随着电力电子技术、功率器件、BCD工艺的不断发展,智能功率集成电路(SPIC)以小体积、低成本、高可靠性及高集成度等优势,普遍应用在各行各业的中小型功率设备中。作为SPIC的核心模块,电机驱动电路拥有广阔的应用和市场前景。在倡导绿色节能的今天,电机驱动芯片更是成为集成电路领域必不可少的研究对象。本文基于Dongbu 0.18μm BCD工艺,设计了一款三相H桥电机驱动芯片。该芯片电源电压为10V~80V,以120°导通方式工作,具有恒压和PWM控制两种模式。该芯片内含电源电路、逻辑控制电路、高低边驱动电路、输出级驱动电路及各类保护电路等关键模块,可应用于电机电流小于6A的中小功率无刷直流电机系统。首先,本文阐述了驱动电路的工作原理、数学模型、控制原理及开关特性等基础理论。其次,简述三相H桥驱动电路的设计思想,从而确定驱动电路的整体框架和设计指标。另外,完成部分电路的分析与设计,包括带隙基准电路、LDO电路、逻辑控制电路、电平移位电路、输出级电路及过温保护电路等。通过不同条件下的仿真,验证各电路的功能及性能。同时,搭建整体电路仿真测试平台,完成整体电路的仿真,以确保电路的正确性。最后,根据版图的可靠性和器件匹配原则,完成重要电路的版图设计。本文首先将预稳压电路与高压LDO电路结合,在温度和工艺变化较大的条件下,为内部电路提供可靠且稳定的电源电压。其次,基于固定偏置电流和电容微分尖峰电流的原理,提出一种窄脉冲调制的新型两级电平移位电路,具有低功耗、低延时和高稳定性的特点,为高边功率管提供可靠且满足要求的栅驱动信号。再针对电荷泵和自举电路相结合的电路架构,采用一种稳定性高、线性度好的RC张弛振荡器,为电荷泵电路提供1MHz的工作频率,实现宽频率范围的电机控制。最后,在栅驱动电路中采用固定时间与自适应的死区时间产生电路,使同一信号控制的PMOS和NMOS具有一定的交叉传导时间,保证电路的高可靠性。将设计的三相电机驱动芯片应用于电机驱动系统,基于H_PWM-L_ON控制模式,完成整体电机驱动芯片的功能仿真和性能仿真。仿真结果表明,典型条件的电机电流可达3.82A,上电时间为80μs,关断电流为9.6μA,静态供电电流为6.74mA,拉电流达208mA,灌电流可达228mA。为探究电机的变速运动,讨论并研究了影响电机电流的各种因素。结果显示,可通过改变电源电压、PWM频率、PWM占空比、电机负载来调节电机电流的大小,从而实现电机的变速控制。本文所设计的三相H桥电机驱动芯片简单实用,可较好地地应用于高压电机驱动系统。