H橋功率驅(qū)動電路的設(shè)計研究.pdf

1、智能功率集成電路(SPIC)的出現(xiàn)對提高系統(tǒng)的可靠性，降低其成本、重量和體積，實現(xiàn)汽車、工業(yè)、通訊等領(lǐng)域中系統(tǒng)的小型化、智能化有著重要的意義。本文分析、設(shè)計了一種廣泛應(yīng)用于直流電機(jī)和步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動、位置與速度伺服系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、各種數(shù)控設(shè)備和打印機(jī)和繪圖儀等中的SPIC電路——單片H橋功率驅(qū)動集成電路，并對此電路進(jìn)行了流片。它采用BCD(Bipolar、CMOS、DMOS)工藝制程，輸入電壓范圍為10-60V，基于PWM控制，具有欠壓封

2、鎖、過溫保護(hù)、過流保護(hù)、電流取樣功能。 在電路設(shè)計中，介紹了直流電機(jī)的工作原理和數(shù)學(xué)模型、脈寬調(diào)制(PWM)控制原理、H橋電路基本原理和H橋功率驅(qū)動電路的兩種控制模式，設(shè)計了驅(qū)動電路的總體結(jié)構(gòu)，給出了電路的功能模塊，確定了設(shè)計的可行性，然后在子電路模塊中，重點分析設(shè)計了基準(zhǔn)源電路、振蕩器電路、高端功率管柵驅(qū)動電路(電荷泵及自舉電路)、低端功率管柵驅(qū)動電路和死區(qū)時間產(chǎn)生電路。 文中提出了一種結(jié)構(gòu)簡單的電流控制振蕩器電路。電

3、路利用系統(tǒng)內(nèi)部基準(zhǔn)源產(chǎn)生的電流信號來對電容進(jìn)行充放電，然后經(jīng)過控制電路作用后，產(chǎn)生的輸出振蕩波形的上升時間和下降時間非常小，更接近理想矩形波形。通過調(diào)節(jié)基準(zhǔn)源電流信號或者電容值大小，可調(diào)節(jié)振蕩波形的頻率和占空比，同時溫度和電壓的變化對振蕩器輸出波形頻率穩(wěn)定度的影響很小。根據(jù)廠方提供的模型，利用EDA軟件對各個子電路及整體電路進(jìn)行了仿真，確保設(shè)計的電路能夠滿足性能指標(biāo)要求，并給出了仿真結(jié)果。最后完成整體電路仿真、典型性能特性仿真分析、版圖