一种四通道电机驱动芯片的版图结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种四通道电机驱动芯片的版图结构，包括第一版图区、第二版图区、第三版图区、第四版图区、第五版图区、第六版图区、第七版图区、第八版图区、第九版图区、第十版图区、第十一版图区、第十二版图区、第十三版图区、第十四版图区、第十五版图区和第十六版图区。本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构在充分考虑模块间和通道间的匹配设计和相互干扰以及温度检测和温度分布对各模块影响的前提下，通过对芯片的版图结构的合理布局和各版图区的合理设计，更好地实现了四通道电机驱动芯片的电路功能，使得设计得到的芯片的功耗小、效率高且产生的热量少，从而有效的节省了电路板空间和成本。
【专利说明】—种四通道电机驱动芯片的版图结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成电路设计【技术领域】，尤其涉及一种四通道电机驱动芯片的版图结构。
【背景技术】
[0002]目前，电机驱动芯片以其优越性能得到了越来越广泛的应用。传统的双通道电机驱动芯片可驱动一个步进电动机或两个直流电动机。特别是其中的步进电机具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，在机电一体化产品中应用广泛，常用作定位控制和定速控制。驱动两个步进电机，电路板要设计两个双通道电机驱动芯片走线，浪费了电路板空间，增加了成本。相比较而言，四通道电机驱动可驱动两个步进电动机或四个直流电动机，有效的节省了电路板空间和成本。
[0003]然而，四通道电机驱动中包含电荷泵电路、基准电压和基准电流电路、偏置电路、同步整流控制电路、过压欠压过流过温等各种保护电路、非线性数字模拟转换器、脉冲宽度调制电流稳压电路和高压驱动电路，以及集成了高压DMOS开关管。要保证芯片中所有高低压电路的正常工作和避免各电路模块间的相互干扰，以及考虑芯片的热分布对各电路模块的影响，就必须对各电路模块，尤其是高低压电路模块的版图进行优化设计，并在整体芯片版图中对各功能模块进行合理的布局布线设计。如果芯片的版图设计不合理，就会导致整个芯片的设计失败，无法实现其相应的电路功能。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种四通道电机驱动芯片的版图结构，使其能更好地实现四通道电机驱动芯片电路功能。
实用新型内容
[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种四通道电机驱动芯片的版图结构，其通过对芯片版图的合理布局和各版图区的合理设计，以更好地实现四通道电机驱动芯片电路功能。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，包括矩形的第一版图区、第二版图区、第三版图区、第四版图区、第五版图区、第六版图区、第七版图区、第八版图区、第九版图区、第十版图区、第十一版图区、第十二版图区、第十三版图区和第十四版图区以及多边形的第十五版图区和第十六版图区；所述四通道电机驱动芯片的版图结构的左侧部分的上半部分为所述第一版图区，下半部分为所述第二版图区；所述四通道电机驱动芯片的版图结构的右侧部分的上半部分为所述第三版图区，下半部分为所述第四版图区；所述第一版图区的右边与所述第十五版图区和所述第五版图区相接，所述第五版图区的底边与所述第一版图区的底边齐平；所述第二版图区的右边与所述第六版图区和所述第十六版图区相接，所述第六版图区的顶边与所述第二版图区的顶边齐平；所述第三版图区的左边与所述第十五版图区和所述第七版图区相接，所述第七版图区的底边与所述第三版图区的底边齐平；所述第四版图区的左边与所述第八版图区和所述第十六版图区相接，所述第八版图区的顶边与所述第四版图区的顶边齐平；所述第十五版图区的底边与所述第十四版图相接，所述第十四版图区的左边和右边分别与所述第五版图区和所述第七版图区相接；所述第十四版图区的底边分别与从左到右依次排列的所述第九版图区、第十三版图区和第十一版图区的顶边相接；所述第十版图区在所述第九版图区的下方，所述第十二版图区在所述第十一版图区的下方；所述第十六版图区的顶边分别与从左到右依次排列的所述第十版图区、第十三版图区和第十二版图区的底边相接。
[0007]进一步地，所述第一版图区、第五版图区和第九版图区构成第一通道版图区；所述第二版图区、第六版图区和第十版图区构成第二通道版图区；所述第三版图区、第七版图区和第十一版图区构成第三通道版图区；所述第四版图区、第八版图区和第十二版图区构成第四通道版图区。
[0008]进一步地，所述第一通道版图区与所述第二通道版图区呈上下对称分布；所述第三通道版图区与所述第四通道版图区呈上下对称分布；所述第一、第二通道版图区与所述第三、第四通道版图区呈左右对称分布。
[0009]进一步地，所述第一版图区包括全桥的四个N型DMOS开关管、过流保护电路、负载电源封装引线端及静电防护电路、检测电阻封装引线端、检测电阻端静电防护电路和输出封装引线端；所述第五版图区包括驱动电路，所述驱动电路包括两个上管驱动电路和两个下管驱动电路；所述第九版图区包括同步整流控制电路、非线性数字模拟转换器和脉冲宽度调制电流稳压电路。
[0010]进一步地，所述第十三版图区包括辅助功能模块。
[0011]进一步地，所述辅助功能模块包括基准电压和基准电流电路、偏置电路、测试电路、过压保护电路、欠压保护电路和过温保护电路。
[0012]进一步地，所述过温保护电路设置在所述四通道电机驱动芯片的版图结构的中心位置处。
[0013]进一步地，所述第十四版图区包括电荷泵电路。
[0014]进一步地，所述第十五版图区和第十六版图区皆包括输入输出封装引线端。
[0015]进一步地，所述输入输出封装引线端包括十二个逻辑输入引线端、四个参考电压输入引线端、两个电源引线端、两个地引线端和两个电荷泵电压引线端，其中，所述十二个逻辑输入引线端、四个参考电压输入引线端和两个电源引线端均包含静电防护电路和压焊垫。
[0016]由此可见，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构在充分考虑模块内、模块间和通道间的匹配设计和相互干扰以及温度检测和温度分布对各模块影响的前提下，通过对芯片的版图结构的合理布局和各版图区的合理设计，更好地实现了四通道电机驱动芯片的电路功能，使得设计得到的芯片的功耗小、效率高且产生的热量少，从而有效的节省了电路板空间和成本
[0017]以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的结构示意图；
[0019]图2是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的整体布局布线实例图。
[0020]图3是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的第一版图区的布局布线实例图。
[0021]图4是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的第五版图区的布局布线实例图。
[0022]图5是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的第九版图区的布局布线实例图。
[0023]图6是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的第十三版图区的布局布线实例图。
[0024]图7是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的第十四版图区的布局布线实例图。
[0025]图8是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的第十五版图区的布局布线实例图。
[0026]图9是在一个实施例中，本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的第十六版图区的布局布线实例图。
【具体实施方式】
[0027]如图1-9所示，本实施例中以2x1.5A四通道全桥DMOS电机驱动芯片为例，介绍本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构。由图1可知，该四通道电机驱动芯片的版图结构包括矩形的第一版图区1、第二版图区2、第三版图区3、第四版图区4、第五版图区5、第六版图区6、第七版图区7、第八版图区8、第九版图区9、第十版图区10、第十一版图区11、第十二版图区12、第十三版图区13、第十四版图区14、第十五版图区15和第十六版图区16，其中第一版图区1、第二版图区2、第三版图区3、第四版图区4、第五版图区5、第六版图区6、第七版图区7、第八版图区8、第九版图区9、第十版图区10、第十一版图区11、第十二版图区12、第十三版图区13和第十四版图区14为矩形；第十五版图区15和第十六版图区16为多边形，具体地，第十五版图区15为“T”字形，第十六版图区16为倒“T”字形。四通道电机驱动芯片的版图结构的左侧部分的上半部分为第一版图区1，下半部分为第二版图区2 ;四通道电机驱动芯片的版图结构的右侧部分的上半部分为第三版图区3，下半部分为第四版图区4 ;第一版图区I的右边与第十五版图区15和第五版图区5相接，第五版图区5的底边与第一版图区I的底边齐平；第二版图区2的右边与第六版图区6和第十六版图区16相接，第六版图区6的顶边与第二版图区2的顶边齐平；第三版图区3的左边与第十五版图区15和第七版图区7相接，第七版图区7的底边与第三版图区3的底边齐平；第四版图区4的左边与第八版图区8和第十六版图区16相接，第八版图区8的顶边与第四版图区4的顶边齐平；第十五版图区15的底边与所述第十四版图14相接，第十四版图区14的左边和右边分别与第五版图区5和第七版图区7相接；第十四版图区14的底边分别与从左到右依次排列的第九版图区9、第十三版图区13和第十一版图区11的顶边相接；第十版图区10在第九版图区9的下方，第十二版图区12在第十一版图区11的下方；第十六版图区16的顶边分别与从左到右依次排列的第十版图区10、第十三版图区13和第十二版图区12的底边相接。
[0028]具体地，第一版图区1、第五版图区5和第九版图区9构成第一通道版图区；第二版图区2、第六版图区6和第十版图区10构成第二通道版图区；第三版图区3、第七版图区7和第十一版图区11构成第三通道版图区；第四版图区4、第八版图区8和第十二版图区12构成第四通道版图区。第一、第二、第三和第四通道版图区内的结构相同，并呈对称分布。
[0029]其中，第一版图区I包括全桥的四个N型DMOS开关管101、过流保护电路102、负载电源封装引线端及静电防护电路103、检测电阻封装引线端104、检测电阻端静电防护电路105和输出封装引线端106、107 ;第五版图区5包括驱动电路，其中驱动电路包括两个上管驱动电路501和两个下管驱动电路502 ;第九版图区9包括同步整流控制电路901、非线性数字模拟转换器902和脉冲宽度调制电流稳压电路903。
[0030]相应地，第一、第二、第三和第四通道版图区内的结构相同，即第二版图区2、第三版图区3、第四版图区4和第一版图区I内的结构相同，第六版图区6、第七版图区7、第八版图区8和第五版图区5内的结构相同，第十版图区10、第十一版图区11、第十二版图区12和第九版图区9内的结构相同，且第一、第二、第三和第四通道版图区的性能具有一致性。
[0031]第十三版图区13包括辅助功能模块，该辅助功能模块具体有基准电压和基准电流电路1301、偏置电路1302、测试电路1303、过压保护电路1304、欠压保护电路1305和过温保护电路1306。其中，过温保护电路1306设置在本实用新型的四通道电机驱动芯片的版图结构的中心位置处，以便更好的感知整个芯片的工作温度。
[0032]第十四版图区包括电荷泵电路。通过合理的布局优化设计，使大电流器件接近电荷泵封装引线端，远离小信号控制电路，最大限度的避免栓锁的发生和信号间的干扰。
[0033]第十五版图区15和第十六版图区16包括输入输出封装引线端，具体有12个逻辑输入引线端、4个参考电压输入引线端、2个电源引线端、2个地引线端和2个电荷泵电压引线端，其中，12个逻辑输入引线端、4个参考电压输入引线端和2个电源引线端均包含静电防护电路和压焊垫。这些封装引线端能够很好的满足芯片的封装要求，且每个引线端到封装接口端子的连线都比较短，从而有效的减小了引线过长而对芯片带来的不利影响。
[0034]通过上述的版图布局和合理的优化布线，可实现本实用新型的四通道电机驱动芯片中模块之间的相互匹配，最大限度的减小模块之间及内部相互干扰、以及热分布对各个模块的影响，从而保证了芯片电路功能的实现，使其具有优良的性能。
[0035]以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】的技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，包括矩形的第一版图区、第二版图区、第三版图区、第四版图区、第五版图区、第六版图区、第七版图区、第八版图区、第九版图区、第十版图区、第十一版图区、第十二版图区、第十三版图区和第十四版图区以及多边形的第十五版图区和第十六版图区；所述四通道电机驱动芯片的版图结构的左侧部分的上半部分为所述第一版图区，下半部分为所述第二版图区；所述四通道电机驱动芯片的版图结构的右侧部分的上半部分为所述第三版图区，下半部分为所述第四版图区；所述第一版图区的右边与所述第十五版图区和所述第五版图区相接，所述第五版图区的底边与所述第一版图区的底边齐平；所述第二版图区的右边与所述第六版图区和所述第十六版图区相接，所述第六版图区的顶边与所述第二版图区的顶边齐平；所述第三版图区的左边与所述第十五版图区和所述第七版图区相接，所述第七版图区的底边与所述第三版图区的底边齐平；所述第四版图区的左边与所述第八版图区和所述第十六版图区相接，所述第八版图区的顶边与所述第四版图区的顶边齐平；所述第十五版图区的底边与所述第十四版图相接，所述第十四版图区的左边和右边分别与所述第五版图区和所述第七版图区相接；所述第十四版图区的底边分别与从左到右依次排列的所述第九版图区、第十三版图区和第十一版图区的顶边相接；所述第十版图区在所述第九版图区的下方，所述第十二版图区在所述第十一版图区的下方；所述第十六版图区的顶边分别与从左到右依次排列的所述第十版图区、第十三版图区和第十二版图区的底边相接； 所述第一版图区包括全桥的四个N型DMOS开关管、过流保护电路、负载电源封装引线端及静电防护电路、检测电阻封装引线端、检测电阻端静电防护电路和输出封装引线端。
2.如权利要求1所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述第一版图区、第五版图区和第九版图区构成第一通道版图区；所述第二版图区、第六版图区和第十版图区构成第二通道版图区；所述第三版图区、第七版图区和第十一版图区构成第三通道版图区；所述第四版图区 、第八版图区和第十二版图区构成第四通道版图区。
3.如权利要求2所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述第一通道版图区与所述第二通道版图区呈上下对称分布；所述第三通道版图区与所述第四通道版图区呈上下对称分布；所述第一、第二通道版图区与所述第三、第四通道版图区呈左右对称分布。
4.如权利要求1所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述第五版图区包括驱动电路，所述驱动电路包括两个上管驱动电路和两个下管驱动电路；所述第九版图区包括同步整流控制电路、非线性数字模拟转换器和脉冲宽度调制电流稳压电路。
5.如权利要求1所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述第十三版图区包括辅助功能模块。
6.如权利要求5所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述辅助功能模块包括基准电压和基准电流电路、偏置电路、测试电路、过压保护电路、欠压保护电路和过温保护电路。
7.如权利要求6所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述过温保护电路设置在所述四通道电机驱动芯片的版图结构的中心位置处。
8.如权利要求1所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述第十四版图区包括电荷泵电路。
9.如权利要求1所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述第十五版图区和第十六版图区皆包括输入输出封装引线端。
10.如权利要求9所述的四通道电机驱动芯片的版图结构，其特征在于，所述输入输出封装引线端包括十二个逻辑输入引线端、四个参考电压输入引线端、两个电源引线端、两个地引线端和两个电荷泵电压引线端，其中，所述十二个逻辑输入引线端、四个参考电压输入引线端和两个电源引线端均包含静电防护电路和压焊垫。
【文档编号】H03K17/08GK203747772SQ201320856261
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】万巧玲, 吴佳宇, 王良坤, 张明星, 夏存宝, 陈路鹏, 朱铁柱, 黄武康, 殷明 申请人:嘉兴中润微电子有限公司