IRS2153DPBF - Analiza techniczna i przewodnik projektowy dla układu sterownika półmostka

  ^{21 sierpnia 2025 Wiadomości — Wraz z szybkim rozwojem technologii napędów silnikowych i elektroniki mocy, układ sterownika półmostkowego IRS2153DPBF staje się kluczowym rozwiązaniem w sterowaniu silnikami przemysłowymi ze względu na wyjątkową wydajność techniczną i wysoką niezawodność. Wykorzystując zaawansowaną technologię układów scalonych wysokiego napięcia 600V, układ obsługuje szeroki zakres napięcia zasilania VCC od 10V do 20V, przy prądzie spoczynkowym wynoszącym zaledwie 1,7mA (typowo) i prądzie czuwania poniżej 100μA. Integruje diodę bootstrap i obwód przesunięcia poziomu, zapewniając wydajne wsparcie napędu półmostkowego dla klimatyzatorów o zmiennej częstotliwości, przemysłowych napędów serwo i zasilaczy impulsowych. Maksymalna częstotliwość przełączania sięga 200 kHz, z dokładnością dopasowania}

^{opóźnienia propagacji sięgającą 50ns.}

^{IRS2153DPBF przyjmuje standardową obudowę PDIP-8 o wymiarach 9,81 mm×6,35 mm×4,45 mm, integrując diodę bootstrap i funkcjonalność przesunięcia poziomu. Układ zawiera obwód dopasowania opóźnienia propagacji o typowej wartości 50ns, podczas gdy opóźnienia propagacji napędu po stronie górnej i dolnej wynoszą odpowiednio 480ns i 460ns (przy VCC=15V). Zakres temperatury pracy złącza wynosi od -40℃ do 150℃, a zakres temperatury przechowywania od -55℃ do 150℃. Materiał obudowy bezołowiowej jest zgodny ze standardami RoHS. Logika wejściowa jest kompatybilna z poziomami CMOS 3,3V/5V, a stopień wyjściowy wykorzystuje strukturę totem-pole z szczytowymi prądami wyjściowymi sięgającymi +290mA/-600mA.}

^{Układ integruje kompleksową ochronę przed zanikiem napięcia (UVLO), z progami UVLO po stronie górnej i dolnej wynoszącymi odpowiednio 8,7V/8,3V (włączenie/wyłączenie) i 8,9V/8,5V, charakteryzującą się napięciem histerezy 50mV. Wyprodukowany przy użyciu zaawansowanej technologii CMOS odpornej na szumy, zapewnia odporność na szumy w trybie wspólnym ±50V/ns i odporność dV/dt do 50V/ns. Wewnętrznie ustalony czas martwy wynoszący 520ns skutecznie zapobiega przebiciu, jednocześnie obsługując zewnętrzne rozszerzenie czasu martwego. Dioda bootstrap oferuje tolerancję napięcia wstecznego 600V, prąd do przodu 0,36A i czas powrotu wstecznego wynoszący zaledwie 35ns.} 

^{1. Napędy sprężarek klimatyzatorów o zmiennej częstotliwości: Obsługuje częstotliwość przełączania PWM 20 kHz z możliwością prądową spełniającą większość wymagań IGBT i MOSFET}

^{2. Przemysłowe napędy serwo: Zdolne do napędzania struktur półmostkowych w falownikach trójfazowych z obsługą częstotliwości przełączania 100 kHz}

^{3. Synchroniczne prostowanie zasilacza impulsowego: Osiąga sprawność konwersji przekraczającą 95%, szczególnie odpowiednie dla zasilaczy komunikacyjnych i serwerowych}

^{4. Moduły zasilania o dużej gęstości: Jego kompaktowa konstrukcja obudowy pozwala na gęstość mocy powyżej 50W/in³}

Dodatkowe cechy:

^{Napięcie przewodzenia diody: 1,3V (typowo) przy IF=0,1A
Czas powrotu wstecznego: 35ns (maks.)
Rezystancja wyjściowa: 4,5Ω (typowo) w stanie wysokim
Odporność dV/dt: ±50V/ns (min.)
Temperatura przechowywania: od -55℃ do 150℃
Rezystancja termiczna obudowy: 80℃/W (θJA)}

1. Pin VCC: Wymaga równoległego połączenia kondensatora ceramicznego 0,1μF i kondensatora elektrolitycznego 10μF
 

2. Kondensator bootstrap: Zalecany kondensator ceramiczny 0,1μF/25V X7R z tolerancją ≤±10%
 

3. Sterowanie bramką: Rezystory szeregowe 10Ω (moc znamionowa ≥0,5W) dla wyjść po stronie górnej i dolnej

4.Ochrona przed przepięciem: Dodaj diodę Zenera 18V/1W między VS i COM
 

5. Dioda bootstrap: Dioda o ultraszybkim powrocie z czasem powrotu wstecznego <35ns i znamionowym napięciem wstecznym ≥600V

6.Układ PCB:
   Umieść elementy bootstrap jak najbliżej układu
   Zachowaj minimalną odległość 2 mm dla ścieżek wysokiego napięcia
   Zastosuj połączenie w gwiazdę dla masy zasilania i masy sterowania

Opis projektu

Topologia obwodu: Projekt ten przyjmuje architekturę napędu półmostkowego, z IRS2153DPBF jako głównym układem sterownika, w połączeniu z zewnętrznymi tranzystorami MOSFET mocy, tworząc kompletny obwód półmostkowy. Zarówno kanały napędu po stronie górnej, jak i dolnej integrują struktury zasilania bootstrap, aby zapewnić stabilne dostarczanie mocy dla napędu po stronie górnej.

Specyfikacje wyboru kluczowych komponentów

^{1. Rezystory bramki (R1, R2)}

^{Rezystancja: 10Ω ±1%}

^{Moc znamionowa: 0,5W (wymaganie minimalne)}

^{Typ: Rezystor warstwy metalowej, napięcie wytrzymywane ≥50V}

^{Współczynnik temperaturowy: ±50ppm/℃}

^{2.Rezystor bootstrap (R3)}

^{Rezystancja: 100Ω ±5%}

^{Funkcja: Ogranicza prąd ładowania kondensatora bootstrap}

^{Moc znamionowa: 0,25W}

^{3.Rezystory pomiaru prądu (R4-R10)}

^{Rezystancja: 0,1Ω ±1%}

^{Moc znamionowa: 2W (na podstawie obliczeń maksymalnego prądu)}

^{Typ: Rezystor folii metalowej, konstrukcja o niskiej indukcyjności}

^{Współczynnik temperaturowy: ±50ppm/℃}

^{4.Rezystory sieci dzielnika napięcia (R11-R20)}

^{Tolerancja rezystancji: ±1%}

^{Współczynnik temperaturowy: ±25ppm/℃}

^{Napięcie znamionowe: ≥100V}

^{Wymagania dotyczące układu i prowadzenia ścieżek}

^{1. Układ pętli zasilania}

^{Powierzchnia pętli przełączania po stronie górnej ≤ 2cm²}

^{Pętla przełączania po stronie dolnej symetrycznie rozmieszczona z pętlą po stronie górnej}

^{Masa zasilania zaprojektowana z połączeniem w gwiazdę}

^2.Prowadzenie ścieżek sygnałowych

^{Długość ścieżki sygnału sterującego ≤ 5cm}

^{Prowadzenie par różnicowych z odstępem = 2× szerokość ścieżki}

^{Ścieżki sygnałowe przecinają ścieżki zasilania prostopadle; unikaj prowadzenia równoległego}

^{3.Uwagi dotyczące projektu termicznego}

^{Rezystory mocy wykorzystują konstrukcję rozpraszania ciepła od spodu}

^{Obszar zalewania miedzią na tylnej stronie układu ≥ 25mm²}

^{Tablica przelotek termicznych: skok 1,2 mm, średnica 0,3 mm}

Projekt obwodu zabezpieczającego

^{1. Zabezpieczenie nadprądowe}

^{Obwód komparatora z czasem reakcji 100ns}

^{Próg ochrony: 25A ±5%}

^{Czas wygaszania sprzętowego: 200ns}

^{2.Zabezpieczenie przed przegrzaniem}

^{Czujnik temperatury umieszczony w środku urządzenia zasilającego}

^{Próg ochrony: 125℃ ±5%}

^{Zakres histerezy: 15℃}

^{3.Zabezpieczenie przed zbyt niskim napięciem}

^{Blokada podnapięciowa VCC: 8,7V/8,3V (włączenie/wyłączenie)}

^{Wykrywanie podnapięcia VB: 10,5V ±0,2V}

^{Histereza odzyskiwania ochrony: 0,4V}

^{Projekt niezawodności}

^{1. Projekt obniżania parametrów}

^{Obniżanie mocy rezystora: <75% wartości znamionowej}

^{Obniżanie naprężeń napięciowych: <80% wartości znamionowej}

^{Obniżanie naprężeń prądowych: <70% wartości znamionowej}

^{2.Adaptacja do środowiska}

^{Temperatura pracy: od -40℃ do 125℃}

^{Zakres wilgotności: od 5% do 95% RH}

^{Stopień ochrony: IP20}

^{3. Wskaźniki trwałości}

^{Żywotność projektowa: >100 000 godzin}

^{MTBF: >500 000 godzin}

^{Wskaźnik awaryjności: <100ppm}

Skontaktuj się z naszym specjalistą ds. handlu:

-------------

Email: xcdzic@163.com

WhatsApp: +86-134-3443-7778
Odwiedź stronę produktu ECER, aby uzyskać szczegółowe informacje: [链接]

Uwaga: Ta analiza opiera się na dokumentacji technicznej IRS2153DPBF; zapoznaj się z oficjalną kartą katalogową, aby uzyskać szczegółowe informacje dotyczące projektu.