光盘机聚焦驱动电路的研究

论文摘要

本论文研究的课题属于公司合作项目,针对市场需求研究光盘机中马达伺服驱动电路。由于光存储技术的发展和光盘上信息存储容量的迅速增长,导致光盘上各个轨道间的距离越来越小。要保证激光头输出的激光束能准确地沿着光盘上极其微小的各信息轨迹读取信息,就对伺服系统提出了更高的要求。目前光盘驱动电路只有欧美日等发达国家对其有系统的研究,其中美国的TI 公司、Maxim 和日本的ROHM 公司等都有这方面的系列产品。在国内,最近两年才有华越公司和台湾的圆创公司开发出个别产品。因此,该项研究具有较为重要的学术意义和经济意义。本文通过分析音圈及马达伺服系统中聚焦伺服电路的工作原理,设计了一种音圈马达(VCM,voice coil motor)驱动电路。该电路能工作在较高的频率范围(大于30KHz),同时能保证相位延迟不随负载变化。在电源电压为5V 的工作条件下,输出最大摆幅为4.2V,输出失调电流小于±6mA,并具有过热保护、过流保护、欠压保护功能及Standby 状态。系统的静态电流为18.15mA,外部配以与马达串联的检测电阻及一些简单的组件,就能实现对音圈马达或者其它的电感负载组件的驱动。本文首先对音圈驱动电路的工作原理进行了分析,并从系统角度出发设计了一种相位延迟基本不随马达负载变化的电流反馈模式驱动电路。在具体的电路设计中,根据电路反馈模式的系统设计要求,重点对电路系统中的第二代电流传输器(CCⅡ,Current Conveyor)、PI 控制器以及功率驱动电路进行分析讨论。针对音圈马达感性负载的特点,特别对功率输出级设计了补偿电路,较好地解决了电压控制信号换向时,电感电流不能突变的问题。最后对整体电路进行仿真,并获得了正常状态、过流保护、欠压保护和Standby 等状态下的电路性能。该项目课题已经通过版图设计,版图验证和后仿真,目前正在进行流片。通过对整个电路的容差分析,电路的仿真结果参数均达到或优于要求的参数指标,满足设计要求。通过本课题的研究,明确了光盘机中的马达驱动电路原理和系统设计方案,积累了该类电路设计的经验,并对伺服电路的发展方向提出了展望。为将来进

论文目录

• 图目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章引言
• 1.1 光盘机驱动电路实用价值
• 1.2 光盘机驱动系统
• 1.3 驱动控制模式
• 1.3.1 电压型控制模式
• 1.3.2 电流反馈型控制模式
• 1.4 本文所做工作
• 第二章光盘机伺服原理介绍
• 2. 1 光盘机伺服系统
• 2.2 聚焦伺服原理
• 2.3 跟踪伺服原理
• 2.4 进给伺服原理
• 2.5 主轴伺服原理
• 第三章 音圈马达伺服系统整体研究
• 3.1 音圈马达等效模型
• 3.2 电压控制模式
• 3.3 电流控制模式
• 3.3.1 比例控制（Proportional Control）
• 3.3.2 积分控制（Integral Control）
• 3.3.3 微分控制（Derivative Control）
• 3.3.4 比例积分微分控制（PID control）
• 3.3.5 电流控制模式的设计
• 3.4 MATLAB 仿真结果
• 第四章典型子电路设计与仿真
• 4.1 电流传输器
• 4.1.1 第一代电流传输器（CC Ⅰ）
• 4.1.2 第二代电流传输器（CC Ⅱ）
• 4.1.3 CCⅡ在聚焦电路中的应用
• 4.1.4 CCⅡ电路仿真分析
• 4.2 PI控制器
• 4.2.1 PI 电路概述
• 4.2.2 PI 电路设计
• 4.2.3 仿真波形和数据
• 4.3 功率驱动电路与电源分离技术
• 4.3.1 功率驱动电路设计
• 4.3.2 电源分离（Voltage Separation）技术
• 4.3.3 驱动级环路补偿
• 4.3.4 仿真波形和数据
• 第五章整体电路仿真和版图设计
• 5.1 整体电路仿真
• 5.2 版图设计与后仿真
• 第六章总结
• 致谢
• 参考文献