تصميم وتطبيق مشغل IR2136 ثلاثي الأطوار
أخبار 20 أغسطس 2025 — في ظل ازدهار الأتمتة الصناعية وتطبيقات الطاقة الجديدة، تظهر شريحة مشغل الجسر ثلاثي الأطوار IR2136STRPBF كحل أساسي في مجال التحكم في المحركات، وذلك بفضل ميزاتها التقنية المتميزة. باستخدام تقنية الدوائر المتكاملة ذات الجهد العالي المتقدمة، تدعم الشريحة جهد تحمل يبلغ 600 فولت ونطاق جهد إدخال واسع يبلغ 10-20 فولت، مما يوفر دعمًا فعالًا للقيادة للمحولات والمركبات الكهربائية والمعدات الصناعية.
أولاً: أبرز الميزات التقنية للمنتج
هندسة القيادة الذكية
تدمج IR2136STRPBF ست قنوات قيادة مستقلة، بما في ذلك ثلاثة مخرجات عالية الجانب وثلاثة مخرجات منخفضة الجانب، مع تأخير انتشار متطابق يتم التحكم فيه في حدود 400 نانوثانية. يتطلب تصميم دائرة التمهيد المبتكرة الخاصة بها مصدر طاقة واحدًا فقط، ومع مكثف خارجي يبلغ 1 ميكرومتر فقط، فإنه يتيح القيادة عالية الجانب، مما يبسط بشكل كبير بنية النظام.
آليات الحماية المتعددة
حماية التيار الزائد في الوقت الفعلي: تكتشف إشارات التيار عبر دبوس ITRIP، مع زمن استجابة يقل عن 10 ميكروثانية.
القدرة على التكيف مع الجهد: إيقاف التشغيل التلقائي المدمج للجهد المنخفض (UVLO) للإخراج أثناء حالات الشذوذ في الطاقة.
تشغيل درجة الحرارة الواسعة: نطاق عمل من -40 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية يلبي المتطلبات البيئية الصعبة.
معلمات الأداء الرئيسية
ثانيًا: تحليل التطبيقات النموذجية
التحكم في العاكس الصناعي
في أنظمة محركات المؤازرة، تحقق هذه الشريحة تحكمًا عالي الكفاءة في المحركات من خلال تعديل PWM الدقيق. جنبًا إلى جنب مع تقنية التبديل اللين، فإنه يقلل من خسائر التبديل بأكثر من 30٪. يعزز تصميم منع الإطلاق التشغيلي بشكل كبير الموثوقية التشغيلية، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات الهامة مثل خطوط الإنتاج الآلية.
مركبات الطاقة الجديدة
بصفتها مكونًا أساسيًا للعكس الرئيسي للقيادة في المركبات الكهربائية، تدعم الشريحة التبديل عالي التردد حتى 50 كيلو هرتز. يضمن تصميم دائرة التمهيد التشغيل المستقر أثناء تقلبات جهد البطارية، مما يوفر خرج طاقة مستمرًا وموثوقًا به للمركبة.
وحدات الطاقة الذكية
تم اعتماد وحدات الطاقة التي تدمج هذه الشريحة على نطاق واسع في المعدات عالية الطاقة التي تزيد عن 1500 واط. بالمقارنة مع الحلول التقليدية، فإنها تقلل عدد المكونات الطرفية بنسبة 35٪، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف النظام.
ثالثًا: إرشادات تصميم الدوائر
1. تحسين الدائرة الطرفية الرئيسية
تصميم دائرة التمهيد:
يوصى باستخدام مكثفات التنتالوم منخفضة ESR (1 ميكرومتر / 25 فولت، ESR 50 كيلو هرتز)، يجب زيادة قيمة المكثف إلى 2.2 ميكرومتر، ويجب وضع مكثف سيراميك 0.1 ميكرومتر بالقرب من دبوس VCC لقمع الضوضاء عالية التردد.
تكوين محرك البوابة:
يوصى بمقاوم بوابة قياسي يبلغ 10 أوم، مع تحديد القيمة الدقيقة بالمعادلة التالية:
حيث Vdrive = 15V و Vge_th هو جهد عتبة IGBT. يوصى بالاحتفاظ بموضع مقاوم قابل للتعديل (نطاق 5-20 أوم) للتحسين في العالم الحقيقي أثناء الاختبار.
2. مواصفات تخطيط PCB
تصميم حلقة الطاقة:
يجب أن تقتصر مساحة حلقة القيادة عالية الجانب على 2 سم²، مع اعتماد تكوين تأريض "نجمي". توصيات:
1. استخدم رقائق نحاسية سميكة 2 أوقية لتقليل المعاوقة.
2. يجب أن يكون للعناصر الرئيسية (HO → IGBT → VS) عرض ≥ 1 مم.
3. الحد الأدنى للمسافة بين المراحل المتجاورة ≥ 3 مم (لأنظمة 600 فولت).
تدابير عزل الإشارة:
يجب توجيه إشارات المنطق وآثار الطاقة على طبقات منفصلة، مع طبقة عزل أرضية بينهما.
يجب أن تستخدم خطوط إشارات FAULT أزواجًا ملتوية أو أسلاكًا محمية.
أضف صمامات TVS (مثل SMAJ5.0A) في واجهة MCU.
3. حل الإدارة الحرارية
حساب استهلاك طاقة الشريحة:
في ظل ظروف التشغيل النموذجية (Qg=100nC، fsw=20kHz)، يبلغ تبديد الطاقة حوالي 1.2 واط، ويتطلب:
مساحة نحاسية لتبديد الحرارة PCB ≥ 4 سم²
إضافة فتحات حرارية (قطر 0.3 مم، درجة 1.5 مم)
يوصى بتركيب مبددات حرارة عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 85 درجة مئوية
4. عملية التحقق على مستوى النظام
اختبار النبضة المزدوجة:
متطلبات مراقبة راسم الذبذبات:
مدة هضبة ميلر (يجب أن تكون <500ns)
ارتفاع جهد الإيقاف (يجب أن يكون <80% من IGBT المقدرة Vce)
سعة رنين شكل موجة محرك البوابة (يجب أن تكون <2V)
تحسين EMC:
مكثف أمان X2 متوازي (100nF/630V) عبر أطراف DCBUS
دوائر RC snubber لكل خرج طور (القيم النموذجية: 100 أوم + 100pF)
خرزات الفريت لتصفية الضوضاء عالية التردد (مثل سلسلة Murata BLM18)