CN217849266U - 一种双路直流马达驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双路直流马达驱动电路，其技术方案要点是：包括MX1919L驱动芯片，所述MX1919L驱动芯片的13引脚和16引脚上电性连接有马达M1，所述MX1919L驱动芯片的9引脚和12引脚上电性连接有马达M2，所述MX1919L驱动芯片的4引脚和8引脚电性相连成功率电源端，所述MX1919L驱动芯片的1引脚和5引脚电性相连相连成逻辑控制电源端，所述MX1919L驱动芯片的15引脚、14引脚、11引脚和10引脚电性相连成接地端，所述接地端与所述功率电源端和所述逻辑控制电源端之间电性连接有电池组，所述接地端与所述逻辑控制电源端之间电性连接有电容C2，所述接地端与所述功率电源端之间电性连接有电容C1。本实用新型能够稳定实现驱动，并且保持安全运行。

Description

一种双路直流马达驱动电路

技术领域

本实用新型涉及驱动电路领域，特别涉及一种双路直流马达驱动电路。

背景技术

驱动电路用于实现对马达进行驱动，并且实现对驱动信号进行有效的控制调节。

参照现有公开号为CN104467548A的中国专利，其公开了直流马达驱动电路，上述的这种用于家具加工设备的板材定位装置采用以同极的四颗场效电晶体组成H桥接电路，并通过稳压电路、无稳态震荡电路及倍压电路驱动直流马达正反转，具有切换速度快、寿命长、成本低且可靠度高的优势，且仅需单一电源即可提供驱动电路中的所有被动元件及场效电晶体驱动电源，由两双极性电晶体即可达到直流马达正反转的控制，以此提升直流马达驱动电路的品质。但是上述装置依旧存在着一些缺点，如：一、无法有效的进行多路驱动控制调节；二、无法实现对驱动芯片进行有效的安全防护。

实用新型内容

针对背景技术中提到的问题，本实用新型的目的是提供一种双路直流马达驱动电路，以解决背景技术中提到的问题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种双路直流马达驱动电路，包括MX1919L驱动芯片，所述MX1919L驱动芯片的13引脚和16引脚上电性连接有马达M1，所述MX1919L驱动芯片的9引脚和12引脚上电性连接有马达M2，所述MX1919L驱动芯片的4引脚和8引脚电性相连成功率电源端，所述MX1919L驱动芯片的1引脚和5引脚电性相连相连成逻辑控制电源端，所述MX1919L驱动芯片的15引脚、14引脚、11引脚和10引脚电性相连成接地端，所述接地端与所述功率电源端和所述逻辑控制电源端之间电性连接有电池组，所述接地端与所述逻辑控制电源端之间电性连接有电容C2，所述接地端与所述功率电源端之间电性连接有电容C1。

通过采用上述技术方案，该驱动MX1919L驱动芯片，采用高可靠性功率管工艺，特别适合驱动线圈、马达等感性负载。电路内部集成N沟道和P沟道功率MOSFET，工作电压范围覆盖2V到8V。27℃，VDD＝6.5V，两个通道同时工作的条件下，1通道最大持续输出电流达到1.45A，最大峰值输出电流达到3A；2通道最大持续输出电流达到1.45A，最大峰值输出电流达到3A。

电路设计有芯片级温度检测电路，实时监控芯片内部发热，当芯片内部温度超过设定值时，产生功率管关断信号，关闭负载电流，避免因异常使用导致的温度持续升高，芯片内置的温度迟滞电路，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对功率管进行控制。

本实用新型的低导通内阻MOSFET功率开关管，采用MOS工艺设计功率管，1通道1.9安功率管内阻0.35欧姆，2通道1.9安功率管内阻0.35欧姆，内部集成续流二极管，无需外接续流二极管；较小的输入电流，集成约15K对地下拉电阻，3V驱动信号平均190uA输入电流。

较佳的，所述MX1919L驱动芯片中包括有四个电平转换电路，四个所述电平转换电路的一侧电性连接有两个二极管，一侧所述二极管上并联连接有一个电阻。

通过采用上述技术方案，电平转换电路用于实现对电压进行调解处理，并且通过二极管和电阻进行有效的控制调节。

较佳的，四个所述电平转换电路分别电性连接所述MX1919L驱动芯片的第一正转逻辑输入、第一反转逻辑输入、第二正转逻辑输入和第二反转逻辑输入。

通过采用上述技术方案，电平转换电路用于实现对第一正转逻辑输入、第一反转逻辑输入、第二正转逻辑输入和第二反转逻辑输入的电压信号进行调节、处理。

较佳的，所述MX1919L驱动芯片中包括有两个逻辑电路，四个所述电平转换电路分别与两个所述逻辑电路电性连接。

通过采用上述技术方案，逻辑电路用于接收电平转换电路实现对输入的控制信号进行计算处理。

较佳的，所述MX1919L驱动芯片中包括有两个栅驱动电路，两个所述栅驱动电路分别与所述逻辑电路电性连接。

通过采用上述技术方案，栅驱动电路分别用于实现对马达1和马达2进行驱动控制调节。

较佳的，两个所述逻辑电路分别与1引脚和5引脚的所述逻辑控制电源端电性连接，两个所述逻辑电路分别10引脚和14引脚的所述接地端电性连接，两个所述逻辑电路上分别电性连接有过热保护电路。

通过采用上述技术方案，为了实现对逻辑电路进行驱动，并且实现对逻辑电路进行安全保护，检测MX1919L驱动芯片内的热量。

较佳的，两个所述栅驱动电路上分别电性连接有两个MOS管，两个所述MOS管的漏极之间电性连接，两个所述MOS管的一个源极电性连接所述MX1919L驱动芯片的所述功率电源端，两个所述MOS管的一个源极电性连接所述MX1919L驱动芯片的所述接地端。

通过采用上述技术方案，MOS管设定可以有效的调节输出，完成对后续负载进行驱动。

较佳的，所述MOS管之间分别电性连接两个正转输出和两个反转输出，其中一个所述正转输出和所述反转输出与所述马达M1电性连接，其中另一个所述正转输出和所述反转输出与所述马达M2电性连接。

通过采用上述技术方案，MOS管的设定实现对驱动电压进行输出，完成对马达1和马达2进行有效的驱动。

综上所述，本实用新型主要具有以下有益效果：

该驱动MX1919L驱动芯片，采用高可靠性功率管工艺，特别适合驱动线圈、马达等感性负载。电路内部集成N沟道和P沟道功率MOSFET，工作电压范围覆盖2V到8V。27℃，VDD＝6.5V，两个通道同时工作的条件下，1通道最大持续输出电流达到1.45A，最大峰值输出电流达到3A；2通道最大持续输出电流达到1.45A，最大峰值输出电流达到3A。

电路设计有芯片级温度检测电路，实时监控芯片内部发热，当芯片内部温度超过设定值时，产生功率管关断信号，关闭负载电流，避免因异常使用导致的温度持续升高，芯片内置的温度迟滞电路，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对功率管进行控制。

本实用新型的低导通内阻MOSFET功率开关管，采用MOS工艺设计功率管，1通道1.9安功率管内阻0.35欧姆，2通道1.9安功率管内阻0.35欧姆，内部集成续流二极管，无需外接续流二极管；较小的输入电流，集成约15K对地下拉电阻，3V驱动信号平均190uA输入电流。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是本实用新型的芯片内部结构示意图；

图3是本实用新型的波形示意图；

图4是本实用新型的小车运行系统示意图；

图5是本实用新型的运行状态示意图；

图6是本实用新型的PWM模式A信号波形示意图；

图7是本实用新型的PWM模式B信号波形示意图；

图8是本实用新型的电源与地反接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参考图1-8，一种双路直流马达驱动电路，包括MX1919L驱动芯片，所述MX1919L驱动芯片的13引脚和16引脚上电性连接有马达M1，所述MX1919L驱动芯片的9引脚和12引脚上电性连接有马达M2，所述MX1919L驱动芯片的4引脚和8引脚电性相连成功率电源端，所述MX1919L驱动芯片的1引脚和5引脚电性相连相连成逻辑控制电源端，所述MX1919L驱动芯片的15引脚、14引脚、11引脚和10引脚电性相连成接地端，所述接地端与所述功率电源端和所述逻辑控制电源端之间电性连接有电池组，所述接地端与所述逻辑控制电源端之间电性连接有电容C2，所述接地端与所述功率电源端之间电性连接有电容C1。

该驱动MX1919L驱动芯片，采用高可靠性功率管工艺，特别适合驱动线圈、马达等感性负载。电路内部集成N沟道和P沟道功率MOSFET，工作电压范围覆盖2V到8V。27℃，VDD＝6.5V，两个通道同时工作的条件下，1通道最大持续输出电流达到1.45A，最大峰值输出电流达到3A；2通道最大持续输出电流达到1.45A，最大峰值输出电流达到3A。

电路设计有芯片级温度检测电路，实时监控芯片内部发热，当芯片内部温度超过设定值时，产生功率管关断信号，关闭负载电流，避免因异常使用导致的温度持续升高，芯片内置的温度迟滞电路，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对功率管进行控制。

本实用新型的低导通内阻MOSFET功率开关管，采用MOS工艺设计功率管，1通道1.9安功率管内阻0.35欧姆，2通道1.9安功率管内阻0.35欧姆，内部集成续流二极管，无需外接续流二极管；较小的输入电流，集成约15K对地下拉电阻，3V驱动信号平均190uA输入电流。

本实用新型，优选的，所述MX1919L驱动芯片中包括有四个电平转换电路，四个所述电平转换电路的一侧电性连接有两个二极管，一侧所述二极管上并联连接有一个电阻。效果为，电平转换电路用于实现对电压进行调解处理，并且通过二极管和电阻进行有效的控制调节。

本实用新型，优选的，四个所述电平转换电路分别电性连接所述MX1919L驱动芯片的第一正转逻辑输入、第一反转逻辑输入、第二正转逻辑输入和第二反转逻辑输入。效果为，电平转换电路用于实现对第一正转逻辑输入、第一反转逻辑输入、第二正转逻辑输入和第二反转逻辑输入的电压信号进行调节、处理。

本实用新型，优选的，所述MX1919L驱动芯片中包括有两个逻辑电路，四个所述电平转换电路分别与两个所述逻辑电路电性连接。效果为，逻辑电路用于接收电平转换电路实现对输入的控制信号进行计算处理。

本实用新型，优选的，所述MX1919L驱动芯片中包括有两个栅驱动电路，两个所述栅驱动电路分别与所述逻辑电路电性连接。效果为，栅驱动电路分别用于实现对马达1和马达2进行驱动控制调节。

本实用新型，优选的，两个所述逻辑电路分别与1引脚和5引脚的所述逻辑控制电源端电性连接，两个所述逻辑电路分别10引脚和14引脚的所述接地端电性连接，两个所述逻辑电路上分别电性连接有过热保护电路。效果为，为了实现对逻辑电路进行驱动，并且实现对逻辑电路进行安全保护，检测MX1919L驱动芯片内的热量。

本实用新型，优选的，两个所述栅驱动电路上分别电性连接有两个MOS管，两个所述MOS管的漏极之间电性连接，两个所述MOS管的一个源极电性连接所述MX1919L驱动芯片的所述功率电源端，两个所述MOS管的一个源极电性连接所述MX1919L驱动芯片的所述接地端。效果为，MOS管设定可以有效的调节输出，完成对后续负载进行驱动。

本实用新型，优选的，所述MOS管之间分别电性连接两个正转输出和两个反转输出，其中一个所述正转输出和所述反转输出与所述马达M1电性连接，其中另一个所述正转输出和所述反转输出与所述马达M2电性连接。效果为，MOS管的设定实现对驱动电压进行输出，完成对马达1和马达2进行有效的驱动。

使用原理及优点：

电容C1为功率电源与地之间的去耦电容，应用时电容C1的容值大小根据应用条件的不同可以：

有不同的选择，具体规定如下：

A、在VDDx电压小于6.5V，峰值电流不超过3A的应用条件下，电容C1可以省掉；

B、在VDDx电压6.5V-8V之间，峰值电流超过3A的应用条件下，电容C1不能省掉，需要根据实际电机的情况，电容C1的值在47uF-100uF之间选择；

C、电容C1的类型不限制，可以是瓷片电容也可以是电解电容；

逻辑电源VCCx对地电容C2必须至少需要4.7uF，实际应用时不需要靠近芯片单独添加一个电容，可以与其它控制芯片(RX2、MCU)等共用。如果VCCx对地没有任何电容，当电路因过载进入过热保护模式后，电路可能会进入锁定状态。进入锁定状态后，必须重新改变一次输入信号的状态，电路才能恢复正常。只要VCCx对地有超过4.7uF电容，电路就不会出现锁定状态。驱动电路OUTAx与OUTBx之间的0.1uF电容(C3、C4)是表示接在马达两端的电容，不需要单独添加。

基本工作模式

a)待机模式

在待机模式下，INAx＝INBx＝L。包括驱动功率管在内的所有内部电路都处于关断状态。电路消耗极低极低的电流。此时马达输出端OUTAx和OUTBx都为高阻状态。

b)正转模式

正转模式的定义为：INAx＝H，INBx＝L，此时马达驱动端OUTAx输出高电平，马达驱动端OUTBx输出低电平时，马达驱动电流从OUTAx流入马达，从OUTBx流到地端，此时马达的转动定义为正转模式。

c)反转模式

反转模式的定义为：INAx＝L，INBx＝H，此时马达驱动端OUTBx输出高电平，马达驱动端OUTAx输出低电平时，马达驱动电流从OUTBx流入马达，从OUTAx流到地端，此时马达的转动定义为反转模式。

d)刹车模式

刹车模式的定义为：INAx＝H，INBx＝H，此时马达驱动端OUTAx以及OUTBx都输出低电平，马达内存储的能量将通过OUTAx端NMOS管或者OUTBx端NMOS快速释放，马达在短时间内就会停止转动。注意在刹车模式下电路将消耗静态功耗。

e)PWM模式A

当输入信号INAx为PWM信号，INBx＝0或者INAx＝0，INBx为PWM信号时，马达的转动速度将受PWM信号占空比的控制。在这个模式下，马达驱动电路是在导通和待机模式之间切换，在待机模式下，所有功率管都处于关断状态，马达内部储存的能量只能通过功率MOSFET的体二极管缓慢释放。

注意：由于工作状态中存在高阻状态，因此马达的转速不能通过PWM信号的占空比精确控制。如果PWM信号的频率过高，马达会出现无法启动的情况。

f)PWM模式B

当输入信号INAx为PWM信号，INBx＝1或者INAx＝1，INBx为PWM信号时，马达的转动速度将受到PWM信号占空比的控制。在这个模式下，马达驱动电路输出在导通和刹车模式之间，在刹车模式下马达存储的能量通过低边的NMOS管快速释放。

注意：由于工作状态中存在刹车状态，马达能量能快速释放，马达的转速能通过PWM信号的占空比精确控制，但必须注意如果PWM信号频率过低会导致马达因进入刹车模式而出现无法连续平滑转动的现象。

为减小电机噪音，建议PWM信号频率大于10KHz，小于50KHz。

2、防共态导通电路

在全桥驱动电路中，将半桥内的高边PMOS功率管和低边NMOS功率管同时导通的状态称为共态导通状态。共态导通将出现一个电源至地的瞬态大电流，该电流会引起额外的功耗损失，极端情况下会烧毁电路。通过内置死区时间，可避免共态导通。典型的死区时间为300ns。

3、过热保护电路当驱动电路结温超过预设温度时，TSD电路开始工作，此时控制电路强制关断所有输出功率管，驱动电路输出进入高阻状态。TSD电路中设计了热迟滞，只有当电路的结温下降到预设温度(典型值130℃)时，电路返回正常工作状态。

4、驱动电路最大持续功耗

该系列马达驱动电路内部均设计有过热保护电路，因此当驱动电路消耗的功耗过大时，电路将进入热关断模式，热关断状态下马达将无法正常工作。驱动电路最大持续功耗的计算公式为：

PM＝(150℃-TA)/θ_JA

其中150℃为热关断电路预设温度点，TA为电路工作的环境温度(℃)，θ_JA为电路的结到环境的热阻(单位℃/W)。

注意：驱动电路的最大持续功耗与环境温度、封装形式以及散热设计等因素有关，与电路导通内阻并无直接关系。

5、驱动电路功耗

马达驱动电路内部功率MOSFET的导通内阻是影响驱动电路功耗的主要因素。驱动电路功耗的计算公式为PD＝I_L ²*R_ON

其中IL表示马达驱动电路的输出电流，RON表示功率MOSFET的导通内阻。

注意：功率MOSFET的导通内阻随着温度的升高而升高，在计算电路的最大持续输出电流以及功耗时必须考虑导通内阻的温度特性。

6、驱动电路最大持续输出电流

根据驱动电路的最大持续功耗以及驱动电路功耗可计算出驱动电路的最大持续输出电流，计算公式为：

其中的R_ONT为考虑温度特性后的功率MOSFET导通内阻。

注意：驱动电路的最大持续输出电流与环境温度、封装形式、散热设计以及功率MOSFET的导通内阻等因素有关。

7、马达内阻选择

马达驱动电路的最大持续功耗有限。如果马达驱动电路所驱动马达内阻极小，其堵转电流超过马达驱动电路所能承受的最大持续输出电流太多，则很容易导致马达驱动电路进入过热关断状态，玩具车在跑动或者反复前进、后退时将出现抖动的现象。在马达驱动电路选型时，必须考虑马达的内阻。

使用注意

1、电源与地反接

将电路的电源与地线反接，将导致电路损坏，严重时会导致塑料封装冒烟。可考虑在电路的电源端串联两个功率肖特基二极管至电池的正端，可防止由于电池接反引起的电路损坏。功率肖特基二极管的最大持续电流能力必须大于马达堵转的持续电流，否则肖特基二极管会因为过热而损坏。功率肖特基二极管的反向击穿电压必须大于最高电源电压，如果反向击穿电压过小，当电池反接时，会击穿肖特基二极管造成烧毁。

2、功率电源VDD1、VDD2对地去耦电容(C1)

驱动电路要求添加的功率电源VDD1、VDD2对地去耦电容C1主要有两个作用：1)、吸收马达向电源释放的能量，稳定电源电压，避免电路因为过压而击穿；2)、在马达起动或者快速正转、反转切换的瞬间，马达需要瞬间大电流才能迅速启动。由于电池的响应速度以及连接引线较长，往往不能立即输出瞬态大电流，此时需要依赖靠近马达驱动电路附近的储能电容释放出瞬态大电流。根据电容的储能特性，电容容值越大，相同时间内的电压波动越小，因此在高压、大电流的应用条件下建议电容C1取值100uF，建议根据具体的应用选择电容值，但是该电容C1取值至少需要4.7uF。

3、静电防护电路的输入/输出端口采用了CMOS器件，对静电放电敏感。虽然设计有静电防护电路，但在运输、包装、加工、储存过程中应该采取防静电措施，尤其是在加工过程中应重点考虑防静电。

4、输出对地短路、输出端短路

在正常工作时，电路的高电平输出端与地线发生短路时或者OUTAx与OUTBx两端发生短路，电路内部将通过极大的电流，产生极大的功耗，触发电路内部的过热关断电路，从而保护电路不立即烧毁。但由于过热保护电路只检测温度，并不检测通过电路的瞬态电流，输出对地短路时电流极大，容易造成电路损坏，使用时应避免发生输出对地短路。测试时加入限流措施可避免发生类似损坏。

5、输出对电源短路

在正常工作时，当电路的低电平输出端与电源发生短路时，电路将会被损坏。

6、马达堵转

在正常工作时，当驱动电路的负载马达出现堵转的情况后，如果堵转电流超过驱动电路的最大持续电流，驱动电路将进入过热保护模式，防止电路损坏。但如果堵转电流远大于最大峰值电流，电路较容易损坏。

7、峰值电流大大超过额定值

在接近或超过最高工作电压且峰值电流大大超过绝对最大峰值电流时也会造成芯片烧毁。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种双路直流马达驱动电路，包括MX1919L驱动芯片，其特征在于：所述MX1919L驱动芯片的13引脚和16引脚上电性连接有马达M1，所述MX1919L驱动芯片的9引脚和12引脚上电性连接有马达M2，所述MX1919L驱动芯片的4引脚和8引脚电性相连成功率电源端，所述MX1919L驱动芯片的1引脚和5引脚电性相连相连成逻辑控制电源端，所述MX1919L驱动芯片的15引脚、14引脚、11引脚和10引脚电性相连成接地端，所述接地端与所述功率电源端和所述逻辑控制电源端之间电性连接有电池组，所述接地端与所述逻辑控制电源端之间电性连接有电容C2，所述接地端与所述功率电源端之间电性连接有电容C1。

2.根据权利要求1所述的一种双路直流马达驱动电路，其特征在于：所述MX1919L驱动芯片中包括有四个电平转换电路，四个所述电平转换电路的一侧电性连接有两个二极管，一侧所述二极管上并联连接有一个电阻。

3.根据权利要求2所述的一种双路直流马达驱动电路，其特征在于：四个所述电平转换电路分别电性连接所述MX1919L驱动芯片的第一正转逻辑输入、第一反转逻辑输入、第二正转逻辑输入和第二反转逻辑输入。

4.根据权利要求3所述的一种双路直流马达驱动电路，其特征在于：所述MX1919L驱动芯片中包括有两个逻辑电路，四个所述电平转换电路分别与两个所述逻辑电路电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种双路直流马达驱动电路，其特征在于：所述MX1919L驱动芯片中包括有两个栅驱动电路，两个所述栅驱动电路分别与所述逻辑电路电性连接。

6.根据权利要求4所述的一种双路直流马达驱动电路，其特征在于：两个所述逻辑电路分别与1引脚和5引脚的所述逻辑控制电源端电性连接，两个所述逻辑电路分别10引脚和14引脚的所述接地端电性连接，两个所述逻辑电路上分别电性连接有过热保护电路。

7.根据权利要求5所述的一种双路直流马达驱动电路，其特征在于：两个所述栅驱动电路上分别电性连接有两个MOS管，两个所述MOS管的漏极之间电性连接，两个所述MOS管的一个源极电性连接所述MX1919L驱动芯片的所述功率电源端，两个所述MOS管的一个源极电性连接所述MX1919L驱动芯片的所述接地端。

8.根据权利要求7所述的一种双路直流马达驱动电路，其特征在于：所述MOS管之间分别电性连接两个正转输出和两个反转输出，其中一个所述正转输出和所述反转输出与所述马达M1电性连接，其中另一个所述正转输出和所述反转输出与所述马达M2电性连接。

Images