《電子技術(shù)應(yīng)用》
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适用于超声电机驱动器的双H桥电路设计
电子技术应用
肖培磊,黄烨琳,马文超,张昊璞,解亚龙
中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要: 超声电机作为新型电机,其电机驱动器的设计至关重要。基于0.18 μm高压CMOS工艺设计了一款适用于超声电机驱动器的双H桥集成电路,本集成电路包含两个相同的独立裸芯,搭配简单的外围电路能够实现两路不同相位电压的输出。同时,内部集成了逻辑控制模块可兼容TTL、CMOS两种输入电平,集成自适应死区控制可避免同一桥臂直通。最后,通过验证板实测可满足100 kHz的两路不同相位电压的输出,可完成对超声电机的有效驱动。
中圖分類號(hào):TN402 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245450
中文引用格式: 肖培磊,黃燁琳,馬文超,等. 適用于超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的雙H橋電路設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2025,51(1):40-45.
英文引用格式: Xiao Peilei,Huang Yelin,Ma Wenchao,et al. Design of a dual H-bridge integrated circuit for ultrasonic motor driver[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(1):40-45.
Design of a dual H-bridge integrated circuit for ultrasonic motor driver
Xiao Peilei,Huang Yelin,Ma Wenchao,Zhang Haopu,Xie Yalong
No.58th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract: Ultrasonic motor as a new type of motor,the design of motor driver is very important.Based on 0.18 μm HV CMOS process,this article designed a dual H-bridge integrated circuit suitable for ultrasonic motor driver.The integrated circuit contains two identical independent die.Paired with simple peripheral circuits,it can produce two independent different-phase voltage outputs.In addition,the internal integrated logic control module is compatible with both TTL and CMOS input levels.The integrated adaptive dead-time control module avoids simultaneous conduction of both arms of the bridge.Finally,through demo board test virification,it can output two different-phase voltage at 100 kHz.It can be seen that this circuit can effectively drive an ultrasonic motor.
Key words : ultrasonic motor;dual H-bridge;motor driver;logic control module;dead-time control module

引言

超聲電機(jī)(Ultrasonic Motor)作為近年來(lái)研發(fā)的一種新型電機(jī),憑借其微型化、精度高、響應(yīng)快、斷電自鎖及無(wú)電磁干擾等優(yōu)良特性愈來(lái)愈多地被應(yīng)用于深海潛航、太空探索等科研、軍工領(lǐng)域[1]。超聲電機(jī)工作原理不同于傳統(tǒng)電磁電機(jī),其以壓電材料作為驅(qū)動(dòng)單元,通過(guò)逆壓電效應(yīng)將施加在驅(qū)動(dòng)電極上的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為自身的形變振動(dòng),附加以一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)可將這種形變振動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或環(huán)形轉(zhuǎn)動(dòng)[2]。

在超聲電機(jī)的應(yīng)用中,驅(qū)動(dòng)器扮演著非常重要的角色。目前常用的超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器仍然基于分立器件搭建,其集成度與可靠性均較低,因此進(jìn)一步制約了超聲電機(jī)小型化、高集成度化應(yīng)用的發(fā)展。本文基于高壓CMOS工藝,設(shè)計(jì)了一款適用于超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的雙H橋集成電路,通過(guò)使用該電路可有效減少超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的元器件數(shù)量,降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。


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作者信息:

肖培磊,黃燁琳,馬文超,張昊璞,解亞龍

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所,江蘇 無(wú)錫 214035)


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