论文摘要
对电机实现智能自动控制的技术是功率集成技术的一个重要部分,在工业、汽车电子、消费电子及通讯业等领域均需广泛应用电机驱动电路。因此对电机驱动电路的智能化研究有着重要的意义。本文设计了一款用于H桥电机驱动的高功率输出芯片,并在自主开发的高功率BCD工艺平台上实现流片。作者在整个课题研究期间,进行了H桥功率驱动电路中四个子电路模块的设计,在进行器件设计的过程中完成了工艺的开发,并进行了版图绘制与流片,对所流片出来的芯片进行了两中不同封装形式下的测试。在对总体电路进行设计的过程中,作者首先分析了H桥功率驱动电路在两种不同控制模式下的基本工作原理并提出了本文设计的电路的性能指标、设计原则和整体框架。本文设计的H桥功率驱动芯片的工作电压范围广(12V~55V)、连续输出电流能力强(2A)且集成了完整的保护电路(过流保护、欠压保护、过温保护)和电流采样等功能。在随后的子电路模块设计中,分别设计了4个不同电路功能的子模块,包括用于产生内部电源和内部偏置信号的基准源电路、用于外部监测芯片的电流采样电路、用于实现电路保护功能的过流保护电路和用于对开关管进行驱动控制的高端自举驱动电路。由于本文设计的H桥功率驱动芯片需要的器件种类众多,包括用于逻辑控制电路的CMOS器件、用于功率放大电路的Bipolar器件和功率开关管DMOS器件,因此在电路设计的同时,根据电路对器件的要求,考虑了在开发高功率BCD工艺的流程设计中器件的高低压隔离和兼容性的问题。最后作者和小组其他成员一起完成了整体电路的版图设计、流片和两种不同形式的封装测试。本文是电路的理论分析、电路的仿真验证、器件与工艺的仿真验证和流片测试相结合的产物,最终对所开发的BCD工艺上集成的11种器件和H桥功率驱动电路的测试结果表明器件与电路均达到设计要求,验证了本文理论分析和设计的可行性和正确性。