IRS2153DPBF Phân tích kỹ thuật và Hướng dẫn thiết kế Chip điều khiển cầu bán phần

  ^{Ngày 21 tháng 8 năm 2025 Tin tức — Với sự tiến bộ nhanh chóng của công nghệ truyền động động cơ và điện tử công suất, chip điều khiển cầu bán IRS2153DPBF đang trở thành một giải pháp cốt lõi trong điều khiển động cơ công nghiệp nhờ hiệu suất kỹ thuật vượt trội và độ tin cậy cao. Sử dụng công nghệ IC điện áp cao 600V tiên tiến, chip hỗ trợ dải điện áp hoạt động VCC rộng từ 10V đến 20V, với dòng điện tĩnh chỉ 1.7mA (điển hình) và dòng chờ dưới 100μA. Nó tích hợp diode bootstrap và mạch dịch mức, cung cấp hỗ trợ truyền động cầu bán hiệu quả cho máy điều hòa không khí biến tần, bộ truyền động servo công nghiệp và bộ nguồn chuyển mạch. Tần số chuyển mạch tối đa đạt 200kHz, với độ chính xác khớp trễ}

^{truyền đạt cao tới 50ns.}

^{IRS2153DPBF sử dụng gói PDIP-8 tiêu chuẩn có kích thước 9.81mm×6.35mm×4.45mm, tích hợp diode bootstrap và chức năng dịch mức. Chip kết hợp một mạch khớp trễ truyền đạt với giá trị điển hình là 50ns, trong khi độ trễ truyền đạt của trình điều khiển phía cao và phía thấp lần lượt là 480ns và 460ns (ở VCC=15V). Phạm vi nhiệt độ tiếp giáp hoạt động của nó trải dài từ -40℃ đến 150℃, với phạm vi nhiệt độ bảo quản từ -55℃ đến 150℃. Vật liệu gói không chứa chì tuân thủ các tiêu chuẩn RoHS. Logic đầu vào tương thích với mức CMOS 3.3V/5V và giai đoạn đầu ra sử dụng cấu trúc cột-cực với dòng đầu ra đỉnh đạt +290mA/-600mA.}

^{Chip tích hợp bảo vệ khóa điện áp thấp (UVLO) toàn diện, với ngưỡng UVLO phía cao và phía thấp lần lượt là 8.7V/8.3V (bật/tắt) và 8.9V/8.5V, có điện áp trễ 50mV. Được sản xuất bằng công nghệ CMOS chống ồn tiên tiến, nó cung cấp khả năng miễn nhiễm với nhiễu chế độ chung là ±50V/ns và khả năng miễn nhiễm dV/dt lên đến 50V/ns. Thời gian chết cố định bên trong là 520ns ngăn chặn hiệu quả hiện tượng bắn xuyên, đồng thời hỗ trợ mở rộng thời gian chết bên ngoài. Diode bootstrap cung cấp khả năng chịu điện áp ngược 600V, dòng điện thuận 0.36A và thời gian phục hồi ngược chỉ 35ns.} 

^{1. Bộ truyền động máy nén điều hòa không khí biến tần: Hỗ trợ tần số chuyển mạch PWM 20kHz với khả năng dòng điện truyền động đáp ứng hầu hết các yêu cầu của IGBT và MOSFET}

^{2. Bộ truyền động Servo công nghiệp: Có khả năng điều khiển các cấu trúc cầu bán trong bộ biến tần ba pha với hỗ trợ tần số chuyển mạch 100kHz}

^{3. Chỉnh lưu đồng bộ nguồn chuyển mạch: Đạt hiệu suất chuyển đổi vượt quá 95%, đặc biệt thích hợp cho nguồn điện truyền thông và máy chủ}

^{4. Mô-đun nguồn mật độ cao: Thiết kế gói nhỏ gọn của nó phù hợp với mật độ công suất trên 50W/in³}

Các Đặc Điểm Bổ Sung:

^{Điện áp thuận của Diode: 1.3V (điển hình) tại IF=0.1A
Thời gian phục hồi ngược: 35ns (tối đa)
Điện trở đầu ra: 4.5Ω (điển hình) ở trạng thái cao
Khả năng miễn nhiễm dV/dt: ±50V/ns (tối thiểu)
Nhiệt độ bảo quản: -55℃ đến 150℃
Điện trở nhiệt của gói: 80℃/W (θJA)}

1. Chân VCC: Yêu cầu kết nối song song của tụ gốm 0.1μF và tụ điện phân 10μF
 

2. Tụ Bootstrap: Khuyến nghị tụ gốm 0.1μF/25V X7R với dung sai ≤±10%
 

3. Điều khiển cổng: Điện trở cổng nối tiếp 10Ω (công suất định mức ≥0.5W) cho cả đầu ra phía cao và phía thấp

4.Bảo vệ quá áp: Thêm diode Zener 18V/1W giữa VS và COM
 

5. Diode Bootstrap: Diode phục hồi cực nhanh với thời gian phục hồi ngược <35ns và điện áp ngược định mức ≥600V

6.Bố trí PCB:
   Đặt các linh kiện bootstrap gần chip nhất có thể
   Duy trì khoảng cách tối thiểu 2mm cho các đường dẫn điện áp cao
   Thực hiện kết nối điểm sao cho điện áp đất và điện áp điều khiển

Mô Tả Thiết Kế

Cấu trúc liên kết mạch: Thiết kế này áp dụng kiến trúc truyền động cầu bán, với IRS2153DPBF là chip điều khiển cốt lõi, kết hợp với MOSFET công suất bên ngoài để tạo thành một mạch cầu bán hoàn chỉnh. Cả kênh truyền động phía cao và phía thấp đều tích hợp các cấu trúc cấp nguồn bootstrap để đảm bảo cung cấp điện ổn định cho truyền động phía cao.

Thông Số Kỹ Thuật Lựa Chọn Linh Kiện Chính

^{1. Điện trở cổng (R1, R2)}

^{Điện trở: 10Ω ±1%}

^{Công suất định mức: 0.5W (yêu cầu tối thiểu)}

^{Loại: Điện trở màng kim loại, điện áp chịu đựng ≥50V}

^{Hệ số nhiệt độ: ±50ppm/℃}

^{2.Điện trở Bootstrap (R3)}

^{Điện trở: 100Ω ±5%}

^{Chức năng: Giới hạn dòng điện sạc tụ bootstrap}

^{Công suất định mức: 0.25W}

^{3.Điện trở cảm biến dòng điện (R4-R10)}

^{Điện trở: 0.1Ω ±1%}

^{Công suất định mức: 2W (dựa trên tính toán dòng điện tối đa)}

^{Loại: Điện trở lá kim loại, thiết kế độ tự cảm thấp}

^{Hệ số nhiệt độ: ±50ppm/℃}

^{4.Điện trở mạng phân áp (R11-R20)}

^{Dung sai điện trở: ±1%}

^{Hệ số nhiệt độ: ±25ppm/℃}

^{Điện áp định mức: ≥100V}

^{Yêu Cầu Bố Trí và Định Tuyến}

^{1. Bố trí vòng lặp nguồn}

^{Diện tích vòng lặp chuyển mạch phía cao ≤ 2cm²}

^{Vòng lặp chuyển mạch phía thấp được bố trí đối xứng với vòng lặp phía cao}

^{Điện áp đất được thiết kế với kết nối điểm sao}

^2.Định tuyến đường dẫn tín hiệu

^{Chiều dài đường dẫn tín hiệu truyền động ≤ 5cm}

^{Định tuyến cặp vi sai với khoảng cách = 2× độ rộng đường dẫn}

^{Đường dẫn tín hiệu cắt đường dẫn nguồn vuông góc; tránh định tuyến song song}

^{3.Xem xét Thiết Kế Nhiệt}

^{Điện trở công suất sử dụng thiết kế tản nhiệt mặt dưới}

^{Diện tích đổ đồng mặt sau chip ≥ 25mm²}

^{Mảng lỗ thông nhiệt: Khoảng cách 1.2mm, đường kính 0.3mm}

Thiết Kế Mạch Bảo Vệ

^{1. Bảo vệ quá dòng}

^{Mạch so sánh với thời gian đáp ứng 100ns}

^{Ngưỡng bảo vệ: 25A ±5%}

^{Thời gian làm trống phần cứng: 200ns}

^{2.Bảo vệ quá nhiệt}

^{Cảm biến nhiệt độ đặt ở trung tâm của thiết bị nguồn}

^{Ngưỡng bảo vệ: 125℃ ±5%}

^{Phạm vi trễ: 15℃}

^{3.Bảo vệ điện áp thấp}

^{Khóa điện áp thấp VCC: 8.7V/8.3V (bật/tắt)}

^{Phát hiện điện áp thấp VB: 10.5V ±0.2V}

^{Trễ phục hồi bảo vệ: 0.4V}

^{Thiết Kế Độ Tin Cậy}

^{1. Thiết Kế Giảm Tải}

^{Giảm tải công suất điện trở: <75% giá trị định mức}

^{Giảm tải ứng suất điện áp: <80% giá trị định mức}

^{Giảm tải ứng suất dòng điện: <70% giá trị định mức}

^{2.Khả Năng Thích Ứng Môi Trường}

^{Nhiệt độ hoạt động: -40℃ đến 125℃}

^{Phạm vi độ ẩm: 5% đến 95% RH}

^{Xếp hạng bảo vệ: IP20}

^{3. Chỉ Số Tuổi Thọ}

^{Tuổi thọ thiết kế: >100,000 giờ}

^{MTBF: >500,000 giờ}

^{Tỷ lệ lỗi: <100ppm}

Liên hệ với chuyên gia thương mại của chúng tôi:

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

Email: xcdzic@163.com

WhatsApp: +86-134-3443-7778
Truy cập trang sản phẩm ECER để biết chi tiết: [链接]

Lưu ý: Phân tích này dựa trên tài liệu kỹ thuật IRS2153DPBF; vui lòng tham khảo bảng dữ liệu chính thức để biết chi tiết thiết kế cụ thể.