【摘 要】
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无刷直流电机使用功率开关换相,具有效率高、寿命长、噪音小等优点,在家用电器、工业控制等多个领域获得了广泛应用。无刷直流电机驱动电路用于驱动控制功率开关,其死区时间、d V/dt噪声抑制能力、驱动能力等性能指标关系到电机能否稳定可靠运行。死区时间是保证功率开关不直通的必要手段,设置不合理会导致系统效率降低、电机转矩波动等问题。不同应用环境对死区时间的需求并不相同,因此研究可调死区时间的无刷直流电机驱
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无刷直流电机使用功率开关换相,具有效率高、寿命长、噪音小等优点,在家用电器、工业控制等多个领域获得了广泛应用。无刷直流电机驱动电路用于驱动控制功率开关,其死区时间、d V/dt噪声抑制能力、驱动能力等性能指标关系到电机能否稳定可靠运行。死区时间是保证功率开关不直通的必要手段,设置不合理会导致系统效率降低、电机转矩波动等问题。不同应用环境对死区时间的需求并不相同,因此研究可调死区时间的无刷直流电机驱动电路具有重要意义。本文设计的无刷直流电机驱动电路将功率开关逻辑控制、前置驱动和保护电路集成到一起。功率开关逻辑控制电路能根据转子位置信息编码、转向和转速信号,输出功率开关的控制信号,该控制信号经过前置驱动开启或关闭功率开关,从而控制电机转动。针对死区时间设置不合理导致系统效率降低的问题,本文使用电流对电容充电的方式来产生死区时间,通过一个片外电阻线性调节电容充电的电流值,从而线性调节死区时间,使死区时间更加匹配系统需求。针对高边浮动电源轨快速浮动影响信号传输可靠性问题,本文在浮动电平位移电路中添加了防止误关断辅助电路和防止误开启辅助电路。这两个辅助电路能够检测浮动电源轨快速浮动带来的d V/dt噪声,并利用该噪声稳固浮动电平位移电路的输出状态,提高电路的d V/dt噪声抑制能力,并提升系统的可靠性。本文基于0.25μm BCD工艺进行电路设计并完成关键电路如可调死区时间电路的版图设计,利用Spectre软件对所设计的驱动电路进行仿真验证。在典型情况下,仿真结果表明:死区时间在100ns～2000ns之间线性可调;d V/dt噪声抑制能力达到100V/ns;输出驱动电路最大汲出电流达到615m A,最大汲入电流达到816m A;1n F电容负载下,上升时间28ns,下降时间17ns,满足设计要求。
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