大电流功率MOS的控制和驱动IC

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MOSFET表示金属-氧化物-半导体场效应晶体管,是一种电压控制电流型器件,具有输入阻抗高、开关速度快、驱动简单等优点,在电子继电器、开关电源、逆变器等电路中得到了广泛的应用。虽然功率MOS具有如此多的优点,但是功率MOS承受短时高温、大电流、大电压等过载状况的能力弱,因此在应用中就必须对其控制及驱动芯片进行合理的设计。基于此,本论文以可控性强、高可靠性为原则,研究并设计了一款满足市场需求的、用于电机控制的高性能大电流功率MOS的控制和驱动IC。文中对国内外大电流功率MOS的控制和驱动IC的研究背景和研究现状进行了分析,详解了电机的工作特点和驱动方式。根据功率MOS和电机二者的特点,综合考虑影响大电流功率MOS的控制和驱动IC的可靠性的诸多因素,确定了大电流功率MOS的控制和驱动IC的整体架构。首先,根据所选用的大电流功率MOS的具体参数提出了大电流功率MOS的控制和驱动IC的具体设计指标。然后针对可能会出现的故障状况制定具体的保护方案。每一个保护模块都从基本原理入手,分析了所采用的每个方案的特点和优势。最后,基于某代工线的0.35m的工艺平台搭建了具体电路,包括:高压上电及内部电源电压产生电路、带隙基准产生电路、过流保护和短路保护电路、过温保护电路、驱动电路等。其后利用cadence spectre仿真工具对电路的每个模块以及整体电路进行了仿真,确保每个模块在各工艺角下都能够达到预期指标。在完成对大电流功率MOS的控制和驱动IC的电路设计、仿真分析、版图设计后,进行流片并测试分析。结果表明:该大电流功率MOS的控制和驱动IC可工作在10V到13V电源电压下,过温保护阈值为175℃,开关迟滞25℃,过流保护电流为300A,短路保护电流为500A。
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