无刷直流振动电机驱动电路设计

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1、万方数据第40卷第3期微电子学V01．40，No．32010年6月MicroelectronicsJun．2010无刷直流振动电机驱动电路设计徐跃，杨英强(南京邮电大学电子科学与工程学院，南京210003)摘要：基于CSMC0．5脚CMOS工艺，设计了一种集成开关型霍尔传感器的无刷直流振动电机全桥驱动电路。起动时采用Full_on模式，通过缩短起动时间和增大起动电流，提高振动电机起动的可靠性。起动结束后转入正常PWM模式。仿真结果表明，该驱动电路工作在2．5---4V电源，能对最小o．2n1V的霍尔信号放大，并能有效消除4mV的失调电压，最大输出电流可

2、达300mA。关键词：无刷直流振动电机；霍尔传感器；驱动电路中图分类号：TN431．2文献标识码：A文章编号：1004—3365(2010)03-0354-04DesignofBrushlessDCVibrationMotorDriverXUYue。YANGYingqiang(CollegeofElectronicScience＆Engineering，NanjingUnizersityofPostsandTelec删ations，Nanjing210003，P．Ro协m)Abstract：BasedOnCSMC’s0．5btmCMOStechnolo

3、gy，afullbridgedrivercircuitwithswitchingHallsensorwasdesignedforbrushlessDCvibrationmotor．Thecircuitstartedwithfull-onmodeatstartingphase，andafterstart-up．itshiftedtOnormalPWMmode．Thestart-upreliabilityofvibrationmotorwasimpmvedbyreducingstart-uptimeandincreasingstart-upcurrenLS

4、imulationresultsshowedthat，operatingat2．5VtO4V，thepro—poseddrivercircuitcouldamplifyHallsignaldowntO0．2mV。caneell4mVofinputoffsetvoltageandoutput300mAofcurrent．Keywords：BrushlessDCvibrationmotor；Hallsensor；DrivercircuitEEAOC：2570P1引言霍尔磁场传感器是一种利用霍尔效应原理实现磁电转换的器件，常用于磁场的检测。用CMOS或BiC

5、MOS工艺制造的霍尔磁场传感器具有工艺简单、成本低等优点。此外还可与控制、驱动电路集成在同一个芯片内，从而降低系统功耗，增加可靠性，实现小型化。集成CMOS霍尔传感器已广泛应用在工业控制、智能仪器仪表和消费类电子等领域。本文设计了一种无刷直流振动电机驱动电路，内部集成开关型CMOS霍尔传感器，用来检测无刷直流电机永磁转子的磁极位置[1]，产生相应霍尔信号来控制驱动电路输出正确的电压极性，实现无刷直流电机连续的旋转。但是，集成的CMOS霍尔传收稿日期：2009—11—05；定稿日期：2010-01—14基金项目：江苏省教育厅自然科学基金资助项目(TJ20

6、6012)感器对生产工艺波动、温度和应力都很敏感。工艺的偏差、芯片内温度梯度以及芯片封装时的应力等因数，都会使霍尔传感器产生严重的失调电压和低频噪声[2’3]。这些非理想因素甚至大到掩盖了需要检测的霍尔信号。本文采用准斩波技术，即动态失调消除技术，通过对霍尔传感器输出的电流进行正交电流旋转，将有用的霍尔信号分解为极性相反的信号，而使失调信号极性始终保持不变。再通过采样保持和相加电路，实现失调信号的动态消除。为了实现直流振动电机高可靠起动要求，驱动电路设计为两种工作模式。起动时，驱动电路工作在Full-on模式下，通过输出最大电流，增大转速和缩短起动时间

7、，实现振动电机可靠起动。起动结束后，驱动电路进入PWM工作模式，通过降低输出电流，使振动电机进入稳定的工作状态。万方数据第3期徐跃等：无刷直流振动电机驱动电路设计3552电路设计图1为驱动电路整体框图，主要分为前端开关型霍尔信号产生电路(虚框内所示)和后端控制逻辑及驱动电路两大部分。除此之外，还有时钟振荡及分频电路、欠压锁定电路、过热保护电路等。电路的工作原理如下：当霍尔器件检测到直流电机永磁转子的磁场，产生混叠有失调的霍尔信号。通过电流旋转控制电路、放大电路、采样保持电路和相加电路，实现对微弱霍尔信号的有效放大和对失调信号的动态消除。然后通过施密特触

8、发器生成开关型数字霍尔信号。这样，前端电路实现对霍尔信号的检测、放大、再生等功能。接下来，将数