隨著電機(jī)越來(lái)越多地應(yīng)用在我們生活的方方面面,傳統(tǒng)電機(jī)由于受限于自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理很難實(shí)現(xiàn)小型化與高效化,與現(xiàn)階段便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)存在一定沖突,而超聲電機(jī)（Ultra Sonic Motor,USM）的出現(xiàn)則在一定程度上填補(bǔ)了傳統(tǒng)電機(jī)的空白。通過(guò)利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)將定子與轉(zhuǎn)子間的摩擦力轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,具有體積小、抗電磁干擾能力強(qiáng)、扭矩大等特點(diǎn)。而超聲電機(jī)高驅(qū)動(dòng)電壓的需求則對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的小型化提出了很高的要求。本文設(shè)計(jì)了一種內(nèi)置鎖相的單片集成USM驅(qū)動(dòng)芯片并流片驗(yàn)證。結(jié)合超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn),采用峰值電流模Boost電路與兩路半橋的基本架構(gòu),同時(shí)通過(guò)內(nèi)置鎖相環(huán)對(duì)外部輸入超聲電機(jī)控制信號(hào)進(jìn)行處理,產(chǎn)生與輸入信號(hào)頻率相同,相差90°的信號(hào),并將這兩路信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào),最大限度減少所需外部信號(hào)與片外元件,盡可能減小整個(gè)超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路體積。基于0.18μm BCD（Biplor-CMOS-DMOS）工藝,完成了整體芯片電路與版圖設(shè)計(jì)并通過(guò)了仿真驗(yàn)證,還對(duì)本文所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)了流片。芯片測(cè)試結(jié)果顯示所設(shè)計(jì)的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可以成功驅(qū)動(dòng)超聲電機(jī),并且關(guān)鍵參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在帶超聲... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

芯片版圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文66與保護(hù)，將Boost變換器和半橋中的功率管分別放置在芯片的最下方與芯片的右上角，同時(shí)也在版圖結(jié)構(gòu)上對(duì)其做了額外隔離處理，減小由于開(kāi)關(guān)動(dòng)作而產(chǎn)生的襯底耦合噪聲和熱噪聲對(duì)其他模塊的影響；帶隙基準(zhǔn)源與誤差放大器等高精度模塊盡可能的放置在遠(yuǎn)離功率級(jí)的位置，其他模塊則按照走線(xiàn)最短的原則放置在合適的位置。如圖5-4所示為實(shí)際繪制的芯片版圖，其中包括整體電路結(jié)構(gòu)、ESD保護(hù)電路與輸入輸出PAD等結(jié)構(gòu)，最后整體芯片版圖尺寸大小為2.3mm*1.9mm。圖5-5芯片封裝圖芯片采用COB封裝形式，這種封裝方式具有成本低和寄生參數(shù)小的特點(diǎn)。其封裝的Bonding線(xiàn)連接如圖5-5所示，其中為了減小由于所用金線(xiàn)引入的寄生參數(shù)影響，在功率級(jí)部分如VSS與LX處均使用多根并聯(lián)的方式。5.3芯片測(cè)試電路及仿真結(jié)果5.3.1芯片測(cè)試PCB板芯片測(cè)試電路PCB實(shí)物圖如圖5-6所示，其中包含了上文所述芯片必要外圍元件、關(guān)鍵信號(hào)測(cè)試端和輸入輸出信號(hào)接線(xiàn)端等，同時(shí)為了減小由于PCB引入的寄生參數(shù)的影響，所以對(duì)于其中功率大電流部分均采用了大線(xiàn)寬并在加工階段選用加厚鋪銅厚度與沉金處理，設(shè)計(jì)其中黑膠部分為本文設(shè)計(jì)芯片。

第五章片內(nèi)鎖相的單片集成USM驅(qū)動(dòng)芯片整體版圖設(shè)計(jì)與測(cè)試67圖5-6芯片測(cè)試PCB圖5.3.2芯片測(cè)試結(jié)果VBOOSTILLX圖5-7芯片中Boost變換器關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)測(cè)試圖如圖5-7所示，芯片中Boost變換器處于臨界狀態(tài)下部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)測(cè)試波形圖，由上到下依次為Boost輸出電壓波形、電感電流波形與LX點(diǎn)電壓波形。從仿真結(jié)果中可以看出在此狀態(tài)下，Boost輸出電壓約為40V；電感電流紋波約為3A，并且從電感電流波形可以看出此時(shí)Boost變換器處于CCM與DCM的臨界狀態(tài)；LX處波形正常，并且由于LX處波形頻率與芯片內(nèi)時(shí)鐘頻率相同，所以可得到系統(tǒng)時(shí)鐘為1MHz，符合設(shè)計(jì)要求。

【參考文獻(xiàn)】：
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