IR2104 半橋MOSFETドライバ徹底解説：特徴・動作原理・DIYインバータ応用まで
家電・産業機器の多くは半導体集積回路に依存し、Hブリッジで低電力入力から大電流を駆動します。その代表例がハーフブリッジドライバ「IR2104」です。本記事では、このゲートドライバの全機能、動作条件、DIY電子工作での活用法を詳説します。
1. IR2104とは
IR2104はハーフブリッジゲートドライバIC。低電力入力を受け、ハイサイド/ローサイドのパワーMOSFETやIGBTゲートを駆動する大電流出力を生成します。レベルシフタとパワーアンプの機能を兼備。
出力チャネルはハイサイド/ローサイド基準で動作。ロジック入力は3.3V対応でLSTTL/CMOS出力と互換。独自のHVC耐性とラッチフリー設計によりモノリシック構造を実現。
2. 主な特徴
- 平均負荷電流：10A / ピーク電流：20A
- VCC電圧範囲：12V〜36V DC
- ロジックゲート電源：12〜15V DC
- 入力信号互換範囲：3.3V〜15V
- SMDベース設計（8ピンDIP/SOIC）
- 単一PWM入力対応
- シャットダウン入力機能搭載
- 負荷電源/負荷用スクリュターミナル装備（評価ボード等）
- ロジック/入力電源用ヘッダコネクタ
- クロスコンダクション防止ロジック内蔵（デッドタイム自動制御）
3. IR2104 ピン配列（8ピン）
スルーホール実装対応8ピン。内部にCMOS技術ベースの2チャネルドライバを内蔵し、NチャネルMOSFET/IGBTハーフブリッジゲート構成を駆動。
| ピン | 名称 | 機能 |
|---|---|---|
| 1 | VCC | ロジック/ローサイド電源（10〜20V） |
| 2 | HIN | ハイサイド入力（PWM信号入力） |
| 3 | LIN | ローサイド入力（PWM信号入力、HINと補完動作） |
| 4 | SD | シャットダウン入力（Highで出力無効） |
| 5 | COM | ローサイドソース/グランド基準 |
| 6 | LO | ローサイドゲート出力 |
| 7 | VS | ハイサイド浮動電源基準（スイッチングノード接続） |
| 8 | HO | ハイサイドゲート出力 |
※ブートストラップ回路用に、VB（ピン7相当）とVS間にブートストラップコンデンサ/ダイオードが必要。
4. IR2104 の使い方（Arduino駆動例）
ハーフブリッジゲートドライバは、コントローラ（Arduino Uno等）からのPWM信号で動作。Arduino D9ピンをHIN/LINに接続しMOSFETハイ/ローサイド駆動、D8ピンをSD（シャットダウン）に接続して出力制御。チャージポンプ動作のため、PWMは最大デューティサイクルまでクロックする必要あり。
動画チュートリアル：IR2104パワーインバータ活用法
5. 推奨動作条件（絶対最大定格内で設計必須）
- 周囲温度（TA）：-40 〜 +125°C
- VCC（ローサイド/ロジック電源）：10 〜 20V
- VB（ハイサイド浮動電源）：VS + 10 〜 VS + 20V
- ハイサイド浮動出力電圧：VS 〜 VB
- ハイサイド浮動オフセット電圧：Note 1 〜 600V
- ロジック入力電圧範囲：0 〜 VCC
- ローサイド出力電圧：0 〜 VCC
まとめ
IR2104は内蔵アンプとレベルシフタにより、マイコンからの微小電力で大電流MOSFET/IGBTを駆動可能。DCブラシモータドライバ、産業用インバータ、誘導加熱コイルドライバ等、多数の回路システムで採用されています。
ゲートドライバ活用は産業専門家だけでなく、DIYプロジェクトでも可能です。ただし、高電圧・大電流扱いには専門的知識と安全対策が必須。ご相談はお気軽にどうぞ。
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