CN101697468A - 低压bldc电动机驱动集成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集成电路，尤其是一种低压BLDC电动机驱动集成电路。按照本发明提供的技术方案，其包括电源端及状态控制输入端；电源反接保护模块，与电源端相连；状态控制模块，接收状态控制输入端的信号，进行判断后，输出信号到霍尔器件和斩波放大电路及驱动逻辑和软开关控制模块；霍尔器件和斩波放大电路接收霍尔传感器的信号，处理后输出信号到驱动逻辑和软开关控制模块；驱动逻辑和软开关控制模块在状态控制模块输出控制信号时，关闭H桥驱动电路输出驱动电流；驱动逻辑和软开关模块根据霍尔器件和斩波放大电路控制换向信号，输出对应的换向的驱动信号，并由H桥驱动电路输出驱动电流。本发明加工成本低廉，可靠性高，电路功耗低，适用性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路，尤其是一种低压BLDC(直流无刷电动机)电动机驱动集成电路。
背景技术
众所周知在电动机的两端施加一定的电压，当有电流时电机就会转动。目前，H桥驱动电路是使用最广泛的单相电动机驱动结构，电路由四个MOSFET功率管组成，电动机接在H形连接的场效应管MOS之间，当H桥驱动电路导通时，电流就流过电动机，从而使电动机按照一定的方向旋转。当电动机旋转起来后，需要连续变换每组功率管的开启和关闭，使流过电动机的电流始终保持一个方向，检测转子位置最常见的方法就是通过霍尔传感器。
常见的直流无刷电动机驱动系统的基本组成包括转子位置检测模块、控制电路以及MOSFET功率管组成的全桥驱动电路。通常的电动机驱动系统都是由分立的模块组成，除了在PCB板上占用较大的面积之外，系统设计工程师还必须考虑各个模块之间的电特性参数的匹配问题，以及由此引入的可靠性降低和干扰等因素。而且对于前面提及的便携式电子产品来说，体积、电源续航能力和复杂的使用环境等都对电动机驱动系统提出了严格的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种低压BLDC电动机驱动集成电路，其加工成本低廉，可靠性高，电路功耗低，适用性好。
按照本发明提供的技术方案，所述低压BLDC电机驱动集成电路，包括电源端及状态控制输入端；电源反接保护模块，与电源端相连，当电源端的输入电源电压为负值时，切断电源的供电；状态控制模块，接收状态控制输入端的信号，对状态控制输入端的信号进行判断后，输出控制信号到霍尔器件和斩波放大电路及驱动逻辑和软开关控制模块；所述霍尔器件和斩波放大电路接收霍尔传感器的输出信号，对信号进行处理后，输出控制换向信号到驱动逻辑和软开关控制模块；所述驱动逻辑和软开关控制模块在状态控制模块输出控制信号时，关闭H桥驱动电路输出驱动电流；所述驱动逻辑和软开关模块根据霍尔器件和斩波放大电路输入的控制换向信号，输出对应的换向的驱动信号，并由H桥驱动电路输出驱动电流。
所述霍尔器件和斩波放大电路包括电压采样保持及斩波放大模块、信号传输模块、缓冲放大模块及电平转移和低通滤波模块；霍尔传感器输出的霍尔电压依次通过电压采样保持及斩波放大模块、信号传输模块、缓冲放大模块及低通滤波模块后输出到驱动逻辑和软开关控制模块。所述状态控制模块的输入在电源端初始上电为低电平时，状态控制模块输出控制信号，所述驱动逻辑和软开关控制模块复位，工作在低功耗状态，关闭H桥驱动电路的驱动电流输出。
所述状态控制模块的输入由高电平变为低电平信号时，制动控制模块检测状态控制模块的输出信号，并输出控制信号到驱动逻辑和软开关控制模块，使驱动逻辑和软开关控制模块进入低功耗状态，关闭H桥驱动电路的驱动电流输出。所述状态控制模块的输入由高电平变为低电平时，所述驱动逻辑和软开关控制模块输出与电机转子旋转方向相反的电流，经过设定延时时间后关闭H桥驱动电路的驱动电流输出。
还包括热保护电路，所述热保护电路检测电路的温度值并与设定的保护温度值比较；所述热保护电路检测的温度值高于保护温度值时，热保护电路输出的热保护信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块，驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出。还包括堵转检测模块，所述堵转检测模块检测霍尔器件和斩波放大电路的输出，在设定时间内堵转检测模块检测值不变化时，堵转检测模块输出停转信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块的输入端，所述驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出。
还包括热保护电路、堵转检测模块；所述热保护电路检测电路的温度值并与设定的保护温度值比较；所述热保护电路检测的温度值高于保护温度值时，热保护电路输出的热保护信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块，驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出；所述堵转检测模块检测霍尔器件和斩波放大电路的输出，在设定时间内堵转检测模块检测值不变化时，堵转检测模块输出停转信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块的输入端，所述驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出；所述状态控制模块的输入由高电平变为低电平信号时，制动控制模块检测状态控制模块的输出信号，并输出控制信号到驱动逻辑和软开关控制模块，使驱动逻辑和软开关控制模块进入低功耗状态，关闭H桥驱动电路的驱动电流输出；所述驱动逻辑和软开关控制模块包括驱动逻辑模块和软开关控制模块；所述软开关控制模块在检测霍尔器件和斩波放大电路的输出后，经过设定时间延时，输出换向延时信号到驱动逻辑模块，使驱动逻辑模块输出换向的驱动电流；所述驱动逻辑模块与状态控制模块、制动控制模块、霍尔器件和斩波放大电路、堵转检测模块及热保护电路的输出端相连；在状态控制模块、堵转检测模块及热保护电路输出控制信号时，驱动逻辑模块关闭输出功能；所述驱动逻辑模块在状态控制模块没有控制信号输出且软开关控制模块输出换向延时信号时，根据霍尔器件和斩波放大电路的输入信号，输出对应的换向驱动电流，并由H桥驱动电路输出。
所述霍尔器件和斩波放大电路接收霍尔传感器产生的第一霍尔电压U、X及第二霍尔电压V、Y；所述第一霍尔电压U、X分别与场效应管MOS601及场效应管MOS603的源极相连，所述第二霍尔电压V、Y分别与场效应管MOS602及场效应管MOS604的源极相连；所述场效应管MOS601及场效应管MOS602的漏极均与场效应管MOS605的源极相连，所述场效应管MOS603及场效应管MOS604的漏极均与场效应管MOS607的源极相连，所述场效应管MOS605的漏极与电容C606的一端相连，所述电容C606的另一端接地；所述场效应管MOS605与电容C606相连的一端与由场效应管MOS609、场效应管MOS610、场效应管MOS611及场效应管MOS612构成第一H桥电路源极相连的一端连接；所述场效应管MOS609的漏极与场效应管MOS610的源极相连构成第一H桥电路的桥臂，场效应管MOS611的漏极与场效应管MOS612的源极相连构成第一H桥电路的另一桥臂，场效应管MOS609及MOS611的源极相连，场效应管MOS610及MOS612的漏极相连；所述场效应管MOS603及场效应管MOS604的漏极均与场效应管MOS607的源极相连；所述场效应管MOS607与电容C608的一端相连，所述电容C608的另一端接地；所述场效应管MOS607与电容C608相连的一端与由场效应管MOS613、场效应管MOS614、场效应管MOS615及场效应管MOS616构成第二H桥电路源极相连的一端连接，所述场效应管MOS613的漏极与MOS614的源极相连构成第二H桥电路的桥臂，场效应管MOS615的漏极与MOS616的源极相连构成第二H桥电路的另一桥臂，场效应管MOS613与MOS615的源极相连，场效应管MOS614及MOS616的漏极相连；所述第一H桥电路、第二H桥电路的输出端分别与第一运算放大器G1及第二运算放大器G2的输入端相连；所述第一H桥电路的源极相连的一端通过电容C617与第二H桥电路源极相连的一端相连；所述第一H桥电路漏极相连的一端与第二H桥电路漏极相连的一端通过电阻R618相连；所述电阻R618的一端通过电阻R619与第一运算放大器G1的输出端相连，电阻R618的另一端通过电阻R620与第二运算放大器G2的输出端相连；所述电阻R619与第一运算放大器G1输出端相连的一端通过电阻R621与第二运算放大器G2输出端、电阻R620相连的一端相连；所述第一运算放大器G1及第二运算放大器G2的输出端通过信号传输模块与第三运算放大器G3及第四运算放大器G4的同相端相连；所述第三运算放大器G3的反相端通过电阻R622与第四运算运算放大器G4的反相端相连；所述第三运算放大器G3的输出端通过电阻R624与反相端间相连，所述第四运算放大器G4的输出端通过电阻R623与反相端相连；所述第三运算放大器G3与第四运算放大器G4的反相端通过电阻R622相连；所述第三运算放大器G3的输出端分别与场效应管MOS627的栅极及场效应管MOS633的漏极相连，所述第四运算放大器G4的输出端与场效应管MOS637的漏极相连；所述场效应管MOS627的源极通过电阻R628接地，所述场效应管MOS627的漏极与场效应管MOS626的漏极、栅极及场效应管MOS625的栅极相连，所述场效应管MOS626的源极接电源VCC；所述场效应管MOS625的漏极及源极分别与电源VCC及场效应管MOS629的源极及栅极相连，所述场效应管MOS629的漏极接地；所述场效应管MOS629的栅极分别与场效应管MOS630、场效应管MOS633及场效应管MOS637的栅极相连；所述场效应管MOS630的漏极与场效应管MOS640的漏极及栅极相连，所述场效应管MOS640的源极接电源VCC，所述场效应管MOS640的栅极分别与场效应管MOS641及场效应管MOS634的栅极相连；所述场效应管MOS641的漏极接电源VCC，场效应管MOS641的源极通过串联的电阻R631与电阻R632与场效应管MOS633的漏极相连，所述场效应管MOS633的源极接地；所述场效应管MOS634的漏极接电源VCC，场效应管MOS634的源极通过电阻R636与场效应管MOS637的漏极相连，所述场效应管MOS637的源极接地；所述场效应管MOS640的源极及场效应管MOS634的源极分别通过电阻R635、电阻R638与电容C639的两端相连，所述电容C639两端的电压值输出到驱动逻辑和软开关控制模块。
所述逻辑驱动模块接收所述霍尔器件和斩波放大模块的输出信号X1181_Y，所述霍尔器件和斩波放大模块的输出信号X1181_Y经反相器901与异或门902的输入端相连，所述异或门902的另一输入端接状态控制输入端信号SLEEP；所述异或门902的输出端分别与与非门904及反相器903的输入端相连，所述反相器反相器903的输出端与与非门905的输入端相连；所述与非门904的另一输入端接电源VCC，所述与非门905的另一输入端接地，所述与非门904及与非门905的输出端分别与与非门906的输入端相连；所述与非门906的输出端分别与锁存器908、异或门920及延时模块921的输入端相连，所述延时模块921的输出端与异或门920的另一输入端相连，所述异或门920的输出端利用反相器919与与非门917的输入端相连；制动控制模块的输出控制信号X1141_Y与软开关控制模块的换向延时信号X355_B分别接到与非门918的输入端，所述与非门918的输出端分别与连接到与非门916及与非门917的输入端；所述与非门916的另一输入端与软开关控制信号X51_Q相连，所述与非门916及与非门917的输出端均与与非门915的输入端相连，所述与非门915的输出端经反相器914与或非门913的输入端相连，所述状态控制模块的输出控制信号X777_Y接或非门913的输入端，所述或非门913的输出端与锁存器908的脉冲输入端相连，所述控制信号X1141_Y与锁存器908的复位端相连，所述锁存器908的两个互补输出端分别与或非门909及或非门910的输入端相连；所述堵转检测模块的输出信号X86_Y、控制信号X777_Y及热保护控制信号X475_Y均与或非门912的输入端相连，所述或非门912的输出端经过反相器911分别与或非门909及或非门910的输入端相连，所述或非门909与或非门910的输出端通过H桥驱动电路输出换向的电流驱动信号。
本发明的优点：提供了低电压直流无刷电动机驱动的单芯片解决方案，大大减少了PCB板上所需的元件，可以有效降低加工制造成本；内部集成霍尔传感器，全桥驱动，具有完备的保护功能，使整个驱动系统的可靠性提高；提供了待机模式，降低了功耗，更加适用于对功耗要求严格的便携式电子产品。
附图说明
图1为本发明的原理图。
图2为本发明的霍尔器件和斩波放大电路的电路图。
图3为本发明的驱动逻辑模块的电路图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：本发明包括电源反接保护模块、状态控制模块、制动控制模块、霍尔器件和斩波放大电路、堵转检测模块、驱动逻辑和软开关控制模块、热保护电路及H桥驱动模块。
所述电源反接保护模块、状态控制模块、制动控制模块、霍尔器件和斩波放大电路、堵转检测模块、驱动逻辑和软开关控制模块、过热保护电路及H桥驱动模块集成在一片芯片上，所述芯片设有电源端VDD、状态控制输入端SLEEP、输出端VOUT1、VOUT2及接地端GND。所述电源端VDD与电源反接保护模块的输入端相连，当电源端VDD的极性为负时，反接保护模块切断电路的电源，避免负电压损害内部电路，电源反接保护模块的输出提供电路的电源。所述状态控制模块的输入端与状态控制输入端SLEEP相连，当状态控制输入端SLEEP输入为低电平信号时，状态控制模块输出控制信号X1141_Y到驱动逻辑和软开关控制模块，电路复位，电路工作在低功耗状态，关闭电路的输出；当状态控制输入端SLEEP输入为高电平时，状态控制模块的输出端与霍尔器件和斩波放大电路及制动控制模块相连，电路的根据霍尔器件和斩波放大模块的输出确定直流无刷电动机的换向电流；当电机正常旋转工作时，状态控制输入端SLEEP输入的电平由高电平变为低电平时，制动控制模块检测状态控制模块的输出信号，并输出控制信号X777_Y到驱动逻辑和软开关控制模块，使驱动逻辑和软开关控制模块工作在低功耗状态，关闭电路的输出。
所述霍尔器件和斩波放大电路通过集成电路的霍尔传感器检测电机转子的旋转，得到反应转子位置的霍尔电压。霍尔器件和斩波放大电路包括电压采样及斩波放大模块1、信号传输模块2、缓冲放大模块3及电平转移和低通滤波模块4组成。霍尔传感器输出的霍尔电压依次经过电压采样及斩波放大模块1、信号传输模块2、缓冲放大模块3及电平转移和低通滤波模块4后，得到霍尔检测信号X1181_Y，并输入到驱动逻辑和软开关控制模块，所述霍尔器件和斩波放大电路的输出电压的大小反映了转子的位置。所述堵转检测模块检测霍尔器件和斩波放大电路的输出，当堵转检测模块检测霍尔器件和斩波放大电路的输出，在设定时间内不变化时，所述堵转检测模块输出得停转信号X86_Y到驱动逻辑和软开关控制模块，使驱动逻辑和软开关控制模块关闭电路的输出。
所述热保护电路检测电路的温度值，将检测的温度值与设定的保护温度值比较、判断，当检测的电路温度值高于保护温度值时，输出热保护控制信号X475_Y到驱动逻辑和软开关控制模块，使驱动逻辑和软开关控制模块关闭电路的输出。
所述驱动逻辑和软开关控制模块包括驱动逻辑模块和软开关控制模块；所述软开关控制模块在检测霍尔器件和斩波放大电路输出后，经过设定时间延时后，输出换向延时信号到驱动逻辑模块，使驱动逻辑模块输出换向的驱动电流；所述驱动逻辑模块与状态控制模块、制动控制模块、霍尔器件和斩波放大电路、堵转检测模块及热保护电路的输出端相连；在状态控制模块、制动控制模块、堵转检测模块及热保护电路输出控制信号时，驱动逻辑模块关闭输出功能；所述驱动逻辑模块在状态控制模块没有控制信号输出且软开关控制模块输出换向延时信号X355_B时，根据霍尔器件和斩波放大电路的输入霍尔检测信号X1181_Y，输出对应的换向驱动电流，并由H桥驱动电路输出。
如图2所示，为霍尔器件和斩波放大电路的电路原理图。所述霍尔器件和斩波放大电路接收霍尔传感器产生的第一霍尔电压U、X及第二霍尔电压V、Y；所述第一霍尔电压U、X分别与场效应管MOS601及场效应管MOS603的源极相连，所述第二霍尔电压V、Y分别与场效应管MOS602及场效应管MOS604的源极相连；所述场效应管MOS601及场效应管MOS602的漏极均与场效应管MOS605的源极相连，所述场效应管MOS603及场效应管MOS604的漏极均与场效应管MOS607的源极相连，所述场效应管MOS605的漏极与电容C606的一端相连，所述电容C606的另一端接地；所述场效应管MOS605与电容C606相连的一端与由场效应管MOS609、场效应管MOS610、场效应管MOS611及场效应管MOS612构成第一H桥电路源极相连的一端连接；所述场效应管MOS609的漏极与场效应管MOS610的源极相连构成第一H桥电路的桥臂，场效应管MOS611的漏极与场效应管MOS612的源极相连构成第一H桥电路的另一桥臂，场效应管MOS609及MOS611的源极相连，场效应管MOS610及MOS612的漏极相连；所述场效应管MOS603及场效应管MOS604的漏极均与场效应管MOS607的源极相连；所述场效应管MOS607与电容C608的一端相连，所述电容C608的另一端接地；所述场效应管MOS607与电容C608相连的一端与由场效应管MOS613、场效应管MOS614、场效应管MOS615及场效应管MOS616构成第二H桥电路源极相连的一端连接，所述场效应管MOS613的漏极与MOS614的源极相连构成第二H桥电路的桥臂，场效应管MOS615的漏极与MOS616的源极相连构成第二H桥电路的另一桥臂，场效应管MOS613与MOS615的源极相连，场效应管MOS614及MOS616的漏极相连；所述第一H桥电路、第二H桥电路的输出端分别与第一运算放大器G1及第二运算放大器G2的输入端相连；所述第一H桥电路的源极相连的一端通过电容C617与第二H桥电路源极相连的一端相连；所述第一H桥电路漏极相连的一端与第二H桥电路漏极相连的一端通过电阻R618相连；所述电阻R618的一端通过电阻R619与第一运算放大器G1的输出端相连，电阻R618的另一端通过电阻R620与第二运算放大器G2的输出端相连；所述电阻R619与第一运算放大器G1输出端相连的一端通过电阻R621与第二运算放大器G2输出端、电阻R620相连的一端相连；所述第一运算放大器G1及第二运算放大器G2的输出端通过信号传输模块2与第三运算放大器G3及第四运算放大器G4的同相端相连；所述第三运算放大器G3的反相端通过电阻R622与第四运算运算放大器G4的反相端相连；所述第三运算放大器G3的输出端通过电阻R624与反相端间相连，所述第四运算放大器G4的输出端通过电阻R623与反相端相连；所述第三运算放大器G3与第四运算放大器G4的反相端通过电阻R622相连；所述第三运算放大器G3的输出端分别与场效应管MOS627的栅极及场效应管MOS633的漏极相连，所述第四运算放大器G4的输出端与场效应管MOS637的漏极相连；所述场效应管MOS627的源极通过电阻R628接地，所述场效应管MOS627的漏极与场效应管MOS626的漏极、栅极及场效应管MOS625的栅极相连，所述场效应管MOS626的源极接电源VCC；所述场效应管MOS625的漏极及源极分别与电源VCC及场效应管MOS629的源极及栅极相连，所述场效应管MOS629的漏极接地；所述场效应管MOS629的栅极分别与场效应管MOS630、场效应管MOS633及场效应管MOS637的栅极相连；所述场效应管MOS630的漏极与场效应管MOS640的漏极及栅极相连，所述场效应管MOS640的源极接电源VCC，所述场效应管MOS640的栅极分别与场效应管MOS641及场效应管MOS634的栅极相连；所述场效应管MOS641的漏极接电源VCC，场效应管MOS641的源极通过串联的电阻R631与电阻R632与场效应管MOS633的漏极相连，所述场效应管MOS633的源极接地；所述场效应管MOS634的漏极接电源VCC，场效应管MOS634的源极通过电阻R636与场效应管MOS637的漏极相连，所述场效应管MOS637的源极接地；所述场效应管MOS640的源极及场效应管MOS634的源极分别通过电阻R635、电阻R638与电容C639的两端相连，所述电容C639两端的电压值输出到驱动逻辑和软开关控制模块。
电路在低电源电压下工作，霍尔传感器输出的霍尔电压小，通过电压采样保持及斩波放大模块1进行电压放大及去除霍尔电压的直流偏置，提高信噪比。电机按同一方向旋转时，以一定的时序选通电压，两组电压按正弦规律变化，相位相差180度，经过保持采用及斩波放大后，再经过G3、G4运算放大器进行进一步放大，经过放大的霍尔电压信号经过低通滤波器滤掉高频分量后，将反应出转子位置的电压VOUT输出。
如图3所示：为驱动逻辑模块的电路原理图。所述逻辑驱动模块接收所述霍尔器件与斩波放大模块的输出信号X1181_Y，所述霍尔器件与斩波放大模块的输出信号X1181_Y经反相器901与异或门902的输入端相连，所述异或门902的另一输入端接状态控制输入端信号SLEEP；所述异或门902的输出端分别与与非门904及反相器903的输入端相连，所述反相器反相器903的输出端与与非门905的输入端相连；所述与非门904的另一输入端接电源VCC，所述与非门905的另一输入端接地，所述与非门904及与非门905的输出端分别与与非门906的输入端相连；所述与非门906的输出端分别与锁存器908、异或门920及延时模块921的输入端相连，所述延时模块921的输出端与异或门920的另一输入端相连，所述异或门920的输出端利用反相器919与与非门917的输入端相连；制动控制模块的输出控制信号X1141_Y与软开关控制模块的换向延时信号X355_B分别接到与非门918的输入端，所述与非门918的输出端分别与连接到与非门916及与非门917的输入端；所述与非门916的另一输入端与软开关控制信号X51_Q相连，所述与非门916及与非门917的输出端均与与非门915的输入端相连，所述与非门915的输出端经反相器914与或非门913的输入端相连，所述状态控制模块的输出控制信号X777_Y接或非门913的输入端，所述或非门913的输出端与锁存器908的脉冲输入端相连，所述控制信号X1141_Y与锁存器908的复位端相连，所述锁存器908的两个互补输出端分别与或非门909及或非门910的输入端相连；所述堵转检测模块的输出信号X86_Y、控制信号X777_Y及热保护控制信号X475_Y均与或非门912的输入端相连，所述或非门912的输出端经过反相器911分别与或非门909及或非门910的输入端相连，所述或非门909与或非门910的输出端通过H桥驱动电路输出换向的电流驱动信号。
当热保护电路检测的温度值高于设定保护的温度值时，热保护电路输出热保护控制信号X475_Y为高电平；当电机停转或堵转时，电机转子磁场不变化，堵转检测模块输出的停转信号X86_Y为高电平信号；电机工作时，状态控制输入端SLEEP的输入由高电平变为低电平时，电路进入低功耗状态，并由驱动逻辑模块关闭电路的输出，且控制信号X777_Y为高电平。当停转信号X86_Y、热保护信号X475_Y或控制信号X777_Y中任一个为高电平时，或非门912的输出低电平信号，或非门912的输出端经过反相器911，所述反相器911的输出高电平信号，反相器911的输出端均与或非门909及或非门910的输入端相连，当反相器911的输出为高电平信号时，或非门909与或非门910的输出端均输出低电平信号，驱动逻辑模块的输出均为低电平，关闭驱动逻辑模块的驱动电流输出。初始上电时，状态控制输入端输入低电平时，电路进入复位状态，状态控制模块输出控制信号X1141_Y为高电平，控制信号X1141_Y与锁存器908的复位端相连，当控制信号X1141_Y为高电平时，锁存器908复位，关闭驱动逻辑模块的输出。当状态控制输入端的信号由高电平变为低电平时，霍尔器件和斩波放大电路的输出X1181_Y随着电机转子的旋转惯性变化，选通与非门904或与非门905的输出，在120ms的延时时间内给电机施加一个反相的制动电流，加快电机的制动；当驱动逻辑和软开关控制模块输出的反相制动电流超过设定的120ms的延时时间后，状态控制模块输出控制信号X777_Y变为高电平，关闭驱动逻辑模块的输出。
使用时，在电源端与芯片供电电源相连，H桥驱动电路的输出VOUT1及VOUT2分别接在直流无刷电动机的两端，通过芯片的GND端接地。当电源上电时，通过电源反接保护模块检测供电电源的正负，保护电路内部的安全。当需要改变电机的运行状态时，通过改变状态控制输入端输入的电平，实现电路状态的改变，使直流无刷电动机在与电路相连接的情况下，关闭电路的输出功能，减少电路的功率损耗，提高了电路的可靠性，更加适用于为功耗要求严格的便携式电子产品的提供驱动电路。
Claims (10)
1.一种低压BLDC电机驱动集成电路，包括电源端及状态控制输入端；其特征是：电源反接保护模块，与电源端相连，当电源端的输入电源电压为负值时，切断电源的供电；
状态控制模块，接收状态控制输入端的信号，对状态控制输入端的信号进行判断后，输出控制信号到霍尔器件和斩波放大电路及驱动逻辑和软开关控制模块；
所述霍尔器件和斩波放大电路接收霍尔传感器的输出信号，对信号进行处理后，输出控制换向信号到驱动逻辑和软开关控制模块；
所述驱动逻辑和软开关控制模块在状态控制模块输出控制信号时，关闭H桥驱动电路输出驱动电流；所述驱动逻辑和软开关模块根据霍尔器件和斩波放大电路输入的控制换向信号，输出对应的换向的驱动信号，并由H桥驱动电路输出驱动电流。
2.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：所述霍尔器件和斩波放大电路包括电压采样保持及斩波放大模块(1)、信号传输模块(2)、缓冲放大模块(3)及电平转移和低通滤波模块(4)；霍尔传感器输出的霍尔电压依次通过电压采样保持及斩波放大模块(1)、信号传输模块(2)、缓冲放大模块(3)及低通滤波模块(4)后输出到驱动逻辑和软开关控制模块。
3.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：所述状态控制模块的输入在电源端初始上电为低电平时，状态控制模块输出控制信号，所述驱动逻辑和软开关控制模块复位，工作在低功耗状态，关闭H桥驱动电路的驱动电流输出。
4.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：所述状态控制模块的输入由高电平变为低电平信号时，制动控制模块检测状态控制模块的输出信号，并输出控制信号到驱动逻辑和软开关控制模块，使驱动逻辑和软开关控制模块进入低功耗状态，关闭H桥驱动电路的驱动电流输出。
5.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：所述状态控制模块的输入由高电平变为低电平时，所述驱动逻辑和软开关控制模块输出与电机转子旋转方向相反的电流，经过设定延时时间后关闭H桥驱动电路的驱动电流输出。
6.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：还包括热保护电路，所述热保护电路检测电路的温度值并与设定的保护温度值比较；所述热保护电路检测的温度值高于保护温度值时，热保护电路输出的热保护信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块，驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出。
7.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：还包括堵转检测模块，所述堵转检测模块检测霍尔器件和斩波放大电路的输出，在设定时间内堵转检测模块检测值不变化时，堵转检测模块输出停转信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块的输入端，所述驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出。
8.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：还包括热保护电路、堵转检测模块；所述热保护电路检测电路的温度值并与设定的保护温度值比较；所述热保护电路检测的温度值高于保护温度值时，热保护电路输出的热保护信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块，驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出；所述堵转检测模块检测霍尔器件和斩波放大电路的输出，在设定时间内堵转检测模块检测值不变化时，堵转检测模块输出停转信号传输到驱动逻辑和软开关控制模块的输入端，所述驱动逻辑和软开关控制模块关闭H桥驱动电路的电流输出；所述状态控制模块的输入由高电平变为低电平信号时，制动控制模块检测状态控制模块的输出信号，并输出控制信号到驱动逻辑和软开关控制模块，使驱动逻辑和软开关控制模块进入低功耗状态，关闭H桥驱动电路的驱动电流输出；所述驱动逻辑和软开关控制模块包括驱动逻辑模块和软开关控制模块；所述软开关控制模块在检测霍尔器件和斩波放大电路的输出后，经过设定时间延时，输出换向延时信号到驱动逻辑模块，使驱动逻辑模块输出换向的驱动电流；所述驱动逻辑模块与状态控制模块、制动控制模块、霍尔器件和斩波放大电路、堵转检测模块及热保护电路的输出端相连；在状态控制模块、堵转检测模块及热保护电路输出控制信号时，驱动逻辑模块关闭输出功能；所述驱动逻辑模块在状态控制模块没有控制信号输出且软开关控制模块输出换向延时信号时，根据霍尔器件和斩波放大电路的输入信号，输出对应的换向驱动电流，并由H桥驱动电路输出。
9.根据权利要求1所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：所述霍尔器件和斩波放大电路接收霍尔传感器产生的第一霍尔电压U、X及第二霍尔电压V、Y；所述第一霍尔电压U、X分别与场效应管MOS601及场效应管MOS603的源极相连，所述第二霍尔电压V、Y分别与场效应管MOS602及场效应管MOS604的源极相连；所述场效应管MOS601及场效应管MOS602的漏极均与场效应管MOS605的源极相连，所述场效应管MOS603及场效应管MOS604的漏极均与场效应管MOS607的源极相连，所述场效应管MOS605的漏极与电容C606的一端相连，所述电容C606的另一端接地；所述场效应管MOS605与电容C606相连的一端与由场效应管MOS609、场效应管MOS610、场效应管MOS611及场效应管MOS612构成第一H桥电路源极相连的一端连接；所述场效应管MOS609的漏极与场效应管MOS610的源极相连构成第一H桥电路的桥臂，场效应管MOS611的漏极与场效应管MOS612的源极相连构成第一H桥电路的另一桥臂，场效应管MOS609及MOS611的源极相连，场效应管MOS610及MOS612的漏极相连；所述场效应管MOS603及场效应管MOS604的漏极均与场效应管MOS607的源极相连；所述场效应管MOS607与电容C608的一端相连，所述电容C608的另一端接地；所述场效应管MOS607与电容C608相连的一端与由场效应管MOS613、场效应管MOS614、场效应管MOS615及场效应管MOS616构成第二H桥电路源极相连的一端连接，所述场效应管MOS613的漏极与MOS614的源极相连构成第二H桥电路的桥臂，场效应管MOS615的漏极与MOS616的源极相连构成第二H桥电路的另一桥臂，场效应管MOS613与MOS615的源极相连，场效应管MOS614及MOS616的漏极相连；所述第一H桥电路、第二H桥电路的输出端分别与第一运算放大器G1及第二运算放大器G2的输入端相连；所述第一H桥电路的源极相连的一端通过电容C617与第二H桥电路源极相连的一端相连；所述第一H桥电路漏极相连的一端与第二H桥电路漏极相连的一端通过电阻R618相连；所述电阻R618的一端通过电阻R619与第一运算放大器G1的输出端相连，电阻R618的另一端通过电阻R620与第二运算放大器G2的输出端相连；所述电阻R619与第一运算放大器G1输出端相连的一端通过电阻R621与第二运算放大器G2输出端、电阻R620相连的一端相连；所述第一运算放大器G1及第二运算放大器G2的输出端通过信号传输模块(2)与第三运算放大器G3及第四运算放大器G4的同相端相连；所述第三运算放大器G3的反相端通过电阻R622与第四运算运算放大器G4的反相端相连；所述第三运算放大器G3的输出端通过电阻R624与反相端间相连，所述第四运算放大器G4的输出端通过电阻R623与反相端相连；所述第三运算放大器G3与第四运算放大器G4的反相端通过电阻R622相连；所述第三运算放大器G3的输出端分别与场效应管MOS627的栅极及场效应管MOS633的漏极相连，所述第四运算放大器G4的输出端与场效应管MOS637的漏极相连；所述场效应管MOS627的源极通过电阻R628接地，所述场效应管MOS627的漏极与场效应管MOS626的漏极、栅极及场效应管MOS625的栅极相连，所述场效应管MOS626的源极接电源VCC；所述场效应管MOS625的漏极及源极分别与电源VCC及场效应管MOS629的源极及栅极相连，所述场效应管MOS629的漏极接地；所述场效应管MOS629的栅极分别与场效应管MOS630、场效应管MOS633及场效应管MOS637的栅极相连；所述场效应管MOS630的漏极与场效应管MOS640的漏极及栅极相连，所述场效应管MOS640的源极接电源VCC，所述场效应管MOS640的栅极分别与场效应管MOS641及场效应管MOS634的栅极相连；所述场效应管MOS641的漏极接电源VCC，场效应管MOS641的源极通过串联的电阻R631与电阻R632与场效应管MOS633的漏极相连，所述场效应管MOS633的源极接地；所述场效应管MOS634的漏极接电源VCC，场效应管MOS634的源极通过电阻R636与场效应管MOS637的漏极相连，所述场效应管MOS637的源极接地；所述场效应管MOS640的源极及场效应管MOS634的源极分别通过电阻R635、电阻R638与电容C639的两端相连，所述电容C639两端的电压值输出到驱动逻辑和软开关控制模块。
10.根据权利要求8所述的低压BLDC电机驱动集成电路，其特征是：所述逻辑驱动模块接收所述霍尔器件和斩波放大模块的输出信号X1181_Y，所述霍尔器件和斩波放大模块的输出信号X1181_Y经反相器901与异或门902的输入端相连，所述异或门902的另一输入端接状态控制输入端信号SLEEP；所述异或门902的输出端分别与与非门904及反相器903的输入端相连，所述反相器903的输出端与与非门905的输入端相连；所述与非门904的另一输入端接电源VCC，所述与非门905的另一输入端接地，所述与非门904及与非门905的输出端分别与与非门906的输入端相连；所述与非门906的输出端分别与锁存器908、异或门920及延时模块921的输入端相连，所述延时模块921的输出端与异或门920的另一输入端相连，所述异或门920的输出端利用反相器919与与非门917的输入端相连；制动控制模块的输出控制信号X1141_Y与软开关控制模块的换向延时信号X355_B分别接到与非门918的输入端，所述与非门918的输出端分别与连接到与非门916及与非门917的输入端；所述与非门916的另一输入端与软开关控制信号X51_Q相连，所述与非门916及与非门917的输出端均与与非门915的输入端相连，所述与非门915的输出端经反相器914与或非门913的输入端相连，所述状态控制模块的输出控制信号X777_Y接或非门913的输入端，所述或非门913的输出端与锁存器908的脉冲输入端相连，所述控制信号X1141_Y与锁存器908的复位端相连，所述锁存器908的两个互补输出端分别与或非门909及或非门910的输入端相连；所述堵转检测模块的输出信号X86_Y、控制信号X777_Y及热保护控制信号X475_Y均与或非门912的输入端相连，所述或非门912的输出端经过反相器911分别与或非门909及或非门910的输入端相连，所述或非门909与或非门910的输出端通过H桥驱动电路输出换向的电流驱动信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120425 Termination date: 20141014 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |