【硕士论文】H桥功率驱动电路的设计研究.pdf

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1、电子科技大学硕士学位论文H桥功率驱动电路的设计研究姓名：袁涛申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：罗萍20051209独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：塞些日期：弘眵年『2月；』日关于论文使

2、用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：盔碴导师签名：逻益日期：弘西年位月5f日。电子科技大学硕士学位论文转矩或力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。按照使用动力源的不同，运动控制可分为气动、液动和电动三大类。电气

3、运动控制更容易实现与微型计算机的接口，以及具有其他明显的优点，因而在中小功率的运动控制系统中，大多采用电气控制。电气运动控制体现了控制电机技术、传感器技术、电力电子技术、微电子技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。由于微处理器和传感器的作用，赋予系统以智能，故又称电气运动控制为智能运动控制(htelligentMotionCorl仃01)。电力电子技术、功率半导体器件的发展对电机控制技术的发展影响极大，它们是密切相关、相互促进的。近30年来，电力电子技术的迅猛发展，带动和改变着电机控制

4、的面貌和应用。驱动电动机的控制方案有三种：工作在通断两个状态的开关控制、相位控制和脉宽调制控制，在单向通用电动机的电子驱动电路中，主要的器件是晶闸管，后来是用相位控制的双向可控硅，最新产品是内部具有保护电路的Ac开关。50年代末期出现的晶闸管器件，取代了原先的电动机一发电机组、交磁电机扩大机、磁放大器、电子管放大器。在这以后，这种半控型功率器件一直主宰着电机控制市场。到70和80年代才先后出现了全控型功率器件GTO晶闸管、GTR、POwER—MOsFET、IGBT和McT等。利用这种有自关断能力

5、的器件，取消了原来普通晶闸管系统所必需的换相电路，简化了电路结构，提高了效率，提高了工作频率，降低了噪声，也缩小了电力电子装置的体积和重量。谐波成分大、功率因数差的相控变流器逐步由斩波器或PwM变流器所代替，明显地扩大了电机控制的调运范围，提高了调速精度，改善了快速性、效率和功率因数。从80年代初开始，各国半导体厂商不断开发各种功率集成电路，并已在许多领域得到越来越广泛的应用。功率集成电路是电力电子技术和微电子集成技术的结合。它将半导体功率器件与驱动、逻辑、控制、检测、自诊断、保护电路集成在同一

6、个芯片上或一个混合模块里，从而使功率器件注入了智能，故又称为智能功率集成电路(SmaItPowerIC)【4】[5】【6】。智能功率集成电路实现了集成电路功率化，功率器件集成化和智能化，使功率与信息控制统一在一个芯片内，成为机电一体化系统中弱电与强电的接口。它不但提供～定功率输出能力，而且具有逻辑、控制、传感、检测、保护和自诊断等功能，通过智能作用对功率器件状态进行监控。例如，负载开路、过电流、输出短路、电源短路、电源欠电压、过电压、过热等不正常故障出现，电路即做出保护，并输出故障诊断信号。大多

7、数功率集成电路的输入都是订L或CMOS电平兼容，可以直接由微处理器控制，状态信息也可反馈至微处理器。第一章引言智能功率集成电路可分为模拟型和开关型两大类。模拟型以功率运算放大器集成电路为代表。开关型包括单开关的智能功率开关、半桥功率开关、H桥功率开关和三相逆交桥功率开关等。本课题设计的低压大电流H桥功率驱动器是一种典型的智能功率集成电路(sPIc)。它不仅集成了DMOs功率器件与BiCMoS控制电路，而且也集成自动检测及保护电路，使其具有短路、过热、过流、欠压等保护功能及自我诊断功能，具有体积小

8、、重量轻、效率高、可靠性高、成本低等优点。广泛应用于直流电机和步进马达驱动、位置与速度伺服系统、工业机器人、各种数控设备、打印机和绘图仪等军民两用领域。1．2国内外发展动态近几年来国际著名的半导体集成电路厂商开发了大量的集成H桥功率驱动集成电路，在电机控制驱动器中占有举足轻重的地位，例如：摩托罗拉公司(Motorola)新推出的电机控制芯片MPCI7500系列，分别带有单、双和四个H—bridge控制器，当与一颗Mcu结合使用时，这些芯片是控制单个、两个和四个电机的理想选择。英飞凌公司(Infi