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随着集成电路集成规模越来越大,与其相对应的功耗也跟随上升,造成芯片工作温度持续增加,电源、芯片散热成为了突出问题,本文通过对单相无刷直流风扇电机工作原理的分析和掌握,利用UMC0.6μmBiCMOS工艺,设计了单相直流风扇电机驱动IC,该款IC可实用于服务器电源、笔记本CPU和车载音响等设备的散热领域。驱动电路需要一个外置霍尔传感器配合使用,利用霍尔传感器反馈风扇电机转速和转子相位信息,经过内部逻辑运算模块的识别和处理,霍尔信号转化为功率管的控制信号,实现电磁力矩的适当切换,从而正确驱动风扇按原方向持续转动。根据上述原理,驱动电路中功率运算放大器的设计,采用第一级提供高增益,第二级提供功率驱动的两极结构,利用环路电阻比例以及增大放大器的失调电压来实现对输入霍尔信号的360倍线性放大和软开关切换功能,软开关切换功能是指输入霍尔信号幅值的高低调整,可以控制驱动电路输出电压上升沿的上升速度,利用此项功能,风扇电机随输入霍尔信号的幅值变化,可以自动调整换相输出时的电压上升速率,从而使风扇工作时具有低噪声特性。此外,整个电路还包含有基准源、电源电压比较器、高温保护和锁定检测与自动重启等功能模块,用以提高芯片的工作可靠性。电源电压比较器保证系统可以在2.2V低压供电时正常工作;锁死检测及自动重启功能是指当风扇电机因外在阻碍导致电机不转时,为防止电机过热烧毁,自动关断驱动电流2秒,同时每隔2秒对电机进行0.2秒的驱动尝试,直到电机恢复正常工作为止。本文利用EDA工具CANDENCE对电路进行设计,同时利用电路特性分析仿真软件HSPICE对电路的功率运算放大器、电源电压比较器和锁定检测及自动重启等主要子模块进行仿真,确定各个子模块电路的仿真结果满足设计要求,随后对整体电路进行仿真和版图设计。最后,为验证IC主要参数是否满足设计指标,对芯片小样进行了测试,所得结果令人满意。芯片工作电压范围为2.2V-13.8V,风扇电机转速与电源电压呈线性关系,具有较强的带负载能力,很宽的转速调节范围和低噪声特征。