IRS2153DPBF Análise Técnica e Guia de Design do Chip Driver Half-Bridge

^{21 de agosto de 2025 Notícias Com o rápido avanço da tecnologia de motores e eletrônicos de potência,O chip IRS2153DPBF está a tornar-se uma solução fundamental no controlo de motores industriais devido ao seu desempenho técnico excepcional e alta fiabilidade.Utilizando a avançada tecnologia IC de alta tensão de 600 V, o chip suporta uma ampla faixa de tensão operacional VCC de 10 V a 20 V, com uma corrente quieta de apenas 1.7 mA (típica) e corrente de espera inferior a 100 μAIntegra um diodo bootstrap e um circuito de mudança de nível, fornecendo um suporte eficiente de half-bridge para condicionadores de ar de frequência variável, servos industriais e fontes de alimentação de comutação.A frequência máxima de comutação atinge 200 kHz, com propagação}

^{Precisão de correspondência de atraso até 50 ns.}

^{O IRS2153DPBF adota um pacote PDIP-8 padrão de 9,81 mm × 6,35 mm × 4,45 mm, integrando um diodo bootstrap e funcionalidade de mudança de nível.O chip incorpora um circuito de correspondência de atraso de propagação com um valor típico de 50ns, enquanto os atrasos de propagação do acionamento do lado alto e do lado baixo são de 480 ns e 460 ns, respectivamente (a VCC = 15 V).com um intervalo de temperatura de armazenamento de - 55°C a 150°CO material de embalagem livre de chumbo cumpre as normas RoHS. A lógica de entrada é compatível com níveis CMOS de 3,3 V/5 V,e o estágio de saída utiliza uma estrutura de pólo totémico com correntes de saída de pico que atingem +290mA/-600mA.}

^{O chip integra uma proteção completa contra bloqueio por subvoltagem (UVLO), com limiares UVLO de 8,7V/8,3V (ligado/desligado) e 8,9V/8,5V, respectivamente,com tensão de histerese de 50 mVFabricado utilizando tecnologia CMOS avançada imune ao ruído, fornece imunidade ao ruído de modo comum de ± 50 V/ns e imunidade dV/dt até 50 V/ns.O tempo morto fixado internamente de 520ns efetivamente impede o tiro atravésO diodo bootstrap oferece uma tolerância de tensão reversa de 600V, corrente para a frente de 0,36A e um tempo de recuperação reversa de apenas 35ns.}

^{1.Variable-Frequency Air Conditioner Compressor Drives: Suporta freqüência de comutação PWM de 20kHz com capacidade de corrente de acionamento que atende a maioria dos requisitos IGBT e MOSFET}

^{2. Servocondutores industriais: capazes de conduzir estruturas de meia-ponte em inversores trifásicos com suporte a frequência de comutação de 100 kHz}

^{3Rectificação síncrona de alimentação por comutação: alcança uma eficiência de conversão superior a 95%, particularmente adequada para fontes de alimentação de comunicações e servidores}

^{4.Módulos de potência de alta densidade: o seu pacote compacto permite densidades de potência superiores a 50W/in3}

Características adicionais:

^{Voltagem do diodo para a frente: 1,3 V (típica) a IF=0,1 A
Tempo de recuperação inversa: 35 ns (máximo)
Resistência de saída: 4,5Ω (típica) em estado elevado
dV/dt Imunidade: ±50V/ns (min)
Temperatura de armazenagem: -55°C a 150°C
Resistência térmica da embalagem: 80°C/W (θJA)}

1.VCC Pin: Requer ligação paralela de um condensador cerâmico de 0,1 μF e um condensador eletrolítico de 10 μF
 

2.Condensador de tira: Recomenda-se um condensador cerâmico X7R de 0,1 μF/25 V com tolerância ≤ ± 10%
 

3.Gate Driving: resistores de porta da série 10Ω (potência nominal ≥ 0,5 W) para saídas de lado alto e de lado baixo

4.Proteção contra sobrevoltagem: adicionar um diodo Zener de 18 V/1 W entre VS e COM
 

5.Diodo de arranque: diodo de recuperação ultrarápido com tempo de recuperação inverso < 35 ns e tensão nominal inversa ≥ 600 V

6.Disposição do PCB:
Coloque os componentes bootstrap tão perto do chip quanto possível
Manter um intervalo mínimo de 2 mm para traços de alta tensão
Implementar conexão de ponto-estrela para terra de potência e terra de controle

Descrição do projeto

Topologia de circuito: Este projeto adota uma arquitetura de half-bridge drive, com o IRS2153DPBF como o chip de driver central, combinado com MOSFETs de energia externa para formar um circuito completo de half-bridge.Os canais de acionamento do lado alto e do lado baixo integram estruturas de alimentação bootstrap para garantir a entrega estável de energia para o acionamento do lado alto.

Especificações de selecção dos principais componentes

^{1.Resistências de portão (R1, R2)}

^{Resistência: 10Ω ± 1%}

^{Potência nominal: 0,5 W (requisito mínimo)}

^{Tipo: Resistência de película metálica, resistente a tensão ≥ 50 V}

^{Coeficiente de temperatura: ±50 ppm/°C}

^{2.Resistência de arranque (R3)}

^{Resistência: 100Ω ± 5%}

^{Função: Limita a corrente de carga do condensador bootstrap}

^{Potência nominal: 0,25 W}

^{3.Resistentes de detecção de corrente (R4-R10)}

^{Resistência: 0,1Ω ± 1%}

^{Potência nominal: 2 W (com base no cálculo da corrente máxima)}

^{Tipo: Resistente de folha de metal, de baixa indutividade}

^{Coeficiente de temperatura: ±50 ppm/°C}

^{4.Resistências de rede de divisores de tensão (R11-R20)}

^{Tolerância de resistência: ± 1%}

^{Coeficiente de temperatura: ± 25 ppm/°C}

^{Voltagem nominal: ≥ 100 V}

^{Requisitos de layout e roteamento}

^{1.Layout do Loop de Potência}

^{Área do circuito de comutação superior ≤ 2 cm2}

^{Loop de comutação do lado inferior dispostos simetricamente com o loop do lado superior}

^{Terreno de potência concebido com ligação de ponto estelar}

^2.Roteamento de rastreamento de sinal

^{Comprimento do sinal de tração ≤ 5 cm}

^{Roteamento de pares diferenciais com espaçamento = 2 × largura do traço}

^{Traços de sinal cruzam traços de potência perpendicularmente; evitar roteamento paralelo}

^{3.Considerações de conceção térmica}

^{As resistências de potência utilizam o projeto de dissipação de calor do lado inferior}

^{Área de colagem de cobre na parte traseira da ficha ≥ 25 mm2}

^{Termal através de matriz: 1,2 mm de passo, 0,3 mm de diâmetro}

Projeto de circuito de proteção

^{1Proteção contra sobrecorrência}

^{Circuito de comparação com tempo de resposta de 100 ns}

^{Limite de proteção: 25A ± 5%}

^{Tempo de apagamento do hardware: 200 ns}

^{2.Protecção contra excesso de temperatura}

^{Sensor de temperatura colocado no centro do dispositivo de alimentação}

^{Limite de proteção: 125°C ± 5%}

^{Intervalo de histerese: 15°C}

^{3.Protecção contra baixa tensão}

^{Bloqueio de baixa tensão VCC: 8,7V/8,3V (ligação/desligação)}

^{Detecção de baixa tensão VB: 10,5 V ± 0,2 V}

^{Histerese de recuperação de proteção: 0,4 V}

^{Projeto de confiabilidade}

^{1Desenho de rebaixamento}

^{Classificação da potência do resistor: < 75% do valor nominal}

^{Deformação da tensão: < 80% do valor nominal}

^{Desvalorização da tensão atual: < 70% do valor nominal}

^{2.Adaptabilidade ao ambiente}

^{Temperatura de funcionamento: -40°C a 125°C}

^{Intervalo de umidade: 5% a 95% RH}

^{Classificação de proteção: IP20}

^{3Indicadores de tempo de vida}

^{Duração de vida: > 100 000 horas}

^{MTBF: > 500 000 horas}

^{Taxa de falha: < 100 ppm}

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Nota:Esta análise baseia-se na documentação técnica IRS2153DPBF; consulte a ficha de dados oficial para informações específicas sobre o projecto.