CN101141109B - 一种步进电机驱动集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种步进电机驱动集成电路，包括控制逻辑电路模块和与其连接的步进电机驱动电路模块，步进电机驱动电路模块的输出端每两个一组分别与步进电机的一个线圈绕组的两端连接，其特征是设有I2C总线串行接口，通过SDA、SCL和GND线将I2C总线主控制器与控制逻辑电路模块直接相连，以实现双工数据传输。信号端口少，还可以在同一个I2C总线上接入多个驱动集成电路，每个驱动集成电路可以直接驱动步进电机，而且可以根据不同的通道数驱动不同数量的步进电机。尤其是多通道步进电机驱动集成电路，由于输入接点的减少，可以明显减少芯片面积，使芯片可以在诸如移动电话机摄像模组等环境空间有限的数码设备、电子信息产品中广泛应用，并显著降低制造成本。

Description

一种步进电机驱动集成电路
技术领域
本发明涉及电机驱动，尤其是涉及一种具有二线串行总线接口的步进电机驱动集成电路。
背景技术
采用统一标准的总线结构容易在不同设备间实现互连，以便扩充部件和设备。由Philips公司推出的内置集成电路(Inter-Integrated Circuit，简称为I2C或Inter-IC)总线，是用于芯片一级互连的内部串行总线，与传统的并行总线系统相比，主控制器与各个外围器件或从器件之间的传输线很少，包括一条串行数据线SDA和一条串行时钟线SCL，加上地线GND也只有三根，并且抗干扰能力强，速度快，易实现系统扩展和实现模块化标准化设计。然而，现有步进电机，包括在移动电话机摄像模组驱动控制系统中的步进电机的驱动集成电路，尚未见有设计了I2C串行总线的，而是采用并行输入，信号端口比较多，因而芯片的输入接点就比较多，占用了大量的芯片面积，限制了驱动集成电路在空间有限环境下应用，而且采用并行接口的驱动集成电路要占用主控制器的输入、输出接口，在主控制器输入输出接口有限情况下，还必须外加扩展器件，导致成本增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提出一种可以显著节省成本和空间的步进电机驱动集成电路。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种步进电机驱动集成电路，包括控制逻辑电路模块和与其连接的步进电机驱动电路模块，所述步进电机驱动电路模块的输出端每两个一组分别与步进电机的一个线圈绕组的两端连接。
这种步进电机驱动集成电路的特点是：
设有I2C总线串行接口，所述I2C总线串行接口三条引线的一端分别与所述控制逻辑电路模块的SDA信号输入端、SCL信号输入端、GND端 连接，串行接口三条引线的另一端分别与I2C总线主控制器的SDA信号输出端、SCL信号输出端、GND端连接，在I2C总线主控制器与控制逻辑电路模块之间实现双工数据传输，并通过所述步进电机驱动电路模块控制步进电机正、反向旋转或处于待机状态。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述步进电机驱动电路模块是H桥步进电机驱动电路模块。
所述H桥步进电机驱动电路模块由两个大沟道宽长比的NMOS FET和两个大沟道宽长比的PMOS FET组成，以提供步进电机正常工作所需要的较大电流。流过MOS FET的电流大小与其沟道宽长比成正比，大沟道宽长比的NMOS FET和PMOS FET的导通内阻比较小，可以增强步进电机的驱动能力。
所述H桥步进电机驱动电路模块的NMOS FET和PMOS FET都有源漏寄生二极管，以泄放由于电流增加或减小由步进电机线圈产生的反激电动势，避免NMOS FET和PMOS FET击穿。
所述控制逻辑电路模块包括与I2C总线主控制器连接的逻辑电平整形用施密特触发器、逻辑延时电路以及分别与步进电机驱动电路模块、逻辑延时电路连接的驱动模块，所述施密特触发器与逻辑延时电路连接，对来自I2C总线主控制器的逻辑电平整形，防止逻辑延时电路误操作。
所述逻辑延时电路由长沟道场效应器件组成。所述延迟时间约1μs，使H桥步进电机驱动电路模块同侧的NMOS FET和PMOS FET延迟导通或延迟关断，以满足在步进电机切换工作状态时，同侧的NMOS FET和PMOS FET不能同时导通或延迟的要求，并明显减少集成电路的功耗。所述逻辑延时电路未采用延时电容，可以显著减小集成电路的版图面积。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
具有I2C总线串行接口，可以直接与I2C总线主控制器相连配套使用，信号端口少，还可以在同一个I2C总线上接入多个驱动集成电路，每个驱动集成电路可以直接驱动步进电机，而且可以根据不同的通道数驱动不同数量的步进电机。尤其是多通道步进电机驱动集成电路，由于输入接点的减少，可以明显减少芯片面积，使芯片可以在诸如移动电话机摄像模组等环境空间有限的数码设备、电子信息产品中广泛应用，并显著降低制造成本。
附图说明
下面对照附图并结合具体实施方式对本发明作出说明。
图1是本发明的具体实施方式的电路组成方框图；
图2是本发明的H桥电机驱动电路模块的电路图；
图3是本发明的具体实施方式的控制逻辑电路模块的电路图；
图4是本发明的具体实施方式的电路的写操作数据格式；
图5是本发明的具体实施方式的电路的读操作数据格式。
具体实施方式
一种应用在移动电话机摄像模组中的步进电机驱动集成电路
如图1所示的步进电机驱动集成电路，包括控制逻辑电路模块2和与其连接的H桥步进电机驱动电路模块3。
设有I2C总线串行接口1，所述I2C总线串行接口1的三条引线的一端分别与所述控制逻辑电路模块2的SDA信号输入端、SCL信号输入端、GND端连接，所述I2C总线串行接口1的三条引线的另一端分别与I2C总线主控制器4的SDA信号输出端、SCL信号输出端、GND端连接，在I2C总线主控制器4与控制逻辑电路模块1之间实现双工数据传输，并通过所述H桥步进电机驱动电路模块2控制步进电机M正、反向旋转或处于待机状态。图中R1、R2为上拉电阻，将I2C总线置为高电平，是I2C总线必需的器件，BATT为电源，C为滤波电容。
如图2所示的所述H桥步进电机驱动电路模块3由大宽长比的NMOSFET1、2和PMOS FET3、4组成，其输出端⑤、⑥和⑦、⑧分别与步进电机M的线圈绕组的两端D4、D3和D2、D1连接，NMOS FET1、2和PMOSFET3、4都有泄放反激电动势的源漏寄生二极管。
如图3所示的所述控制逻辑电路模块2包括与I2C总线主控制器4连接的逻辑电平整形用施密特触发器5、逻辑延时电路6以及分别与H桥步进电机驱动电路模块3、逻辑延时电路6连接的驱动模块7，所述施密特触发器5与逻辑延时电路6连接，对来自I2C总线主控制器4的逻辑电平整形，防止逻辑延时电路6误操作。
所述逻辑延时电路6由长沟道场效应器件组成，使H桥步进电机驱动电路模块3同侧的NMOS FET1和PMOS FET3以及NMOS FET2和PMOS FET4分别延迟1μs导通和关断，以满足在步进电机切换工作状态时，同侧的NMOS FET和PMOS FET不能同时导通或延迟的要求，并明显减少集成电路的功耗。所述逻辑延时电路未采用延时电容，可以显著减小集成电路的版图面积。
如图1所示的步进电机驱动集成电路还设有热保护电路8，所述热保护电路8包括带隙基准电压源、串联二极管温度检测组件和迟滞比较器，带隙基准电压源和温度检测组件的输出端分别连接至迟滞比较器的两个输入端，迟滞比较器的输出端与控制逻辑电路模块的受控端连接。
图4、5分别示出了I2C模块的写、读操作数据格式。本发明具体实施方式的步进电机驱动集成电路有唯一的地址识别，而且可以作为一个接收器；该芯片的七位地址是0001-1xx，紧接地址位的第8位是数据方向(读写)位，“0”表示发送数据(写)，“1”表示请求数据(读)。
本发明具体实施方式的步进电机驱动集成电路能实现步进电机的待机、正转、反转和保持前一种正转或反转状态的功能。两通道步进电机输入数据与对应状态模式关系如表1所示。
表1
  Y1、Y3   Y2、Y4   状态模式
  L   L   待机
  H   L   正转
  L   H   反转
  H   H   保持前一种正转或反转状态
表1中：L是低电平，H是高电平。Yn(n＝1～4)是有效数据位，分别对应两通道步进电机M的线圈绕组两端Dn的输入电平状态。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种步进电机驱动集成电路，包括控制逻辑电路模块和与其连接的步进电机驱动电路模块，所述步进电机驱动电路模块的输出端每两个一组分别与步进电机的一个线圈绕组的两端连接；所述步进电机驱动集成电路设有I2C总线串行接口，所述I2C总线串行接口三条引线的一端分别与所述控制逻辑电路模块的SDA信号输入端、SCL信号输入端、GND端连接，串行接口三条引线的另一端分别与I2C总线主控制器的SDA信号输出端、SCL信号输出端、GND端连接，在I2C总线主控制器与控制逻辑电路模块之间实现双工数据传输，并通过所述步进电机驱动电路模块控制步进电机正、反向旋转或处于待机状态；所述步进电机驱动电路模块是H桥步进电机驱动电路模块；其特征在于：
所述H桥步进电机驱动电路模块由两个大沟道宽长比的NMOS FET和两个大沟道宽长比的PMOS FET组成。
2.按照权利要求1所述的步进电机驱动集成电路，其特征在于：
所述H桥步进电机驱动电路模块中的NMOSFET和PMOSFET都有源漏寄生二极管。
3.按照权利要求2所述的步进电机驱动集成电路，其特征在于：
所述控制逻辑电路模块包括与I2C总线主控制器连接的逻辑电平整形用施密特触发器、逻辑延时电路以及分别与步进电机驱动电路模块、逻辑延时电路连接的驱动模块，所述施密特触发器与逻辑延时电路连接。
4.按照权利要求3所述的步进电机驱动集成电路，其特征在于：
所述逻辑延时电路由长沟道场效应器件组成。
5.按照权利要求4所述的步进电机驱动集成电路，其特征在于：
设有热保护电路。
6.按照权利要求5所述的步进电机驱动集成电路，其特征在于：
所述热保护电路包括带隙基准电压源、温度检测组件和迟滞比较器，带隙基准电压源和温度检测组件的输出端分别连接至迟滞比较器的两个输入端，迟滞比较器的输出端与控制逻辑电路模块的受控端连接。
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