集成反接保護(hù)的單線圈直流無刷風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成反接保護(hù)的單線圈直流無刷風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]直流無刷散熱風(fēng)扇目前大規(guī)模應(yīng)用于電腦，家電，工業(yè)控制等等。直流無刷散熱風(fēng)扇的方案中大量采用內(nèi)置霍爾的驅(qū)動(dòng)芯片來感應(yīng)轉(zhuǎn)子的磁場變化實(shí)現(xiàn)換相。目前市場上的散熱風(fēng)扇主要有雙線圈和單線圈兩種類型。
[0003]散熱風(fēng)扇在工廠生產(chǎn)和客戶使用的過程中，會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槭褂貌簧鲗㈦娫淳€反接的情況。若風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)芯片沒有反接保護(hù)功能，則會(huì)被立刻燒毀。因此風(fēng)扇在設(shè)計(jì)過程中必須考慮到反接保護(hù)的功能。若芯片不具備反接保護(hù)功能，則必須外接二極管來實(shí)現(xiàn)反接保護(hù)能力。
[0004]雙線圈直流無刷散熱風(fēng)扇在風(fēng)扇工作效率，噪聲等方面的性能均遜色于單線圈直流無刷散熱風(fēng)扇。但是由于單線圈和雙線圈的不同，單線圈風(fēng)扇中的驅(qū)動(dòng)芯片一直未能集成反接保護(hù)功能，而是采用外接反接保護(hù)二極管與旁路電容的應(yīng)用方案。
[0005]單線圈散熱風(fēng)扇工作原理如圖1所示，雙線圈風(fēng)扇的工作原理如圖2所示；其中PMOS和NMOS功率管被簡化成一個(gè)開關(guān)來表示。
[0006]由于兩種風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的不同，使得雙線圈風(fēng)扇的反接保護(hù)功能很容易集成進(jìn)芯片內(nèi)部。雙線圈風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)均采用NMOS功率管開漏輸出的方式，芯片設(shè)計(jì)者只需在功率管之外的其他電路中加入一個(gè)很小的二極管即可實(shí)現(xiàn)反接保護(hù)，如圖3所示。線圈上的大電流不會(huì)從實(shí)現(xiàn)反接保護(hù)功能的二極管上流過。
[0007]但是單線圈風(fēng)扇方案則無法套用雙線圈的這種方式，因?yàn)槿珮蜉敵黾?jí)電路必須有反接保護(hù)，此時(shí)線圈上的電流會(huì)從實(shí)現(xiàn)反接保護(hù)功能的二極管上流過，而風(fēng)扇在工作時(shí)的工作電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于芯片的靜態(tài)電流，如圖4所示。若按照雙線圈的反接保護(hù)方式來實(shí)現(xiàn)，則該二極管的面積必須很大，并且該二極管功耗很高，嚴(yán)重影響芯片的性價(jià)比和可靠性。因此在單線圈風(fēng)扇的應(yīng)用方案中，大家一直采用外接二極管和旁路電容的方式，如圖5所示，但這種方案使得單線圈風(fēng)扇在制作成本上會(huì)高于雙線圈風(fēng)扇。并且會(huì)造成驅(qū)動(dòng)芯片VDD端口電壓波形有脈沖，影響芯片的可靠性，如圖9所示。
[0008]因此市場迫切的需要一種低成本的單線圈風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部集成反接保護(hù)電路功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種集成反接保護(hù)的單線圈直流無刷風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)在單線圈直流無刷散熱風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部集成反接保護(hù)功能。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種集成反接保護(hù)的單線圈直流無刷風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，包括驅(qū)動(dòng)電路，以及設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路的電路模塊公共地端與芯片外部地端之間的有源反接保護(hù)電路；驅(qū)動(dòng)電路包括電壓調(diào)整器、霍爾傳感器、斬波放大器、比較器以及全橋輸出級(jí)電路；電壓調(diào)整器的輸入端與外部輸入電源相連接，其輸出端分別連接至霍爾傳感器的第一輸入端、斬波放大器的電源端以及比較器的電源端；有源反接保護(hù)電路的輸入端與外部輸入電源連接，其輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的電路模塊公共地端相連接；霍爾傳感器的第二輸入端與斬波放大器的公共端相連接，其第一輸出端與斬波放大器的正輸入端相連接，其第二輸出端與斬波放大器的負(fù)輸入端相連接；比較器的負(fù)輸入端與斬波放大器的輸出端相連接，其正輸入端連接有閾值電壓產(chǎn)生電路，其公共端連接至有源反接保護(hù)電路；比較器的輸出端與全橋輸出器的輸入端相連接，全橋輸出器的輸出端連接至風(fēng)扇線圈。
[0011 ] 進(jìn)一步地，有源反接保護(hù)電路包括一電阻、一齊納二極管、一肖特基二極管和第五晶體管；電阻的一端連接至外部輸入電源，另一端分別與齊納二極管的負(fù)極端和第五晶體管的柵極相連接；肖特基二極管的正極端與齊納二極管的正極端相連接，其負(fù)極端接芯片外部地端；第五晶體管的源極與驅(qū)動(dòng)電路的電路模塊公共地端相連接，其漏極接芯片外部地端。
[0012]進(jìn)一步地，有源反接保護(hù)電路包括一電阻、一齊納二極管、第五晶體管和第六晶體管；電阻的一端連接至外部輸入電源，另一端分別與第五晶體管的柵極相和齊納二極管的負(fù)極端相連接；第六晶體管的源極分別連接至齊納二極管的正極端以及第六晶體管的柵極，其漏極分別連接至芯片外部地端和第五晶體管的漏極；第五晶體管的源極與驅(qū)動(dòng)電路的電路模塊公共地端相連接。
[0013]進(jìn)一步地，全橋輸出級(jí)電路包括第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器、第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器、第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管和第四晶體管；第一預(yù)驅(qū)動(dòng)器的輸入端與比較器的第一輸出端相連接，其輸出端分別與第一晶體管的柵極和第二晶體管的柵極相連接；第二預(yù)驅(qū)動(dòng)器的輸入端與比較器的第二輸出端相連接，其輸出端分別與第三晶體管的柵極和第四晶體管的柵極相連接；第一晶體管的源極和第三晶體管的源極均連接至外部輸入電源，第二晶體管的源極和第四晶體管的源極均連接至第五晶體管的源極；風(fēng)扇線圈的一端分別與第一晶體管的漏極和第二晶體管的漏極相連接；另一端分別與第三晶體管的漏極和第四晶體管的漏極相連接。
[0014]進(jìn)一步地，比較器為遲滯比較器。
[0015]進(jìn)一步地，第五晶體管為NMOS管。
[0016]進(jìn)一步地，第一晶體管和第三晶體管為PMOS管；第二晶體管和第四晶體管為NMOS管。
[0017]進(jìn)一步地，肖特基二極管的反向擊穿電壓高于芯片的最高工作電壓。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過在電路模塊的公共地端與集成電路的接地端之間加入有源反接保護(hù)電路，采用齊納二極管、肖特二極管和NMOS管配合來實(shí)現(xiàn)反接保護(hù)。該NMOS管在電路正常工作時(shí)處于深度線性區(qū)，功耗低，面積小，完全可以確保芯片的可靠性和性價(jià)比。
【附圖說明】
[0019]圖1為單線圈散熱風(fēng)扇的電路原理圖；
圖2為雙線圈風(fēng)扇的電路原理圖；
圖3為雙線圈風(fēng)扇集成反接保護(hù)電路的電路原理圖； 圖4為單線圈風(fēng)扇套用雙線圈風(fēng)扇集成反接保護(hù)電路的電路原理圖；
圖5為傳統(tǒng)的單線圈散熱風(fēng)扇應(yīng)用方案示意圖；
圖6為本發(fā)明最佳實(shí)施例的電路原理圖；
圖7為有源反接保護(hù)電路圖；
圖8為有源反接保護(hù)電路的另一實(shí)施例的電路原理圖；
圖9傳統(tǒng)單線圈應(yīng)用方案里驅(qū)動(dòng)芯片VDD端口的電壓波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0021]如圖6所示的集成反接保護(hù)的單線圈直流無刷風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，包括驅(qū)動(dòng)電路，以及設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路的電路模塊公共地端VCOM與芯片外部地端VSS之間的有源反接保護(hù)電路；驅(qū)動(dòng)電路包括電壓調(diào)整器、霍爾傳感器、斬波放大器、比較器以及全橋輸出級(jí)電路；其中，電壓調(diào)整器用于將外部輸入電壓VIN轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的內(nèi)部工作電壓以提供給其他電路模塊；霍爾傳感器感應(yīng)用于磁場信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；斬波放大器用于將霍爾電壓信號(hào)放大后輸入比較器；閾值電壓產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生參考電壓并提供給比較器；在本申請(qǐng)中，比較器采用的是遲滯比較器，比較器用于將放大后的霍爾信號(hào)與閾值電壓進(jìn)行比較，并輸出判別結(jié)果送入全橋輸出級(jí)電路；全橋輸出級(jí)電路用于驅(qū)動(dòng)單線圈風(fēng)扇負(fù)載；內(nèi)部集成的有源反接保護(hù)電路則實(shí)現(xiàn)在電源和地反接的情況下對(duì)芯片進(jìn)行保護(hù)的功能。
[0022]電壓調(diào)整器的輸入端與外部輸入電源VIN相連接，其輸出端分別連接至霍爾傳感器的第一輸入端、斬波放大器的電源端以及比較器的電源端；有源反接保護(hù)電路的輸入端與外部輸入電源連接，其輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的電路模塊公共地端相連接；霍爾傳感器的第二輸入端與斬波