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桥式PWM驱动电路的设计

作　者: 周海燕
导　师: 李肇基
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 全桥驱动脉冲宽度调制比较器滞回电流取样
分类号: TM921
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 3次
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内容摘要

智能功率集成电路(SPIC)实现了功率化的集成电路，使功率与信息控制统一在一个芯片内，具有广阔的应用前景，它在航空航天、军事、汽车电子、工业自动控制、消费电子等各个领域中都得到成功地应用。随着技术的进步，可以预期在不远的将来，智能化的功率集成电路会和其它电路集成在一起，构成PSoC(Power System on Chip)。 H桥功率驱动器来源于总装部型号项目，作为一种典型的智能功率集成电路，它可广泛应用于直流和步进马达驱动(stepper motor drive)、位置与速度伺服系统、工业机器人、各种数控设备、打印机和绘图仪中。论文中的全桥PWM功率驱动器，采用BCD工艺，输入电压范围可达60V，连续输出电流为2A，导通电阻为0.3Ω，具有欠压封锁、过压保护、过温保护、过流保护、电流取样等功能，内置死区时间产生电路，输入电平与TTL兼容。基于电机的工作及其控制原理对电路进行总体设计，确定了全桥PWM驱动器的功能模块及模块之间的功能衔接，重点进行了电流取样电路、比较器电路、过温保护电路和过流保护电路的设计。在完成电路结构设计的基础上，根据器件仿真得到的模型，利用EDA工具进行电路仿真及容差分析，验证设计的正确性，确保电路能够满足性能指标要求。在设计电压和电流比较器时，鉴于简单的比较电路易受到噪声等影响而使输出不稳定，将正反馈的原理应用于比较电路中，既加快了转换速度又使其在负方向变化时产生一定的迟滞，从而避免了噪声等环境的不稳定性引起的开关振荡。仿真结果表明，具有滞回功能的比较器相对于简单比较器可以得到更为稳定快速的输出电压和输出电流。电流取样电路采用电流模式实现，是H桥驱动器中的一个有特色的电路，与传统的电压模式相比，更有利于提高系统的稳定性。在完成版图设计与验证的基础上进行了流片，测试结果表明基本达到了设计要求。

全文目录

第一章引言  8-13
  1.1 课题背景与研究意义  8-10
  1.2 驱动电路的发展与挑战  10-11
  1.3 课题研究的内容  11-13
第二章电机驱动器总体电路分析与设计  13-24
  2.1 电机全桥PWM驱动控制原理  13-16
  2.2 总体电路分析与设计  16-22
    2.2.1 电机驱动控制的构成  16-17
    2.2.2 两种控制方式  17
    2.2.3 电路功能结构分析  17-22
  2.3 总体电路性能指标  22-24
第三章具体电路实现和仿真  24-52
  3.1 正反馈在比较器和过温保护中的应用  24-42
    3.1.1 正反馈与滞回的产生  24-25
    3.1.2 正反馈在电压比较器中的应用  25-34
    3.1.3 正反馈在过温保护中的应用  34-42
  3.2 电流模式的电流取样电路  42-49
    3.2.1 第一代电流传输器(CCI)  43-44
    3.2.2 CCI在电流取样电路中的运用  44-49
  3.3 过流保护  49-52
第四章整体电路功能仿真验证  52-58
  4.1 总体功能仿真  52-53
  4.2 子电路在整体电路中的功能仿真验证  53-58
    4.2.1 逻辑功能验证  53-55
    4.2.2 过温保护验证  55-56
    4.2.3 电流取样验证  56-58
第五章版图设计与芯片测试  58-66
  5.1 桥式PWM驱动电路的版图设计  58-64
    5.1.1 主要工艺流程  58
    5.1.2 主要器件结构  58-60
    5.1.3 版图设计  60-63
    5.1.4 版图的验证  63-64
  5.2 芯片测试  64-66
    5.2.1 比较器电路  64-65
    5.2.2 控制逻辑电路  65
    5.2.3 振荡器电路  65-66
第六章总结  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-71
在学期间研究成果  71-72
个人简介  72

桥式PWM驱动电路的设计

内容摘要

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