IRS2153DPBF हाफ-ब्रिज ड्राइवर चिप तकनीकी विश्लेषण और डिजाइन गाइड

  ^{21 अगस्त, 2025 समाचार — मोटर ड्राइव और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तकनीक की तेजी से प्रगति के साथ, हाफ-ब्रिज ड्राइवर चिप IRS2153DPBF अपने असाधारण तकनीकी प्रदर्शन और उच्च विश्वसनीयता के कारण औद्योगिक मोटर नियंत्रण में एक प्रमुख समाधान बनता जा रहा है। उन्नत 600V उच्च-वोल्टेज IC तकनीक का उपयोग करते हुए, चिप 10V से 20V तक की एक विस्तृत VCC ऑपरेटिंग वोल्टेज रेंज का समर्थन करता है, जिसमें केवल 1.7mA (विशिष्ट) की शांत धारा और 100μA से कम की स्टैंडबाय धारा होती है। यह एक बूटस्ट्रैप डायोड और लेवल-शिफ्ट सर्किट को एकीकृत करता है, जो वेरिएबल-फ़्रीक्वेंसी एयर कंडीशनर, औद्योगिक सर्वो ड्राइव और स्विचिंग पावर सप्लाई के लिए कुशल हाफ-ब्रिज ड्राइव समर्थन प्रदान करता है। अधिकतम स्विचिंग आवृत्ति 200kHz तक पहुँचती है, जिसमें प्रसार}

^{विलंब मिलान सटीकता 50ns जितनी अधिक होती है।}

^{IRS2153DPBF एक मानक PDIP-8 पैकेज को अपनाता है जो 9.81mm×6.35mm×4.45mm मापता है, जो एक बूटस्ट्रैप डायोड और लेवल-शिफ्ट कार्यक्षमता को एकीकृत करता है। चिप में 50ns का एक विशिष्ट मान वाला प्रसार विलंब मिलान सर्किट शामिल है, जबकि हाई-साइड और लो-साइड ड्राइव प्रसार विलंब क्रमशः 480ns और 460ns हैं (VCC=15V पर)। इसकी ऑपरेटिंग जंक्शन तापमान रेंज -40℃ से 150℃ तक फैली हुई है, जिसमें -55℃ से 150℃ तक की स्टोरेज तापमान रेंज है। लीड-फ्री पैकेज सामग्री RoHS मानकों का अनुपालन करती है। इनपुट लॉजिक 3.3V/5V CMOS स्तरों के साथ संगत है, और आउटपुट स्टेज +290mA/-600mA तक पहुंचने वाली पीक आउटपुट धाराओं के साथ एक टोटेम-पोल संरचना का उपयोग करता है।}

^{चिप व्यापक अंडरवोल्टेज लॉकआउट (UVLO) सुरक्षा को एकीकृत करता है, जिसमें 8.7V/8.3V (चालू/बंद) और क्रमशः 8.9V/8.5V के हाई-साइड और लो-साइड UVLO थ्रेसहोल्ड हैं, जिसमें 50mV हिस्टेरेसिस वोल्टेज है। उन्नत शोर-प्रतिरोधी CMOS तकनीक का उपयोग करके निर्मित, यह ±50V/ns का कॉमन-मोड शोर प्रतिरक्षा और 50V/ns तक dV/dt प्रतिरक्षा प्रदान करता है। 520ns का आंतरिक रूप से तय डेड टाइम प्रभावी रूप से शूट-थ्रू को रोकता है, जबकि बाहरी डेड टाइम एक्सटेंशन का समर्थन करता है। बूटस्ट्रैप डायोड 600V रिवर्स वोल्टेज टॉलरेंस, 0.36A फॉरवर्ड करंट और केवल 35ns का रिवर्स रिकवरी टाइम प्रदान करता है।} 

^{1. वेरिएबल-फ़्रीक्वेंसी एयर कंडीशनर कंप्रेसर ड्राइव: 20kHz PWM स्विचिंग आवृत्ति का समर्थन करता है, जिसमें ड्राइव करंट क्षमता अधिकांश IGBT और MOSFET आवश्यकताओं को पूरा करती है}

^{2. औद्योगिक सर्वो ड्राइव: तीन-फेज इनवर्टर में हाफ-ब्रिज संरचनाओं को चलाने में सक्षम, 100kHz स्विचिंग आवृत्ति के लिए समर्थन के साथ}

^{3. स्विचिंग पावर सप्लाई सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन: 95% से अधिक रूपांतरण दक्षता प्राप्त करता है, विशेष रूप से संचार और सर्वर पावर सप्लाई के लिए उपयुक्त}

^{4. उच्च-घनत्व पावर मॉड्यूल: इसका कॉम्पैक्ट पैकेज डिज़ाइन 50W/in³ से अधिक पावर घनत्व को समायोजित करता है}

अतिरिक्त विशेषताएं:

^{डायोड फॉरवर्ड वोल्टेज: IF=0.1A पर 1.3V (विशिष्ट)
रिवर्स रिकवरी टाइम: 35ns (अधिकतम)
आउटपुट प्रतिरोध: हाई स्टेट में 4.5Ω (विशिष्ट)
dV/dt प्रतिरक्षा: ±50V/ns (न्यूनतम)
स्टोरेज तापमान: -55℃ से 150℃
पैकेज थर्मल प्रतिरोध: 80℃/W (θJA)}

1.VCC पिन: 0.1μF सिरेमिक कैपेसिटर और 10μF इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का समानांतर कनेक्शन आवश्यक है
 

2. बूटस्ट्रैप कैपेसिटर: अनुशंसित 0.1μF/25V X7R सिरेमिक कैपेसिटर, सहिष्णुता ≤±10%
 

3. गेट ड्राइविंग: हाई-साइड और लो-साइड आउटपुट दोनों के लिए श्रृंखला 10Ω गेट प्रतिरोधक (पावर रेटिंग ≥0.5W)

4.ओवरवोल्टेज सुरक्षा: VS और COM के बीच 18V/1W ज़ेनर डायोड जोड़ें
 

5. बूटस्ट्रैप डायोड: अल्ट्राफास्ट रिकवरी डायोड जिसमें रिवर्स रिकवरी टाइम <35ns और रिवर्स वोल्टेज रेटिंग ≥600V

6.पीसीबी लेआउट:
   बूटस्ट्रैप घटकों को चिप के जितना करीब हो सके उतना रखें
   उच्च-वोल्टेज ट्रेस के लिए न्यूनतम 2mm की दूरी बनाए रखें
   पावर ग्राउंड और कंट्रोल ग्राउंड के लिए स्टार-पॉइंट कनेक्शन लागू करें

डिज़ाइन विवरण

सर्किट टोपोलॉजी: यह डिज़ाइन एक हाफ-ब्रिज ड्राइव आर्किटेक्चर को अपनाता है, जिसमें IRS2153DPBF कोर ड्राइवर चिप के रूप में है, जो एक पूर्ण हाफ-ब्रिज सर्किट बनाने के लिए बाहरी पावर MOSFETs के साथ संयुक्त है। हाई-साइड और लो-साइड ड्राइव चैनल दोनों हाई-साइड ड्राइव के लिए स्थिर पावर डिलीवरी सुनिश्चित करने के लिए बूटस्ट्रैप पावर सप्लाई संरचनाओं को एकीकृत करते हैं।

मुख्य घटक चयन विनिर्देश

^{1. गेट प्रतिरोधक (R1, R2)}

^{प्रतिरोध: 10Ω ±1%}

^{पावर रेटिंग: 0.5W (न्यूनतम आवश्यकता)}

^{प्रकार: धातु फिल्म प्रतिरोधक, वोल्टेज ≥50V का सामना करें}

^{तापमान गुणांक: ±50ppm/℃}

^{2.बूटस्ट्रैप प्रतिरोधक (R3)}

^{प्रतिरोध: 100Ω ±5%}

^{कार्य: बूटस्ट्रैप कैपेसिटर चार्जिंग करंट को सीमित करता है}

^{पावर रेटिंग: 0.25W}

^{3.करंट सेंस प्रतिरोधक (R4-R10)}

^{प्रतिरोध: 0.1Ω ±1%}

^{पावर रेटिंग: 2W (अधिकतम करंट गणना के आधार पर)}

^{प्रकार: धातु पन्नी प्रतिरोधक, कम-इंडक्शन डिज़ाइन}

^{तापमान गुणांक: ±50ppm/℃}

^{4.वोल्टेज डिवाइडर नेटवर्क प्रतिरोधक (R11-R20)}

^{प्रतिरोध सहिष्णुता: ±1%}

^{तापमान गुणांक: ±25ppm/℃}

^{रेटेड वोल्टेज: ≥100V}

^{लेआउट और रूटिंग आवश्यकताएँ}

^{1. पावर लूप लेआउट}

^{हाई-साइड स्विचिंग लूप क्षेत्र ≤ 2cm²}

^{लो-साइड स्विचिंग लूप हाई-साइड लूप के साथ सममित रूप से व्यवस्थित}

^{पावर ग्राउंड स्टार-पॉइंट कनेक्शन के साथ डिज़ाइन किया गया}

^2.सिग्नल ट्रेस रूटिंग

^{ड्राइव सिग्नल ट्रेस लंबाई ≤ 5cm}

^{अंतर जोड़ी रूटिंग, दूरी = 2× ट्रेस चौड़ाई}

^{सिग्नल ट्रेस पावर ट्रेस को लंबवत रूप से पार करते हैं; समानांतर रूटिंग से बचें}

^{3.थर्मल डिज़ाइन विचार}

^{पावर प्रतिरोधक बॉटम-साइड हीट डिसिपेशन डिज़ाइन का उपयोग करते हैं}

^{चिप बैकसाइड कॉपर पोर क्षेत्र ≥ 25mm²}

^{थर्मल वाया सरणी: 1.2mm पिच, 0.3mm व्यास}

सुरक्षा सर्किट डिज़ाइन

^{1. ओवरकरंट सुरक्षा}

^{100ns प्रतिक्रिया समय के साथ तुलनित्र सर्किट}

^{सुरक्षा थ्रेसहोल्ड: 25A ±5%}

^{हार्डवेयर ब्लैंकिंग समय: 200ns}

^{2.ओवरटेम्परेचर सुरक्षा}

^{तापमान सेंसर पावर डिवाइस के केंद्र में रखा गया}

^{सुरक्षा थ्रेसहोल्ड: 125℃ ±5%}

^{हिस्टेरेसिस रेंज: 15℃}

^{3.अंडरवोल्टेज सुरक्षा}

^{VCC अंडरवोल्टेज लॉकआउट: 8.7V/8.3V (चालू/बंद)}

^{VB अंडरवोल्टेज डिटेक्शन: 10.5V ±0.2V}

^{सुरक्षा रिकवरी हिस्टेरेसिस: 0.4V}

^{विश्वसनीयता डिज़ाइन}

^{1. डेरटिंग डिज़ाइन}

^{प्रतिरोधक पावर डेरटिंग: <75% रेटेड मान}

^{वोल्टेज स्ट्रेस डेरटिंग: <80% रेटेड मान}

^{करंट स्ट्रेस डेरटिंग: <70% रेटेड मान}

^{2.पर्यावरण अनुकूलन क्षमता}

^{ऑपरेटिंग तापमान: -40℃ से 125℃}

^{आर्द्रता रेंज: 5% से 95% RH}

^{सुरक्षा रेटिंग: IP20}

^{3. जीवनकाल संकेतक}

^{डिज़ाइन जीवन: >100,000 घंटे}

^{MTBF: >500,000 घंटे}

^{विफलता दर: <100ppm}

नोट: यह विश्लेषण IRS2153DPBF तकनीकी प्रलेखन पर आधारित है; विशिष्ट डिज़ाइन विवरण के लिए कृपया आधिकारिक डेटाशीट देखें।