大电流功率MOS的控制和驱动IC

发布时间：2020-11-05 09:40

　　 MOSFET表示金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是一种电压控制电流型器件,具有输入阻抗高、开关速度快、驱动简单等优点,在电子继电器、开关电源、逆变器等电路中得到了广泛的应用。虽然功率MOS具有如此多的优点,但是功率MOS承受短时高温、大电流、大电压等过载状况的能力弱,因此在应用中就必须对其控制及驱动芯片进行合理的设计。基于此,本论文以可控性强、高可靠性为原则,研究并设计了一款满足市场需求的、用于电机控制的高性能大电流功率MOS的控制和驱动IC。文中对国内外大电流功率MOS的控制和驱动IC的研究背景和研究现状进行了分析,详解了电机的工作特点和驱动方式。根据功率MOS和电机二者的特点,综合考虑影响大电流功率MOS的控制和驱动IC的可靠性的诸多因素,确定了大电流功率MOS的控制和驱动IC的整体架构。首先,根据所选用的大电流功率MOS的具体参数提出了大电流功率MOS的控制和驱动IC的具体设计指标。然后针对可能会出现的故障状况制定具体的保护方案。每一个保护模块都从基本原理入手,分析了所采用的每个方案的特点和优势。最后,基于某代工线的0.35m的工艺平台搭建了具体电路,包括:高压上电及内部电源电压产生电路、带隙基准产生电路、过流保护和短路保护电路、过温保护电路、驱动电路等。其后利用cadence spectre仿真工具对电路的每个模块以及整体电路进行了仿真,确保每个模块在各工艺角下都能够达到预期指标。在完成对大电流功率MOS的控制和驱动IC的电路设计、仿真分析、版图设计后,进行流片并测试分析。结果表明:该大电流功率MOS的控制和驱动IC可工作在10V到13V电源电压下,过温保护阈值为175℃,开关迟滞25℃,过流保护电流为300A,短路保护电流为500A。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN386
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本论文的意义及指标
    1.4 本论文的结构安排
第二章 大电流功率MOS的控制和驱动原理
    2.1 功率MOS的电参数
    2.2 控制和驱动IC的原理和要求
    2.3 大电流功率MOS的控制和驱动IC的拓扑结构
    2.4 本章小结
第三章 功率MOS的控制和驱动IC的模块设计
    3.1 LDO和带隙基准模块
        3.1.1 LDO和带隙基准模块的基本原理
        3.1.2 LDO和带隙基准模块的设计和仿真
    3.2 UVLO模块
        3.2.1 UVLO模块的原理分析
        3.2.2 UVLO模块的设计和仿真
    3.3 OTP模块
        3.3.1 OTP模块的原理分析
        3.3.2 OTP模块的设计和仿真
    3.4 电流采样模块以及OCP模块和SCP模块
        3.4.1 电流采样模块以及OCP模块和SCP模块的原理分析
        3.4.2 电流采样模块以及OCP和SCP模块的设计和仿真
    3.5 EN以及各逻辑模块
    3.6 驱动模块
        3.6.1 驱动模块的结构及原理
        3.6.2 驱动模块的仿真结果
    3.7 本章小结
第四章 整体仿真、版图及测试结果
    4.1 整体电路结构及仿真
    4.2 正常启动过程的仿真
    4.3 过温情况的仿真
    4.4 过流和短路情况的仿真
    4.5 欠压情况的仿真
    4.6 EN功能的仿真验证
    4.7 版图及测试结果
    4.8 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得研究成果

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王爱荣;康少华;张学玲;;交流调速控制器MOSFET功率管选型与发热分析[J];军事交通学院学报;2014年11期

2 周泉;汽车用双极式功率管[J];汽车电器;2004年11期

3 朱普安;;直流28V2A固态功率控制器的初步设计[J];中国民航学院学报(综合版);1989年02期

4 万东平;大功率管的再生[J];电声技术;1981年03期

5 宋苏环,关雄俊,蒋天成,莫达松;JY70PⅡ型等离子体发射光谱仪维修二例[J];现代仪器使用与维修;1998年05期

6 任晓刚;刘涛;白宝俊;孙志远;姜瑜;庞丽娜;;功率管安装方式研究[J];电子工艺技术;2019年01期

7 Frank Goodenough;150kHz的IGBT可取代MOSFET功率管[J];电子产品世界;1997年08期

8 陈守余;;用大功率分米波振荡管替换ICP-AES中的射频大功率管[J];分析仪器;1993年01期

9 尤黎钢;表贴功率管的散热技术[J];电讯技术;2003年05期

10 周才强;罗萍;胡永贵;;功率管分段驱动技术应用研究[J];微电子学;2015年06期

相关博士学位论文 前2条

1 俞德军;基于USB TYPE-C协议的大功率智能电源技术研究[D];电子科技大学;2018年

2 邵滨;用于便携式产品的多通道电源管理单元的研究与设计[D];复旦大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵念;大电流功率MOS的控制和驱动IC[D];电子科技大学;2019年

2 杨勋勇;三维集成大功率同步整流器的研究与设计[D];贵州大学;2019年

3 余志婷;SiC MOSFET功率器件模型研究及仿真应用[D];湖北工业大学;2018年

4 赵帅;基于无线电波的小功率充电器设计[D];东北农业大学;2018年

5 许迪迪;功率MOSFET热特性及其长贮寿命研究[D];北京工业大学;2018年

6 丛佳琦;柔性直流输电紧急功率支援控制策略研究[D];东北电力大学;2018年

7 张家豪;大功率LED照明的高效驱动电路设计与实现[D];电子科技大学;2018年

8 赵越;数字辅助功率管驱动控制技术研究与设计[D];电子科技大学;2011年

9 白春蕾;功率管分段驱动的Buck变换器的研究与设计[D];电子科技大学;2015年

10 施家鹏;基于NPN功率管的高速低噪声LDO设计[D];东南大学;2016年

本文编号：2871458