【摘要】：隨著電力電子技術(shù)、功率器件、BCD工藝的不斷發(fā)展,智能功率集成電路(SPIC)以小體積、低成本、高可靠性及高集成度等優(yōu)勢(shì),普遍應(yīng)用在各行各業(yè)的中小型功率設(shè)備中。作為SPIC的核心模塊,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路擁有廣闊的應(yīng)用和市場(chǎng)前景。在倡導(dǎo)綠色節(jié)能的今天,電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片更是成為集成電路領(lǐng)域必不可少的研究對(duì)象。本文基于Dongbu 0.18μm BCD工藝,設(shè)計(jì)了一款三相H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片電源電壓為10V~80V,以120°導(dǎo)通方式工作,具有恒壓和PWM控制兩種模式。該芯片內(nèi)含電源電路、邏輯控制電路、高低邊驅(qū)動(dòng)電路、輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)電路及各類保護(hù)電路等關(guān)鍵模塊,可應(yīng)用于電機(jī)電流小于6A的中小功率無刷直流電機(jī)系統(tǒng)。首先,本文闡述了驅(qū)動(dòng)電路的工作原理、數(shù)學(xué)模型、控制原理及開關(guān)特性等基礎(chǔ)理論。其次,簡(jiǎn)述三相H橋驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)思想,從而確定驅(qū)動(dòng)電路的整體框架和設(shè)計(jì)指標(biāo)。另外,完成部分電路的分析與設(shè)計(jì),包括帶隙基準(zhǔn)電路、LDO電路、邏輯控制電路、電平移位電路、輸出級(jí)電路及過溫保護(hù)電路等。通過不同條件下的仿真,驗(yàn)證各電路的功能及性能。同時(shí),搭建整體電路仿真測(cè)試平臺(tái),完成整體電路的仿真,以確保電路的正確性。最后,根據(jù)版圖的可靠性和器件匹配原則,完成重要電路的版圖設(shè)計(jì)。本文首先將預(yù)穩(wěn)壓電路與高壓LDO電路結(jié)合,在溫度和工藝變化較大的條件下,為內(nèi)部電路提供可靠且穩(wěn)定的電源電壓。其次,基于固定偏置電流和電容微分尖峰電流的原理,提出一種窄脈沖調(diào)制的新型兩級(jí)電平移位電路,具有低功耗、低延時(shí)和高穩(wěn)定性的特點(diǎn),為高邊功率管提供可靠且滿足要求的柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)。再針對(duì)電荷泵和自舉電路相結(jié)合的電路架構(gòu),采用一種穩(wěn)定性高、線性度好的RC張弛振蕩器,為電荷泵電路提供1MHz的工作頻率,實(shí)現(xiàn)寬頻率范圍的電機(jī)控制。最后,在柵驅(qū)動(dòng)電路中采用固定時(shí)間與自適應(yīng)的死區(qū)時(shí)間產(chǎn)生電路,使同一信號(hào)控制的PMOS和NMOS具有一定的交叉?zhèn)鲗?dǎo)時(shí)間,保證電路的高可靠性。將設(shè)計(jì)的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),基于H_PWM-L_ON控制模式,完成整體電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的功能仿真和性能仿真。仿真結(jié)果表明,典型條件的電機(jī)電流可達(dá)3.82A,上電時(shí)間為80μs,關(guān)斷電流為9.6μA,靜態(tài)供電電流為6.74mA,拉電流達(dá)208mA,灌電流可達(dá)228mA。為探究電機(jī)的變速運(yùn)動(dòng),討論并研究了影響電機(jī)電流的各種因素。結(jié)果顯示,可通過改變電源電壓、PWM頻率、PWM占空比、電機(jī)負(fù)載來調(diào)節(jié)電機(jī)電流的大小,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速控制。本文所設(shè)計(jì)的三相H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片簡(jiǎn)單實(shí)用,可較好地地應(yīng)用于高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【圖文】：

足用戶及社會(huì)的需求，因此，需要不斷研究與開發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片來滿足電機(jī)系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。圖1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的應(yīng)用與此同時(shí)，在氣候日益變暖和能源愈發(fā)緊張的今天，綠色、智能化已逐漸成為芯片市場(chǎng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。隨著新能源汽車項(xiàng)目的推廣，綠色智能化的電機(jī)系統(tǒng)受到人們廣泛地關(guān)注。在電能處理領(lǐng)域，功耗和成本已逐漸成為兩重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，，我國電機(jī)總能耗約占全社會(huì)用電量的 64％，成為用電量最大的耗電設(shè)備[13]。如何減

電流I1、I2、I3與電源電壓的關(guān)系圖
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM30;TN402

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本文編號(hào)：2626962