[发明专利]基于N通道和P通道MOSFET的音圈电机高速驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种音圈电机的驱动系统，具体涉及一种航天应用满足高可靠性要求的音圈电机高速驱动系统。

背景技术

目前，频带要求较高的快速控制反射镜大多采用压电陶瓷驱动，其结构谐振频率可以高达几百，甚至上千赫兹，但所需的驱动电压一般要几百伏，并且驱动器的行程小，一般只有十几到几十微米。而音圈电机的行程比压电陶瓷高出两个数量级，驱动电压通常低于二十伏。音圈电机(VCM)是通过考虑扬声器是由根据在扬声器的音圈中流动的音频电流和由永磁体产生的磁力之间的弗莱明左手定则所产生的力来回振动的事实开发的。直流电机或者步进电机进行旋转运动，然而，音圈电机能进行短距离直线往复运动，因而音圈电机可用于快速控制反射镜。

现今的电机集成桥驱动器如IR2130功能强大，但通常是针对高压如最高可达600V的领域内应用，桥驱动器的工作电压不低于12V，还需要采用外部电容进行H桥栅极电压的自举升压，当电容参数选择不合理，可能导致电机无法工作甚至造成损坏。对应快速控制反射镜，需要的力矩小，工作电压较低如5V，使用应用于高压领域的集成桥驱动器不仅存在资源浪费，还可能出现因反馈电压过低导致芯片出现保护而无法工作，而且采购满足航天应用要求的低压应用产品困难，因此需要对音圈电机的驱动电路进行精细设计。

发明内容

本发明为解决现有采用高压领域的集成桥驱动器存在资源浪费，且导致电机无法工作等问题，提供一种基于N通道和P通道MOSFET的音圈电机高速驱动系统。

基于N通道和P通道MOSFET的音圈电机高速驱动系统，包括控制器、组合逻辑保护电路、集成驱动器和H桥驱动电路；所述控制器输出四路逻辑信号Ain、Bin、Cin和Din经组合逻辑保护电路处理后形成四路驱动逻辑信号A、B、C和D，将所述四路驱动逻辑信号A、B、C和D送入集成驱动器进行功率放大，获得四路驱动信号A_BUF、B_BUF、C_BUF和D_BUF，所述四路驱动信号A_BUF、B_BUF、C_BUF和D_BUF用于驱动H桥驱动电路，所述H桥驱动电路通过对所述四路驱动信号的高低电平和占空比进行调节，实现对音圈电机的方向和速度的控制；所述组合逻辑保护电路输出的四路驱动逻辑信号要求满足以下条件：驱动逻辑信号A和C相位相反，驱动逻辑信号B和D正脉冲宽度小于A和C的正脉冲宽度；所述驱动逻辑信号B上升沿滞后驱动逻辑信号A的上升沿，驱动逻辑信号D的上升沿滞后驱动逻辑信号C的上升沿，且滞后的时间大于P型MOSFET从导通到截止的时间，所述驱动逻辑信号B的下降沿超前驱动逻辑信号A的下降沿，驱动逻辑信号D的下降沿超前驱动逻辑信号C的下降沿，且超前的时间大于N型MOSFET从导通到关断的过渡时间。

本发明的有益效果：

一、本发明通过严格的上电顺序要求和组合逻辑保护电路，避免上电时出现驱动桥的上下臂导通功耗增大，烧毁器件。

二、本发明通过使用P型和N型MOSFET的组合，两种类型的MOSFET的源极都为固定电压，栅极的控制信号仅需要较小的幅度(大于门限电压)即可实现驱动。

三、本发明通过对控制器输出的四路驱动逻辑信号进行限定，避免在音圈电机的动态驱动过程中驱动桥的上下臂导通功耗增大。

附图说明

图1为本发明所述的基于N通道和P通道MOSFET的音圈电机高速驱动系统中音圈电机驱动系统框图；

图2为本发明所述的基于N通道和P通道MOSFET的音圈电机高速驱动系统中H桥驱动电路原理图；

图3为本发明所述的基于N通道和P通道MOSFET的音圈电机高速驱动系统中组合逻辑保护电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，基于N通道和P通道MOSFET的音圈电机高速驱动系统，包括控制器、组合逻辑保护电路、集成驱动器和H桥驱动电路；其特征是，所述控制器输出四路逻辑信号Ain、Bin、Cin和Din经组合逻辑保护电路处理后形成四路驱动逻辑信号A、B、C和D，将所述四路驱动逻辑信号A、B、C和D送入集成驱动器进行功率放大，获得四路驱动信号A_BUF、B_BUF、C_BUF和D_BUF，所述四路驱动信号A_BUF、B_BUF、C_BUF和D_BUF用于驱动H桥驱动电路，所述H桥驱动电路通过对所述四路驱动信号的高低电平和占空比进行调节，实现对音圈电机的方向和速度的控制；所述驱动逻辑信号A和C相位相反，驱动逻辑信号B和D正脉冲宽度小于A和C的正脉冲宽度；