【摘 要】
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在电机驱动系统中,栅极驱动器通常与N型功率MOSFET一起使用,以提供能够驱动电机工作的大电流。作为驱动典型应用之一的三相电机驱动,在小型化、高能效的供电需求下,高效高频且高可靠性的驱动方式已成为研究的重要方向。在智能家电,新能源汽车以及航天军工有着广泛的应用。本文设计了一款驱动三相电机功率集成芯片。该芯片工作电压为10 V～20 V,可以兼容输入为3.3 V～5 V的CMOS或者TTL逻辑输入信
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在电机驱动系统中,栅极驱动器通常与N型功率MOSFET一起使用,以提供能够驱动电机工作的大电流。作为驱动典型应用之一的三相电机驱动,在小型化、高能效的供电需求下,高效高频且高可靠性的驱动方式已成为研究的重要方向。在智能家电,新能源汽车以及航天军工有着广泛的应用。本文设计了一款驱动三相电机功率集成芯片。该芯片工作电压为10 V～20 V,可以兼容输入为3.3 V～5 V的CMOS或者TTL逻辑输入信号,且输出具有死区功能,保护外部电路半桥桥臂。本论文重点介绍了以下几个方面的内容:1、首先确定了三相芯片的整体架构,接着进行了三相电机驱动芯片中半桥驱动的设计,针对半桥关键模块进行设计优化,研究发现,随着输入信号的频率增加以及功率管开启关断的时候,电路中会出现噪声串扰问题,针对高低侧电路采取了不同的噪声抑制方法,在低侧首次采用将前后地分隔开的办法,避免了低侧地在-5～5 V摆动下的寄生问题,对于高侧电平位移电路加入辅助电路,抬升了抗高侧浮动地所带来的噪声的能力。2、接着重点讲述了电流放大器的设计,由于外部工作的需要,本芯片还需内部集成放大器模块,主要是甲乙类输出级的设计。面对电源电压10 V～20 V的大范围变化,电路要具有静态下功耗小,动态下有大电流功能。本文基于CSMC 1μm600 V BCD工艺平台搭建电路。3、为保证在电源电压不够以及功率管电流太大情况下的电路安全,本文设计了欠压、过流保护电路,以及逻辑判断和清零模块。4、对驱动中整体仿真指标进行分析并进行版图绘制。列出了一部分版图设计的注意事项,并进行了电路整体后仿,通过前后仿参数的比对,对电路进行了修改总结。后仿结果表示,电路设计符合要求,并将电路流片。
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