【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,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,電機驅(qū)動電路擁有廣闊的應(yīng)用和市場前景。在倡導(dǎo)綠色節(jié)能的今天,電機驅(qū)動芯片更是成為集成電路領(lǐng)域必不可少的研究對象。本文基于Dongbu 0.18μm BCD工藝,設(shè)計了一款三相H橋電機驅(qū)動芯片。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)動電路、輸出級驅(qū)動電路及各類保護(hù)電路等關(guān)鍵模塊,可應(yīng)用于電機電流小于6A的中小功率無刷直流電機系統(tǒng)。首先,本文闡述了驅(qū)動電路的工作原理、數(shù)學(xué)模型、控制原理及開關(guān)特性等基礎(chǔ)理論。其次,簡述三相H橋驅(qū)動電路的設(shè)計思想,從而確定驅(qū)動電路的整體框架和設(shè)計指標(biāo)。另外,完成部分電路的分析與設(shè)計,包括帶隙基準(zhǔn)電路、LDO電路、邏輯控制電路、電平移位電路、輸出級電路及過溫保護(hù)電路等。通過不同條件下的仿真,驗證各電路的功能及性能。同時,搭建整體電路仿真測試平臺,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。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)制的新型兩級電平移位電路,具有低功耗、低延時和高穩(wěn)定性的特點,為高邊功率管提供可靠且滿足要求的柵驅(qū)動信號。再針對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,實現(xiàn)寬頻率范圍的電機控制。最后,在柵驅(qū)動電路中采用固定時間與自適應(yīng)的死區(qū)時間產(chǎn)生電路,使同一信號控制的PMOS和NMOS具有一定的交叉?zhèn)鲗?dǎo)時間,保證電路的高可靠性。將設(shè)計的三相電機驅(qū)動芯片應(yīng)用于電機驅(qū)動系統(tǒng),基于H_PWM-L_ON控制模式,完成整體電機驅(qū)動芯片的功能仿真和性能仿真。仿真結(jié)果表明,典型條件的電機電流可達(dá)3.82A,上電時間為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。為探究電機的變速運動,討論并研究了影響電機電流的各種因素。結(jié)果顯示,可通過改變電源電壓、PWM頻率、PWM占空比、電機負(fù)載來調(diào)節(jié)電機電流的大小,從而實現(xiàn)電機的變速控制。本文所設(shè)計的三相H橋電機驅(qū)動芯片簡單實用,可較好地地應(yīng)用于高壓電機驅(qū)動系統(tǒng)。
【圖文】：

足用戶及社會的需求，因此，需要不斷研究與開發(fā)電機驅(qū)動芯片來滿足電機系統(tǒng)各個領(lǐng)域的應(yīng)用需求。圖1.2 電機驅(qū)動芯片的應(yīng)用與此同時，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發(fā)展的重要趨勢。隨著新能源汽車項目的推廣，綠色智能化的電機系統(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關(guān)注指標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計，，我國電機總能耗約占全社會用電量的 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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM30;TN402

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本文編號：2626962