一种单片CMOS数模混合和功率驱动集成电路制造技术

本发明专利技术公开了一种单片CMOS数模混合和功率驱动集成电路，包括：接收解码电路模块，用于对输入信号进行放大后解码得到输出控制信号组合；电平转换电路模块，用于对所述输出控制信号组合进行电平转换后产生输出驱动信号组合；输出控制模块，用于根据所述输出驱动信号组合进行电荷泵升压和/或延时缓冲处理，生成高端驱动信号组合和相应的低端驱动信号组合；功率驱动模块，包括至少一组H桥驱动电路，每组H桥驱动电路根据所述高端驱动信号组合和相应的低端驱动信号组合产生两个输出至一个外部设备的两端，以向所述外部设备提供驱动电流。本发明专利技术实现了数字、模拟和功率驱动三部分的统一，从而可以显著节省芯片成本和PCB板的生产制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路领域，具体涉及一种单片CMOS数模混合和功率驱动集成电 路，应用于遥控玩具。
技术介绍
玩具是儿童喜爱的物品之一，而遥控玩具车由于其在开发儿童智力运动能力方面 的作用更是受到青少年儿童的青睐。然而现有的遥控玩具车大多是采用一块遥控接收解码 的数字集成电路和外接的分立功率器件驱动马达的技术方案，而且马达的功率驱动一般采 用双极性(Bipolar)晶体管来构成。但是分立的功率驱动器件采用的Bipolar工艺和遥控 接收解码部分的数字集成电路采用的标准CMOS工艺技术不能很好的兼容。当然，采用工艺 非常复杂且价格昂贵的BCD(Bip0Iar-CMC)S-DMOS双极性CM0S-DM0Q工艺技术可以解决两 者之间的矛盾，但这样无疑会大大地增加工艺的复杂性，降低成品率，明显地提高芯片的成 本，因此目前很少见到。在综合考虑材料成本和性能的情况下，所以不得不采用现有的分开 技术方案来实现，但是，由于马达功率驱动部分采用了许多分立器件，在生产加工上需要更 多的人工或机器来插件，并在PCB(印刷线路板)的增加了许多焊接点，一方面加大了 PCB 面积另一方面降低了良品率和可靠性，进一步提高了人工和制造成本。图1示出了现有的遥控玩具车采用的接收解码和功率驱动分开的技术方案的原 理图。其中1是高频接收解调模块，2是稳压电路模块(由分立器件构成)，3是接收解码模 块(由接收解码集成电路IC和一些外围元器件组成)，4是马达功率驱动模块(由分立器 件构成)，5是外接转动马达，6是外接电源。从中可以看到现在常用的分开技术方案涉及的 元器件的数量非常多，不但成本高，而且也不利于组织生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术和生产上的缺陷，提出一种单片 CMOS数模混合和功率驱动集成电路，实现了数字、模拟和功率驱动三部分的完美统一，从而 可以显著节省芯片成本和PCB板的生产制造成本。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种单片CMOS数模混合和功率驱动集成 电路，包括接收解码电路模块，用于对输入信号进行放大后解码得到输出控制信号组合； 电平转换电路模块，用于对所述输出控制信号组合进行电平转换后产生输出驱动信号组 合；输出控制模块，用于根据所述输出驱动信号组合进行电荷泵升压和/或延时缓冲处理， 生成高端驱动信号组合和相应的低端驱动信号组合；功率驱动模块，包括至少一组H桥驱 动电路，每组H桥驱动电路根据所述高端驱动信号组合和相应的低端驱动信号组合产生两 个输出至一个外部设备的两端，以向所述外部设备提供驱动电流。进一步地，所述接收解码电路模块，包括两级输入信号放大器、振荡器、时序产生 及解码电路和输出锁存器组；其中，所述两级输入信号放大器的输入端连接到所述输入信 号，所述两级输入信号放大器的输出端和所述时序产生及解码电路的一个输入端连接；所述振荡器产生所述时序产生及解码电路所需的时钟信号，并输出到所述时序产生及解码电 路的另一个输入端；所述时序产生及解码电路经过解码产生的输出连接到所述输出锁存器 组的输入端；所述输出锁存器组输出所述输出控制信号组合至所述电平转换电路。进一步地，所述电平转换电路模块，包括两个倒沟道宽长比的P沟道金属氧化物 半导体场效应管PM0SFET1和PM0SFET2、两个沟道宽长比小于50的N沟道金属氧化物半导 体场效应管NM0SFET3和NM0SFET4 ；其中，PM0SFET1和PM0SFET2的源极接电源；NM0SFET3 和NM0SFET4的源极接地；PM0SFET1的漏极分别连接NM0SFET3的漏极和PM0SFET2的栅极； PM0SFET2的漏极分别连接NM0SFET4的漏极和PM0SFET1的栅极；NM0SFET2和NM0SFET4的 栅极分别连接到一对互为反向的输出控制信号组合，所述互为反向的输出控制信号组合根 据所述接收解码电路模块输出的所述输出控制信号组合获得。进一步地，所述H桥驱动电路，包括高端部分和低端部分；其中，所述高端部分， 包括两个沟道宽长比大于50的P沟道金属氧化物半导体场效应管PM0SFET5和PM0SFET6 ； 所述低端部分，包括两个沟道宽长比大于50的N沟道金属氧化物半导体场效应管 NM0SFET7 和 NM0SFET8 ；所述 PM0SFET5 和 PM0SFET6 的源极接电源；NM0SFET7 和 NM0SFET8 的源极接地；PM0SFET5的漏极连接NM0SFET7的漏极，并作为一个输出端连接到所述外部设 备绕组线圈的一端；PM0SFET6的漏极连接NM0SFET8的漏极，并作为另一个输出端连接到所 述外部设备绕组线圈的另一端；PM0SFET5和PM0SFET6的栅极分别连接到所述输出控制模 块所产生的高端驱动信号组合上；NM0SFET7和NM0SFET8的栅极分别连接到所述输出控制 模块所产生的低端驱动信号组合上。进一步地，所述PM0SFET5、PM0SFET6、NM0SFET7 和 NM0SFET8 均设置有源漏寄生二极管。进一步地，所述高端部分进一步使用两个沟道宽长比大于50的N沟道金属氧化物 半导体场效应管NM0SFET5和NM0SFET6替换PM0SFET5和PM0SFET6，并分别在所述NM0SFET5 和NM0SFET6的源极和漏极之间并联独立的反向二极管。进一步地，所述H 桥驱动电路的 PM0SFET5/NM0SFET5、PM0SFET6/NM0SFET6、 NM0SFET7和NM0SFET8采用环栅结构。进一步地，还包括稳压电路模块，用于产生不随外界电压波动的稳定电压，并输 出所述稳定电压至所述接收解码电路模块和外部的高频接收解调模块。进一步地，所述输入信号由所述高频接收解调模块生成。进一步地，还包括与所述输出控制模块连接的热保护电路；所述热保护电路，进 一步包括绝对温度比例PTAT电流源、串联二极管温度检测电路和滞回比较器，其中，所述 PTAT电流源产生的基准电压和所述串联二极管温度检测电路的输出端分别连接到所述滞 回比较器的两个输入端，所述滞回比较器的输出端连接至所述输出控制模块。进一步地，还包括与所述功率驱动模块连接的过流保护电路模块，用于监测所述 功率驱动模块的输出电流，当所述输出电流超过设定值时，关断所述功率驱动模块的控制 信号。进一步地，所述单片CMOS数模混合和功率驱动集成电路由硅材料或者绝缘体硅 制成。本专利技术的有益技术效果与目前的通常的采用分立器件的技术方案相比，本专利技术采用低成本的CMOS工艺 技术，将遥控玩具的整个技术方案中数字接收解码电路、功率马达驱动电路和稳压电路等 都集成在单个硅片上，工艺生产成本低，工艺兼容性好，应用电路简单，从而大大降低了芯 片成本和后续的人工、制造成本。由于H桥功率驱动电路采用了大沟道宽长比(一般认为沟 道宽长比大于50)的MOSFET作为功率输出，无需增加任何特殊工艺，在实现较大的输出电 流的同时，使H桥功率驱动电路的导通电阻较小，响应速度较快，电路自身的发热量降低， 提高了所述集成电路的可靠性。附图说明图1是现有技术中遥控玩具分开的技术方案的示意图；图2是本专利技术实施例的电路组成示意图；图3是本专利技术实施例中所述接收解码电路模块的示意图；图4是本专利技术实施例中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种单片ＣＭＯＳ数模混合和功率驱动集成电路，其特征在于，包括：接收解码电路模块，用于对输入信号进行放大后解码得到输出控制信号组合；电平转换电路模块，用于对所述输出控制信号组合进行电平转换后产生输出驱动信号组合；输出控制模块，用于根据所述输出驱动信号组合进行电荷泵升压和／或延时缓冲处理，生成高端驱动信号组合和相应的低端驱动信号组合；功率驱动模块，包括至少一组Ｈ桥驱动电路，每组Ｈ桥驱动电路根据所述高端驱动信号组合和相应的低端驱动信号组合产生两个输出至一个外部设备的两端，以向所述外部设备提供驱动电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张有利，
申请(专利权)人：张有利，
类型：发明
国别省市：11