適用于超聲電機驅動器的雙H橋電路設計
電子技術應用
肖培磊，黃燁琳，馬文超，張昊璞，解亞龍
中國電子科技集團公司第五十八研究所
摘要： 超聲電機作為新型電機，其電機驅動器的設計至關重要。基于0.18 μm高壓CMOS工藝設計了一款適用于超聲電機驅動器的雙H橋集成電路，本集成電路包含兩個相同的獨立裸芯，搭配簡單的外圍電路能夠實現兩路不同相位電壓的輸出。同時，內部集成了邏輯控制模塊可兼容TTL、CMOS兩種輸入電平，集成自適應死區控制可避免同一橋臂直通。最后，通過驗證板實測可滿足100 kHz的兩路不同相位電壓的輸出，可完成對超聲電機的有效驅動。
中圖分類號：TN402 文獻標志碼：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. 適用于超聲電機驅動器的雙H橋電路設計[J]. 電子技術應用，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.
中文引用格式： 肖培磊，黃燁琳，馬文超，等. 適用于超聲電機驅動器的雙H橋電路設計[J]. 電子技術應用，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（Ultrasonic Motor）作為近年來研發的一種新型電機，憑借其微型化、精度高、響應快、斷電自鎖及無電磁干擾等優良特性愈來愈多地被應用于深海潛航、太空探索等科研、軍工領域[1]。超聲電機工作原理不同于傳統電磁電機，其以壓電材料作為驅動單元，通過逆壓電效應將施加在驅動電極上的電信號轉化為自身的形變振動，附加以一定的機械結構可將這種形變振動轉換為直線運動或環形轉動[2]。
在超聲電機的應用中，驅動器扮演著非常重要的角色。目前常用的超聲電機驅動器仍然基于分立器件搭建，其集成度與可靠性均較低，因此進一步制約了超聲電機小型化、高集成度化應用的發展。本文基于高壓CMOS工藝，設計了一款適用于超聲電機驅動器的雙H橋集成電路，通過使用該電路可有效減少超聲電機驅動器的元器件數量，降低驅動系統設計的復雜性。
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作者信息：
肖培磊，黃燁琳，馬文超，張昊璞，解亞龍
（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214035）
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