一种低电压无刷直流振动电机驱动芯片设计

摘要

智能功率模块(Intelligent Power Modules，IPM)不仅集成有功率开关器件和栅极驱动电路，还内置欠压、过压、过热、过流等故障检测电路，保障IPM的安全可靠运行及使用寿命。加之IPM具有体积小巧、灵活，使用方便的特点，已经广泛应用在航空航天、汽车电子、工业控制及消费电子等各个领域。
　　本文设计的电机功率驱动电路，作为一种典型的IPM，可应用于低电压、中小功率场合下无刷直流振动电机系统的驱动。基于PWM控制模式，并采用CMOS制造工艺，工作电源电压范围在2V~4V，工作温度范围在-25℃~125℃之间，具有欠压锁定及过温关断的自检测及保护功能，并设计了安全可靠的高速启动模式和H桥死区时间产生电路来完善电机功能。从介绍无刷直流电机的数学模型及电机启动特性出发，给出H桥驱动电路整体设计构思:规划了具体功能模块及各模块之间的逻辑连接，重点设计了启动时间控制电路、PWM控制电路和H桥驱动具体结构三个模块，详细分析了环形振荡器、欠压锁定电路及过热关断电路。完成具体电路的设计后，在CSMC0m5。CMOS工艺下，利用Cadence集成的Spectre仿真器逐一进行电路仿真及结果分析，验证设计的准确性。最后完成整体电路的版图设计并在通过DRC、EXT及LVS后进行电路的后仿真工作，确定了电路设计满足性能要求。

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第一章 引言

1.1 无刷直流电机概述

1.2 无刷直流电机控制技术概述

1.3 本论文的主要内容

第二章 驱动控制电路原理分析与设计

2.1 无刷直流电机的驱动控制原理分析

2.2 具体功能模块原理分析与设计

2.3 本章小结

第三章 具体电路分析设计与仿真

3.1 环形振荡器设计与仿真

3.2 电机控制模式的电路设计与仿真

3.3 保护电路设计与仿真

3.4 H 桥电路设计

3.5 逻辑控制电路

3.6 电路总体功能仿真结果

3.7 本章小结

第四章 版图设计、验证及后仿真

4.1 版图设计相关概念

4.2 版图验证

4.3 驱动电路版图设计与后仿真

4.4 本章小结

第五章 结束语

致谢

参考文献