IRS2153DPBF Guide d'analyse technique et de conception des puces de pilotage à demi-pont

  ^{21 août 2025 Actualités — Avec les progrès rapides de la technologie des entraînements moteurs et de l'électronique de puissance, la puce de commande en demi-pont IRS2153DPBF devient une solution centrale dans le contrôle des moteurs industriels en raison de ses performances techniques exceptionnelles et de sa grande fiabilité. Utilisant une technologie de circuits intégrés haute tension de 600 V avancée, la puce prend en charge une large plage de tension de fonctionnement VCC de 10 V à 20 V, avec un courant de repos de seulement 1,7 mA (typique) et un courant de veille inférieur à 100 μA. Elle intègre une diode bootstrap et un circuit de décalage de niveau, offrant un support de commande en demi-pont efficace pour les climatiseurs à fréquence variable, les entraînements servo industriels et les alimentations à découpage. La fréquence de commutation maximale atteint 200 kHz, avec une précision de correspondance du}

^{retard de propagation aussi élevée que 50 ns.}

^{L'IRS2153DPBF adopte un boîtier PDIP-8 standard mesurant 9,81 mm×6,35 mm×4,45 mm, intégrant une diode bootstrap et une fonctionnalité de décalage de niveau. La puce intègre un circuit de correspondance du retard de propagation avec une valeur typique de 50 ns, tandis que les retards de propagation des commandes côté haut et côté bas sont respectivement de 480 ns et 460 ns (à VCC=15 V). Sa plage de température de jonction de fonctionnement s'étend de -40℃ à 150℃, avec une plage de température de stockage de -55℃ à 150℃. Le matériau du boîtier sans plomb est conforme aux normes RoHS. La logique d'entrée est compatible avec les niveaux CMOS 3,3 V/5 V, et l'étage de sortie utilise une structure totem-pole avec des courants de sortie de crête atteignant +290 mA/-600 mA.}

^{La puce intègre une protection complète contre le verrouillage en cas de sous-tension (UVLO), avec des seuils UVLO côté haut et côté bas de 8,7 V/8,3 V (mise en marche/arrêt) et 8,9 V/8,5 V respectivement, avec une tension d'hystérésis de 50 mV. Fabriquée à l'aide d'une technologie CMOS avancée insensible au bruit, elle offre une immunité au bruit en mode commun de ±50 V/ns et une immunité dV/dt allant jusqu'à 50 V/ns. Le temps mort interne fixe de 520 ns empêche efficacement le shoot-through, tout en prenant en charge l'extension du temps mort externe. La diode bootstrap offre une tolérance de tension inverse de 600 V, un courant direct de 0,36 A et un temps de récupération inverse de seulement 35 ns.} 

^{1. Entraînements de compresseur de climatiseur à fréquence variable : Prend en charge une fréquence de commutation PWM de 20 kHz avec une capacité de courant d'entraînement répondant aux exigences de la plupart des IGBT et MOSFET}

^{2. Entraînements servo industriels : Capable de piloter des structures en demi-pont dans des onduleurs triphasés avec prise en charge d'une fréquence de commutation de 100 kHz}

^{3. Redressement synchrone d'alimentation à découpage : Atteint un rendement de conversion supérieur à 95 %, particulièrement adapté aux alimentations de communication et de serveur}

^{4. Modules d'alimentation haute densité : Sa conception compacte permet des densités de puissance supérieures à 50 W/po³}

Caractéristiques supplémentaires :

^{Tension directe de la diode : 1,3 V (typique) à IF=0,1 A
Temps de récupération inverse : 35 ns (max)
Résistance de sortie : 4,5 Ω (typique) en état haut
Immunité dV/dt : ±50 V/ns (min)
Température de stockage : -55℃ à 150℃
Résistance thermique du boîtier : 80℃/W (θJA)}

1. Broche VCC : Nécessite une connexion parallèle d'un condensateur céramique de 0,1 μF et d'un condensateur électrolytique de 10 μF
 

2. Condensateur bootstrap : Condensateur céramique X7R de 0,1 μF/25 V recommandé avec une tolérance ≤±10 %
 

3. Commande de grille : Résistances de grille série de 10 Ω (puissance nominale ≥0,5 W) pour les sorties côté haut et côté bas

4.Protection contre les surtensions : Ajouter une diode Zener de 18 V/1 W entre VS et COM
 

5. Diode bootstrap : Diode à récupération ultra-rapide avec un temps de récupération inverse <35 ns et une tension inverse nominale ≥600 V

6.Disposition du circuit imprimé :
   Placer les composants bootstrap aussi près que possible de la puce
   Maintenir un espacement minimum de 2 mm pour les pistes haute tension
   Mettre en œuvre une connexion en étoile pour la masse de puissance et la masse de commande

Description de la conception

Topologie du circuit : Cette conception adopte une architecture de commande en demi-pont, avec l'IRS2153DPBF comme puce de commande principale, combinée à des MOSFET de puissance externes pour former un circuit en demi-pont complet. Les canaux de commande côté haut et côté bas intègrent des structures d'alimentation bootstrap pour assurer une alimentation stable pour la commande côté haut.

Spécifications de sélection des composants clés

^{1. Résistances de grille (R1, R2)}

^{Résistance : 10 Ω ±1 %}

^{Puissance nominale : 0,5 W (exigence minimale)}

^{Type : Résistance à couche métallique, tension de tenue ≥50 V}

^{Coefficient de température : ±50 ppm/℃}

^{2.Résistance bootstrap (R3)}

^{Résistance : 100 Ω ±5 %}

^{Fonction : Limite le courant de charge du condensateur bootstrap}

^{Puissance nominale : 0,25 W}

^{3.Résistances de détection de courant (R4-R10)}

^{Résistance : 0,1 Ω ±1 %}

^{Puissance nominale : 2 W (basé sur le calcul du courant maximal)}

^{Type : Résistance à feuille métallique, conception à faible inductance}

^{Coefficient de température : ±50 ppm/℃}

^{4.Résistances du réseau diviseur de tension (R11-R20)}

^{Tolérance de résistance : ±1 %}

^{Coefficient de température : ±25 ppm/℃}

^{Tension nominale : ≥100 V}

^{Exigences de disposition et de routage}

^{1. Disposition de la boucle d'alimentation}

^{Zone de la boucle de commutation côté haut ≤ 2 cm²}

^{Boucle de commutation côté bas disposée symétriquement avec la boucle côté haut}

^{Masse de puissance conçue avec une connexion en étoile}

^2.Routage des traces de signaux

^{Longueur de la trace du signal de commande ≤ 5 cm}

^{Routage de la paire différentielle avec un espacement = 2 × largeur de la trace}

^{Les traces de signaux croisent les traces d'alimentation perpendiculairement ; éviter le routage parallèle}

^{3.Considérations de conception thermique}

^{Les résistances de puissance utilisent une conception de dissipation thermique par le bas}

^{Zone de remplissage de cuivre du dos de la puce ≥ 25 mm²}

^{Réseau de vias thermiques : pas de 1,2 mm, diamètre de 0,3 mm}

Conception du circuit de protection

^{1. Protection contre les surintensités}

^{Circuit comparateur avec un temps de réponse de 100 ns}

^{Seuil de protection : 25 A ±5 %}

^{Temps de masquage matériel : 200 ns}

^{2.Protection contre la surchauffe}

^{Capteur de température placé au centre du dispositif d'alimentation}

^{Seuil de protection : 125℃ ±5 %}

^{Plage d'hystérésis : 15℃}

^{3.Protection contre les sous-tensions}

^{Verrouillage en cas de sous-tension VCC : 8,7 V/8,3 V (mise en marche/arrêt)}

^{Détection de sous-tension VB : 10,5 V ±0,2 V}

^{Hystérésis de récupération de la protection : 0,4 V}

^{Conception de la fiabilité}

^{1. Conception de déclassement}

^{Déclassement de la puissance de la résistance : <75 % de la valeur nominale}

^{Déclassement de la contrainte de tension : <80 % de la valeur nominale}

^{Déclassement de la contrainte de courant : <70 % de la valeur nominale}

^{2.Adaptabilité environnementale}

^{Température de fonctionnement : -40℃ à 125℃}

^{Plage d'humidité : 5 % à 95 % HR}

^{Indice de protection : IP20}

^{3. Indicateurs de durée de vie}

^{Durée de vie de la conception : >100 000 heures}

^{MTBF : >500 000 heures}

^{Taux de défaillance : <100 ppm}

Remarque : Cette analyse est basée sur la documentation technique de l'IRS2153DPBF ; veuillez vous référer à la fiche technique officielle pour des détails de conception spécifiques.