步进电机是一种将电脉冲信号转换成对应的线位移或者角位移的电机,以其价格低廉、无累积误差、精度高等优势在人们的生产生活中具有广泛的应用。步进电机需要与控制器及驱动器组成系统才能进行工作,其中驱动器的驱动方式及性能对步进电机的使用效果具有重要影响。论文对具有细分控制能力的步进电机驱动芯片设计技术进行研究。支持细分控制的步进电机驱动芯片是目前主流产品,但基本为国外公司所垄断,研制具有我国自主知识产权的高可靠性步进电机驱动芯片具有重要意义并已成为国内许多集成电路设计企业的研究热点。论文首先对支持细分控制的步进电机驱动芯片的工作原理进行了详细的分析,给出了芯片整体架构和其中关键技术的实现方式。芯片电路分为高压和低压两部分,高压部分包括H桥、电荷泵、电平迁移、电流检测等模块。论文设计了一种新型电流检测电路,用于检测H桥中线圈绕组的电流,该检测电路无需使用检测电阻或其它电流传感元件,避免了功率损耗并具有精度高、延迟低等特点,保证了电流控制精度和输出信号的频率;电荷泵电路具有较强的带载能力,内置了电压监视电路和控制电路,可精确控制内部高端功率MOS管驱动电压的产生;高压模块的设计考虑了极端情况下晶体管各极之间可能出现的电压,对所有可能超耐压的器件设计了保护电路,提高了设计的可靠性。低压部分包括启动电路、低压差线性稳压器、振荡器及各种保护电路。论文设计了两种新型片外无容低压差线性稳压器电路,分别为模拟和数字模块供电,两种稳压器均有较强的带载能力和快速负载调节能力;为提高系统可靠性,设计了全局使能、欠压保护、过温保护等保护电路。驱动器芯片采用华润上华CSMC 0.18μm BCD工艺设计,电路和版图设计在Cadence环境下完成,采用HSPICE、ADMS仿真工具对电路进行了严格验证。驱动器芯片可支持32、16、8等步进工作模式,最高工作电压为40 V,可以输出35 V,±2.5 A的驱动电流,最高步进频率1 MHz,电流控制误差小于4%,达到预期设计目标。