CN108462152A - 一种双相直流无刷马达输出保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双相直流无刷马达输出保护电路，其包括与双相直流无刷马达连接的结构相同的第一输出保护子电路和第二输出保护子电路，其中，所述第一输出保护子电路包括：一短路检测模块；一连接在所述短路检测模块的输出端的短路记录器；一计时器；一同时连接在所述短路记录器和计时器的输出端的组合逻辑模块；以及一连接在所述短路检测模块的输入端的输出驱动控制模块。本发明通过优先采样输出管的漏源电压，再控制输出管的输出，从而不仅可以在负载发生短路时，有效保护芯片输出，且在应用外接电容时不会产生大电流从而保护输出管，还可以降低实际应用中输出互感负压对电路的影响。

Description

一种双相直流无刷马达输出保护电路

技术领域

本发明涉及一种双相直流无刷马达电路，尤其涉及一种双相直流无刷马达输出保护电路。

背景技术

马达在通信、工业、仪器制造等领域中已经得到广泛的应用，在各种马达的应用中，直流无刷马达是最常用和最普遍的。直流无刷马达正常工作的前提，需要各种保护电路。输出短路保护电路是直流无刷马最为关键的保护电路之一，当发生输出短路时，能够有效保护并关闭电路系统；当无短路发生时，不影响电路系统正常工作，这些是评价输出短路是否可靠、安全的质量指标。

在目前市场上的双相直流无刷马达驱动芯片中，有一类芯片是没有输出保护功能的，这类芯片一旦发生输出短路到电源的情况，当输出管导通时，会局部过热而将芯片直接烧坏，这不仅存在安全隐患，而且重新更换芯片还浪费了大量的人力、财力和时间；而另一类芯片则有输出对电源短路保护功能，具体来说：

如图1所示，现有的能够短路检测的双相直流无刷马达包括：磁场检测模块101、逻辑处理模块102、第一短路检测输出模块103和第二短路检测输出模块104，其中，磁场检测模块101包括：基准源、过温保护单元、霍尔单元、放大器和比较器；第一短路检测输出模块103和第二短路检测输出模块104的功能和结构完全相同(图1中省略了第二短路检测输出模块104的内部结构)，该两个模块的输入信号分别为逻辑信号Drive及反向逻辑信号DriveB，它们的输出信号分别为驱动信号OUT1及反向驱动信号OUT2。正常工作时，磁场检测模块101中的基准源为过温保护单元、霍尔单元、放大器、比较器以及逻辑处理模块102提供低温漂系数稳定的内部电压基准和电流基准；磁场检测模块101中的霍尔单元先感应当前磁场(马达的位置信息)，同时放大器将微弱的霍尔感应电压放大并送到比较器的输入端，然后比较器开始检测当前磁场是否达到设定值，即检测马达是否转到设定位置，若达到设定位置，比较器发生翻转并将结果输入到逻辑处理模块102中，逻辑处理模块102决定逻辑信号Drive换向并设定下一个马达位置检测点，使马达持续转动，此处逻辑信号Drive是利用霍尔感应原理产生的呈现高低电平周期性变化的信号；当检测到马达换相，第一短路检测输出模块103的输入信号，即逻辑信号Drive从低电平变为高电平时，开关K1在逻辑信号Drive的上升沿延时T1μs后，从断开变为闭合，也就是说，在逻辑信号Drive从低电平变为高电平后的前T1μs时间内，第一短路检测输出模块103内的比较器正向端电压比负向端电压高，则该比较器输出信号Sd为高电平；逻辑信号Drive和比较器的输出信号Sd经过与门后驱动输出管NM1，进而输出管NM1的栅极为高电平，输出管NM1导通。在该输出管NM1导通T1μs后，开关K1由断开变为闭合，开启短路检测。若正常工作时，输出管NM1导通后，输出的驱动信号OUT1变为低电平，比较器的输出信号Sd则仍为高电平，因此短路检测不影响正常电路的工作；若存在输出短路到电源的情况，则输出管NM1导通后，输出的驱动信号OUT1仍为高电平，比较器的输出信号Sd由高电平变为低电平，屏蔽逻辑信号Drive，直到驱动信号OUT1变为低电平，即，短路到电源解除，输出管NM1才恢复正常导通。因此这种检测输出管导通压降的方式可以在输出短路到电源时保护输出管不被烧坏。

然而，现有的双相直流无刷马达驱动芯片在输出短路保护过程中，检测短路需要输出管优先导通，延时后再开启检测，由于输出管所能承受短路大电流时间极短，存在还未开启短路检测就被烧坏的风险。另外，如图2所示，当芯片正常工作两个输出管分别外接线圈Fan Coil时，由于线圈间互感的影响，当一个输出管从导通状态变为截止状态时，会在另外一个输出管感应出一个负电压而触发寄生三极管导通，从而引发电路中的MOS管工作不正常。此外，如图2所示，如果输出管(即，图1第一短路检测输出模块104中示出的输出管NM1以及第二短路检测输出模块104中未示出的输出管NM2)外接电容CL1、CL2，则当输出管完全导通时，电容CL1、CL2存储的电荷通过输出管放电容易产生大电流，从而烧坏输出管。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种双相直流无刷马达输出保护电路，以有效避免因输出被短路到电源而烧坏双相直流无刷马达驱动芯片的输出管。

本发明所述的一种双相直流无刷马达输出保护电路，其包括与双相直流无刷马达连接的结构相同的第一输出保护子电路和第二输出保护子电路，且该第一输出保护子电路和第二输出保护子电路分别接收所述双相直流无刷马达提供的逻辑信号和反向的逻辑信号，并分别产生驱动信号和反向的驱动信号，其中，所述第一输出保护子电路包括：

一短路检测模块，其在所述逻辑信号的激励下检测一输出管的漏源电压，并将该输出管的漏源电压与预设的参考电压比较，以提供一时钟信号；

一连接在所述短路检测模块的输出端的短路记录器，其在所述逻辑信号的激励下记录所述时钟信号，并在所述逻辑信号发生换向前，保持其自身输出的第一使能信号的电平不翻转；

一计时器，其在所述逻辑信号的激励下，提供一控制所述输出管延时导通的最大时间的第二使能信号；

一同时连接在所述短路记录器和计时器的输出端的组合逻辑模块，其根据以下逻辑运算式提供第一控制信号A、第二控制信号B以及第三控制信号C：

其中，Drive、Lc和Tmax分别表示所述逻辑信号、第一使能信号和第二使能信号；以及

一连接在所述短路检测模块的输入端的输出驱动控制模块，其在所述第一控制信号A、第二控制信号B以及第三控制信号C的激励下，控制所述输出管在被短路至外部电源时限流导通，并在所述输出管以及所述第二输出保护子电路中的另一个输出管分别连接至两个外部线圈时，控制所述输出管在其输出的所述驱动信号达到负电压前正常导通。

在上述的双相直流无刷马达输出保护电路中，所述短路检测模块包括：第一开关、比较器和检测电阻，其中，

所述第一开关连接在所述输出管的漏极与所述比较器的负向端之间，并在所述逻辑信号的激励下闭合或断开；

所述比较器的正向端接收所述参考电压，其负向端还与所述检测电阻的一端连接，其输出端提供所述时钟信号；

所述检测电阻的另一端与所述输出管的源极相连至地。

在上述的双相直流无刷马达输出保护电路中，所述比较器为迟滞比较器。

在上述的双相直流无刷马达输出保护电路中，所述短路记录器包括：D触发器，其D端接收一内部工作电压，其CP端接收所述时钟信号，其R端接收所述逻辑信号，其Q端输出所述第一使能信号。

在上述的双相直流无刷马达输出保护电路中，所述组合逻辑模块包括：第一非门、第二非门、第三非门、第一与门、第二与门、或门和与非门，其中，

所述第一非门的输入端接收所述逻辑信号，其输出端与所述或门的第一输入端连接；

所述第二非门输入端接收所述第一使能信号，其输出端分别与所述第一与门的第一输入端以及所述第二与门的第一输入端连接；

所述第三与门的输入端接收所述第二使能信号，其输出端与所述第一与门的第二输入端连接；

所述第一与门的第三输入端接收所述逻辑信号，其输出端与所述或门的第二输入端连接，该或门的输出端产生所述第一控制信号A；

所述第二与门的第二输入端接收所述逻辑信号，其第三输入端接收所述第二使能信号，其输出端产生所述第二控制信号B；

所述与非门的第一输入端接收所述逻辑信号，其第二输入端接收所述第一使能信号，其输出端产生所述第三控制信号C。

在上述的双相直流无刷马达输出保护电路中，所述输出驱动控制模块包括：电流源、第一NMOS管、第二NMOS管、第二开关、上拉PMOS管以及所述输出管，其中，

所述电流源的一端接收一内部工作电压，其另一端与所述第一NMOS管的漏极连接；

所述第一NMOS管的源极接地，其栅极与所述输出管的栅极连接；

所述第二NMOS管的栅极接收所述第一控制信号A，其源极接地，其漏极与所述输出管的栅极连接；

所述第二开关连接在所述第一NMOS管的漏极与栅极之间，其在所述第二控制信号B的激励下闭合或断开；

所述上拉PMOS管的源极接收所述内部工作电压，其栅极接收所述第三控制信号C，其漏极与所述输出管的栅极连接；

所述输出管的源极接地，其漏极输出所述驱动信号。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过优先检测输出管的漏源电压，再选择输出管工作在正常模式或限流模式，从而实现了以下优点：

1、当双相直流无刷马达驱动芯片输出负载发生短路时，由于优先开启输出管的漏源电压检测，从而可控制输出管工作在限流模式，其输出的最大电流被限制，芯片功耗也被限制，芯片温度缓慢升高触发芯片的过温保护功能，由此关断输出，从而有效保护芯片。由于输出管具有限流模式，因此输出管不仅能在短路时功耗小从而免受烧坏，还能在输出管外接电容的应用情况下，避免产生大电流而被烧坏。

2、当双相直流无刷马达驱动芯片正常工作输出管外接线圈时，本发明通过检测输出管的漏源电压，从而在输出的驱动信号达到负压前，控制输出管正常导通，由于导通的输出管压降较小，因此产生的负压绝对值较小，从而可以避免输出管中的寄生三极管导通，进而降低线圈互感对输出的影响。

附图说明

图1是现有技术中实现双相直流无刷马达输出保护的电路原理图；

图2是双相直流无刷马达驱动芯片的应用电路原理图；

图3是本发明一种双相直流无刷马达输出保护电路中第一输出保护子电路的结构示意图；

图4是图3中组合逻辑模块的结构示意图；

图5是采用本发明实现的负压检测处理的波形图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

本发明，即一种双相直流无刷马达输出保护电路，包括：与双向直流无刷马达连接的两个结构完全相同的输出保护子电路，即，第一输出保护子电路和第二输出保护子电路，其中，双向直流无刷马达包括图1中示出的磁场检测模块101和逻辑处理模块102；本发明的上述第一输出保护子电路和第二输出保护子电路分别直接取代图1中示出的第一短路检测输出模块103和第二短路检测输出模块104，由此，第一输出保护子电路和第二输出保护子电路分别接收逻辑处理模块102提供的两个相反的信号，即，逻辑信号Drive和反向逻辑信号DriveB，并分别产生两个相反的信号，即，驱动信号OUT1和反向驱动信号OUT2。

在本实施例中，对本发明中的第一输出保护子电路的结构进行详细说明，而对与其结构相同的第二输出保护子电路的结构则不再赘述。

如图3所示，本发明中的第一输出保护子电路包括：短路检测模块301、连接在短路检测模块301的输出端的短路记录器302、计时器303、同时连接在短路记录器302和计时器303的输出端的组合逻辑模块304，以及连接在短路检测模块301的输入端的输出驱动控制模块305。

短路检测模块301用于在逻辑信号Drive的激励下检测输出驱动控制模块305中输出管NM1(该输出管也即为图2中双相直流无刷马达驱动芯片的输出管)的漏源电压，并将其与预设的参考电压Vrshort比较，以提供表示输出管NM1是否短路的时钟信号OUTS；该短路检测模块301具体包括：第一开关K1、比较器COMP和检测电阻Rs，其中：

第一开关K1连接在输出管NM1的漏极与比较器COMP的负向端之间，其在双向直流无刷马达的逻辑处理模块102(如图1所示)提供的逻辑信号Drive的激励下闭合或断开，从而决定比较器COMP是否检测输出管NM1的漏源电压；

比较器COMP的正向端接收参考电压Vrshort，其负向端还与检测电阻Rs的一端连接，其输出端提供时钟信号OUTS；在本实施例中，比较器COMP为迟滞比较器；

检测电阻Rs的另一端与输出管NM1的源极相连至地GND，以采集输出管NM1的漏源电压。

短路记录器302用于在逻辑信号Drive的激励下，记录短路检测模块301输出的时钟信号OUTS，即，记录表示当前输出管NM1是否短路的检测结果，并在双相直流无刷马达下次换相，也就是逻辑信号Drive下次换向前(例如，图1中的霍尔单元检测到南极磁场则逻辑信号Drive为高电平，检测到北极磁场则逻辑信号Drive为低电平，逻辑信号Drive的电平由高变低，或由低变为高均为换向)保持其自身输出的第一使能信号Lc不变，即，保持第一使能信号Lc的电平不发生翻转，从而提供稳定的表示输出管NM1是否短路的第一使能信号Lc；该短路记录器302包括：D触发器，其D端接收内部工作电压VDD，其CP端接收时钟信号OUTS，其R端接收逻辑信号Drive，其Q端输出第一使能信号Lc。

计时器303用于在逻辑信号Drive的激励下，提供用于控制输出管NM1延时导通的最大时间的第二使能信号Tmax；具体来说，该计时器303在逻辑信号Drive换向后且为高电平时开始计时，当图2中的双相直流无刷马达驱动芯片的输出被短路到电源VCC时，第二使能信号Tmax使输出管NM1延时导通达到最大时间，从而允许输出管NM1在限流模式导通(下文将对该工作原理进行详细说明)。

组合逻辑模块304用于在驱动信号Drive、第一使能信号Lc以及第二使能信号Tmax的激励下，提供第一控制信号A、第二控制信号B以及第三控制信号C；如图4所示，该组合逻辑模块304具体包括：第一非门N1、第二非门N2、第三非门N3、第一与门A1、第二与门A2、或门OR和与非门NA，其中：

第一非门N1的输入端接收逻辑信号Drive，其输出端与或门OR的第一输入端连接；

第二非门N2的输入端接收第一使能信号Lc，其输出端分别与第一与门A1的第一输入端以及第二与门A2的第一输入端连接；

第三与门N3的输入端接收第二使能信号Tmax，其输出端与第一与门A1的第二输入端连接；

第一与门A1的第三输入端接收逻辑信号Drive，其输出端与或门OR的第二输入端连接，该或门OR的输出端产生第一控制信号A；

第二与门A2的第二输入端接收逻辑信号Drive，其第三输入端接收第二使能信号Tmax，其输出端产生第二控制信号B；

与非门NA的第一输入端接收逻辑信号Drive，其第二输入端接收第一使能信号Lc，其输出端产生第三控制信号C；

根据组合逻辑模块304的上述结构，可以得出第一制信号A、第二控制信号B以及第三控制信号C的逻辑运算式分别为：

输出驱动控制模块305用于在第一控制信号A、第二控制信号B以及第三控制信号C的激励下，决定输出管NM1的工作状态；该输出驱动控制模块305具体包括：电流源I0、第一NMOS管NM2、第二NMOS管NM3、第二开关K2、上拉PMOS管PM1以及输出管NM1，其中：

电流源I0的一端与内部工作电源连接(即，接收内部工作电压VDD)，其另一端与第一NMOS管NM2的漏极连接，以为第一NMOS管NM2提供恒定的电流；

第一NMOS管NM2的源极接地GND，其栅极与输出管NM1的栅极连接；

第二NMOS管NM3的栅极接收第一控制信号A，其源极接地GND，其漏极与输出管NM1的栅极连接，以为输出管NM1的栅极提供低电平的第一偏置电压(这是因为：第二NMOS管NM3作为开关管，可通过拉低输出管NM1的栅极至低电平，从而使输出管NM1处于关闭状态)；

第二开关K2连接在第一NMOS管NM2的漏极与栅极之间，其在第二控制信号B的激励下闭合或断开，从而决定第一NMOS管NM2是否构成偏置二极管电路，以为输出管NM1的栅极提供限流的第二偏置电压(这是因为：当图2中的双相直流无刷马达驱动芯片的输出被短路到电源VCC时，若输出管NM1完全导通，将产生很大的电流而使输出管直接被烧坏，而第一NMOS管NM2可在此时与输出管NM1构成电流镜，从而使输出管NM1处于限流状态，以避免瞬间的大电流)；

上拉PMOS管PM1的源极与内部工作电源连接(即，接收内部工作电压VDD)，其栅极接收第三控制信号C，其漏极与输出管NM1的栅极连接，以为输出管NM1的栅极提供高电平的第三偏置电压(这是因为：上拉PMOS管PM1作为开关管，可为输出管NM1的栅极提供高电平，从而使输出管NM1处于正常导通状态)；

输出管NM1的源极接地GND，其漏极输出驱动信号OUT1，以为双相直流无刷马达驱动芯片提供驱动能力。

根据本发明中第一输出保护子电路的上述结构，逻辑信号Drive、第一使能信号Lc、第二使能信号Tmax、第一控制信号A、第二控制信号B和第三控制信号C的关系真值表可如表1所示(其中，0表示低电平，1表示高电平，X表示无关电平，S1-S4表示四种驱动状态，另外，对应输出管NM1的工作状态将在下文中详细说明)：

表1第一输出保护子电路的真值表

下面结合表1对本发明中第一输出保护子电路的工作过程进行详细说明(由于本发明中第二输出保护子电路的结构与第一输出保护子电路完全相同，因此对该第二输出保护子电路的工作过程不再赘述。)：

当双相直流无刷马达换相前，假定逻辑信号Drive为低电平，则：

第一步，短路检测模块301中的第一开关K1在逻辑信号Drive的激励下断开，从而断开输出管NM1输出的驱动信号OUT1至比较器COMP的负向端的通路(即，当逻辑信号Drive为低电平时，比较器COMP不检测输出管NM1的漏源电压)，此时，比较器COMP的负向端被检测电阻Rs短接至地GND，因此，比较器COMP负向端的电压低于预设的参考电压Vrshort，从而使其输出的时钟信号OUTS为高电平；同时，短路记录器302和计时器303在低电平的逻辑信号Drive的激励下处于复位状态，因此，它们分别输出的第一使能信号Lc和第二使能信号Tmax均为低电平。

第二步，根据表1中状态S1可知，由于逻辑信号Drive为低电平，因此，第一控制信号A、第二控制信号B、第三控制信号C分别为高电平、低电平、高电平；此时，输出驱动控制模块305中的第二NMOS管NM3将输出管NM1的栅极拉低至低电平，从而使输出管NM1截止；同时，第二开关K2处于断开状态，上拉PMOS管PM1处于截止状态。

当双相直流无刷马达换相后，逻辑信号Drive从低电平变为高电平，则：

第三步，短路检测模块301中的第一开关K1在逻辑信号Drive的激励下闭合，从而使输出管NM1输出的驱动信号OUT1传递至比较器COMP的负向端以及检测电阻Rs的一端，从而使检测电阻Rs上的电压值即为驱动信号OUT1的电压值，也即输出管NM1的漏源电压(即，当逻辑信号Drive为高电平时，比较器COMP优先开始检测输出管NM1的漏源电压)；同时，短路记录器302和计时器303在高电平的逻辑信号Drive的激励下处于工作状态。

此时可分为三种情况进行讨论，具体来说：

1、若此时图2中的双相直流无刷马达驱动芯片的输出管NM1被短路到电源VCC，则：

第四步，由于输出管NM1被短路到电源VCC，因此检测电阻Rs上的电压值为电源电压，从而使得比较器COMP的负向端的电压远高于预设的参考电压Vrshort，由此使得比较器COMP输出的时钟信号OUTS从高电平变为低电平；而由于短路记录器302的CP端需要输入上升沿时钟才能将内部工作电压VDD的高电平传输至Q端，因此，短路记录器302输出的第一使能信号Lc仍然维持为低电平；同时，由于计时器303还未达到设定的控制输出管NM1延时导通的最大时间，因此其输出的第二使能信号Tmax同样为低电平。

第五步，根据表1中状态S2可知，由于逻辑信号Drive、第一使能信号Lc、第二使能信号Tmax分别为高电平、低电平、低电平，因此，第一控制信号A、第二控制信号B、第三控制信号C同样分别为高电平、低电平、高电平；此时，输出驱动控制模块305中的第二NMOS管NM3将输出管NM1的栅极拉低至低电平，从而使输出管NM1截止；同时，第二开关K2处于断开状态，上拉PMOS管PM1处于截止状态(同上述“第二步”)。

第六步，当计时器303达到设定的控制输出管NM1延时导通的最大时间后，其输出的第二使能信号Tmax从低电平变为高电平；此时根据表1中状态S2切换至状态S3可知，由于逻辑信号Drive、第一使能信号Lc、第二使能信号Tmax分别为高电平、低电平、高电平，因此，第一控制信号A、第二控制信号B、第三控制信号C分别为低电平、高电平、高电平；此时，输出驱动控制模块305中的第二开关K2将第一NMOS管NM2的栅极漏极短接，同时，第二NMOS管NM3和上拉PMOS管PM1均处于截止状态，因此，第一NMOS管NM2与输出管NM1构成电流镜，从而使得输出管NM1的最大电流Imax被限制为：

其中，表示输出管NM1的宽长比，表示第一NMOS管NM2的宽长比，I0表示电流源I0的电流值；

由此可见，当双相直流无刷马达驱动芯片的输出管NM1被短路到电源VCC时，输出管NM1工作在限流模式，其输出的最大电流被限制，从而使双相直流无刷马达驱动芯片的功耗也被限制，进而使芯片温度缓慢升高触发过温保护，由此关断输出，达到输出保护的目的。

2、若此时图2中的双相直流无刷马达驱动芯片正常工作，输出管NM1以及另一个相同的输出管(图2中未示出)分别连接两个线圈Fan Coil，则：

第七步，由于在先前逻辑信号Drive为低电平时，输出管NM1的栅极无驱动因而处于截止状态，因此，输出管NM1的漏源电压，即驱动信号OUT1的电平为高电平；虽然现在逻辑信号Drive由低电平变为高电平，但由于输出管NM1的尺寸比较大，完全导通仍需要一定时间，因此其输出的驱动信号OUT1在逻辑信号Drive由低电平变为高电平后一段时间内会仍是高电平，该驱动信号OUT1通过第一开关K1连接在比较器COMP的负向端，高电平的驱动信号OUT1的电压值大于比较器COMP的正向端的预设的参考电压Vrshort，因此，比较器COMP输出的时钟信号OUTS为低电平。然而，当驱动信号OUT1为高电平时，另一个输出管输出的反向驱动信号OUT2为低电平，因此在两个线圈Fan Coil之间的互感影响下，驱动信号OUT1会从高电平变为低电平，甚至达到负的电压值；而在驱动信号OUT1变为低电平且还未达到负压前，比较器COMP输出的时钟信号OUTS就已经由低电平变为了高电平，如图5所示，在现有的如图1所示的无负压检测功能的保护电路中，在马达快速换相期间，由于线圈互感的影响，当一个输出管从导通状态变为截止状态时，会在另外一个输出管感应出一个很大的负电压；而在本发明的有负压检测功能的保护电路中，在马达快速换相期间，当一个输出管从导通状态变为截止状态时，另外一个输出管在感应出负电压前被提前导通，因而负压影响被削弱。此时，短路记录器302输出的第一使能信号Lc在时钟信号OUTS的上升沿从低电平变为高电平。

第八步，根据表1中状态S4可知，由于逻辑信号Drive和第一使能信号Lc分别为高电平，因此，第一控制信号A、第二控制信号B、第三控制信号C均为低电平；此时，输出驱动控制模块305中的第二开关K2处于断开状态、第二NMOS管NM3处于截止状态，同时上拉PMOS管PM1导通，将输出管NM1的栅极拉至与内部工作电压VDD相同的高电平，从而使输出管NM1正常导通，进而避免输出产生过大的负压，由此避免输出管的寄生三极管导通，以降低线圈互感对双相直流无刷马达驱动芯片输出的影响。

3、若此时图2中双相直流无刷马达驱动芯片输出的驱动信号OUT1和反向驱动信号OUT2分别外接至电容CL1、CL2(以下以驱动信号OUT1与电容CL1为例)，则：

由于在先前逻辑信号Drive为低电平时，输出管NM1的栅极无驱动因而处于截止状态，因此，输出管NM1的漏源电压，即驱动信号OUT1的电平为高电平，从而使得电容CL1上充入大量电荷；当逻辑信号Drive变为高电平、输出管NM1导通后，电容CL1开始放电，此时类似于输出管NM1短路到电源的情况(即上述情况1)，因此重复上述第四、五、六步，使得输出管NM1工作在限流模式，由此避免产生大电流，从而有效保护输出管NM1。随着电容CL1上的电荷缓慢释放，驱动信号OUT1会从高电平变为低电平，此时重复上述第七、八步，使得输出管NM1由限流模式变为正常导通。

综上所述，本发明通过优先采样输出管的漏源电压，再控制输出管的输出，与现有的保护电路相比，本发明不仅可以在负载发生短路时，有效保护芯片输出，且在应用外接电容时不会产生大电流从而保护输出管，还可以降低实际应用中输出互感负压对电路的影响。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (6)

1.一种双相直流无刷马达输出保护电路，其包括与双相直流无刷马达连接的结构相同的第一输出保护子电路和第二输出保护子电路，且该第一输出保护子电路和第二输出保护子电路分别接收所述双相直流无刷马达提供的逻辑信号和反向的逻辑信号，并分别产生驱动信号和反向的驱动信号，其特征在于，所述第一输出保护子电路包括：

一短路检测模块，其在所述逻辑信号的激励下检测一输出管的漏源电压，并将该输出管的漏源电压与预设的参考电压比较，以提供一时钟信号；

一连接在所述短路检测模块的输出端的短路记录器，其在所述逻辑信号的激励下记录所述时钟信号，并在所述逻辑信号发生换向前，保持其自身输出的第一使能信号的电平不翻转；

一计时器，其在所述逻辑信号的激励下，提供一控制所述输出管延时导通的最大时间的第二使能信号；

一同时连接在所述短路记录器和计时器的输出端的组合逻辑模块，其根据以下逻辑运算式提供第一控制信号A、第二控制信号B以及第三控制信号C：

其中，Drive、Lc和Tmax分别表示所述逻辑信号、第一使能信号和第二使能信号；以及

一连接在所述短路检测模块的输入端的输出驱动控制模块，其在所述第一控制信号A、第二控制信号B以及第三控制信号C的激励下，控制所述输出管在被短路至外部电源时限流导通，并在所述输出管以及所述第二输出保护子电路中的另一个输出管分别连接至两个外部线圈时，控制所述输出管在其输出的所述驱动信号达到负电压前正常导通。

2.根据权利要求1所述的双相直流无刷马达输出保护电路，其特征在于，所述短路检测模块包括：第一开关、比较器和检测电阻，其中，

所述第一开关连接在所述输出管的漏极与所述比较器的负向端之间，并在所述逻辑信号的激励下闭合或断开；

所述比较器的正向端接收所述参考电压，其负向端还与所述检测电阻的一端连接，其输出端提供所述时钟信号；

所述检测电阻的另一端与所述输出管的源极相连至地。

3.根据权利要求2所述的双相直流无刷马达输出保护电路，其特征在于，所述比较器为迟滞比较器。

4.根据权利要求1所述的双相直流无刷马达输出保护电路，其特征在于，所述短路记录器包括：D触发器，其D端接收一内部工作电压，其CP端接收所述时钟信号，其R端接收所述逻辑信号，其Q端输出所述第一使能信号。

5.根据权利要求1所述的双相直流无刷马达输出保护电路，其特征在于，所述组合逻辑模块包括：第一非门、第二非门、第三非门、第一与门、第二与门、或门和与非门，其中，

所述第一非门的输入端接收所述逻辑信号，其输出端与所述或门的第一输入端连接；

所述第二非门输入端接收所述第一使能信号，其输出端分别与所述第一与门的第一输入端以及所述第二与门的第一输入端连接；

所述第三与门的输入端接收所述第二使能信号，其输出端与所述第一与门的第二输入端连接；

所述第一与门的第三输入端接收所述逻辑信号，其输出端与所述或门的第二输入端连接，该或门的输出端产生所述第一控制信号A；

所述第二与门的第二输入端接收所述逻辑信号，其第三输入端接收所述第二使能信号，其输出端产生所述第二控制信号B；

所述与非门的第一输入端接收所述逻辑信号，其第二输入端接收所述第一使能信号，其输出端产生所述第三控制信号C。

6.根据权利要求1所述的双相直流无刷马达输出保护电路，其特征在于，所述输出驱动控制模块包括：电流源、第一NMOS管、第二NMOS管、第二开关、上拉PMOS管以及所述输出管，其中，

所述电流源的一端接收一内部工作电压，其另一端与所述第一NMOS管的漏极连接；

所述第一NMOS管的源极接地，其栅极与所述输出管的栅极连接；

所述第二NMOS管的栅极接收所述第一控制信号A，其源极接地，其漏极与所述输出管的栅极连接；

所述第二开关连接在所述第一NMOS管的漏极与栅极之间，其在所述第二控制信号B的激励下闭合或断开；

所述上拉PMOS管的源极接收所述内部工作电压，其栅极接收所述第三控制信号C，其漏极与所述输出管的栅极连接；

所述输出管的源极接地，其漏极输出所述驱动信号。