CN110608573A - 负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱，属于控制电路领域。该控制板包括：微控制器MCU以及驱动集成芯片，其中，所述驱动集成芯片与所述MCU连接，用于集成至少一个负载的驱动电路的器件，接收并处理所述MCU发出的指令信息，并输出驱动信号至所述至少一个负载。本发明极大地提升了控制板的使用寿命，降低了单个元器件失效风险，有利于提升信号完整性和负载驱动可靠性。

Description

负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱

技术领域

本发明涉及控制电路，具体地涉及负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱。

背景技术

现有冰箱控制板驱动电路中，主控MCU发出指令到各个负载驱动电路，进而控制冰箱负载工作，每个负载的驱动电路单独控制对应负载，属于独立的电路驱动模块。

现有冰箱控制板负载驱动电路为各个独立的模块，每个模块使用了大量的分立器件实现信号驱动和处理，半导体分立器件的数量多，占用了较多的布板资源，电路设计复杂。分立器件越多，电路的可靠性风险也越高。对于中高频负载驱动电路，分立器件也带来了众多电路寄生参数的问题，例如分布电容、寄生电感、等效阻抗等。另外，各器件之间的铜箔走线也存在串扰的可能性。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱，该负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱极大地提升了控制板的使用寿命，降低了单个元器件失效风险，有利于提升信号完整性和负载驱动可靠性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种负载驱动集成的冰箱控制板，该控制板包括：微控制器MCU以及驱动集成芯片，其中，所述驱动集成芯片与所述MCU连接，用于集成至少一个负载的驱动电路的器件，接收并处理所述MCU发出的指令信息，并输出驱动信号至所述至少一个负载。

优选地，所述驱动集成芯片包括：启动电路、LDO驱动电路、电动切换阀驱动电路、LED驱动电路、直流风机驱动电路、风门电机驱动电路以及高压驱动电路中的至少一者。

优选地，所述启动电路包括：启动逻辑单元，用于：输出原始电压确认信号；接收反馈电压确认信号；在接收到所述反馈电压确认信号时输出使能信号；带隙基准单元，用于输出参考电压。

优选地，所述LDO驱动电路包括第一LDO驱动电路，所述第一LDO驱动电路包括：第一比较单元、反馈逻辑单元以及第一采样电阻，其中，所述第一采样电阻用于采样所述第一LDO驱动电路输出的第一电压；所述第一比较单元用于接收所述原始电压确认信号、所述参考电压以及所述第一采样电阻的电压，在接收到所述原始电压确认信号时，将所述参考电压和所述第一采样电阻的电压进行比较，并根据比较结果调整所述第一电压；所述反馈逻辑单元用于在所述第一LDO驱动电路工作正常时输出所述反馈电压确认信号。

优选地，所述LDO驱动电路包括第二LDO驱动电路，所述第二LDO驱动电路包括：第二比较单元以及第二采样电阻，其中，所述第二采样电阻用于采样所述第二LDO驱动电路输出的第二电压；所述第二比较单元用于接收所述使能信号、所述参考电压和所述第二采样电阻的电压，在接收到所述使能信号时，将所述参考电压和所述第二采样电阻的电压进行比较，并根据比较结果调整所述第二电压。

优选地，所述电动切换阀驱动电路用于在接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，输出所述驱动信号至电动切换阀。

优选地，所述高压驱动电路用于在接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，输出所述驱动信号至高压负载。

优选地，所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路包括：电荷泵和第一MOS管，其中，所述第一MOS管连接在所述电荷泵、所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路的电源输入以及所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路的输出之间；所述电荷泵用于接收所述第一电压，并在所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，将所述第一电压转化为驱动所述第一MOS管所需的电压。

优选地，所述风门电机驱动电路包括：至少一个电荷泵和至少一个第二MOS管，其中，所述至少一个第二MOS管连接在所述至少一个电荷泵、所述风门电机驱动电路的电源输入以及所述风门电机驱动电路的输出之间；所述至少一个电荷泵用于接收所述第一电压，并在所述风门电机驱动电路接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，将所述第一电压转化为驱动所述至少一个第二MOS管所需的电压。

本发明实施例还提供一种冰箱，该冰箱包括上文所述的负载驱动集成的冰箱控制板。

通过上述技术方案，采用本发明提供的负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱，该冰箱控制板包括微控制器MCU以及驱动集成芯片，其中，驱动集成芯片集成至少一个负载的驱动电路的器件，接收并处理所述MCU发出的指令信息，并输出驱动信号至所述至少一个负载。器件集成化后，分立器件减少，极大地提升了控制板的使用寿命，降低了单个元器件失效风险。分立器件和走线减少和简化，也解决了中高频信号的传输干扰、串扰、器件自身等效参数等问题，有利于提升信号完整性和负载驱动可靠性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的负载驱动集成的冰箱控制板的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的驱动集成芯片的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的驱动电路的结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的第一LDO驱动电路的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的第二LDO驱动电路的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的电动切换阀驱动电路的结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的高压驱动电路的结构示意图；

图8是本发明一实施例提供的LED驱动电路或直流风机驱动电路的结构示意图；

图9是本发明一实施例提供的风门电机驱动电路的结构示意图；

附图标记说明

1 MCU 2 驱动集成芯片

EA1 第一比较单元 R1 第一采样电阻

EA2 第二比较单元 R2 第二采样电阻

MOS1 第一MOS管 MOS2 第二MOS管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的负载驱动集成的冰箱控制板的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种负载驱动集成的冰箱控制板，该控制板包括：微控制器MCU1以及驱动集成芯片2，其中，所述驱动集成芯片2与所述MCU1连接，用于集成至少一个负载的驱动电路的器件，接收并处理所述MCU1发出的指令信息，并输出驱动信号至所述至少一个负载。

驱动集成芯片2集成了所有负载的半导体分立器件，一边连接MCU1，一边连接多个接线插座，以便连接负载。驱动集成芯片2接收到从MCU1发出的指令信息，经过内部处理，输出高压信号(+12V)至外围滤波电路，或高压信号直接输出到负载。

负载的半导体分立器件集成化后，极大地提升了控制板的使用寿命，降低了单个元器件失效风险。驱动集成芯片2内部的具体结构和功能将在下文详述。

图2是本发明一实施例提供的驱动集成芯片2的结构示意图。如图2所示，所述驱动集成芯片2可以包括：启动电路、LDO驱动电路、电动切换阀驱动电路、LED驱动电路、直流风机驱动电路、风门电机驱动电路或高压驱动电路。

MCU1无法驱动高压负载，必须借助于高压驱动电路，达林顿电路可以进行二级驱动，提供负载的回路通道。驱动集成芯片2集成了达林顿整列2003芯片的功能，同时，集成了控制步进电机的功能。

LDO驱动电路可以包括12V转5V的LDO驱动电路和12V转3.3V的LDO驱动电路。从开关电源输出12VDC经过整流滤波后直接输入到驱动集成芯片2，LDO驱动电路将12V电压转化为5V电压，在通过电平转换电路(level shift)之后供MCU1和控制板上其它驱动电路使用，以及3.3V电压，在通过电平转换电路之后专门供给WIFI模块。

启动电路可以对多个驱动电路进行使能控制，在保证5V的LDO驱动电路正常工作时，发出使能信号，保证多个需要5V电压的驱动电路均在5V的LDO驱动电路正常工作时才工作。

以下将详述驱动集成芯片2中各个驱动电路的功能以及可以实现该功能的一种结构。在下文中，各个驱动电路的实施例均为示例性，并非对各个驱动电路中的元器件和结构进行限制。

图3是本发明一实施例提供的驱动电路的结构示意图。如图3所示，所述启动电路包括：启动逻辑单元，用于：输出原始电压确认信号；接收反馈电压确认信号；在接收到所述反馈电压确认信号时输出使能信号；带隙基准单元，用于输出参考电压。

另外启动电路还具有低压关闭单元UVLO，用于欠压锁定，限制最低输入电压。过压保护单元OVP，用于限制最高输入电压。启动逻辑单元接收UVLO和OVP的信号，并在UVLO和OVP表示正常时输出原始电压确认信号(PG)。另外，如果接收到反馈电压确认信号(V5_PG，由5V的LDO驱动电路提供，在下文详述)，则输出使能信号(EN)；在未收到反馈电压确认信号时，无使能信号(EN)输出。

带隙基准单元可以输出不同的参考电压和参考电流，例如5V的参考电压和3.3V的参考电压，以供不同的驱动电路使用。

图4是本发明一实施例提供的第一LDO驱动电路的结构示意图。如图4所示，所述LDO驱动电路包括第一LDO驱动电路，所述第一LDO驱动电路包括：第一比较单元EA1、反馈逻辑单元以及第一采样电阻R1，其中，所述第一采样电阻R1用于采样所述第一LDO驱动电路输出的第一电压；所述第一比较单元EA1用于接收所述原始电压确认信号、所述参考电压以及所述第一采样电阻R1的电压，在接收到所述原始电压确认信号时，将所述参考电压和所述第一采样电阻R1的电压进行比较，并根据比较结果调整所述第一电压；所述反馈逻辑单元用于在所述第一LDO驱动电路工作正常时输出所述反馈电压确认信号。

在本实施例中，第一LDO驱动电路的目的是将12V电压转化为5V电压，其中，第一LDO驱动电路还包括温度保护单元(OTP)，用于限制工作时的最高温升以及电流保护单元(OCP)，用于限制最大输出电流。反馈逻辑单元在确定OTP和OCP输出的信号表示正常时，输出反馈电压确认信号(V5_PG)至启动电路。另外，第一比较单元EA1在接收到原始电压确认信号(PG)时，将参考电压(Vref，此处应为5V的参考电压)和第一采样电阻R1的电压进行比较，并根据比较结果调整MOS管的压降，以调整第一LDO驱动电路输出的第一电压，使第一电压为5V。

图5是本发明一实施例提供的第二LDO驱动电路的结构示意图。如图5所示，所述LDO驱动电路包括第二LDO驱动电路，所述第二LDO驱动电路包括：第二比较单元EA2以及第二采样电阻R2，其中，所述第二采样电阻R2用于采样所述第二LDO驱动电路输出的第二电压；所述第二比较单元EA2用于接收所述使能信号、所述参考电压和所述第二采样电阻R2的电压，在接收到所述使能信号时，将所述参考电压和所述第二采样电阻R2的电压进行比较，并根据比较结果调整所述第二电压。

在本实施例中，第二LDO驱动电路的目的是将12V电压转化为3.3V电压，其中，第二LDO驱动电路同样包括OTP和OCP。另外，第二比较单元EA2在接收到原始电压确认信号(PG)时，将参考电压(Vref，此处应为3.3V的参考电压)和第二采样电阻R2的电压进行比较，并根据比较结果调整MOS管的压降，以调整第二LDO驱动电路输出的第二电压，使第二电压为3.3V。

图6是本发明一实施例提供的电动切换阀驱动电路的结构示意图。如图6所示，所述电动切换阀驱动电路用于在接收到所述使能信号和所述MCU1发出的指令信息时，输出所述驱动信号至电动切换阀。

电动切换阀驱动电路包括多个连接MCU1的输入引脚(SEG1、SEG2、SEG3以及COM2)，以及多个输出引脚(D_B-、D_A-、D_B以及D_A)，并且还包括多个与门和用于稳定电压的多个MOS管。如图6所示，在OTP输出的信号和使能信号(EN)同时作用，且接收到MCU1发出的指令信息时，两个与门导通，从而输出驱动信号至电动切换阀。

图7是本发明一实施例提供的高压驱动电路的结构示意图。如图7所示，所述高压驱动电路用于在接收到所述使能信号和所述MCU1发出的指令信息时，输出所述驱动信号至高压负载。

高压驱动电路可以包括多种连接MCU1的输入引脚(R_HEAT、COMP、ZQ、FD_HEAT或INVERT)，以及相对应的多种输出引脚(HEATER、COMP_0、ZQ_0、FD_HEAT_0或INVERT_0)，并且还包括与门和用于稳定电压的MOS管。如图7所示，在接收到使能信号(EN)与MCU1发出的指令信息时，与门导通，从而输出驱动信号至高压负载。

图8A是本发明一实施例提供的LED驱动电路的结构示意图。如图8A所示，所述LED驱动电路包括：电荷泵和第一MOS管MOS1，其中，所述第一MOS管MOS1连接在所述电荷泵、所述LED驱动电路的电源输入以及所述LED驱动电路的输出之间；所述电荷泵用于接收所述第一电压，并在所述LED驱动电路接收到所述使能信号和所述MCU1发出的指令信息时，将所述第一电压转化为驱动所述第一MOS管MOS1所需的电压。

在本实施例中，LED驱动电路可以包括输入引脚(R_LED)以及输出引脚(R_LED_0)。在有电源输入时，第一MOS管MOS1慢慢导通，最终需要使输出引脚(R_LED_0)输出与电源输入相同的电压，此时需要比电源输入更高的电压驱动第一MOS管MOS1。因此，本实施例驱动电路还设置电荷泵，在接收到使能信号(EN)与MCU1发出的指令信息时，与门导通，从而电荷泵将第一电压(5V)转化为驱动所述第一MOS管MOS1所需的电压。

图8B是本发明一实施例提供的直流风机驱动电路的结构示意图。如图8B所示，直流风机驱动电路可以使用与LED驱动电路同样的结构，也可以使用图8B展示的结构，在图8B中，直流风机驱动电路可以包括输入引脚(C_FAN和F_FAN)以及输出引脚(C_FAN_0和F_FAN_0)。使用逻辑单元、MOS管以及零电压开关单元(ZVS)的组合代替图8A中的续流二极管的作用，其它元件工作方式与LED驱动电路相同，在此不再赘述。

图9是本发明一实施例提供的风门电机驱动电路的结构示意图。如图9所示，所述风门电机驱动电路包括：至少一个电荷泵和至少一个第二MOS管MOS2，其中，所述至少一个第二MOS管MOS2连接在所述至少一个电荷泵、所述风门电机驱动电路的电源输入以及所述风门电机驱动电路的输出之间；所述至少一个电荷泵用于接收所述第一电压，并在所述风门电机驱动电路接收到所述使能信号和所述MCU1发出的指令信息时，将所述第一电压(5V)转化为驱动所述至少一个第二MOS管MOS2所需的电压。

风门电机驱动电路可以包括输入引脚(A和B)以及输出引脚(A-、A+、B-和B+)，同时在每对输入引脚和输出引脚之间，还包括多个反向缓冲器。在本实施例中，风门电机驱动电路可以包括第二MOS管MOS2。在有电源输入时，第二MOS管MOS2慢慢导通，最终需要使输出引脚(A-、A+、B-和B+)输出与电源输入相同的电压，此时需要比电源输入更高的电压驱动第二MOS管MOS2。因此，本实施例驱动电路还设置电荷泵，在接收到OTP输出的信号和MCU1发出的指令信息时，与门导通，从而电荷泵将第一电压(5V)转化为驱动所述第二MOS管MOS2所需的电压。

本发明实施例还提供一种冰箱，该冰箱包括上文所述的负载驱动集成的冰箱控制板。

通过上述技术方案，采用本发明提供的负载驱动集成的冰箱控制板以及冰箱，该冰箱控制板包括微控制器MCU以及驱动集成芯片，其中，驱动集成芯片集成至少一个负载的驱动电路的器件，接收并处理所述MCU发出的指令信息，并输出驱动信号至所述至少一个负载。器件集成化后，分立器件减少，极大地提升了控制板的使用寿命，降低了单个元器件失效风险。分立器件和走线减少和简化，也解决了中高频信号的传输干扰、串扰、器件自身等效参数等问题，有利于提升信号完整性和负载驱动可靠性。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，该控制板包括：

微控制器MCU以及驱动集成芯片，其中，

所述驱动集成芯片与所述MCU连接，用于集成至少一个负载的驱动电路的器件，接收并处理所述MCU发出的指令信息，并输出驱动信号至所述至少一个负载。

2.根据权利要求1所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述驱动集成芯片包括：

启动电路、LDO驱动电路、电动切换阀驱动电路、LED驱动电路、直流风机驱动电路、风门电机驱动电路以及高压驱动电路中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述启动电路包括：

启动逻辑单元，用于：

输出原始电压确认信号；

接收反馈电压确认信号；

在接收到所述反馈电压确认信号时输出使能信号；

带隙基准单元，用于输出参考电压。

4.根据权利要求3所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述LDO驱动电路包括第一LDO驱动电路，所述第一LDO驱动电路包括：

第一比较单元、反馈逻辑单元以及第一采样电阻，其中，

所述第一采样电阻用于采样所述第一LDO驱动电路输出的第一电压；

所述第一比较单元用于接收所述原始电压确认信号、所述参考电压以及所述第一采样电阻的电压，在接收到所述原始电压确认信号时，将所述参考电压和所述第一采样电阻的电压进行比较，并根据比较结果调整所述第一电压；

所述反馈逻辑单元用于在所述第一LDO驱动电路工作正常时输出所述反馈电压确认信号。

5.根据权利要求3所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述LDO驱动电路包括第二LDO驱动电路，所述第二LDO驱动电路包括：

第二比较单元以及第二采样电阻，其中，

所述第二采样电阻用于采样所述第二LDO驱动电路输出的第二电压；

所述第二比较单元用于接收所述使能信号、所述参考电压和所述第二采样电阻的电压，在接收到所述使能信号时，将所述参考电压和所述第二采样电阻的电压进行比较，并根据比较结果调整所述第二电压。

6.根据权利要求3所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述电动切换阀驱动电路用于在接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，输出所述驱动信号至电动切换阀。

7.根据权利要求3所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述高压驱动电路用于在接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，输出所述驱动信号至高压负载。

8.根据权利要求4所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路包括：

电荷泵和第一MOS管，其中，

所述第一MOS管连接在所述电荷泵、所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路的电源输入以及所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路的输出之间；

所述电荷泵用于接收所述第一电压，并在所述LED驱动电路或所述直流风机驱动电路接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，将所述第一电压转化为驱动所述第一MOS管所需的电压。

9.根据权利要求4所述的负载驱动集成的冰箱控制板，其特征在于，所述风门电机驱动电路包括：

至少一个电荷泵和至少一个第二MOS管，其中，

所述至少一个第二MOS管连接在所述至少一个电荷泵、所述风门电机驱动电路的电源输入以及所述风门电机驱动电路的输出之间；

所述至少一个电荷泵用于接收所述第一电压，并在所述风门电机驱动电路接收到所述使能信号和所述MCU发出的指令信息时，将所述第一电压转化为驱动所述至少一个第二MOS管所需的电压。

10.一种冰箱，其特征在于，该冰箱包括权利要求1-9任意一项权利要求所述的负载驱动集成的冰箱控制板。