用于电机驱动芯片高压电荷泵电路设计

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1、第37卷第4期电子器件V01．37No．4ChineseJournalofElectronDevicesAug．20142014年8月DesignofaHighVoltageChargePumpCircuitforMotorDriversG0Aihua(HuaianCollegeofInformationTechnology，Huai’anJiangsu223003，China)Abstract：Basedonswitchedcapacitorsystemtheory，achargepumpwasdesigned，whichcouldprovidesupplyvoltagef

2、ormotordriverICs．Toachievethegoal，azerotemperaturecoeficienthighvoltagedifferencedetectioncircuit，~edbackcircuitsandcurrentcontrolcircuitsweredesigned．SimulationbasedonHHNEC0．35IxmBCDprocesshadbeencompletedandthechipwasfabricated．Experimentalresultsdemonstratethattheoutputvohagevarieslinear

3、withtheinputvoltageandtheripplevoltageisasloweras560mV．Theresultisconsistentwiththegoaloftheprojectanditprovesthecorectnessoftheprojectplan．Keywords：powermanagement；chargepump；switchcapacitor；steppermotorEEACC：8110；8340doi：10．3969／j．issn．1005—9490．2014．04．014用于电机驱动芯片的高压电荷泵电路设计水郭艾华(淮安信息职业技术学

4、院，江苏淮安223003)摘要：基于开关电容系统理论，提出了一种用于步进电机芯片中H桥驱动电路的电荷泵电路。电路设计了零温度系数的高压压差检测电路、线形调制的反馈控制电路和泵电容充电电流控制电路。基于HHNEC0．35mBCD工艺平台进行电路设计，并完成流片。测试结果显示，电荷泵电路输出电压跟随输入电压线性变化，输出电压范围为13V～41V，纹波电压大小约为560mV。所获结果与设计目标保持一致，证明了设计思想的正确性。关键词：电源管理；电荷泵；开关电容；步进电机中图分类号：TN432文献标识码：A文章编号：1005—9490(2014)04—0645—05基于开关电容技术的

5、电荷泵以其低成本、低电不适于高压电路中的电荷泵设计；低压电路中的电磁干扰和高功率效率的优良特性，广泛用于各种芯容充放电方式，在高压电路中启动效率低，启动片中的升压电路模块J。步进电机驱动芯片主要时间长，放电时峰值电流大，不能应用于高压电路中包括控制电路，H桥驱动电路和电源管理模块。其的电荷泵设计。中，H桥栅极驱动电压则来自于电源管理模块中的电荷泵电路的升压输出电压。电荷泵电路将驱动芯。片宽输入范围的高电压转化为与输入电压成线性关系的升压输出电压，如图1所示。为了实现图1所。示的线性升压关系，需要在电荷泵中设计特殊的反O馈控制环路，以调节和稳定输出电压。。在不同的应用场合，电荷

6、泵的反馈检测电路和图1线性升压关系图反馈控制模式也各不相同。目前的电压反馈检测电本文提出了一种包含特殊反馈检测电路的电荷路主要采用电阻分压方式J，并不适合高压电荷泵电路，采用线性调制模式，对电荷泵泵电容的充电泵中的高压压差检测要求；反馈控制模式种类电压进行了控制，电荷泵电路充放电过程平稳，输出多，控制复杂，对电路的反馈检测电路速度要求高，电压跟随输入电压线性变化，且电压稳定，纹波低。项目来源：应用于安防领域具有1／4步微步细分功能的步进电机驱动芯片项目(2012AZ201)；淮安信息职业技术学院创新基金(projecthxyc2013001)收稿日期：2014—02—17修改

7、日期：2014—03-12电子器件第37卷1两倍压电荷泵基本原理电荷泵电路通常也称为开关电容转换器，主要P由时钟信号产生器、逻辑电路、MOSFET构成的开关阵列、片内或外接泵电容及其他一些外围电路构成。最早的理想电荷泵模型是J．Dickson在1976年提出j，其基本思想是通过电容对电荷的积累效应而P产生高压使电流由低电势流向高电势。在Dickson提出开关电容阵列作为储能元件的基本思想启发下，产生出两相倍压器拓扑结构，如图2所示。图3新型电荷泵电路总体结构图2．2压差检测比较电路压差检测比较电路主要包