IRS2153DPBF دليل التحليل التقني وتصميم شريحة سائق نصف جسر

^{21 أغسطس 2025 أخبار مع التقدم السريع في محرك القيادة وتكنولوجيا الإلكترونيات القويةشريحة السائق نصف الجسر IRS2153DPBF أصبحت حل أساسي في التحكم في المحرك الصناعي بسبب أدائها التقني الاستثنائي وموثوقيتها العاليةباستخدام تكنولوجيا IC عالية الجهد 600V المتقدمة ، تدعم الشريحة مجموعة واسعة من فولتاج التشغيل VCC من 10V إلى 20V ، مع تيار ساكن من 1V فقط.7mA (نموذجي) وتيار الاستعداد أقل من 100μAإنه يدمج ثنائي إشارة تشغيل ودورة تحويل المستوى ، مما يوفر دعمًا فعالًا لدفع نصف الجسر لمكيفات الهواء ذات التردد المتغير ، ودفع الخدمات الصناعية وتحويل مصادر الطاقة.يصل الحد الأقصى لتردد التبديل إلى 200 كيلو هرتز، مع انتشار}

^{دقة مطابقة تأخير تصل إلى 50ns.}

^{يتبنى IRS2153DPBF حزمة PDIP-8 القياسية بحجم 9.81mm × 6.35mm × 4.45mm ، وتدمج ثنائي الصمام ووظيفة تحويل المستوى.تتضمن الشريحة دائرة مطابقة تأخير الانتشار بقيمة نموذجية 50ns، في حين أن تأخيرات انتشار محرك الجانب العالي والجانب المنخفض هي 480ns و 460ns على التوالي (في VCC = 15V). يمتد نطاق درجة حرارة التقاطع التشغيلي من -40 °C إلى 150 °C ،مع نطاق درجة حرارة التخزين من -55°C إلى 150°Cمادة التغليف الخالية من الرصاص تتوافق مع معايير RoHS. منطق المدخلات متوافق مع مستويات 3.3V / 5V CMOS،و تستخدم مرحلة الإخراج بنية قطب توتم مع ذروة التيارات الإخراجية التي تصل إلى +290mA/-600mA.}

^{تتضمن الرقاقة حماية شاملة من القفل تحت الجهد (UVLO) ، مع عتبات UVLO عالية ومنخفضة من جانب 8.7V / 8.3V (تشغيل / إيقاف) و 8.9V / 8.5V على التوالي ،مزودة بجهد هستيريس 50mVتم تصنيعه باستخدام تقنية CMOS المتقدمة التي لا تتأثر بالضوضاء ، ويوفر مقاومة الضوضاء في الوضع المشترك من ± 50V / ns ومقاومة dV / dt تصل إلى 50V / ns.الوقت الميت الثابت داخليا من 520ns يمنع بشكل فعال إطلاق النار من خلال، مع دعم تمديد الوقت الميت الخارجي. يوفر ثنائي bootstrap 600V تحمل الجهد العكسي، 0.36A التيار الأمامي، ووقت استعادة عكسي من 35ns فقط.}

^{1محركات ضغط مكيف الهواء ذات التردد المتغير: يدعم تردد التبديل PWM 20kHz مع قدرة التيار القائم على تلبية معظم متطلبات IGBT و MOSFET}

^{2محركات خدمة صناعية: قادرة على تشغيل هياكل نصف جسر في محولات ثلاثية المراحل مع دعم لتردد التبديل 100kHz}

^{3إمدادات الطاقة التبديلية التصحيح المتزامن: يحقق كفاءة التحويل التي تتجاوز 95%، مناسبة بشكل خاص لمصادر الطاقة للاتصالات والخادم}

^{4وحدات الطاقة ذات الكثافة العالية: تصميم الحزمة المدمجة لها يستوعب كثافة الطاقة أكثر من 50 واط / إن3}

الخصائص الإضافية:

^{الجهد الأمامي للديود: 1.3 فولت (عادة) عند IF=0.1A
وقت الاسترداد العكسي: 35 ثانية (أكثر)
المقاومة الخارجة: 4.5Ω (عادة) في حالة عالية
dV/dt مقاومة: ±50V/ns (min)
درجة حرارة التخزين: -55°C إلى 150°C
المقاومة الحرارية للحزمة: 80°C/W (θJA)}

1. VCC Pin: يتطلب اتصال مواز لمكثف السيراميك 0.1μF ومكثف إلكتروليتي 10μF
 

2مكثف الحذاء: يوصى بمكثف 0.1μF / 25V X7R السيراميكي مع تساهل ≤ ± 10%
 

3محركات البوابة: المقاومات البوابة سلسلة 10Ω (قوة التصنيف ≥ 0.5W) لكل من المخرجات الجانب العالي والجانب المنخفض

4.حماية الإفراط في الجهد: إضافة ثنائي زينر 18V / 1W بين VS و COM
 

5.الديود القياسي: الديود الاستردادي فائق السرعة مع وقت الاسترداد العكسي < 35ns وجهد تعديل القياسي ≥ 600V

6.تخطيط الـ PCB:
وضع مكونات bootstrap أقرب إلى الشريحة قدر الإمكان
الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2 ملم عن آثار الجهد العالي
تنفيذ الاتصال النجمية نقطة لأرض الطاقة وأرض التحكم

وصف التصميم

طوبولوجيا الدائرة: يعتمد هذا التصميم بنية محرك نصف الجسر ، مع IRS2153DPBF كشريحة محرك أساسية ، جنبا إلى جنب مع MOSFETs الطاقة الخارجية لتشكيل دائرة نصف الجسر الكاملة.كل من قنوات القيادة من الجانب العالي والجانب المنخفض تدمج هياكل إمدادات الطاقة bootstrap لضمان توفير الطاقة المستقرة للقوة من الجانب العالي.

مواصفات اختيار المكونات الرئيسية

^{1المقاومات البوابة (R1، R2)}

^{المقاومة: 10Ω ± 1%}

^{طاقة تصنيفية: 0.5 واط (الحد الأدنى المطلوب)}

^{النوع: المقاومة المعدنية بالفيلم، تتحمل الجهد ≥ 50 فولت}

^{معامل الحرارة: ± 50ppm/°C}

^{2.المقاومة القيادة (R3)}

^{المقاومة: 100Ω ± 5٪}

^{الوظيفة: الحد من تشغيل مكثف الشحن}

^{طاقة تصنيفية: 0.25 واط}

^{3.المقاومات الحساسة للتيار (R4-R10)}

^{المقاومة: 0.1Ω ± 1%}

^{طاقة تصنيفية: 2 واط (بناءً على حساب الحد الأقصى للتيار)}

^{النوع: المقاومة المعدنية، تصميم الحثية المنخفضة}

^{معامل الحرارة: ± 50ppm/°C}

^{4.مقاومات شبكة تقسيم الجهد (R11-R20)}

^{المقاومة: ± 1%}

^{معامل الحرارة: ± 25ppm/°C}

^{الجهد القياسي: ≥ 100 فولت}

^{متطلبات التخطيط والتوجيه}

^{1.تخطيط حلقة الطاقة}

^{مساحة حلقة التبديل في الجانب العلوي ≤ 2 سم2}

^{حلقة التبديل من الجانب السفلي مرتبة بشكل متماثل مع حلقة الجانب العالي}

^{أرضية طاقة مصممة مع اتصال النجم}

^2.تعقب الإشارة

^{طول إشارة القيادة ≤ 5 سم}

^{توجيه الزوجين التفاضليين مع المسافة = 2 × عرض المسار}

^{تتقاطع آثار الإشارة مع آثار الطاقة عمودياً ؛ تجنب التوجيه المتوازي}

^{3.اعتبارات التصميم الحراري}

^{مقاومات الطاقة تستخدم تصميم تبديد الحرارة في الجانب السفلي}

^{مساحة صب النحاس في الجزء الخلفي من الشريحة ≥ 25mm2}

^{الحرارية عبر المصفوفة: 1.2mm مسافة، قطر 0.3mm}

تصميم دائرة الحماية

^{1حماية من التيار الزائد}

^{دائرة مقارنة مع وقت استجابة 100ns}

^{عتبة الحماية: 25A ± 5٪}

^{وقت إزالة الأجهزة: 200ns}

^{2.حماية من زيادة درجة الحرارة}

^{جهاز استشعار درجة الحرارة وضعت في وسط جهاز الطاقة}

^{عتبة الحماية: 125 درجة مئوية ± 5٪}

^{نطاق الهستيريس: 15 درجة مئوية}

^{3.حماية من انخفاض الجهد}

^{إغلاق تحت الجهد VCC: 8.7V/8.3V (تشغيل / إيقاف)}

^{الكشف عن انخفاض الجهد VB: 10.5V ± 0.2V}

^{حماية استرداد الهستيريس: 0.4 فولت}

^{تصميم الموثوقية}

^{1تصميم مهين}

^{تقييم طاقة المقاومة: < 75% من القيمة الاسمية}

^{تصنيف الجهد الجهد: < 80% من القيمة الاسمية}

^{تقييم التوتر الحالي: < 70% من القيمة المسجلة}

^{2.التكيف مع البيئة}

^{درجة حرارة التشغيل: -40°C إلى 125°C}

^{نطاق الرطوبة: 5٪ إلى 95٪ RH}

^{درجة الحماية: IP20}

^{3مؤشرات مدة الحياة}

^{عمر التصميم: >100000 ساعة}

^{معدل التشغيل: > 500000 ساعة}

^{معدل الفشل: < 100ppm}

ملاحظة: هذا التحليل يعتمد على الوثائق التقنية IRS2153DPBF، يرجى الرجوع إلى ورقة البيانات الرسمية لمزيد من تفاصيل التصميم.