高可靠BLDCM驅(qū)動電路換相控制法研究.pdf

1、隨著信息時代和數(shù)字化時代的到來，電子元件集成度愈來愈高，各種消費類電子產(chǎn)品呈現(xiàn)出輕薄化，小型化的發(fā)展趨勢。空間越來越小，集成度越來越高，電子產(chǎn)品散熱問題愈發(fā)突出，因此無刷直流電機（BLDCM，Brushless DC Motor）被廣泛使用。然而各種 BLDCM驅(qū)動電路換相控制國內(nèi)鮮有涉及，國際上也主要為兩家大廠所壟斷，如日本的Sanyo和Rohm，因此研究BLDCM驅(qū)動電路換相控制具有重要的學(xué)術(shù)意義和經(jīng)濟價值。
　　本論文主要對

2、高可靠 BLDCM驅(qū)動電路換相控制進行研究。通過分析工作原理，研究了高可靠 BLDCM驅(qū)動電路的換相控制法。主要包括：反沖電壓產(chǎn)生及抑制機理與抑制方法；研究 BLDCM換相的軟開關(guān)控制法。創(chuàng)新性提出兩種換相控制電路：反沖電壓抑制電路與軟開關(guān)換相控制電路。具體創(chuàng)新如下：
　?、偬岢鲆环N感性負載反沖吸收電路（KAC，Kickback Absorption Circuit：IEEE T-IE，2011.02）。該電路利用高速比較器檢測感

3、性反沖電壓是否出現(xiàn)。一旦檢測到反沖電壓，高速比較器會產(chǎn)生一組邏輯控制信號用以調(diào)整 H橋的工作狀態(tài)，實現(xiàn)電流續(xù)流以吸收反沖電壓。此吸收電路可完全集成至驅(qū)動IC內(nèi)部，同時無需外置功率齊納二極管和大電容。該電路主要用于功率管內(nèi)置的單相BLDCM驅(qū)動電路。該反沖電壓吸收電路已成功通過UMC0.6μm18V2P2M BCD工藝流片驗證。在散熱BLDCM上實測：未加反沖電壓吸收電路時，反沖電壓超過4.9V，加反沖電壓吸收電路后反沖電壓只有1.5V。

4、
　　②提出一種反沖電壓抑制驅(qū)動拓撲結(jié)構(gòu)（Electronics and Signal Processing，2011.06）。新驅(qū)動拓撲引入了電源分離電路，當反沖電壓出現(xiàn)時，該拓撲能自動控制外置 H橋工作以抑制反沖電壓。新驅(qū)動拓撲無需功率齊納二極管，大電容和高速檢測比較器。此外該驅(qū)動拓撲不會增加任何元器件。該電路主要用于功率管外置的單相BLDCM驅(qū)動電路。該驅(qū)動拓撲已通過本論文設(shè)計的功率管外置驅(qū)動IC驗證：實測發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)的驅(qū)動

5、拓撲，反沖電壓超過30V，采用新驅(qū)動拓撲反沖電壓只有4.0V。
　?、厶岢龈呔攘銣囟认禂?shù)電流基準源。該電流基準源基于片上電阻，采用電流模工作模式，折中考慮電阻的溫度系數(shù)、面積以及電流基準源的變化率因素，設(shè)計時選用P+擴散電阻。該電流基準源已通過UMC0.6μm18V2P2M BCD工藝流片驗證。實驗結(jié)果表明電源電壓3.3V，溫度-40℃~+85℃時最大溫度系數(shù)為74ppm/K；電源電壓從2.5V~5.5V，溫度分別為-40℃、2

6、5℃和85℃時，電流基準源的線性調(diào)整率分別為：-40℃時0.27％，25℃時0.27%，85℃時0.39%。
　?、芴岢鯞LDCM驅(qū)動電路軟開關(guān)換相控制方法?；谏鲜隹刂品椒ㄔO(shè)計了兩種實現(xiàn)途徑：一是設(shè)計了一種軟開關(guān)比較器電路，該電路主要用于單相 BLDCM驅(qū)動電路的軟開關(guān)換相控制；二是提出了一種PWM（pulse-width modulation）軟開關(guān)換相控制法，該方法主要用于三相 BLDCM驅(qū)動電路的軟開關(guān)換相控制。上述兩種軟