專利名稱：低壓bldc電動機驅(qū)動集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路，尤其是一種低壓BLDC(直流無刷電動機)電動機驅(qū)動 集成電路。
背景技術(shù)：
眾所周知在電動機的兩端施加一定的電壓，當有電流時電機就會轉(zhuǎn)動。目前，H橋 驅(qū)動電路是使用最廣泛的單相電動機驅(qū)動結(jié)構(gòu)，電路由四個MOSFET功率管組成，電動機接 在H形連接的場效應(yīng)管MOS之間，當H橋驅(qū)動電路導(dǎo)通時，電流就流過電動機，從而使電動 機按照一定的方向旋轉(zhuǎn)。當電動機旋轉(zhuǎn)起來后，需要連續(xù)變換每組功率管的開啟和關(guān)閉，使 流過電動機的電流始終保持一個方向，檢測轉(zhuǎn)子位置最常見的方法就是通過霍爾傳感器。
常見的直流無刷電動機驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成包括轉(zhuǎn)子位置檢測模塊、控制電路以 及MOSFET功率管組成的全橋驅(qū)動電路。通常的電動機驅(qū)動系統(tǒng)都是由分立的模塊組成，除 了在PCB板上占用較大的面積之外，系統(tǒng)設(shè)計工程師還必須考慮各個模塊之間的電特性參 數(shù)的匹配問題，以及由此引入的可靠性降低和干擾等因素。而且對于前面提及的便攜式電 子產(chǎn)品來說，體積、電源續(xù)航能力和復(fù)雜的使用環(huán)境等都對電動機驅(qū)動系統(tǒng)提出了嚴格的 要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種低壓BLDC電動機驅(qū)動集 成電路，其加工成本低廉，可靠性高，電路功耗低，適用性好。 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，包括電源端及狀 態(tài)控制輸入端；電源反接保護模塊，與電源端相連，當電源端的輸入電源電壓為負值時，切 斷電源的供電；狀態(tài)控制模塊，接收狀態(tài)控制輸入端的信號，對狀態(tài)控制輸入端的信號進行 判斷后，輸出控制信號到霍爾器件和斬波放大電路及驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊；所述霍 爾器件和斬波放大電路接收霍爾傳感器的輸出信號，對信號進行處理后，輸出控制換向信 號到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊；所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊在狀態(tài)控制模塊輸出控 制信號時，關(guān)閉H橋驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電流；所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)模塊根據(jù)霍爾器件和 斬波放大電路輸入的控制換向信號，輸出對應(yīng)的換向的驅(qū)動信號，并由H橋驅(qū)動電路輸出 驅(qū)動電流。 所述霍爾器件和斬波放大電路包括電壓采樣保持及斬波放大模塊、信號傳輸模 塊、緩沖放大模塊及電平轉(zhuǎn)移和低通濾波模塊；霍爾傳感器輸出的霍爾電壓依次通過電壓 采樣保持及斬波放大模塊、信號傳輸模塊、緩沖放大模塊及低通濾波模塊后輸出到驅(qū)動邏 輯和軟開關(guān)控制模塊。所述狀態(tài)控制模塊的輸入在電源端初始上電為低電平時，狀態(tài)控制 模塊輸出控制信號，所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊復(fù)位，工作在低功耗狀態(tài)，關(guān)閉H橋驅(qū) 動電路的驅(qū)動電流輸出。 所述狀態(tài)控制模塊的輸入由高電平變?yōu)榈碗娖叫盘枙r，制動控制模塊檢測狀態(tài)控制模塊的輸出信號，并輸出控制信號到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊，使驅(qū)動邏輯和軟開關(guān) 控制模塊進入低功耗狀態(tài)，關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的驅(qū)動電流輸出。所述狀態(tài)控制模塊的輸入 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊輸出與電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的 電流，經(jīng)過設(shè)定延時時間后關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的驅(qū)動電流輸出。 還包括熱保護電路，所述熱保護電路檢測電路的溫度值并與設(shè)定的保護溫度值比 較；所述熱保護電路檢測的溫度值高于保護溫度值時，熱保護電路輸出的熱保護信號傳輸 到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊，驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的電流輸 出。還包括堵轉(zhuǎn)檢測模塊，所述堵轉(zhuǎn)檢測模塊檢測霍爾器件和斬波放大電路的輸出，在設(shè)定 時間內(nèi)堵轉(zhuǎn)檢測模塊檢測值不變化時，堵轉(zhuǎn)檢測模塊輸出停轉(zhuǎn)信號傳輸?shù)津?qū)動邏輯和軟開 關(guān)控制模塊的輸入端，所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的電流輸出。
還包括熱保護電路、堵轉(zhuǎn)檢測模塊；所述熱保護電路檢測電路的溫度值并與設(shè)定 的保護溫度值比較；所述熱保護電路檢測的溫度值高于保護溫度值時，熱保護電路輸出的 熱保護信號傳輸?shù)津?qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊，驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動 電路的電流輸出；所述堵轉(zhuǎn)檢測模塊檢測霍爾器件和斬波放大電路的輸出，在設(shè)定時間內(nèi) 堵轉(zhuǎn)檢測模塊檢測值不變化時，堵轉(zhuǎn)檢測模塊輸出停轉(zhuǎn)信號傳輸?shù)津?qū)動邏輯和軟開關(guān)控制 模塊的輸入端，所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的電流輸出；所述狀態(tài) 控制模塊的輸入由高電平變?yōu)榈碗娖叫盘枙r，制動控制模塊檢測狀態(tài)控制模塊的輸出信 號，并輸出控制信號到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊，使驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊進入低 功耗狀態(tài)，關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的驅(qū)動電流輸出；所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊包括驅(qū)動 邏輯模塊和軟開關(guān)控制模塊；所述軟開關(guān)控制模塊在檢測霍爾器件和斬波放大電路的輸出 后，經(jīng)過設(shè)定時間延時，輸出換向延時信號到驅(qū)動邏輯模塊，使驅(qū)動邏輯模塊輸出換向的驅(qū) 動電流；所述驅(qū)動邏輯模塊與狀態(tài)控制模塊、制動控制模塊、霍爾器件和斬波放大電路、堵 轉(zhuǎn)檢測模塊及熱保護電路的輸出端相連；在狀態(tài)控制模塊、堵轉(zhuǎn)檢測模塊及熱保護電路輸 出控制信號時，驅(qū)動邏輯模塊關(guān)閉輸出功能；所述驅(qū)動邏輯模塊在狀態(tài)控制模塊沒有控制 信號輸出且軟開關(guān)控制模塊輸出換向延時信號時，根據(jù)霍爾器件和斬波放大電路的輸入信 號，輸出對應(yīng)的換向驅(qū)動電流，并由H橋驅(qū)動電路輸出。 所述霍爾器件和斬波放大電路接收霍爾傳感器產(chǎn)生的第一霍爾電壓U、X及第二 霍爾電壓V、 Y ;所述第一霍爾電壓U、 X分別與場效應(yīng)管M0S601及場效應(yīng)管M0S603的源極 相連，所述第二霍爾電壓V、 Y分別與場效應(yīng)管M0S602及場效應(yīng)管M0S604的源極相連；所 述場效應(yīng)管M0S601及場效應(yīng)管M0S602的漏極均與場效應(yīng)管M0S605的源極相連，所述場 效應(yīng)管M0S603及場效應(yīng)管M0S604的漏極均與場效應(yīng)管M0S607的源極相連，所述場效應(yīng) 管M0S605的漏極與電容C606的一端相連，所述電容C606的另一端接地；所述場效應(yīng)管 M0S605與電容C606相連的一端與由場效應(yīng)管M0S609、場效應(yīng)管M0S610、場效應(yīng)管M0S611 及場效應(yīng)管M0S612構(gòu)成第一 H橋電路源極相連的一端連接；所述場效應(yīng)管M0S609的漏極 與場效應(yīng)管M0S610的源極相連構(gòu)成第一H橋電路的橋臂，場效應(yīng)管M0S611的漏極與場效 應(yīng)管M0S612的源極相連構(gòu)成第一H橋電路的另一橋臂，場效應(yīng)管M0S609及M0S611的源 極相連，場效應(yīng)管M0S610及M0S612的漏極相連；所述場效應(yīng)管M0S603及場效應(yīng)管M0S604 的漏極均與場效應(yīng)管M0S607的源極相連；所述場效應(yīng)管M0S607與電容C608的一端相連， 所述電容C608的另一端接地；所述場效應(yīng)管M0S607與電容C608相連的一端與由場效應(yīng)管M0S613、場效應(yīng)管M0S614、場效應(yīng)管M0S615及場效應(yīng)管M0S616構(gòu)成第二 H橋電路源極 相連的一端連接，所述場效應(yīng)管M0S613的漏極與M0S614的源極相連構(gòu)成第二 H橋電路的 橋臂，場效應(yīng)管MOS615的漏極與MOS616的源極相連構(gòu)成第二 H橋電路的另一橋臂，場效應(yīng) 管MOS613與MOS615的源極相連，場效應(yīng)管M0S614及M0S616的漏極相連；所述第一H橋電 路、第二H橋電路的輸出端分別與第一運算放大器G1及第二運算放大器G2的輸入端相連； 所述第一H橋電路的源極相連的一端通過電容C617與第二H橋電路源極相連的一端相連； 所述第一H橋電路漏極相連的一端與第二H橋電路漏極相連的一端通過電阻R618相連；所 述電阻R618的一端通過電阻R619與第一運算放大器Gl的輸出端相連，電阻R618的另一 端通過電阻R620與第二運算放大器G2的輸出端相連；所述電阻R619與第一運算放大器 Gl輸出端相連的一端通過電阻R621與第二運算放大器G2輸出端、電阻R620相連的一端 相連；所述第一運算放大器Gl及第二運算放大器G2的輸出端通過信號傳輸模塊與第三運 算放大器G3及第四運算放大器G4的同相端相連；所述第三運算放大器G3的反相端通過電 阻R622與第四運算運算放大器G4的反相端相連；所述第三運算放大器G3的輸出端通過電 阻R624與反相端間相連，所述第四運算放大器G4的輸出端通過電阻R623與反相端相連； 所述第三運算放大器G3與第四運算放大器G4的反相端通過電阻R622相連；所述第三運算 放大器G3的輸出端分別與場效應(yīng)管M0S627的柵極及場效應(yīng)管M0S633的漏極相連，所述第 四運算放大器G4的輸出端與場效應(yīng)管M0S637的漏極相連；所述場效應(yīng)管M0S627的源極通 過電阻R628接地，所述場效應(yīng)管M0S627的漏極與場效應(yīng)管M0S626的漏極、柵極及場效應(yīng) 管M0S625的柵極相連，所述場效應(yīng)管M0S626的源極接電源VCC ;所述場效應(yīng)管M0S625的 漏極及源極分別與電源VCC及場效應(yīng)管M0S629的源極及柵極相連，所述場效應(yīng)管M0S629 的漏極接地；所述場效應(yīng)管M0S629的柵極分別與場效應(yīng)管M0S630、場效應(yīng)管M0S633及場 效應(yīng)管M0S637的柵極相連；所述場效應(yīng)管M0S630的漏極與場效應(yīng)管M0S640的漏極及柵極 相連，所述場效應(yīng)管M0S640的源極接電源VCC，所述場效應(yīng)管M0S640的柵極分別與場效應(yīng) 管M0S641及場效應(yīng)管M0S634的柵極相連；所述場效應(yīng)管M0S641的漏極接電源VCC，場效 應(yīng)管M0S641的源極通過串聯(lián)的電阻R631與電阻R632與場效應(yīng)管M0S633的漏極相連，所 述場效應(yīng)管M0S633的源極接地；所述場效應(yīng)管M0S634的漏極接電源VCC，場效應(yīng)管M0S634 的源極通過電阻R636與場效應(yīng)管M0S637的漏極相連，所述場效應(yīng)管M0S637的源極接地； 所述場效應(yīng)管M0S640的源極及場效應(yīng)管M0S634的源極分別通過電阻R635、電阻R638與電 容C639的兩端相連，所述電容C639兩端的電壓值輸出到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊。
所述邏輯驅(qū)動模塊接收所述霍爾器件和斬波放大模塊的輸出信號X1181—Y，所述 霍爾器件和斬波放大模塊的輸出信號X1181_Y經(jīng)反相器901與異或門902的輸入端相連， 所述異或門902的另一輸入端接狀態(tài)控制輸入端信號SLEEP ;所述異或門902的輸出端分 別與與非門904及反相器903的輸入端相連，所述反相器反相器903的輸出端與與非門905 的輸入端相連；所述與非門904的另一輸入端接電源VCC，所述與非門905的另一輸入端接 地，所述與非門904及與非門905的輸出端分別與與非門906的輸入端相連；所述與非門 906的輸出端分別與鎖存器908、異或門920及延時模塊921的輸入端相連，所述延時模塊 921的輸出端與異或門920的另一輸入端相連，所述異或門920的輸出端利用反相器919與 與非門917的輸入端相連；制動控制模塊的輸出控制信號X1141_Y與軟開關(guān)控制模塊的換 向延時信號X355—B分別接到與非門918的輸入端，所述與非門918的輸出端分別與連接到
7與非門916及與非門917的輸入端；所述與非門916的另一輸入端與軟開關(guān)控制信號X51_ Q相連，所述與非門916及與非門917的輸出端均與與非門915的輸入端相連，所述與非門 915的輸出端經(jīng)反相器914與或非門913的輸入端相連，所述狀態(tài)控制模塊的輸出控制信 號X777—Y接或非門913的輸入端，所述或非門913的輸出端與鎖存器908的脈沖輸入端相 連，所述控制信號X1141—Y與鎖存器908的復(fù)位端相連，所述鎖存器908的兩個互補輸出端 分別與或非門909及或非門910的輸入端相連；所述堵轉(zhuǎn)檢測模塊的輸出信號X86—Y、控制 信號X777_Y及熱保護控制信號X475_Y均與或非門912的輸入端相連，所述或非門912的 輸出端經(jīng)過反相器911分別與或非門909及或非門910的輸入端相連，所述或非門909與 或非門910的輸出端通過H橋驅(qū)動電路輸出換向的電流驅(qū)動信號。 本發(fā)明的優(yōu)點提供了低電壓直流無刷電動機驅(qū)動的單芯片解決方案，大大減少 了 PCB板上所需的元件，可以有效降低加工制造成本；內(nèi)部集成霍爾傳感器，全橋驅(qū)動，具 有完備的保護功能，使整個驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性提高；提供了待機模式，降低了功耗，更加適 用于對功耗要求嚴格的便攜式電子產(chǎn)品。


圖l為本發(fā)明的原理圖。 圖2為本發(fā)明的霍爾器件和斬波放大電路的電路圖。
圖3為本發(fā)明的驅(qū)動邏輯模塊的電路圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 如圖1所示本發(fā)明包括電源反接保護模塊、狀態(tài)控制模塊、制動控制模塊、霍爾 器件和斬波放大電路、堵轉(zhuǎn)檢測模塊、驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊、熱保護電路及H橋驅(qū)動 模塊。 所述電源反接保護模塊、狀態(tài)控制模塊、制動控制模塊、霍爾器件和斬波放大電 路、堵轉(zhuǎn)檢測模塊、驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊、過熱保護電路及H橋驅(qū)動模塊集成在一片 芯片上，所述芯片設(shè)有電源端VDD、狀態(tài)控制輸入端SLEEP、輸出端V0UT1、 V0UT2及接地端 GND。所述電源端VDD與電源反接保護模塊的輸入端相連，當電源端VDD的極性為負時，反 接保護模塊切斷電路的電源，避免負電壓損害內(nèi)部電路，電源反接保護模塊的輸出提供電 路的電源。所述狀態(tài)控制模塊的輸入端與狀態(tài)控制輸入端SLEEP相連，當狀態(tài)控制輸入端 SLEEP輸入為低電平信號時，狀態(tài)控制模塊輸出控制信號X1141—Y到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控 制模塊，電路復(fù)位，電路工作在低功耗狀態(tài)，關(guān)閉電路的輸出；當狀態(tài)控制輸入端SLEEP輸 入為高電平時，狀態(tài)控制模塊的輸出端與霍爾器件和斬波放大電路及制動控制模塊相連， 電路的根據(jù)霍爾器件和斬波放大模塊的輸出確定直流無刷電動機的換向電流；當電機正常 旋轉(zhuǎn)工作時，狀態(tài)控制輸入端SLEEP輸入的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，制動控制模塊檢 測狀態(tài)控制模塊的輸出信號，并輸出控制信號X777_Y到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊，使驅(qū) 動邏輯和軟開關(guān)控制模塊工作在低功耗狀態(tài)，關(guān)閉電路的輸出。 所述霍爾器件和斬波放大電路通過集成電路的霍爾傳感器檢測電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)， 得到反應(yīng)轉(zhuǎn)子位置的霍爾電壓?；魻柶骷蛿夭ǚ糯箅娐钒妷翰蓸蛹皵夭ǚ糯竽K1、信號傳輸模塊2、緩沖放大模塊3及電平轉(zhuǎn)移和低通濾波模塊4組成?；魻杺鞲衅鬏敵?的霍爾電壓依次經(jīng)過電壓采樣及斬波放大模塊1、信號傳輸模塊2、緩沖放大模塊3及電平 轉(zhuǎn)移和低通濾波模塊4后，得到霍爾檢測信號X1181_Y，并輸入到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模 塊，所述霍爾器件和斬波放大電路的輸出電壓的大小反映了轉(zhuǎn)子的位置。所述堵轉(zhuǎn)檢測模 塊檢測霍爾器件和斬波放大電路的輸出，當堵轉(zhuǎn)檢測模塊檢測霍爾器件和斬波放大電路的 輸出，在設(shè)定時間內(nèi)不變化時，所述堵轉(zhuǎn)檢測模塊輸出得停轉(zhuǎn)信號X86_Y到驅(qū)動邏輯和軟 開關(guān)控制模塊，使驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉電路的輸出。 所述熱保護電路檢測電路的溫度值，將檢測的溫度值與設(shè)定的保護溫度值比較、 判斷，當檢測的電路溫度值高于保護溫度值時，輸出熱保護控制信號X475_Y到驅(qū)動邏輯和 軟開關(guān)控制模塊，使驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉電路的輸出。 所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊包括驅(qū)動邏輯模塊和軟開關(guān)控制模塊；所述軟開 關(guān)控制模塊在檢測霍爾器件和斬波放大電路輸出后，經(jīng)過設(shè)定時間延時后，輸出換向延時 信號到驅(qū)動邏輯模塊，使驅(qū)動邏輯模塊輸出換向的驅(qū)動電流；所述驅(qū)動邏輯模塊與狀態(tài)控 制模塊、制動控制模塊、霍爾器件和斬波放大電路、堵轉(zhuǎn)檢測模塊及熱保護電路的輸出端相 連；在狀態(tài)控制模塊、制動控制模塊、堵轉(zhuǎn)檢測模塊及熱保護電路輸出控制信號時，驅(qū)動邏 輯模塊關(guān)閉輸出功能；所述驅(qū)動邏輯模塊在狀態(tài)控制模塊沒有控制信號輸出且軟開關(guān)控 制模塊輸出換向延時信號X355_B時，根據(jù)霍爾器件和斬波放大電路的輸入霍爾檢測信號 X1181—Y，輸出對應(yīng)的換向驅(qū)動電流，并由H橋驅(qū)動電路輸出。 如圖2所示，為霍爾器件和斬波放大電路的電路原理圖。所述霍爾器件和斬波放 大電路接收霍爾傳感器產(chǎn)生的第一霍爾電壓U、 X及第二霍爾電壓V、 Y ;所述第一霍爾電壓 U、X分別與場效應(yīng)管M0S601及場效應(yīng)管M0S603的源極相連，所述第二霍爾電壓V、Y分別與 場效應(yīng)管M0S602及場效應(yīng)管M0S604的源極相連；所述場效應(yīng)管M0S601及場效應(yīng)管M0S602 的漏極均與場效應(yīng)管M0S605的源極相連，所述場效應(yīng)管M0S603及場效應(yīng)管M0S604的漏極 均與場效應(yīng)管M0S607的源極相連，所述場效應(yīng)管M0S605的漏極與電容C606的一端相連， 所述電容C606的另一端接地；所述場效應(yīng)管M0S605與電容C606相連的一端與由場效應(yīng) 管M0S609、場效應(yīng)管M0S610、場效應(yīng)管M0S611及場效應(yīng)管M0S612構(gòu)成第一 H橋電路源極 相連的一端連接；所述場效應(yīng)管M0S609的漏極與場效應(yīng)管M0S610的源極相連構(gòu)成第一 H 橋電路的橋臂，場效應(yīng)管M0S611的漏極與場效應(yīng)管M0S612的源極相連構(gòu)成第一 H橋電路 的另一橋臂，場效應(yīng)管M0S609及M0S611的源極相連，場效應(yīng)管M0S610及M0S612的漏極相 連；所述場效應(yīng)管M0S603及場效應(yīng)管M0S604的漏極均與場效應(yīng)管M0S607的源極相連；所 述場效應(yīng)管M0S607與電容C608的一端相連，所述電容C608的另一端接地；所述場效應(yīng)管 M0S607與電容C608相連的一端與由場效應(yīng)管M0S613、場效應(yīng)管M0S614、場效應(yīng)管M0S615 及場效應(yīng)管M0S616構(gòu)成第二 H橋電路源極相連的一端連接，所述場效應(yīng)管M0S613的漏極 與M0S614的源極相連構(gòu)成第二 H橋電路的橋臂，場效應(yīng)管M0S615的漏極與M0S616的源 極相連構(gòu)成第二H橋電路的另一橋臂，場效應(yīng)管M0S613與M0S615的源極相連，場效應(yīng)管 M0S614及M0S616的漏極相連；所述第一 H橋電路、第二 H橋電路的輸出端分別與第一運算 放大器Gl及第二運算放大器G2的輸入端相連；所述第一 H橋電路的源極相連的一端通過 電容C617與第二H橋電路源極相連的一端相連；所述第一H橋電路漏極相連的一端與第二 H橋電路漏極相連的一端通過電阻R618相連；所述電阻R618的一端通過電阻R619與第一運算放大器G1的輸出端相連，電阻R618的另一端通過電阻R620與第二運算放大器G2的輸 出端相連；所述電阻R619與第一運算放大器G1輸出端相連的一端通過電阻R621與第二運 算放大器G2輸出端、電阻R620相連的一端相連；所述第一運算放大器Gl及第二運算放大 器G2的輸出端通過信號傳輸模塊2與第三運算放大器G3及第四運算放大器G4的同相端相 連；所述第三運算放大器G3的反相端通過電阻R622與第四運算運算放大器G4的反相端相 連；所述第三運算放大器G3的輸出端通過電阻R624與反相端間相連，所述第四運算放大器 G4的輸出端通過電阻R623與反相端相連；所述第三運算放大器G3與第四運算放大器G4的 反相端通過電阻R622相連；所述第三運算放大器G3的輸出端分別與場效應(yīng)管M0S627的柵 極及場效應(yīng)管M0S633的漏極相連，所述第四運算放大器G4的輸出端與場效應(yīng)管M0S637的 漏極相連；所述場效應(yīng)管M0S627的源極通過電阻R628接地，所述場效應(yīng)管M0S627的漏極 與場效應(yīng)管M0S626的漏極、柵極及場效應(yīng)管M0S625的柵極相連，所述場效應(yīng)管M0S626的 源極接電源VCC ;所述場效應(yīng)管M0S625的漏極及源極分別與電源VCC及場效應(yīng)管M0S629的 源極及柵極相連，所述場效應(yīng)管M0S629的漏極接地；所述場效應(yīng)管M0S629的柵極分別與場 效應(yīng)管MOS630、場效應(yīng)管MOS633及場效應(yīng)管MOS637的柵極相連；所述場效應(yīng)管MOS630的 漏極與場效應(yīng)管M0S640的漏極及柵極相連，所述場效應(yīng)管M0S640的源極接電源VCC，所述 場效應(yīng)管M0S640的柵極分別與場效應(yīng)管M0S641及場效應(yīng)管MOS634的柵極相連；所述場效 應(yīng)管M0S641的漏極接電源VCC，場效應(yīng)管M0S641的源極通過串聯(lián)的電阻R631與電阻R632 與場效應(yīng)管MOS633的漏極相連，所述場效應(yīng)管MOS633的源極接地；所述場效應(yīng)管MOS634 的漏極接電源VCC，場效應(yīng)管MOS634的源極通過電阻R636與場效應(yīng)管MOS637的漏極相連， 所述場效應(yīng)管MOS637的源極接地；所述場效應(yīng)管M0S640的源極及場效應(yīng)管MOS634的源極 分別通過電阻R635、電阻R638與電容C639的兩端相連，所述電容C639兩端的電壓值輸出 到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊。 電路在低電源電壓下工作，霍爾傳感器輸出的霍爾電壓小，通過電壓采樣保持及 斬波放大模塊1進行電壓放大及去除霍爾電壓的直流偏置，提高信噪比。電機按同一方向 旋轉(zhuǎn)時，以一定的時序選通電壓，兩組電壓按正弦規(guī)律變化，相位相差180度，經(jīng)過保持采 用及斬波放大后，再經(jīng)過G3、G4運算放大器進行進一步放大，經(jīng)過放大的霍爾電壓信號經(jīng) 過低通濾波器濾掉高頻分量后，將反應(yīng)出轉(zhuǎn)子位置的電壓VOUT輸出。 如圖3所示為驅(qū)動邏輯模塊的電路原理圖。所述邏輯驅(qū)動模塊接收所述霍爾器 件與斬波放大模塊的輸出信號X1181—Y，所述霍爾器件與斬波放大模塊的輸出信號X1181_ Y經(jīng)反相器901與異或門902的輸入端相連，所述異或門902的另一輸入端接狀態(tài)控制輸入 端信號SLEEP ;所述異或門902的輸出端分別與與非門904及反相器903的輸入端相連，所 述反相器反相器903的輸出端與與非門905的輸入端相連；所述與非門904的另一輸入端 接電源VCC，所述與非門905的另一輸入端接地，所述與非門904及與非門905的輸出端分 別與與非門906的輸入端相連；所述與非門906的輸出端分別與鎖存器908、異或門920及 延時模塊921的輸入端相連，所述延時模塊921的輸出端與異或門920的另一輸入端相連， 所述異或門920的輸出端利用反相器919與與非門917的輸入端相連；制動控制模塊的輸 出控制信號X1141_Y與軟開關(guān)控制模塊的換向延時信號X355_B分別接到與非門918的輸 入端，所述與非門918的輸出端分別與連接到與非門916及與非門917的輸入端；所述與非 門916的另一輸入端與軟開關(guān)控制信號X51_Q相連，所述與非門916及與非門917的輸出端均與與非門915的輸入端相連，所述與非門915的輸出端經(jīng)反相器914與或非門913的 輸入端相連，所述狀態(tài)控制模塊的輸出控制信號X777—Y接或非門913的輸入端，所述或非 門913的輸出端與鎖存器908的脈沖輸入端相連，所述控制信號X1141_Y與鎖存器908的 復(fù)位端相連，所述鎖存器908的兩個互補輸出端分別與或非門909及或非門910的輸入端 相連；所述堵轉(zhuǎn)檢測模塊的輸出信號X86—Y、控制信號X777_Y及熱保護控制信號X475_Y均 與或非門912的輸入端相連，所述或非門912的輸出端經(jīng)過反相器911分別與或非門909 及或非門910的輸入端相連，所述或非門909與或非門910的輸出端通過H橋驅(qū)動電路輸 出換向的電流驅(qū)動信號。 當熱保護電路檢測的溫度值高于設(shè)定保護的溫度值時，熱保護電路輸出熱保護控 制信號X475_Y為高電平；當電機停轉(zhuǎn)或堵轉(zhuǎn)時，電機轉(zhuǎn)子磁場不變化，堵轉(zhuǎn)檢測模塊輸出 的停轉(zhuǎn)信號X86_Y為高電平信號；電機工作時，狀態(tài)控制輸入端SLEEP的輸入由高電平變 為低電平時，電路進入低功耗狀態(tài)，并由驅(qū)動邏輯模塊關(guān)閉電路的輸出，且控制信號X777_Y 為高電平。當停轉(zhuǎn)信號X86—Y、熱保護信號X475_Y或控制信號X777_Y中任一個為高電平 時，或非門912的輸出低電平信號，或非門912的輸出端經(jīng)過反相器911，所述反相器911的 輸出高電平信號，反相器911的輸出端均與或非門909及或非門910的輸入端相連，當反相 器911的輸出為高電平信號時，或非門909與或非門910的輸出端均輸出低電平信號，驅(qū)動 邏輯模塊的輸出均為低電平，關(guān)閉驅(qū)動邏輯模塊的驅(qū)動電流輸出。初始上電時，狀態(tài)控制輸 入端輸入低電平時，電路進入復(fù)位狀態(tài)，狀態(tài)控制模塊輸出控制信號X1141—Y為高電平，控 制信號X1141_Y與鎖存器908的復(fù)位端相連，當控制信號X1141_Y為高電平時，鎖存器908 復(fù)位，關(guān)閉驅(qū)動邏輯模塊的輸出。當狀態(tài)控制輸入端的信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，霍爾器 件和斬波放大電路的輸出X1181_Y隨著電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)慣性變化，選通與非門904或與非 門905的輸出，在120ms的延時時間內(nèi)給電機施加一個反相的制動電流，加快電機的制動； 當驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊輸出的反相制動電流超過設(shè)定的120ms的延時時間后，狀態(tài) 控制模塊輸出控制信號X777_Y變?yōu)楦唠娖?，關(guān)閉驅(qū)動邏輯模塊的輸出。
使用時，在電源端與芯片供電電源相連，H橋驅(qū)動電路的輸出V0UT1及V0UT2分別 接在直流無刷電動機的兩端，通過芯片的GND端接地。當電源上電時，通過電源反接保護模 塊檢測供電電源的正負，保護電路內(nèi)部的安全。當需要改變電機的運行狀態(tài)時，通過改變狀 態(tài)控制輸入端輸入的電平，實現(xiàn)電路狀態(tài)的改變，使直流無刷電動機在與電路相連接的情 況下，關(guān)閉電路的輸出功能，減少電路的功率損耗，提高了電路的可靠性，更加適用于為功 耗要求嚴格的便攜式電子產(chǎn)品的提供驅(qū)動電路。
1權(quán)利要求
一種低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，包括電源端及狀態(tài)控制輸入端；其特征是電源反接保護模塊，與電源端相連，當電源端的輸入電源電壓為負值時，切斷電源的供電；狀態(tài)控制模塊，接收狀態(tài)控制輸入端的信號，對狀態(tài)控制輸入端的信號進行判斷后，輸出控制信號到霍爾器件和斬波放大電路及驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊；所述霍爾器件和斬波放大電路接收霍爾傳感器的輸出信號，對信號進行處理后，輸出控制換向信號到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊；所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊在狀態(tài)控制模塊輸出控制信號時，關(guān)閉H橋驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電流；所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)模塊根據(jù)霍爾器件和斬波放大電路輸入的控制換向信號，輸出對應(yīng)的換向的驅(qū)動信號，并由H橋驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是所述霍爾器件和斬 波放大電路包括電壓采樣保持及斬波放大模塊(1)、信號傳輸模塊(2)、緩沖放大模塊(3) 及電平轉(zhuǎn)移和低通濾波模塊(4);霍爾傳感器輸出的霍爾電壓依次通過電壓采樣保持及斬 波放大模塊(1)、信號傳輸模塊(2)、緩沖放大模塊(3)及低通濾波模塊(4)后輸出到驅(qū)動 邏輯和軟開關(guān)控制模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是所述狀態(tài)控制模塊 的輸入在電源端初始上電為低電平時，狀態(tài)控制模塊輸出控制信號，所述驅(qū)動邏輯和軟開 關(guān)控制模塊復(fù)位，工作在低功耗狀態(tài)，關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的驅(qū)動電流輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是所述狀態(tài)控制模塊 的輸入由高電平變?yōu)榈碗娖叫盘枙r，制動控制模塊檢測狀態(tài)控制模塊的輸出信號，并輸出 控制信號到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊，使驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊進入低功耗狀態(tài)， 關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的驅(qū)動電流輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是所述狀態(tài)控制模塊 的輸入由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊輸出與電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向 相反的電流，經(jīng)過設(shè)定延時時間后關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的驅(qū)動電流輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是還包括熱保護電 路，所述熱保護電路檢測電路的溫度值并與設(shè)定的保護溫度值比較；所述熱保護電路檢測 的溫度值高于保護溫度值時，熱保護電路輸出的熱保護信號傳輸?shù)津?qū)動邏輯和軟開關(guān)控制 模塊，驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的電流輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是還包括堵轉(zhuǎn)檢測 模塊，所述堵轉(zhuǎn)檢測模塊檢測霍爾器件和斬波放大電路的輸出，在設(shè)定時間內(nèi)堵轉(zhuǎn)檢測模 塊檢測值不變化時，堵轉(zhuǎn)檢測模塊輸出停轉(zhuǎn)信號傳輸?shù)津?qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊的輸入 端，所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的電流輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是還包括熱保護電 路、堵轉(zhuǎn)檢測模塊；所述熱保護電路檢測電路的溫度值并與設(shè)定的保護溫度值比較；所述 熱保護電路檢測的溫度值高于保護溫度值時，熱保護電路輸出的熱保護信號傳輸?shù)津?qū)動邏 輯和軟開關(guān)控制模塊，驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的電流輸出；所述堵 轉(zhuǎn)檢測模塊檢測霍爾器件和斬波放大電路的輸出，在設(shè)定時間內(nèi)堵轉(zhuǎn)檢測模塊檢測值不變 化時，堵轉(zhuǎn)檢測模塊輸出停轉(zhuǎn)信號傳輸?shù)津?qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊的輸入端，所述驅(qū)動 邏輯和軟開關(guān)控制模塊關(guān)閉H橋驅(qū)動電路的電流輸出；所述狀態(tài)控制模塊的輸入由高電平變?yōu)榈碗娖叫盘枙r，制動控制模塊檢測狀態(tài)控制模塊的輸出信號，并輸出控制信號到驅(qū) 動邏輯和軟開關(guān)控制模塊，使驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊進入低功耗狀態(tài)，關(guān)閉H橋驅(qū)動 電路的驅(qū)動電流輸出；所述驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊包括驅(qū)動邏輯模塊和軟開關(guān)控制模 塊；所述軟開關(guān)控制模塊在檢測霍爾器件和斬波放大電路的輸出后，經(jīng)過設(shè)定時間延時，輸 出換向延時信號到驅(qū)動邏輯模塊，使驅(qū)動邏輯模塊輸出換向的驅(qū)動電流；所述驅(qū)動邏輯模 塊與狀態(tài)控制模塊、制動控制模塊、霍爾器件和斬波放大電路、堵轉(zhuǎn)檢測模塊及熱保護電路 的輸出端相連；在狀態(tài)控制模塊、堵轉(zhuǎn)檢測模塊及熱保護電路輸出控制信號時，驅(qū)動邏輯模 塊關(guān)閉輸出功能；所述驅(qū)動邏輯模塊在狀態(tài)控制模塊沒有控制信號輸出且軟開關(guān)控制模塊 輸出換向延時信號時，根據(jù)霍爾器件和斬波放大電路的輸入信號，輸出對應(yīng)的換向驅(qū)動電 流，并由H橋驅(qū)動電路輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是所述霍爾器件和斬 波放大電路接收霍爾傳感器產(chǎn)生的第一霍爾電壓U、 X及第二霍爾電壓V、 Y ;所述第一霍爾 電壓U、 X分別與場效應(yīng)管M0S601及場效應(yīng)管M0S603的源極相連，所述第二霍爾電壓V、 Y 分別與場效應(yīng)管M0S602及場效應(yīng)管M0S604的源極相連；所述場效應(yīng)管M0S601及場效應(yīng)管 M0S602的漏極均與場效應(yīng)管M0S605的源極相連，所述場效應(yīng)管MOS603及場效應(yīng)管M0S604 的漏極均與場效應(yīng)管MOS607的源極相連，所述場效應(yīng)管M0S605的漏極與電容C606的一端 相連，所述電容C606的另一端接地；所述場效應(yīng)管M0S605與電容C606相連的一端與由場 效應(yīng)管M0S609、場效應(yīng)管M0S610、場效應(yīng)管M0S611及場效應(yīng)管M0S612構(gòu)成第一 H橋電路 源極相連的一端連接；所述場效應(yīng)管M0S609的漏極與場效應(yīng)管M0S610的源極相連構(gòu)成第 一 H橋電路的橋臂，場效應(yīng)管M0S611的漏極與場效應(yīng)管M0S612的源極相連構(gòu)成第一 H橋 電路的另一橋臂，場效應(yīng)管M0S609及M0S611的源極相連，場效應(yīng)管M0S610及M0S612的漏 極相連；所述場效應(yīng)管M0S603及場效應(yīng)管M0S604的漏極均與場效應(yīng)管M0S607的源極相 連；所述場效應(yīng)管M0S607與電容C608的一端相連，所述電容C608的另一端接地；所述場 效應(yīng)管M0S607與電容C608相連的一端與由場效應(yīng)管M0S613、場效應(yīng)管M0S614、場效應(yīng)管 M0S615及場效應(yīng)管M0S616構(gòu)成第二 H橋電路源極相連的一端連接，所述場效應(yīng)管M0S613 的漏極與M0S614的源極相連構(gòu)成第二 H橋電路的橋臂，場效應(yīng)管M0S615的漏極與M0S616 的源極相連構(gòu)成第二H橋電路的另一橋臂，場效應(yīng)管M0S613與M0S615的源極相連，場效應(yīng) 管M0S614及M0S616的漏極相連；所述第一 H橋電路、第二 H橋電路的輸出端分別與第一運 算放大器G1及第二運算放大器G2的輸入端相連；所述第一H橋電路的源極相連的一端通 過電容C617與第二H橋電路源極相連的一端相連；所述第一H橋電路漏極相連的一端與第 二H橋電路漏極相連的一端通過電阻R618相連；所述電阻R618的一端通過電阻R619與第 一運算放大器Gl的輸出端相連，電阻R618的另一端通過電阻R620與第二運算放大器G2 的輸出端相連；所述電阻R619與第一運算放大器G1輸出端相連的一端通過電阻R621與第 二運算放大器G2輸出端、電阻R620相連的一端相連；所述第一運算放大器Gl及第二運算 放大器G2的輸出端通過信號傳輸模塊(2)與第三運算放大器G3及第四運算放大器G4的 同相端相連；所述第三運算放大器G3的反相端通過電阻R622與第四運算運算放大器G4的 反相端相連；所述第三運算放大器G3的輸出端通過電阻R624與反相端間相連，所述第四運 算放大器G4的輸出端通過電阻R623與反相端相連；所述第三運算放大器G3與第四運算 放大器G4的反相端通過電阻R622相連；所述第三運算放大器G3的輸出端分別與場效應(yīng)管M0S627的柵極及場效應(yīng)管M0S633的漏極相連，所述第四運算放大器G4的輸出端與場效 應(yīng)管M0S637的漏極相連；所述場效應(yīng)管M0S627的源極通過電阻R628接地，所述場效應(yīng)管 M0S627的漏極與場效應(yīng)管M0S626的漏極、柵極及場效應(yīng)管M0S625的柵極相連，所述場效應(yīng) 管MOS626的源極接電源VCC ;所述場效應(yīng)管MOS625的漏極及源極分別與電源VCC及場效 應(yīng)管MOS629的源極及柵極相連，所述場效應(yīng)管MOS629的漏極接地；所述場效應(yīng)管MOS629 的柵極分別與場效應(yīng)管MOS630、場效應(yīng)管MOS633及場效應(yīng)管MOS637的柵極相連；所述場 效應(yīng)管MOS630的漏極與場效應(yīng)管M0S640的漏極及柵極相連，所述場效應(yīng)管M0S640的源 極接電源VCC，所述場效應(yīng)管M0S640的柵極分別與場效應(yīng)管M0S641及場效應(yīng)管M0S634的 柵極相連；所述場效應(yīng)管M0S641的漏極接電源VCC，場效應(yīng)管M0S641的源極通過串聯(lián)的電 阻R631與電阻R632與場效應(yīng)管M0S633的漏極相連，所述場效應(yīng)管M0S633的源極接地； 所述場效應(yīng)管M0S634的漏極接電源VCC，場效應(yīng)管M0S634的源極通過電阻R636與場效應(yīng) 管M0S637的漏極相連，所述場效應(yīng)管M0S637的源極接地；所述場效應(yīng)管M0S640的源極及 場效應(yīng)管M0S634的源極分別通過電阻R635、電阻R638與電容C639的兩端相連，所述電容 C639兩端的電壓值輸出到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的低壓BLDC電機驅(qū)動集成電路，其特征是所述邏輯驅(qū)動模 塊接收所述霍爾器件和斬波放大模塊的輸出信號X1181—Y，所述霍爾器件和斬波放大模塊 的輸出信號X1181—Y經(jīng)反相器901與異或門902的輸入端相連，所述異或門902的另一輸入 端接狀態(tài)控制輸入端信號SLEEP ;所述異或門902的輸出端分別與與非門904及反相器903 的輸入端相連，所述反相器903的輸出端與與非門905的輸入端相連；所述與非門904的另 一輸入端接電源VCC，所述與非門905的另一輸入端接地，所述與非門904及與非門905的 輸出端分別與與非門906的輸入端相連；所述與非門906的輸出端分別與鎖存器908、異或 門920及延時模塊921的輸入端相連，所述延時模塊921的輸出端與異或門920的另一輸 入端相連，所述異或門920的輸出端利用反相器919與與非門917的輸入端相連；制動控制 模塊的輸出控制信號X1141_Y與軟開關(guān)控制模塊的換向延時信號X355_B分別接到與非門 918的輸入端，所述與非門918的輸出端分別與連接到與非門916及與非門917的輸入端； 所述與非門916的另一輸入端與軟開關(guān)控制信號X51—Q相連，所述與非門916及與非門917 的輸出端均與與非門915的輸入端相連，所述與非門915的輸出端經(jīng)反相器914與或非門 913的輸入端相連，所述狀態(tài)控制模塊的輸出控制信號X777—Y接或非門913的輸入端，所述 或非門913的輸出端與鎖存器908的脈沖輸入端相連，所述控制信號XI 141_Y與鎖存器908 的復(fù)位端相連，所述鎖存器908的兩個互補輸出端分別與或非門909及或非門910的輸入 端相連；所述堵轉(zhuǎn)檢測模塊的輸出信號X86—Y、控制信號X777_Y及熱保護控制信號X475_Y 均與或非門912的輸入端相連，所述或非門912的輸出端經(jīng)過反相器911分別與或非門909 及或非門910的輸入端相連，所述或非門909與或非門910的輸出端通過H橋驅(qū)動電路輸 出換向的電流驅(qū)動信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成電路，尤其是一種低壓BLDC電動機驅(qū)動集成電路。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，其包括電源端及狀態(tài)控制輸入端；電源反接保護模塊，與電源端相連；狀態(tài)控制模塊，接收狀態(tài)控制輸入端的信號，進行判斷后，輸出信號到霍爾器件和斬波放大電路及驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊；霍爾器件和斬波放大電路接收霍爾傳感器的信號，處理后輸出信號到驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊；驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)控制模塊在狀態(tài)控制模塊輸出控制信號時，關(guān)閉H橋驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電流；驅(qū)動邏輯和軟開關(guān)模塊根據(jù)霍爾器件和斬波放大電路控制換向信號，輸出對應(yīng)的換向的驅(qū)動信號，并由H橋驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電流。本發(fā)明加工成本低廉，可靠性高，電路功耗低，適用性好。
文檔編號H02H7/08GK101697468SQ200910035760
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者沈克愈 申請人:無錫海威半導(dǎo)體科技有限公司;