【摘 要】
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三相桥驱集成电路内部集成了三个独立的半桥栅极驱动电路,是智能功率集成电路领域中很重要的一类产品,主要用于电机的驱动。SPI通信是一种高速同步串行总线,协议简单,集成于三相桥驱集成电路可以灵活进行包括死区时间等配置的同时进行状态监测和实现中断,保障了所应用系统的可靠性。文中重点开展了集成SPI通信功能的三相桥驱集成电路的关键技术研究,主要工作如下:1、提出三相桥驱IC的整体框架。根据采样与控制的原理
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三相桥驱集成电路内部集成了三个独立的半桥栅极驱动电路,是智能功率集成电路领域中很重要的一类产品,主要用于电机的驱动。SPI通信是一种高速同步串行总线,协议简单,集成于三相桥驱集成电路可以灵活进行包括死区时间等配置的同时进行状态监测和实现中断,保障了所应用系统的可靠性。文中重点开展了集成SPI通信功能的三相桥驱集成电路的关键技术研究,主要工作如下:1、提出三相桥驱IC的整体框架。根据采样与控制的原理,针对电源电压不足的情况,确定了电荷泵电路用于增强低压操作;同时基于SPI接口的灵活性,一方面针对IC可能面临的故障状态确定了所需要的各类保护电路,用于监视IC的各个故障状态,另一方面各类保护电路面对故障状态时做出的保护响应进行可配置控制。并结合SPI和三相桥驱的工作原理,确定了IC整体框架。2、基于国内某0.18μm BCD工艺,开展了关键子电路的设计。包括电荷泵电路、带隙基准电路、LDO电路、栅极驱动电路、各类保护电路以及SPI寄存器等,其中带隙基准电压约为1.23 V,温漂系数16.52 ppm/℃;低压LDO输出5 V,带载能力12 m A,高压LDO输出15 V,带载能力60 m A;电荷泵输出约16 V,升压时间1.2～4.4 ms,时钟频率125 k Hz3、进行SPI三相桥驱IC的整体仿真。所设计的IC可工作在10～45 V电源电压下,栅极驱动拉灌电流约500 m A,输出电压最低为13.5 V,典型值为15 V,死区时间250 ns～8μs可调,调节精度为250 ns,过温保护阈值为150℃,迟滞为25℃,过流保护阈值可通过外围器件灵活配置,并可通过SPI使能退饱和检测与相位检测,达到预期要求。
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