芯片的IR drop是什么

IR这个词并不是什么缩写，这里的I就是指电流，R是指电阻，他们放在一起相乘，得出来的结果就是电压。所以说IR drop就是指电压降，哈哈，刚接触芯片后端会看到太多缩写，突然来个IR一时会反应不过来是电压。

所谓电压降，就是指从芯片源头供电到instance所消耗的电压，对于flipchip封装形式，就是从bump到instance PG pin的电压降。Instance实际得到的电压就是供电电压减去电压降的部分。比如bump接的外界输入电压Vdd 5V，Vss 0V，这个bump的电压到某一个instance后，可能Vdd只剩4V，Vss变为1V，那么这个instance得到的电压就只有3V，电压降就是2V。IR drop是芯片后端signoff的一项重要内容，必须保证IR drop不能过大，否则芯片可能会因为得不到所需的电压而发生逻辑错误或停止工作。这个IR drop也是会有相应spec要求的，一般会按照供电电压的百分比来定，如果定了10%，对于5V的输入来说，就要求IR drop不能大于0.5V。

IR drop分为静态压降和动态压降，即static IR & dynamic IR。静态压降的计算不考虑电流随时间的变化，或者说以很长一段时间内的平均电流代指instance的电流。R值的计算也相对简单，不会过多考虑电流趋肤效应对电阻的影响，可以由PG网络抽取出R值，并认为它也是恒定不变的。这样，IR相乘得出静态压降也是一个不变量，算静态压降的意义在于可以快速评估芯片的PG网络如何，powerplan是否做的足够好。如果出现许多static IR的violation，可能就需要重新调整PG网络。那么，static IR的这个平均电流是如何得到的呢？实际上，我们是先利用primepower等算power的工具先算出instance的power值，再根据power和instance的电阻得出流过他的电流。

Dynamic IR的计算相对复杂，它考虑了电流随时间的变化，通过对芯片长时间的模拟，可以认为某个instance的电流是随时间周期性变化的，相应的它的IR drop也会是一个随时间变化的函数。一般会有三个比较关心的指标：peak IR、average IR、RMS IR。Peak IR即为电压降的峰值，我们需要保证峰值压降也在可接受范围内。Average IR指的是每个周期的平均压降，其实也有点类似static IR，但是计算方式会有所差异。RMS IR指root mean squre IR，也就是算IR drop随时间变化的方差，有的时候我们需要保证instance的电压降要平缓的变化，RMS就可以反映电压降随时间的离散程度。一般来说，dynamic IR的计算耗时很长，适用于找到个别instance的violation，而后针对性的调整某个instance。可以挪动它的位置到IR比较好的区域，也可以针对性的在某一块补一些PG mesh。

我知道的IR分析工具有redhawk、redhawksc、voltus等。以后也可以专门写几篇文章来介绍一些EDA工具哈哈。

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什么是 IR2104？IR2104引脚功能+工作原理+应用电路，搞定 IR2014

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图片来源于网络

今天是IR2104 半桥驱动器芯片， 主要是以下几个方面：

一、什么是IR2104?

IR2104 是一个半桥驱动器 ，可接受低功率输入以输出大电流驱动 ，还为大功率晶体管（如功率 MOSFET）的栅极供电 。此外，IR2104 栅极驱动器还可用作电平转换器 和功率放大器。

IGBT 和 MOSFET 驱动器 的输出通道在高端和低端基准上运行 。逻辑输入在 3.3V 逻辑上运行，并与 LSTTL 和 CMOS 输出兼容。这些技术不受专有 HVC 和闩锁的影响。因此，它允许单片结构 。

IR2014实物图

二、IR2104 引脚功能

IR2014 引脚功能

IR2014 引脚功能

三、IR2104 CAD 模型

1、IR2104 电路模型

IR2014 电路模型

2、IR2104封装尺寸

IR2014封装尺寸

3、IR2104 3D模型

IR2014 3D模型

四、IR2104 工作原理

1、IR2104 栅极驱动器的工作电路图

IR2104 栅极驱动器 的工作电路图，值得注意的是，自举二极管 和自举电容 用于驱动模块的高端 。自举电容的值对高侧开关 有影响，电容的值对低侧开关 有影响。

IR2104 栅极驱动器的工作电路图

2、IR2104 MOSFET框图

下图显示了 IR2104 框图。

IR2104 框图

3、IR2104 驱动器 工作条件

为了避免 IR2104 驱动器 IC 损坏，需要遵守以下的限制：

TA，环境温度 ：-40 至 125°C。VS，低压侧 和逻辑的 VCC 电源电压 ：10 至 20V。VB，高边绝对电压 ：VS+10～VS+20。浮动输出电压的高端：VS 到 VB。高端浮动偏移电压 ：注 1 至 600V。逻辑输入电压 范围：0 至 VCC。低端 的输出电压 ：为 0 至 VCC。

IR2104 驱动器 工作条件

五、IR2014 特点参数

1、IR2104 特点

具有两个通道的匹配传播延迟关闭了两个通道的输入输出到输入的高端存在同相配置在内部调整了死区时间具有防交叉传导逻辑对负瞬态电压具有耐受性其浮动通道与自举操作兼容具有欠压锁定单个 PWM 输入负载电源和负载都有螺钉端子一个输入和逻辑电源头连接器

2、IR2104 参数

栅极驱动电源范围约为 10 至 20 Vdv/dt 免疫兼容 3.3 V、5 V和 15 V平均负载电流为 10 A峰值电流为 20 AVCC 电压范围在 12V--36V DC逻辑门电压电源为 12-15V DC兼容输入信号的内容为3.3V-15V

六、IR2014 半桥驱动器

1、元器件清单

2、工作原理

下图是 IR2104 栅极驱动器 IC 和 N 通道 MOSFET 的半桥驱动器 ，IR2104 是一种高压、高速功率 MOSFET 驱动器 ，具有独立的高侧和低侧参考输出通道 。HVIC 和锁存免疫 CMOS 技术可实现坚固的单片结构。逻辑输入与标准 COMOS 或 LSTTL 输出兼容，低至 3.3V 逻辑。

栅极 IR2104 驱动器是一种功率放大器 ，它接受来自控制器 IC 的低功率输入 ，并为功率 MOSFET 等高功率晶体管的栅极产生高电流驱动输入 。本质上，栅极驱动器由电平转换器和放大器组成。

3、电路原理图

电路原理图

4、电路连接图

电路连接图

5、PCB 实物图

PCB 实物图

七、IR2104 主要应用

用于机器人用于逆变电路用于开关电源电路用于电力仪表电机驱动电路有这些组件

以上就是今天的内容，大家记得关注 ，给我点赞 哦，欢迎大家在评论区留言 ，请各位大佬多多指教 。

图片来源于小红书

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