Infineon IR2153

Конечно, вот подробное описание микросхемы IR2153 от Infineon, ее технические характеристики, парт-номера и совместимые аналоги.

Общее описание IR2153

IR2153 — это популярная полумостовая драйверская микросхема с внутренним генератором (self-oscillating half-bridge driver). Она предназначена для управления MOSFET или IGBT транзисторами в топологии полумоста, которая широко используется в импульсных источниках питания, электронных балластах для люминесцентных ламп, инверторах и др.

Ключевая особенность и преимущество: IR2153 интегрирует в одном корпусе два ключевых компонента:

1. Задающий генератор (Oscillator) с регулируемой частотой (с помощью внешнего резистора и конденсатора).
2. Драйвер высокого и низкого ключа с встроенным сдвигом уровня (level shifter) для управления верхним (high-side) транзистором.

Это устраняет необходимость в отдельной схеме управления и драйвере для верхнего ключа, что значительно упрощает конструкцию и снижает количество компонентов.

Основные технические характеристики

• Напряжение питания (Vcc): От 10В до 20В (максимально допустимое до 25В). Обычно питается через диод и ограничительный резистор от высоковольтной шины.
• Выходной ток драйвера (Io+/-): ±210 мА (типовое) / ±100 мА (минимальное). Этого достаточно для управления большинством MOSFET малой и средней мощности на частотах до ~100 кГц.
• Напряжение смещения верхнего драйвера (Vs): До 600В (максимальное). Это позволяет использовать микросхему в схемах с высоким напряжением шины.
• Частота генератора (fosc): Задается внешними компонентами (RT и CT). Диапазон от единиц Гц до сотен кГц.
• Встроенная пауза (Deadtime): Фиксированная ~1.2 мкс (типовое). Это критически важный параметр, предотвращающий сквозные токи (shoot-through) при переключении ключей. Не регулируется пользователем.
• Защита от пониженного напряжения питания (UVLO): Порог включения ~8.4В / выключения ~7.8В для Vcc. Гарантирует корректную работу драйверов только при достаточном питании.
• Температурный диапазон: От -40°C до +125°C.
• Корпус: Чаще всего PDIP-8 (8-выводной, DIP) и SOIC-8 (для поверхностного монтажа).

Распиновка (PDIP-8, SOIC-8)

1. Vcc — Напряжение питания низковольтной части.
2. RT — Вывод для подключения времязадающего резистора (задает частоту вместе с CT).
3. CT — Вывод для подключения времязадающего конденсатора.
4. COM — Общий провод (земля) для низковольтной части.
5. LO — Выход для управления нижним (low-side) ключом.
6. VS — Плавающая земля для верхнего драйвера (подключается к истоку верхнего MOSFET).
7. HO — Выход для управления верхним (high-side) ключом.
8. VB — Плавающее питание для верхнего драйвера (питается от bootstrap-конденсатора).

Парт-номера (Part Numbers) и корпуса

Основные варианты исполнения от Infineon:

• IR2153 — Базовая версия.
• IR2153D — Версия с улучшенными характеристиками (более стабильная работа, лучшее подавление помех). Наиболее распространенная и рекомендуемая версия.
• IR2153S — Аналогична D-версии.

По типам корпусов:

• IR2153D или IR2153DPbF — в корпусе PDIP-8 (сквозной монтаж).
• IR2153DSTRPBF — в корпусе SOIC-8 (поверхностный монтаж).
• IR2153SPBF — в корпусе PDIP-8.
• IR2153STRPBF — в корпусе SOIC-8.

(Приставка PbF означает "Lead-free" — без свинца, RoHS-совместимая. STR — обозначение для корпуса SOIC в ленте (Tape & Reel) для автоматического монтажа).

Совместимые модели и аналоги

Аналоги можно разделить на полные (pin-to-pin) и функциональные (требуют переделки схемы).

1. Прямые (pin-to-pin) аналоги и совместимые замены:

Эти микросхемы имеют идентичную распиновку и схожие характеристики, могут устанавливаться в ту же панельку без изменений схемы.

• IR2151 — Более ранняя модель, с несколько другими порогами UVLO.
• IR2155 — Имеет регулируемую паузу (deadtime) через дополнительный резистор (RD). Более гибкая в использовании.
• MJE2153 — Аналог от других производителей (часто китайского происхождения). Качество может варьироваться.
• SG2153, GC2153, KIA2153 — Другие распространенные клоны.
• KA3525A + драйвер IR2110/IR2113 — Это не прямой аналог, а связка ШИМ-контроллера и отдельного драйвера, которая предоставляет гораздо больше функций (ШИМ, регулировка deadtime, защита), но требует более сложной схемы.

2. Функциональные аналоги (сходный принцип работы, но могут отличаться распиновкой или параметрами):

• IR2104, IR2101, IR2103 — Драйверы полумоста без встроенного генератора. Требуют внешнего ШИМ-сигнала. Имеют другую распиновку.
• IR2085, IR2086 — Драйверы для LLC-резонансных преобразователей.
• UBA2031, UBA2032 — Специализированные драйверы для люминесцентных ламп от NXP.
• NCP5104, NCP5106 — Полумостовые драйверы от ON Semiconductor (без генератора).

Важные замечания по применению:

• Bootstrap-цепочка: Для питания верхнего драйвера критически важны быстрый диод (например, UF4007) и конденсатор (обычно 1-10 мкФ, 50В) между выводами VB и VS.
• Ограничение тока: Рекомендуется ставить резистор (~10-22 Ом) последовательно с затвором каждого MOSFET для подавления паразитных колебаний.
• Охлаждение: При работе на высоких частотах и с большими ключами микросхема может нагреваться. Необходимо обеспечить хороший тепловой режим.
• Deadtime: Фиксированная пауза в 1.2 мкс может быть избыточной для быстрых современных MOSFET. Если требуется минимизировать потери на переключение, лучше использовать IR2155 или схему с отдельным ШИМ и драйвером.

Вывод: IR2153(D) — это проверенное, простое и надежное решение для построения недорогих и компактных полумостовых преобразователей, где не требуется точная регулировка deadtime или сложные функции защиты. Благодаря своей интеграции и простоте обвязки она остается чрезвычайно популярной среди радиолюбителей и в массовой продукции.