CN113972884B - 过压保护电路 - Google Patents

Abstract

一种过压保护电路，可应用于一马达控制器。该过压保护电路具有一电压控制器、一比较器以及一切换电路，用以避免一驱动电路损毁。该驱动电路用以供应一驱动电流至一马达线圈。

Description

过压保护电路

技术领域

本发明关于一种过压保护电路，特别是关于一种可应用于一马达控制器的过压保护电路。

背景技术

图1为现有的马达控制器10的示意图。马达控制器10用以驱动一马达，其中马达具有一马达线圈L。马达控制器10具有一驱动电路100及一控制器110。驱动电路100具有一晶体管101、一晶体管102、一晶体管103、以及一晶体管104。当马达正转驱动时，可设定晶体管101与晶体管104导通且晶体管102与晶体管103不导通，此时马达线圈L的电流由端点Vm依序地流向晶体管101、第一端点O1、第二端点O2、晶体管104、最后流至端点GND。当马达需要减速或转向时，则设定晶体管102与晶体管103导通且晶体管101与晶体管104不导通，以减小马达线圈L的电流或将马达线圈L的电流方向反转。此时马达线圈L的电流由于电感效应或惯性运动会使电流维持原本的方向，即马达线圈L的电流由端点GND依序地流向晶体管102、第一端点O1、第二端点O2、晶体管103、最后流至端点Vm，造成端点Vm的电压上升。若端点Vm的电压大于驱动电路100及控制器110的耐压，则可能造成驱动电路100及控制器110损毁。

发明内容

有鉴于前述问题，本发明的目的在于提供一种过压保护电路以保护驱动电路。

依据本发明提供该过压保护电路。该过压保护电路具有一电压控制器、一比较器以及一切换电路，用以避免该驱动电路损毁。该驱动电路用以供应一驱动电流至一马达线圈。

附图说明

图1为现有的马达控制器的示意图。

图2为本发明一实施例的马达控制器的示意图。

图3为本发明一实施例的第一过压保护电路的示意图。

附图标记说明：10,20-马达控制器；100,200-驱动电路；110-控制器；210-第一控制单元；220-第一过压保护电路；230-第二控制单元；240-第二过压保护电路；Vm,GND端点；101,102,103,104,201,202,203,204,224,225-晶体管；L-马达线圈；O1第一端点；O2-第二端点；Io-输出电流；221-电压控制器；CS1-第一电流源；CS2-第二电流源；222-比较器；Vi-输入电压；Vc-控制信号；223-切换电路；V1-第一信号；V2-第二信号；Vd-侦测信号。

具体实施方式

下文中的说明将使本发明的目的、特征、与优点更明显。兹将参考图式详细说明依据本发明的较佳实施例。

图2为本发明的马达控制器20的示意图。马达控制器20用以驱动一马达，其中马达具有一马达线圈L。马达控制器20具有一驱动电路200、一第一控制单元210、一第一过压保护电路220、一第二控制单元230以及一第二过压保护电路240。

驱动电路200具有一晶体管201、一晶体管202、一晶体管203、以及一晶体管204，用以供应一驱动电流至马达线圈L，其中一供应电压用以提供驱动电路200的电压。马达线圈L具有一第一端点O1与一第二端点O2。晶体管201耦合至第一端点O1与一端点Vm。晶体管202耦合至第一端点O1与一端点GND。晶体管203耦合至第二端点O2与端点Vm。晶体管204耦合至第二端点O2与端点GND。晶体管201、晶体管202、晶体管203、以及晶体管204可为一P型金氧半晶体管或一N型金氧半晶体管。于图2中，晶体管201与晶体管203以两P型金氧半晶体管为例，而晶体管202与晶体管204以两N型金氧半晶体管为例。

第一控制单元210用以控制晶体管201与晶体管202的导通情形，而第二控制单元230则用以控制晶体管203与晶体管204的导通情形。第一过压保护电路220耦合至第一端点O1，用以避免端点Vm的电压过大，以保护驱动电路200。相同地，第二过压保护电路240耦合至第二端点O2，用以防止端点Vm的电压过大，以保护驱动电路200。具体而言，当第二控制单元230将晶体管204由导通切换至不导通的过程中，若侦测到第二端点O2的电压大于供应电压时，则将晶体管204导通，就可使得原本流往端点Vm的电流，利用晶体管204导向端点GND。当此电流不再流向端点Vm时，就不致因端点Vm的电压过大而造成驱动电路200损毁。

图3为本发明的第一过压保护电路220的示意图。第一过压保护电路220具有一电压控制器221、一比较器222以及一切换电路223。电压控制器221具有一晶体管224、一晶体管225、一第一电流源CS1、以及一第二电流源CS2，其中晶体管224与晶体管225分别为一P型金氧半晶体管。晶体管224耦合至第一端点O1、晶体管201、晶体管202、以及第一电流源CS1，用以产生一第一信号V1至切换电路223。晶体管225耦合至一电压源、第二电流源CS2、以及晶体管224。其中，晶体管224尺寸与晶体管225尺寸相同。比较器222藉由比较第一端点O1的电压与一输入电压Vi以产生一控制信号Vc至切换电路223。根据不同的侦测时间，输入电压Vi可设定为供应电压、供应电压加一第一参考电压、或供应电压减一第二参考电压，其中第一参考电压≤0.4伏特且第二参考电压≤0.4伏特。切换电路223接收第一信号V1、控制信号Vc、以及一侦测信号Vd，用以产生一第二信号V2至晶体管202。

具体而言，当从马达线圈L流向第一端点O1的输出电流Io大于0且第一端点O1的电压大于供应电压时，此时控制信号Vc为一高电位H，使得第二信号V2耦接至第一信号V1以控制晶体管202。当第一端点O1的电压上升时，会使得第一信号V1及第二信号V2的电压上升，进而轻微地导通晶体管202并将晶体管202操作于一饱和区以进入一过压保护机制。此时输出电流Io经由晶体管202导向端点GND，使得第一端点O1的电压下降，以避免驱动电路200损毁。当第二信号V2的电压小于一第三参考电压或输出电流Io小于一参考电流时，此时侦测信号Vd为高电位H，使得第二信号V2为一低电位L，进而将晶体管202不导通，以退出过压保护机制。此外，第二过压保护电路240的架构相似于第一过压保护电路220的架构，就不再赘述。

本发明的过压保护电路可应用于单相或多相马达。此外，本发明可适用于有电感性的致动器，例如无刷马达、直流马达、音圈马达、或电磁致动器。由于本发明的过压保护电路不需使用运算放大器及频率补偿电路，因此可大幅降低电路设计的困难度及复杂度，且可降低马达控制器的制造成本。

虽然本发明业已通过较佳实施例作为例示加以说明，应了解者为：本发明不限于此被揭露的实施例。相反地，本发明意欲涵盖对于本领域技术人员而言为明显的各种修改与相似配置。因此，权利要求范围应根据最广的诠释，以包含所有此类修改与相似配置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种过压保护电路，用以保护一驱动电路，该驱动电路用以供应一驱动电流至一马达线圈且该马达线圈具有一第一端点及一第二端点，其特征在于，该过压保护电路包含：

一电压控制器，耦合至该第一端点，用以产生一第一信号；

一比较器，根据该第一端点的电压，用以产生一控制信号；以及

一切换电路，接收该第一信号与该控制信号，用以产生一第二信号至该驱动电路，该控制信号用以决定是否将该第二信号耦接至该第一信号，该驱动电路包含一第一晶体管与一第二晶体管，该第一晶体管耦合至该第一端点与一第三端点，该第二晶体管耦合至该第一端点与一第四端点，一供应电压用以提供该驱动电路的电压，该第三端点为供电端，该第四端点为GND，该第二信号用以控制该第二晶体管，其中当进入一过压保护机制时，使得该第二晶体管导通。

2.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，该比较器用以比较该第一端点的电压与一输入电压。

3.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，该驱动电路更包含：

一第三晶体管，耦合至该第二端点与该第三端点；以及

一第四晶体管，耦合至该第二端点与该第四端点。

4.如权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，该第一晶体管与该第三晶体管分别为一P型金氧半晶体管。

5.如权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，该第二晶体管与该第四晶体管分别为一N型金氧半晶体管。

6.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，该输入电压为该供应电压。

7.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，该输入电压为该供应电压加一第一参考电压。

8.如权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于，该第一参考电压≤0.4伏特。

9.如权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，该输入电压为该供应电压减一第二参考电压。

10.如权利要求9所述的过压保护电路，其特征在于，该第二参考电压≤0.4伏特。

11.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，该第二晶体管操作于一饱和区。

12.如权利要求11所述的过压保护电路，其特征在于，当该第二信号的电压小于一第三参考电压时，使得该第二晶体管不导通，以退出该过压保护机制。

13.如权利要求11所述的过压保护电路，其特征在于，当从该马达线圈流向该第一端点的输出电流小于一参考电流时，使得该第二晶体管不导通，以退出该过压保护机制。

14.如权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，该过压保护电路应用于一单相马达或一多相马达。