CN214799335U - 一种控制双马达天窗的控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制双马达天窗的控制器，该控制器包括用于控制信号输入的开关输入电路、控制电路、马达驱动电路、以及用于获取运转状态下马达的霍尔信号，并将该霍尔信号输入所述控制电路的第一反馈电路；所述开关输入电路的输出端与所述控制电路的信号输入端连接，所述马达驱动电路的信号输入端与所述控制电路的信号输出端连接，所述马达驱动电路的输出端分别接两个马达。本实用新型提供的控制器整个电路形成闭环控制，提高了驱动信号输出的稳定性，保证了马达稳定运转。

Description

一种控制双马达天窗的控制器

技术领域

本实用新型属于控制领域，尤其是涉及一种控制双马达天窗的控制器。

背景技术

电子启动器就是现在人们通常所指的马达，即为电动机、发动机。它通过通电线圈在磁场中受力转动带动起动机转子旋转，转子上的小齿轮带动发动机飞轮旋转。

汽车行业中车窗、天窗等的开启、关闭均是通过马达的正反实现的，因此马达运转的稳定性对整车性能具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种控制单马达天窗的控制器，该控制器能够保证马达稳定运转。

为实现本实用新型的目的，在此提供的控制器包括用于控制信号输入的开关输入电路、控制电路、马达驱动电路、以及用于获取运转状态下马达的霍尔信号，并将该霍尔信号输入所述控制电路的第一反馈电路；所述开关输入电路的输出端与所述控制电路的信号输入端连接，所述马达驱动电路的信号输入端与所述控制电路的信号输出端连接，所述马达驱动电路的输出端分别接两个马达。

在一些实施方式中体现，所述开关输入电路包括电阻R41、电阻R45、电阻 R49、电容C35和电容C36，所述电阻R41的一端接电压V_PUP，另一端接所述电阻R45的一端和所述电容C35的第一极板，所述电阻R45的另一端接所述电阻 R49的一端和所述电容C36的第一极板；所述电容C36的第二极板、所述电阻R49 的另一端以及所述电容C36的第二极板接电路地；所述电阻R41和所述电阻R45 相连接的一端作为所述开关输入电路的输入端，用于开关信号输入；所述电阻R45 与所述电阻R49相连接的一端作为所述开关输入电路的输出端。

在一些实施方式中体现，所述马达驱动电路包括马达驱动电路A和马达驱动电路B，所述马达驱动电路A和所述马达驱动电路B分别包括预驱芯片U1、三极管Q1A、三极管Q1B、三极管Q2A和三极管Q2B，所述三极管Q1A、所述三极管 Q1B、所述三极管Q2A和所述三极管Q2B的栅极分别接所述预驱芯片U1的信号输出端，所述三极管Q1A的漏极接电压VBAT_MOS，源极接所述三极管Q1B的漏极，所述三极管Q1B的源极接低电源，所述三极管Q1A的源极作为一路输出；所述三极管Q2A的漏极接电压VBAT_MOS，源极接所述三极管Q2B的漏极，所述三极管 Q2B的源极接低电源，所述三极管Q2A的源极作为另一路输出。

在一些实施方式中体现，所述三极管Q1A的栅极、所述三极管Q1B的栅极、所述三极管Q2A的栅极和所述三极管Q2B的栅极分别经电阻R1、电阻R4、电阻 R7和电阻R10接所述预驱芯片的输出端，所述三极管Q1A的栅极和源极之间串联有电容C4，所述三极管Q1B的栅极和源极之间串联有电容C8，所述三极管Q2A 的栅极和源极之间串联有电容C14，所述三极管Q2B的栅极和源极之间串联有电容C17。

在一些实施方式中体现，所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B还分别包括电容C3、电容C6、电容C13、电容C15、电阻R2、电阻R5、电阻R8和电阻 R12，所述电容C3的第一极板接所述三极管Q1A的漏极，第二极板接所述电阻 R2的一端，所述电阻R2的另一端接所述三极管Q1A的源极；所述电容C6的第一极板接所述三极管Q1B的漏极，第二极板接所述电阻R5的一端，所述电阻R5 的另一端接所述三极管Q1B的源极；所述电容C13的第一极板接所述三极管Q2A 的漏极，第二极板接所述电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接所述三极管Q2A的源极；所述电容C15的第一极板接所述三极管Q2B的漏极，第二极板接所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接所述三极管Q2B的源极。

在一些实施方式中体现，所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B还包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1的阳极接所述三极管Q1A的源极，阴极作为一路输出；所述二极管D2的阳极接所述三极管Q2A的源极，阴极作为另一路输出。

在一些实施方式中体现，所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B还包括抗干扰电路。

在一些实施方式中体现，本实用新型提供的控制器还包括用于采集所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B输出端电压，并将采集到的电压输入所述控制电路的第二反馈电路，所述第二反馈电路包括电阻R3、电阻R6、电阻R9和电阻 R13，所述电阻R3的一端接所述三极管Q1A的源极，另一端经所述电阻R6接电路地，所述电阻R3和所述电阻R6相连接的一端与所述控制电路的输入端连接；所述电阻R9的一端接所述三极管Q2A的源极，另一端经所述电阻R13接电路地，所述电阻R9和所述电阻R13相连接的一端与所述控制电路的输入端连接。

在一些实施方式中体现，所述第一反馈电路包括hall输入电路和hall检测电路，用于检测检测马达运转过程中的hall信号的hall检测电路和用于将所述 hall检测电路检测到的hall信号输入所述控制电路的hall输入电路。

在一些实施方式中体现，所述hall输入电路包括电阻R43、电阻R47、电阻 R51、电容C39和电容C40，所述电阻R43的一端接电压V_PUP，另一端接所述电阻R47的一端和所述电容C39的第一极板，所述电阻R47的另一端接所述电阻 R51的一端和所述电容C40的第一极板；所述电容C39的第二极板、所述电阻R51 的另一端以及所述电容C40的第二极板接电路地；所述电阻R43和所述电阻R47 相连接的一端作为所述开关输入电路的输入端，用于hall信号输入；所述电阻 R47与所述电阻R51相连接的一端作为所述hall输入电路的输出端。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型提供的控制器中的控制电路根据接收到的开关输入电路输入的开关信号输出控制信号控制马达驱动电路启动，马达驱动电路输出两路驱动信号加载于两个马达上控制两个马达的正反转；马达运转过程中通过反馈电路实现了马达霍尔信号检测，控制电路根据反馈电路的输出信号(检测到的hall信号对应信号)再控制马达的运转，整个电路形成闭环控制，提高了驱动信号输出的稳定性，保证了马达稳定运转。

2)所使用的元器件较少，市场上比较容易获得，由于有马达的先天优势，相对于现有的电路结构简单、整体驱动模块价格低廉；

3)由于采用的元器件数目和种类均较少，能够避免因元件特性问题导致系统的性能不稳定；

4)整个控制器具有EMC抗干扰设计，以满足OEM关于EMC的要求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型提供的控制器的电路原理图；

图2为本实用新型提供的开关输入电路的电路图；

图3为本实用新型提供的马达驱动电路的电路图；

图4为本实用新型记载的H桥电路图；

图5为本实用新型提供的hall输入电路的电路图；

图6为本实用新型提供的hall检测电路的电路图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、实现或者操作以避免模糊发明的各方面。

本实用新型要求保护的控制器用于控制双马达运转，从而实现双马达天窗控制，设计可以同时控制两个马达的控制器，从成本和技术方面有较大的优势。

结合图1-图6所示，该控制双马达天窗的控制器包括以下功能电路：

开关输入电路，可接受高有效，低有效输入，并能准确的检测高电平，低电平的输入、精确计算高低电平输入的有效范围，保证小的湿电流输入；开关输入电路部分的电源开关，可保证控制器在未被唤醒时，开关电路没有的电流，保证更小的静态电流；该开关输入电路可以采用任何可以识别电源输入，点火信号输入，开关输入，LIN输入的电路。如图2所示，本实施例中的开关电路包括电阻 R41、电阻R45、电阻R49、电容C35和电容C36，电阻R41的一端接电源电压V_PUP，另一端接电容C35的第一极板和电阻R45的一端，电容C35的第二极板接地，电阻R45的另一端经电阻R49接地，作为开关输入电路的输出端接控制电路的输出端，电容C36串联于开关输入电路的输出端和电路地之间。

开关输入电路根据开关输入电路R41,R49,R45算出开关输入低有效的最大电压值，高有效输入的最低有效值，并且计算出单片机输入口的电压值，确保控制器I/O口输入，工作在有效的电压输入范围内。

马达驱动电路，用于驱动马达，其输入端接控制电路的输出端，用于控制信号加载，输出端分别接两个马达，用于驱动马达运转。该马达驱动电路可以采用任何一种能够驱动马达的电路，在此的马达驱动电路包括马达驱动电路A和马达驱动电路B；如图3所示，马达驱动电路A和马达驱动电路B分别包括括预驱芯片U1、三极管Q1A、三极管Q1B、三极管Q2A、三极管Q2B、电容C3、电容C6、电容C13、电容C15、电阻R2、电阻R5、电阻R8、电阻R12、二极管D1和二极管D2，三极管Q1A的栅极、三极管Q1B的栅极、三极管Q2A的栅极和三极管Q2B 的栅极分别经电阻R1、电阻R4、电阻R7和电阻R10接预驱芯片U1的输出端，三极管Q1A的漏极接电压VBAT_MOS，源极接三极管Q1B的漏极，三极管Q1B的源极接低电源，三极管Q1A的源极作为一路输出；三极管Q2A的漏极接电压 VBAT_MOS，源极接三极管Q2B的漏极，三极管Q2B的源极接低电源，三极管Q2A 的源极作为另一路输出；三极管Q1A的栅极和源极之间串联有电容C4，三极管 Q1B的栅极和源极之间串联有电容C8，三极管Q2A的栅极和源极之间串联有电容C14，三极管Q2B的栅极和源极之间串联有电容C17；电容C3的第一极板接三极管Q1A的漏极，第二极板接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接三极管Q1A的源极；电容C6的第一极板接三极管Q1B的漏极，第二极板接电阻R5的一端，电阻 R5的另一端接三极管Q1B的源极；电容C13的第一极板接三极管Q2A的漏极，第二极板接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接三极管Q2A的源极；电容C15 的第一极板接三极管Q2B的漏极，第二极板接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接三极管Q2B的源极；二极管D1的阳极接三极管Q1A的源极，阴极作为一路输出；二极管D2的阳极接三极管Q2A的源极，阴极作为另一路输出。

该马达驱动电路中的三极管Q1A、三极管Q1B、三极管Q2A和三极管Q2B构成H桥驱动电路，可以实现马达的正反转，从而实现天窗的开关以及起翘，下落功能，卷阳帘的打开和关闭功能；如图4所示，两控制端分别接预驱芯片U1的信号输出端。

第一反馈电路，用于获取运转状态下马达的霍尔信号，并将该霍尔信号(hall 信号)输入控制电路，该电路包括hall输入电路和hall检测电路。其中，hall 输入电路用于接收外部电路输入的马达霍尔信号，并将其转换成与马达霍尔信号对应的信号输入控制电路；如图5所示，本实施例中hall输入电路包括电阻R43、电阻R47、电阻R51、电容C39和电容C40，电阻R43的一端接电压V_PUP，另一端接电阻R47的一端和电容C39的第一极板，电阻R47的另一端接电阻R51的一端和电容C40的第一极板；电容C39的第二极板、电阻R51的另一端以及电容 C40的第二极板接电路地；电阻R43和电阻R47相连接的一端作为hall输入电路的输入端，用于hall信号输入；电阻R47与电阻R51相连接的一端作为hall 输入电路的输出端与控制电路的信号输入端连接。

第一反馈电路中hall检测电路用于直接检测马达的磁环，得到马达的hall 信号，该hall检测电路可以检测马达的速度霍尔电流、方向霍尔电流及相位差，并将检测到的信号输入控制电路，可以实时监控马达的状况和运行速度；该检测电路可以采用任何而一种；如图6所示，本实施例中的hall检测电路包括用于检测马达运转状态下电流信号的霍尔磁性传感器、电阻R44、电阻R48、电容C34 和电容C41，电阻R44的一端接电源VCC，另一端接霍尔磁性传感器的信号端；电阻R48的一端与电阻R44与霍尔磁性传感器信号端相连接的一端连接，另一端作为hall检测电路的输出端；电容C34的第一极板接电源VCC，第二极板接电路地，电容C41串联于电路输出端和电路地之间。

第二反馈电路，用于采集马达驱动电路A、马达驱动电路B输出端电压，并将采集到的电压输入控制电路，第二反馈电路包括电阻R3、电阻R6、电阻R9 和电阻R13，电阻R3的一端接三极管Q1A的源极，另一端经电阻R6接电路地，电阻R3和电阻R6相连接的一端与控制电路的输入端连接；电阻R9的一端接三极管Q2A的源极，另一端经电阻R13接电路地，电阻R9和电阻R13相连接的一端与控制电路的输入端连接。

控制电路，包括用于接收开关输入电路、反馈电路(第一反馈电路、第二反馈电路)输出的信号并根据接收到的信号输出控制信号的单片机，该单片机存储有经编写调试成功的计算机程序，上电且当开关输入电路存在开关控制信号指令输出时，能够运行存储于其内的计算机程序，该计算机程序实现的功能是：上电后处于待机状态，当开关输入电路输出的开关控制信号指令后启动，根据开关控制信号指令输出控制信号加载于马达驱动电路，使马达驱动电路输出一路或两路驱动信号控制一个或两个马达正转或反转；马达转动后，接收第一反馈电路的马达转动过程中的hall信号(电压信号)，并根据该hall信号输出控制信号加载于马达驱动电路，三极管的导通状态的不同，可以驱动电机正反转，从而控制天窗的开关和起翘下落，实现了闭环控制；马达运转过程中，马达驱动电路输出电压经电阻R3、电阻R6、电阻R9和电阻R13构成的电压采集电路采集并输入单片机，单片机根据电压采集电路输入的反馈值调整加载于马达驱动电路的控制信号，同样实现了闭环控制。

如图3所示，本实施例中，马达驱动电路A、马达驱动电路B中的各种保护电路以及由电容C1、电容C2、电容C5、电容C10、电容C11、电容C12、电阻 R11、电阻R14、电阻R16、电容C7、电容C9、电容C16及电容C18等构成的抗干扰设计，保证了EMC性能。

本实施例中的hall检测电路中的霍尔磁性传感器可以采用任何一种，在此采用MLX92211系列，可以将磁环直接安装在马达内部，通过霍尔磁性传感器的布板设计，从而达到保证hall信号相位的正确性。该hall检测电路直接通过霍尔磁性传感器检测hall信号，磁环在马达内部，霍尔磁性传感器布板满足有一定的要求，这样可以保证信号相位的正确性。本文记载hall信号是指霍尔感应电压信号，即马达运转过程中产生霍尔感应电压信号。

本实施例中第一反馈电路中hall输入电路，检测从sensor马达来的hall 信号，实时控制马达和接受sensor马达的hall信号，形成闭环控制。hall检测电路，直接通过霍尔磁性传感器(hall sensor(U6))检测hall信号，磁环在马达内部，hall sensor布板必须有一定的要求，这样可以保证信号相位的正确性。

本实施例中的单片机可以采用任何一种，在此采用NXP S32K系列单片机，使用NXPS32K系列单片机，具有足够的PIN脚为外围功能使用，RAM 64K,Flash memory 512K,NVM4K足以满未来新项目的功能需求，包括语音、手势、下雨关窗、划屏等多功能需求。

本文提供的控制器，对sensor马达供电，并检测sensor马达的hall信号，形成闭环控制。对于BASIC马达，带有hall检测电路，可以实时监控马达的状况和运行速度。

本文中的单片机、预驱芯片、霍尔磁性传感器等都可以选用不同型号的器件，但是设计结果基本相同，替代方案也属于本设计的范畴。

本实施例提供的控制器：

1)单独设定IGN输入电路(开关输入电路的一个)，点火或者车辆使能时，单片机可以进行有效检测，确保在有效的范围内，信号输入有效。

2)Hall输入电路，确保sensor马达的输入信号在有效的范围内，有效的检测hall信号的变化。独特的hall传感器(霍尔传感器)位置，确保准确的检测到速度hall和方向hall的信号及相位差。

3)使用MOFET控制马达的做运动，可实现PWM脉宽调制，使用专业预驱芯片DRV8702Q1对马达进行控制，使用小信号控制大电流，保证系统的稳定性；

4)使用单片机自带CAN驱动电路，外部搭载CAN标准电路，可以实现与整车CAN通信；

5)使用内部LIN驱动电路，外部搭载LIN transceiver，可以实现与整车 BCM的通信；

6)电源部分电路，满足车载EMC电源脉冲干扰的设计，并保证电源供电电路的稳定性。且保证满足汽车电子电路要求的电气特性要求；

7)本实施例中各电容构成电源部分电路，满足车载EMC电源脉冲干扰的设计，并保证电源供电电路的稳定性。且保证满足汽车电子电路要求的电气特性要求；

同时，LDO的设计，可保证在车辆sleep模式下，非常小的静态电流，接近于断路的情况。

以上实施例仅用以说明本发明专利技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明专利的技术方案所做的修改或等同替换，只要不脱离本发明专利的技术方案的精神和范围，均涵盖在本发明专利的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种控制双马达天窗的控制器，其特征在于：该控制器包括用于控制信号输入的开关输入电路、控制电路、马达驱动电路、以及用于获取运转状态下马达的霍尔信号，并将该霍尔信号输入所述控制电路的第一反馈电路；所述开关输入电路的输出端与所述控制电路的信号输入端连接，所述马达驱动电路的信号输入端与所述控制电路的信号输出端连接，所述马达驱动电路的输出端分别接两个马达。

2.根据权利要求1所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述开关输入电路包括电阻R41、电阻R45、电阻R49、电容C35和电容C36，所述电阻R41的一端接电压V_PUP，另一端接所述电阻R45的一端和所述电容C35的第一极板，所述电阻R45的另一端接所述电阻R49的一端和所述电容C36的第一极板；所述电容C36的第二极板、所述电阻R49的另一端以及所述电容C36的第二极板接电路地；所述电阻R41和所述电阻R45相连接的一端作为所述开关输入电路的输入端，用于开关信号输入；所述电阻R45与所述电阻R49相连接的一端作为所述开关输入电路的输出端。

3.根据权利要求1所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述马达驱动电路包括马达驱动电路A和马达驱动电路B，所述马达驱动电路A和所述马达驱动电路B分别包括预驱芯片U1、三极管Q1A、三极管Q1B、三极管Q2A和三极管Q2B，所述三极管Q1A、所述三极管Q1B、所述三极管Q2A和所述三极管Q2B的栅极分别接所述预驱芯片U1的信号输出端，所述三极管Q1A的漏极接电压VBAT_MOS，源极接所述三极管Q1B的漏极，所述三极管Q1B的源极接低电源，所述三极管Q1A的源极作为一路输出；所述三极管Q2A的漏极接电压VBAT_MOS，源极接所述三极管Q2B的漏极，所述三极管Q2B的源极接低电源，所述三极管Q2A的源极作为另一路输出。

4.根据权利要求3所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述三极管Q1A的栅极、所述三极管Q1B的栅极、所述三极管Q2A的栅极和所述三极管Q2B的栅极分别经电阻R1、电阻R4、电阻R7和电阻R10接所述预驱芯片的输出端，所述三极管Q1A的栅极和源极之间串联有电容C4，所述三极管Q1B的栅极和源极之间串联有电容C8，所述三极管Q2A的栅极和源极之间串联有电容C14，所述三极管Q2B的栅极和源极之间串联有电容C17。

5.根据权利要求3所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B还分别包括电容C3、电容C6、电容C13、电容C15、电阻R2、电阻R5、电阻R8和电阻R12，所述电容C3的第一极板接所述三极管Q1A的漏极，第二极板接所述电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端接所述三极管Q1A的源极；所述电容C6的第一极板接所述三极管Q1B的漏极，第二极板接所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接所述三极管Q1B的源极；所述电容C13的第一极板接所述三极管Q2A的漏极，第二极板接所述电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接所述三极管Q2A的源极；所述电容C15的第一极板接所述三极管Q2B的漏极，第二极板接所述电阻R12的一端，所述电阻R12的另一端接所述三极管Q2B的源极。

6.根据权利要求3所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B还包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1的阳极接所述三极管Q1A的源极，阴极作为一路输出；所述二极管D2的阳极接所述三极管Q2A的源极，阴极作为另一路输出。

7.根据权利要求3所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B还包括抗干扰电路。

8.根据权利要求3所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：还包括用于采集所述马达驱动电路A、所述马达驱动电路B输出端电压，并将采集到的电压输入所述控制电路的第二反馈电路，所述第二反馈电路包括电阻R3、电阻R6、电阻R9和电阻R13，所述电阻R3的一端接所述三极管Q1A的源极，另一端经所述电阻R6接电路地，所述电阻R3和所述电阻R6相连接的一端与所述控制电路的输入端连接；所述电阻R9的一端接所述三极管Q2A的源极，另一端经所述电阻R13接电路地，所述电阻R9和所述电阻R13相连接的一端与所述控制电路的输入端连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述第一反馈电路包括hall输入电路和hall检测电路，用于检测检测马达运转过程中的hall信号的hall检测电路和用于将所述hall检测电路检测到的hall信号输入所述控制电路的hall输入电路。

10.根据权利要求9所述的控制双马达天窗的控制器，其特征在于：所述hall输入电路包括电阻R43、电阻R47、电阻R51、电容C39和电容C40，所述电阻R43的一端接电压V_PUP，另一端接所述电阻R47的一端和所述电容C39的第一极板，所述电阻R47的另一端接所述电阻R51的一端和所述电容C40的第一极板；所述电容C39的第二极板、所述电阻R51的另一端以及所述电容C40的第二极板接电路地；所述电阻R43和所述电阻R47相连接的一端作为所述hall输入电路的输入端，用于hall信号输入；所述电阻R47与所述电阻R51相连接的一端作为所述hall输入电路的输出端。

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