CN107769629B - 单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单线圈风扇马达的稳流驱动系统，在线圈进入换相区间后通过第一功率管PMOS管和第二功率管PMOS管进行续流，线圈续流路径从电源端、第一功率管PMOS管，线圈、第二功率管PMOS管再回到电源端。同时负反馈电路启用，将线圈续流大小与功率管的驱动电压联系在一起，使线圈电流工作在换相续流区间，避免产生线圈电流突变或者出现一段零电流的情况，同时避免了长时间存在地端到电源端的续流通路，达到线圈驱动电流平稳换相的目的。采用该单线圈风扇马达的稳流驱动系统，可用来解决单线圈风扇H桥式驱动在换相时给电源带来的扰动、电气噪声以及风扇能效降低的问题。

Description

单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其方法

技术领域

本发明涉及电学领域，尤其涉及单线圈风扇马达驱动的新型H桥换相控制领域，具体是指一种单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其方法。

背景技术

首先参照图1图2，对现有技术中的单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其驱动信号的波形图加以说明。其中，图1是现有的单线圈风扇马达的稳流驱动系统装置示意图，图2是对应图1中的单线圈风扇马达的稳流驱动系统的波形示意图。

为了使线圈电动机转动，图1中的线圈206的驱动电流方向需要根据霍尔感应电压的正负大小变化而交替变化。驱动电路201的输入VH1、VH2为由磁场感应出的经过放大和消失调处理后的霍尔信号，输出为H桥的驱动信号，其中第一驱动信号为AL、BH、CL、DH，第二驱动信号为AH、BL、CH、DL，如图1A所示。驱动电路201互补地驱动第一驱动信号和第二驱动信号。AL、BL分别使PMOS功率管202、203导通，AH、BH分别使PMOS功率管202、203截止，CH、DH分别使NMOS功率管204、205导通，CL、DL分别使NMOS功率管204、205截止。电源端VDD端的电压为VVDD，地端的电压为VGND。以下假设线圈电流方向由向右方向换相至向左方向的过程进行分析。

(1)一阶段：PMOS功率管202和NMOS功率管205构成第一驱动晶体管并导通，通过第一驱动信号来提供线圈206向右方向的驱动电流，如图1B中实线箭头所指方向，此时作为第二驱动晶体管的PMOS功率管203和NMOS功率管204为截止状态。因此，PMOS功率管202的源端漏端通路、线圈206、NMOS功率管205的漏端源端通路，串联接在电源端VDD和接地端GND之间，电流方向为电源端VDD到接地端GND。此时，线圈206的左端电压值约为VVDD，右端电压约为VGND。

(2)二阶段：当开始进入换相区间时，PMOS功率管302和NMOS功率管305截止，为了防止电源端VDD和接地端GND产生直通电流而短路，设置了一段死区时间，在该死区时间内，PMOS功率管302、303和NMOS功率管304、305都是截止状态，不提供电流通路。由于线圈电流不突变，因此只能从接地端GND通过NMOS功率管304的寄生二极管309、线圈306、PMOS功率管303的寄生二极管308到电源端VDD的通路进行续流，如图1C所示，电流方向为接地端GND到电源端VDD。此时，线圈306的左端电压值约为VGND-Vpn，右端电压约为VVDD+Vpn，Vpn为寄生二极管307、308、309、310的正向导通电压。

(3)三阶段：经过死区时间后，第二驱动信号AH、BL、CH、DL使得PMOS功率管403和NMOS功率管404导通，此时线圈406从接地端GND、NMOS功率管404的源端漏端通路、线圈406、PMOS功率管403的漏端栅端通路到电源端VDD的这一通路进行续流，直至续流到0，如图1D所示，电流方向为接地端GND到电源端VDD。此时，线圈406的左端电压值约为VGND，右端电压约为VVDD。

(4)四阶段：当线圈506续流完成后，由于线圈506的左端电压值约为VGND，右端电压约为VVDD，因此线圈506逐渐建立向左方向的驱动电流，如图1E所示。

但是，在二阶段和三阶段的过程中，一直存在接地端GND到电源端VDD的电流通过，一方面，这会给电源端带来扰动，另一方面，此时的驱动电流并没有转换成有助于转矩的有效电流，为无效电流，使能效降低，也使线圈的驱动电流方向急剧变化，如图2所示，这会导致线圈马达产生振动、电气噪声等问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供了一种解决单线圈风扇H桥式驱动在换相时给电源带来的扰动、电气噪声以及风扇能效降低的问题的单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其方法。

为了实现上述的目的，本发明的单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其方法具体如下：

该单线圈风扇马达的稳流驱动系统，其主要特征是，所述的单线圈风扇马达包括一线圈，由两组驱动晶体管分别为所述的线圈提供方向相反的电流，该稳流驱动系统还配置有驱动电路，用于驱动两组驱动晶体管，使两组驱动晶体管为线圈提供方向相反的第一电流和第二电流，且所述的线圈两侧还设置有负反馈电路，该负反馈电路由驱动电路进行驱动，且工作在线圈的电流换相阶段，用于实现稳流。

较佳地，两组驱动晶体管由H桥实现，其中H桥的第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管构成第一驱动晶体管，H桥的第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管构成第二驱动晶体管，所述的线圈设置在所述的第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管之间，该线圈的两端还分别连接有所述的第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管，且所述的第一功率管PMOS管和第二功率管PMOS管为接VDD的功率管，第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管为接地的功率管，且第一功率管PMOS管通过第三功率管NMOS管接地，第二功率管PMOS管通过第四功率管NMOS管接地。

更佳地，所述的驱动电路为集成电路，且所述的驱动电路分别连接该H桥的四个功率管，为该H桥的四个功率管提供驱动电压，该驱动电路的输入端输入由磁场感应出的经放大和消失调处理的霍尔信号。

更佳地，负反馈电路数目为两组，分别设置于所述的线圈两端，其中第一负反馈电路设置于第一功率管PMOS管和第三功率管NMOS管一侧，第二负反馈电路设置于第二功率管PMOS管和第四功率管NMOS管一侧，且所述的负反馈电路包括依次相连的电流源、开关管和二极管，且电流源另一端连接VDD，开关管的栅极连接驱动电路，所述的驱动电路向该开关管的栅极输送高低电平，从而实现对该开关管的导通和截止的控制，且二极管的正极连接开关管的漏极，其负极连接线圈的一端，所述的第一负反馈电路中的电流源还与所述的第一功率管PMOS管的栅极相连接。

基于上述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统实现单线圈风扇马达的控制的方法，其主要特点是，所述的方法为：

所述的驱动电路被设定其为两组驱动晶体管提供的驱动电压满足两组驱动晶体管能够分别给所述的线圈提供方向相反的第一电流和第二电流；且所述的驱动电路还根据对当前驱动晶体管参数的采样，在换相过程中驱动所述的负反馈电路工作，进行稳流。

较佳地，所述的使所述的驱动电路为两组驱动晶体管提供的驱动电压满足两组驱动晶体管能够分别给所述的线圈提供方向相反的第一电流和第二电流具体为：

在给所述的线圈提供向右的第一电流时，所述的驱动电路给第一功率管PMOS管、第二功率管PMOS管、第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管分别对应提供导通电压、截止电压、截止电压和导通电压，且驱动电路给第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管的导通电压满足流经线圈的第一电流的方向为从第一功率管PMOS管流向第四功率管NMOS管；

在给所述的线圈提供向左的第二电流时，所述的驱动电路给第一功率管PMOS管、第二功率管PMOS管、第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管分别对应提供截止电压、导通电压、导通电压和截止电压，且驱动电路给第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管的导通电压满足流经线圈的第二电流的方向为从第二功率管PMOS管流向第三功率管NMOS管。

更佳地，所述的驱动电路还根据对当前驱动晶体管参数的采样，驱动所述的负反馈电路工作，进行稳流包括第一电流换相到第二电流时的换相过程，以及第二电流换相到第一电流时的换相过程。

尤佳地，所述的第一电流换相到第二电流时的换相过程包括以下步骤：

(1)所述的驱动电路给第四功率管NMOS管一截止电压，使所述的第四功率管NMOS管截止，并对第四功率管NMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第一比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第二功率管PMOS管一导通电压，且进入换相过程时，该驱动电路给所述的第一开关管输出一高电平，使所述的第一开关管导通，所述的第一电流源也导通，向所述的第一功率管PMOS管栅极输出电流，对所述的第一功率管PMOS管栅极进行充电，升高所述的第一功率管PMOS管栅极电压；

(2)所述的驱动电路还对第一功率管PMOS管的电流进行采样，若采样电流小于该第二比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第一开关管输出一低电平，使所述的第一开关管截止，并给所述的第一功率管PMOS管输出一截止电压，使所述的第一功率管PMOS管完全截止，并向所述的第三功率管NMOS管输出一导通电压，使所述的第三功率管NMOS管导通。

尤佳地，所述的第二电流换相到第一电流时的换相过程包括以下步骤：

(1)所述的驱动电路给第三功率管NMOS管一截止电压，使所述的第三功率管NMOS管截止，并对第三功率管NMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第一比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第一功率管PMOS管一导通电压，且进入换相过程时，该驱动电路给所述的第二开关管输出一高电平，使所述的第二开关管导通，所述的第二电流源也导通，向所述的第二功率管PMOS管栅极输出电流，对所述的第二功率管PMOS管栅极进行充电，升高所述的第二功率管PMOS管栅极电压；

(2)所述的驱动电路还对第二功率管PMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第二比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第二开关管输出一低电平，使所述的第二开关管截止，并给所述的第二功率管PMOS管输出截止电压，使所述的第二功率管PMOS管完全截止，并向所述的第四功率管NMOS管输出一导通电压，使所述的第四功率管NMOS管导通。

采用该单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其方法，可用来解决单线圈风扇马达的H桥式驱动在换相时给电源带来的扰动、电气噪声以及风扇能效降低的问题。

附图说明

图1为现有的单线圈风扇马达的稳流驱动系统示意图；

图1A为现有的单线圈风扇马达的稳流驱动系统电路示意图；

图1B为现有的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相一阶段示意图；

图1C为现有的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相二阶段示意图；

图1D为现有的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相三阶段示意图；

图1E为现有的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相四阶段示意图。

图2为图1中的单线圈风扇马达的稳流驱动系统的波形示意图。

图3为本发明的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相过程示意图；

图3A为单线圈风扇马达的稳流驱动系统电路示意图；

图3B为本发明的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相一阶段示意图；

图3C为本发明的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相二阶段示意图；

图3D为本发明的单线圈风扇马达的稳流驱动系统换相三阶段示意图。

图4为图3中的单线圈风扇马达的稳流驱动系统的波形示意图。

图5A为本发明的单线圈风扇马达的稳流驱动系统的结构示意图。

图5B为本发明的单线圈风扇马达的稳流驱动系统的连接结构示意图。

附图标记

202、302、402、502、602、702、802均为H桥的第一功率管；

203、303、403、503、603、703、803均为H桥的第二功率管；

204、304、404、504、604、704、804均为H桥的第三功率管；

205、305、405、505、605、705、805均为H桥的第四功率管；

206、306、406、506、606、706、806均为单线圈风扇马达的线圈；

207、307、407、507、208、308、408、508、209、309、409、509、210、310、410、510均为寄生二极管；

201、601均为驱动电路；

607、707、807均为第一电流源；

608、708、808均为第一开关管；

609、709、809均为第一二极管；

610、710、810均为第二电流源；

611、711、811均为第二开关管；

612、712、812均为第二二极管；

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图5A和图5B，该单线圈风扇马达的稳流驱动系统，其中的单线圈风扇马达包括一线圈，由两组驱动晶体管分别为所述的线圈提供方向相反的电流，该稳流驱动系统还配置有驱动电路，用于驱动两组驱动晶体管，使两组驱动晶体管为线圈提供方向相反的第一电流和第二电流，且所述的线圈两侧还设置有负反馈电路，该负反馈电路由驱动电路进行驱动，且工作在线圈的电流换相阶段，用于实现稳流。

在一种较佳的实施方式中，两组驱动晶体管由H桥实现，其中H桥的第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管构成第一驱动晶体管，H桥的第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管构成第二驱动晶体管，所述的线圈设置在所述的第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管之间，该线圈的两端还分别连接有所述的第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管，且所述的第一功率管PMOS管和第二功率管PMOS管为接VDD的功率管，第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管为接地的功率管，且第一功率管PMOS管通过第三功率管NMOS管接地，第二功率管PMOS管通过第四功率管NMOS管接地。

在一种具体的实施方式中，所述的H桥中的功率管实际上还可以是BJT管。

在一种更佳的实施方式中，所述的驱动电路为集成电路，且所述的驱动电路分别连接该H桥的四个功率管，为该H桥的四个功率管提供驱动电压，该驱动电路的输入端输入由磁场感应出的经放大和消失调处理的霍尔信号。

在一种更佳的实施方式中，负反馈电路数目为两组，分别设置于所述的线圈两端，其中第一负反馈电路设置于第一功率管PMOS管和第三功率管NMOS管一侧，第二负反馈电路设置于第二功率管PMOS管和第四功率管NMOS管一侧，且所述的负反馈电路包括依次相连的电流源、开关管和二极管，且电流源另一端连接VDD，开关管的栅极连接驱动电路，所述的驱动电路向该开关管的栅极输送高低电平，从而实现对该开关管的导通和截止的控制，且二极管的正极连接开关管的漏极，其负极连接线圈的一端，所述的第一负反馈电路中的电流源还与所述的第一功率管PMOS管的栅极相连接。

基于上述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统实现单线圈风扇马达的控制的方法，其主要特点是，所述的方法为：

所述的驱动电路被设定其为两组驱动晶体管提供的驱动电压满足两组驱动晶体管能够分别给所述的线圈提供方向相反的第一电流和第二电流；且所述的驱动电路还根据对当前驱动晶体管参数的采样，在换相过程中驱动所述的负反馈电路工作，进行稳流。

在一种较佳的实施方式中，所述的使所述的驱动电路为两组驱动晶体管提供的驱动电压满足两组驱动晶体管能够分别给所述的线圈提供方向相反的第一电流和第二电流具体为：

在给所述的线圈提供向右的第一电流时，所述的驱动电路给第一功率管PMOS管、第二功率管PMOS管、第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管分别对应提供导通电压、截止电压、截止电压和导通电压，且驱动电路给第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管的导通电压满足流经线圈的第一电流的方向为从第一功率管PMOS管流向第四功率管NMOS管；

在给所述的线圈提供向左的第二电流时，所述的驱动电路给第一功率管PMOS管、第二功率管PMOS管、第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管分别对应提供截止电压、导通电压、导通电压和截止电压，且驱动电路给第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管的导通电压满足流经线圈的第二电流的方向为从第二功率管PMOS管流向第三功率管NMOS管。

在一种更佳的实施方式中，所述的驱动电路还根据对当前驱动晶体管参数的采样，驱动所述的负反馈电路工作，进行稳流包括第一电流换相到第二电流时的换相过程，以及第二电流换相到第一电流时的换相过程。

在一种尤佳的实施方式中，所述的第一电流换相到第二电流时的换相过程包括以下步骤：

(1)所述的驱动电路给第四功率管NMOS管一截止电压，使所述的第四功率管NMOS管截止，并对第四功率管NMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第一比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第二功率管PMOS管一导通电压，且进入换相过程时，该驱动电路给所述的第一开关管输出一高电平，使所述的第一开关管导通，所述的第一电流源也导通，向所述的第一功率管PMOS管栅极输出电流，对所述的第一功率管PMOS管栅极进行充电，升高所述的第一功率管PMOS管栅极电压；

(2)所述的驱动电路还对第一功率管PMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第二比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第一开关管输出一低电平，使所述的第一开关管截止，并给所述的第一功率管PMOS管输出一截止电压，使所述的第一功率管PMOS管完全截止，并向所述的第三功率管NMOS管输出一导通电压，使所述的第三功率管NMOS管导通。

在一种尤佳的实施方式中，所述的第二电流换相到第一电流时的换相过程包括以下步骤：

(1)所述的驱动电路给第三功率管NMOS管一截止电压，使所述的第三功率管NMOS管截止，并对第三功率管NMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第一比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第一功率管PMOS管一导通电压，且进入换相过程时，该驱动电路给所述的第二开关管输出一高电平，使所述的第二开关管导通，所述的第二电流源也导通，向所述的第二功率管PMOS管栅极输出电流，对所述的第二功率管PMOS管栅极进行充电，升高所述的第二功率管PMOS管栅极电压；

(2)所述的驱动电路还对第二功率管PMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第二比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第二开关管输出一低电平，使所述的第二开关管截止，并给所述的第二功率管PMOS管输出截止电压，使所述的第二功率管PMOS管完全截止，并向所述的第四功率管NMOS管输出一导通电压，使所述的第四功率管NMOS管导通。

单线圈风扇马达的稳流驱动系统，包括第一功率管PMOS管102和第四功率管NMOS管105构成第一驱动晶体管提供线圈第一方向的驱动电流，第二功率管PMOS管103和第三功率管NMOS管104作为第二驱动晶体管提供线圈与第一方向相反方向的第二方向的驱动电流，一驱动电路，提供多个驱动信号来驱动第一驱动晶体管和第二驱动晶体管，使线圈电流方向在第一方向和第二方向之间交替切换，二负反馈电路，两者结构相同，分别位于线圈两侧，只在线圈电流换相阶段起作用。

在换相过程中，线圈的驱动电流进入续流状态时，负反馈电路起作用，将线圈续流大小与第一或第二功率管PMOS管的驱动电压联系在一起，一直持续到线圈续流完毕。

负反馈电路107只在线圈电流由第一方向换相至第二方向的续流状态下起作用，将线圈续流大小与第一功率管PMOS管的驱动电压联系起来；负反馈电路108只在线圈电流由第二方向换相至第一方向的续流状态下起作用，将线圈续流大小与第二功率管PMOS管的驱动电压联系起来，该负反馈电路使线圈电流在换相过程中实现更平稳的电流变化。

且该驱动装置为一集成电路。

如图3A所示，驱动电路601的输入VH1、VH2为由磁场感应出的经过放大和消失调处理后的霍尔信号，输出为H桥的驱动信号，其中第一驱动信号为AL、BH、CL、DH，第二驱动信号为AH、BL、CH、DL，驱动电路互补地输出第一驱动信号和第二驱动信号。AL、BL分别使PMOS功率管602、603导通，AH、BH分别使PMOS功率管602、603截止，CH、DH分别使NMOS功率管604、605导通，CL、DL分别使NMOS功率管604、605截止。负反馈电路由一电流源、一开关管和一二极管构成。在实施例中，如图3B所示，负反馈电路由电流源607，NMOS晶体管608，二极管609和相同结构的电流源610，NMOS晶体管611，二极管612组成，这两部分负反馈电路并不同时工作。其中，607是线圈606向右方向续流过程中给602管栅极充电的电流源，610是线圈606向左方向续流过程中给603管栅极充电的电流源。NMOS晶体管608、611的作用类似于开关管，驱动电路601输出VH使开关管608、611导通，输出VL使开关管608、611截止。在线圈606不换相的区间内，电流源607、610不产生电流，且驱动电路601输出VL使开关管608、611截止。电源端VDD端的电压为VVDD，地端的电压为VGND。以下假设线圈电流方向由向右方向换相至向左方向的过程进行分析：

(1)一阶段：PMOS功率管602和NMOS功率管605构成第一驱动晶体管并导通，通过第一驱动信号AL、DH来提供线圈606向右方向的驱动电流，如图3B中实线箭头所指方向，此时作为第二驱动晶体管的PMOS功率管603和NMOS功率管604为截止状态。因此，PMOS功率管602的源端漏端通路、线圈606、NMOS功率管605的漏端源端通路，串联接在电源端VDD和接地端GND之间，电流方向为电源端VDD到接地端GND。此时，线圈606的左端电压值约为VVDD，右端电压约为VGND。

(2)二阶段：当开始进入换相区间时，NMOS功率管705先截止，线圈706开始续流过程。为了防止出现直通现象，驱动电路内对NMOS功率管705的电流进行采样，若采样电流小于某一规定值，将PMOS功率管703开启，在705截止后703开启前，NMOS功率管705和PMOS功率管703都截止，这段时间为死区时间，在该时间内线圈706的左端电压约为VVDD，右端电压约为VVDD+Vpn，Vpn为寄生二极管的正向导通电压。线圈电流通路为：电源端VDD、PMOS功率管702的源端漏端通路、线圈706、PMOS功率管703的寄生二极管(未画出)到电源端VDD。由于NMOS功率管705关闭速度很快，因此，该死区时间非常短，死区时间完毕后PMOS功率管703立马开启。同时，在刚进入换相时驱动电路601会输出VH将开关管708开启，电流源707开启，可以提供恒定电流I1。由于此时线圈706左端电压约为VVDD，二极管709截止，挡住了707的I1电流通路，因此开关管708并没有电流经过，707的I1电流首先会给PMOS功率管702的栅极充电，抬高它的栅极电压，PMOS功率管702的电流急剧减小。当PMOS功率管702的饱和区所能提供的电流与线圈706续流接近相等之后，线圈706的左端电压会急剧下降，直到让二极管709开启，电流源707的电流I1通过开关管708和二极管709流入线圈706，负反馈环路开始建立。此时，线圈706左端电压稳定在一个较低的恒定电平(钳位电压)上，PMOS功率管702的栅极电压(AH-钳位)随着线圈706续流的减小而逐渐增加，即AH-钳位的大小变化由线圈706的续流大小决定。此时，PMOS功率管702的源端漏端通路、线圈706、PMOS功率管703的漏端源端通路，串联接在电源端VDD和电源端VDD之间，如图3C。可以看出，在二阶段整个过程中都避免了接地端GND到电源端VDD的电流通路，大大减少了换相时不必要的能耗。此时，线圈706的左端电压值为钳位电压，右端电压约为VDD。钳位电压值需设置的尽量小以减小功耗，可通过在二极管709后加电阻类的器件来降低钳位电压。

(3)三阶段：驱动电路对PMOS功率管802的电流进行采样，若采样电流小于某一规定值后，线圈806续流电流已经很小了，此时驱动电路601关闭开关管808和电流源807，并输出AH彻底关死PMOS功率管802，输出CL打开NMOS功率管804。在这个时间过程中，如果判断值设置恰当，当NMOS功率管804开启时，线圈806刚好续流到0。此时，PMOS晶体管803的源端漏端通路、线圈806、NMOS晶体管804的漏端源端通路，串联接在电源端VDD和接地端GND之间，线圈806向左方向的驱动电流逐渐建立，实现了较平稳的电流换相，如图3D所示。线圈电流从向右方向电流平稳转换到向左方向电流，使线圈马达驱动的速度更平稳；也可以降低由于换相可能造成的突波电流从而降低转动噪音。至此完成一次换相过程。

采用该单线圈风扇马达的稳流驱动系统及其方法，可用来解决单线圈风扇马达的H桥式驱动在换相时给电源带来的扰动、电气噪声以及风扇能效降低的问题。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种单线圈风扇马达的稳流驱动系统，其特征在于，所述的单线圈风扇马达包括一线圈，由两组驱动晶体管分别为所述的线圈提供方向相反的电流，该稳流驱动系统还配置有驱动电路，用于驱动两组驱动晶体管，使两组驱动晶体管为线圈提供方向相反的第一电流和第二电流，且所述的线圈两侧还设置有负反馈电路，该负反馈电路由驱动电路进行驱动，且工作在线圈的电流换相阶段，用于实现稳流；

两组驱动晶体管由H桥实现，其中H桥的第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管构成第一驱动晶体管，H桥的第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管构成第二驱动晶体管，所述的线圈设置在所述的第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管之间，该线圈的两端还分别连接有所述的第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管，且所述的第一功率管PMOS管和第二功率管PMOS管为接VDD的功率管，第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管为接地的功率管，且第一功率管PMOS管通过第三功率管NMOS管接地，第二功率管PMOS管通过第四功率管NMOS管接地；

负反馈电路数目为两组，分别设置于所述的线圈两端，其中第一负反馈电路设置于第一功率管PMOS管和第三功率管NMOS管一侧，第二负反馈电路设置于第二功率管PMOS管和第四功率管NMOS管一侧，且所述的负反馈电路包括依次相连的电流源、开关管和二极管，且电流源另一端连接VDD，开关管的栅极连接驱动电路，所述的驱动电路向该开关管的栅极输送高低电平，从而实现对该开关管的导通和截止的控制，且二极管的正极连接开关管的漏极，其负极连接线圈的一端，所述的第一负反馈电路中的电流源还与所述的第一功率管PMOS管的栅极相连接。

2.根据权利要求1所述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统，其特征在于，所述的驱动电路为集成电路，且所述的驱动电路分别连接该H桥的四个功率管，为该H桥的四个功率管提供驱动电压，该驱动电路的输入端输入由磁场感应出的经放大和消失调处理的霍尔信号。

3.一种基于权利要求1或2所述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统实现单线圈风扇马达的控制的方法，其特征在于，所述的方法为：

所述的驱动电路被设定其为两组驱动晶体管提供的驱动电压满足两组驱动晶体管能够分别给所述的线圈提供方向相反的第一电流和第二电流；且所述的驱动电路还根据对当前驱动晶体管参数的采样，在换相过程中驱动所述的负反馈电路工作，进行稳流。

4.根据权利要求3所述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统实现单线圈风扇马达的控制的方法，其特征在于，

所述的驱动电路为集成电路，且所述的驱动电路分别连接该H桥的四个功率管，为该H桥的四个功率管提供驱动电压，该驱动电路的输入端输入由磁场感应出的经放大和消失调处理的霍尔信号，

所述的使所述的驱动电路为两组驱动晶体管提供的驱动电压满足两组驱动晶体管能够分别给所述的线圈提供方向相反的第一电流和第二电流具体为：

在给所述的线圈提供向右的第一电流时，所述的驱动电路给第一功率管PMOS管、第二功率管PMOS管、第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管分别对应提供导通电压、截止电压、截止电压和导通电压，且驱动电路给第一功率管PMOS管和第四功率管NMOS管的导通电压满足流经线圈的第一电流的方向为从第一功率管PMOS管流向第四功率管NMOS管；

在给所述的线圈提供向左的第二电流时，所述的驱动电路给第一功率管PMOS管、第二功率管PMOS管、第三功率管NMOS管和第四功率管NMOS管分别对应提供截止电压、导通电压、导通电压和截止电压，且驱动电路给第二功率管PMOS管和第三功率管NMOS管的导通电压满足流经线圈的第二电流的方向为从第二功率管PMOS管流向第三功率管NMOS管。

5.根据权利要求4所述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统实现单线圈风扇马达的控制的方法，其特征在于，所述的驱动电路还根据对当前驱动晶体管参数的采样，驱动所述的负反馈电路工作，进行稳流包括第一电流换相到第二电流时的换相过程，以及第二电流换相到第一电流时的换相过程。

6.根据权利要求5所述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统实现单线圈风扇马达的控制的方法，其特征在于，所述的第一负反馈电路中的开关管为第一开关管，所述的第一电流换相到第二电流时的换相过程包括以下步骤：

(1)所述的驱动电路给第四功率管NMOS管一截止电压，使所述的第四功率管NMOS管截止，并对第四功率管NMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第一比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第二功率管PMOS管一导通电压，且进入换相过程时，该驱动电路给所述的第一开关管输出一高电平，使所述的第一开关管导通，所述的第一电流源也导通，向所述的第一功率管PMOS管栅极输出电流，对所述的第一功率管PMOS管栅极进行充电，升高所述的第一功率管PMOS管栅极电压；

(2)所述的驱动电路还对第一功率管PMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第二比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第一开关管输出一低电平，使所述的第一开关管截止，并给所述的第一功率管PMOS管输出一截止电压，使所述的第一功率管PMOS管完全截止，并向所述的第三功率管NMOS管输出一导通电压，使所述的第三功率管NMOS管导通。

7.根据权利要求5所述的单线圈风扇马达的稳流驱动系统实现单线圈风扇马达的控制的方法，其特征在于，所述的第二负反馈电路中的开关管为第二开关管，所述的第二电流换相到第一电流时的换相过程包括以下步骤：

(1)所述的驱动电路给第三功率管NMOS管一截止电压，使所述的第三功率管NMOS管截止，并对第三功率管NMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第一比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第一功率管PMOS管一导通电压，且进入换相过程时，该驱动电路给所述的第二开关管输出一高电平，使所述的第二开关管导通，所述的第二电流源也导通，向所述的第二功率管PMOS管栅极输出电流，对所述的第二功率管PMOS管栅极进行充电，升高所述的第二功率管PMOS管栅极电压；

(2)所述的驱动电路还对第二功率管PMOS管的电流进行采样，若采样电流小于第二比较阈值，则所述的驱动电路给所述的第二开关管输出一低电平，使所述的第二开关管截止，并给所述的第二功率管PMOS管输出截止电压，使所述的第二功率管PMOS管完全截止，并向所述的第四功率管NMOS管输出一导通电压，使所述的第四功率管NMOS管导通。

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