【摘 要】
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功率MOSFET是应用最为广泛的功率器件之一,功率MOSFET及其驱动电路广泛应用于工业机器人、工业控制设备、家电、无人机、新能源交通等领域。针对不同性能的功率MOSFET研究与设计合适的栅极驱动电路具有重要的研究与应用价值。本课题基于1μm BCD工艺设计了一种100 V功率MOSFET栅极驱动电路。电路为半桥结构,可用于同步DC-DC开关管驱动、PWM电机驱动等应用领域中。电路设计指标:1、高
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功率MOSFET是应用最为广泛的功率器件之一,功率MOSFET及其驱动电路广泛应用于工业机器人、工业控制设备、家电、无人机、新能源交通等领域。针对不同性能的功率MOSFET研究与设计合适的栅极驱动电路具有重要的研究与应用价值。本课题基于1μm BCD工艺设计了一种100 V功率MOSFET栅极驱动电路。电路为半桥结构,可用于同步DC-DC开关管驱动、PWM电机驱动等应用领域中。电路设计指标:1、高侧与低侧通道采用8 V-14 V的电压供电;2、输入端口兼容3.3 V、5 V以及15 V的TTL输入逻辑信号;3、典型信号延迟不大于27 ns;4、驱动级电路的输出电流能力1.4 A;5、芯片在高端浮动地HS摆率（dv/dt）不大于100 V/ns时能够正常工作。本文根据芯片指标要求,确定了电路基本结构框图,并基于此进行电路设计。考虑到电路低延时和dv/dt抗扰能力的要求,基于电流减法器的思想,对传统电平位移电路进行改进,本课题中所使用的电平位移电路具有100 V/ns的dv/dt抗扰能力,输入输出信号延时在常温tt工艺角下小于7 ns。针对窄脉冲传输的问题,提出了一种窄脉冲传递方案。将电平位移模块所能传递最小脉冲宽度的限制条件,由受窄脉冲产生模块中的RC延迟时间和电平位移模块锁存器翻转时间限制,转变为受D触发器翻转时间和逻辑门翻转时间限制。以本设计中所使用的电平位移模块为例,采用窄脉冲传递技术,将所能传递最窄脉冲宽度从20 ns降低到1 ns,同时提升了电平位移电路所能处理的最大信号频率。本文还对电路中所使用的子模块电路进行了分析和仿真,验证子模块电路符合设计要求后,对芯片进行了整体仿真,验证了电路功能。
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