasti utilizzando solo 2 segnali di ingresso, invece di 4, questo è mostrato in Figura 8.
Figura 8 - Schema con IR2110 per un full bridge ad alta tensione con comando a chiave a due ingressi (cliccabile)
Figura 9 - Schema con IR2110 come driver di alto livello ad alta tensione
Nella Figura 9, vediamo l'IR2110 utilizzato come driver di primo livello. Il circuito è abbastanza semplice e ha le stesse funzionalità descritte sopra. C'è una cosa da considerare: poiché non abbiamo più un interruttore di basso livello, deve esserci un carico collegato da OUT a terra. Altrimenti, il condensatore di amplificazione non sarà in grado di caricarsi.
Figura 10 - Schema con IR2110 come driver di basso livello
Figura 11 - Schema con IR2110 come doppio driver di basso livello
Se hai problemi con l'IR2110 e tutto continua a bloccarsi, bruciarsi o esplodere, allora sono sicuro che è perché non usi resistori gate-source, assumendo, ovviamente, che progetti tutto con attenzione. NON DIMENTICARE MAI LE RESISTENZE SULL'OTTURATORE DELLA SORGENTE... Se sei interessato, puoi leggere la mia esperienza con loro qui (spiego anche il motivo per cui i resistori prevengono i danni).
