一种无刷直流电机驱动芯片设计

发布时间：2020-03-26 17:37

【摘要】：功率半导体主要包括功率器件、功率集成电路以及由上述两者结合而产生的功率模块。其应用领域涵盖交通运输、航空航天、医疗、工业控制以及LED/LCD驱动等等。由于电机在当前国民经济中的重要地位,其驱动技术始终是功率半导体领域中的一个热门的研究方向。如何在保证高可靠性的前提下尽可能的提升电机驱动的性能,是研究电机驱动的关键问题。另一方面,随着功率半导体的发展,电机驱动电路也由最初的分离式驱动电路向着集成度更高的功率模块的方向发展。而小型化、低能耗以及大功率是当前功率模块的发展趋势。本论文着重研究并设计了一款小功率无刷直流电机驱动芯片。该芯片可用于驱动5A以下的小功率无刷直流电机。芯片采用将驱动子芯片、自举二极管以及半桥驱动电路等均集成在一个封装中,从而大大地提高了整个系统的集成度及可靠性。该芯片内部集成了较为完备的逻辑保护功能,具体包括过流保护、过温保护以及欠压保护。同时,其具有错误逻辑输出功能,可用于外接蜂鸣器或者将芯片工作状态信息反馈至控制中枢MCU,且该错误逻辑输出信号脉冲宽度可调。另一方面,该芯片的输入与输出信号同相,其输入信号兼容3.3V与5V逻辑电平,且最高输入信号电平高达20V;芯片工作电压范围为10~20V,其直流供电输入电压最高可达600V。本论文首先阐述了该电机驱动芯片的应用领域及指标要求。其次,根据系统的要求来设计芯片的系统架构,在芯片系统架构的基础上,又对芯片的可靠性问题进行了详细的分析并给出了相应的解决方案或解决思路。由于可靠性是本文设计的一个重点,因此文中对芯片的可靠性问题进行了建模分析与研究,并且将可靠性设计做为贯穿整篇文章的一个点。之后则对芯片功能模块的实现进行了分析与设计,最后则基于华润上华(CSMC)600V BCD工艺对本文前几章的分析与设计进行了仿真验证,仿真结果表明:本文关于芯片的可靠性分析与设计均准确无误,本文所设计的芯片其各项参数均满足指标要求。
【图文】：

接口模块电路仿真结果

过温保护模块仿真结果
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM33;TN402

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本文编号：2601747