本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)，更具體地，涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)：

直流電機(jī)是在直流電壓驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電磁機(jī)械，用于實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換。直流電機(jī)采用直流電作為電源，控制電路簡單、調(diào)速方式簡單且平滑，因此廣泛地應(yīng)用于家用電器和工業(yè)控制領(lǐng)域中。在家用電器中，直流電機(jī)例如用于收錄機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、計(jì)算機(jī)中的散熱風(fēng)扇等。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，直流電機(jī)例如用作伺服電機(jī)。

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與驅(qū)動(dòng)電壓的平均值相關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性相關(guān)。若是以直流電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可以通過改變直流電壓的絕對(duì)值大小來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過改變直流電壓的極性來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。若是以PWM方波電壓來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可以通過改變PWM的占空比來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向。無論是直流電壓驅(qū)動(dòng)還是PWM方波電壓驅(qū)動(dòng)，在工作過程中都會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓極性轉(zhuǎn)換的情形。在驅(qū)動(dòng)電壓極性發(fā)生改變時(shí)，由于直流電機(jī)是感性的，其將產(chǎn)生反向電動(dòng)勢u(t)。若反向電動(dòng)勢過大，則對(duì)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生破壞性作用。

因此，期望在直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓極性轉(zhuǎn)換時(shí)減小反向電動(dòng)墊，以保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，該驅(qū)動(dòng)裝置在驅(qū)動(dòng)電壓極性反轉(zhuǎn)時(shí)減小電流變化率來降低反向電動(dòng)勢,從而保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括：串聯(lián)連接在供電端和地之間的第三開關(guān)和第一開關(guān)，在第一開關(guān)和第三開關(guān)之間具有第一節(jié)點(diǎn)；以及串聯(lián)連接在供電端和地之間的第四開關(guān)和第二開關(guān)，在第二開關(guān)和第四開關(guān)之間具有第二節(jié)點(diǎn)，其中，第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)用于提供輸出端連接電機(jī)，第一開關(guān)至第四開關(guān)分別包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)子開關(guān)，并且分別在第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的控制下導(dǎo)通和斷開，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性控制第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的有效狀態(tài)，從而改變驅(qū)動(dòng)電流的方向，并且減小在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性改變時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢。

優(yōu)選地，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置工作于第一狀態(tài)至第三狀態(tài)，在第一狀態(tài)中，第三開關(guān)和第二開關(guān)導(dǎo)通，并且第四開關(guān)和第一開關(guān)斷開；在第二狀態(tài)中，第四開關(guān)和第一開關(guān)導(dǎo)通，并且第三開關(guān)和第二開關(guān)斷開；在第三狀態(tài)中，第一開關(guān)至第四開關(guān)均斷開。

優(yōu)選地，第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)分別包括多個(gè)控制信號(hào)，在第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的有效狀態(tài)中，相應(yīng)組控制信號(hào)中的至少一個(gè)控制信號(hào)有效，在第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的無效狀態(tài)中，相應(yīng)組控制信號(hào)中的所有控制信號(hào)均無效。

優(yōu)選地，在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)從正極性切換至負(fù)極性時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)然后轉(zhuǎn)變?yōu)橹恋诙顟B(tài)，在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)從負(fù)極性切換至正極性時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)然后轉(zhuǎn)變?yōu)橹恋谝粻顟B(tài)。

優(yōu)選地，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)的過程中，所述第三開關(guān)和所述第二開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次斷開，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第三狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第二狀態(tài)的過程中，所述第四開關(guān)和所述第一開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次導(dǎo)通，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)的過程中，所述第四開關(guān)和所述第一開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次斷開，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第三狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第一狀態(tài)的過程中，所述第三開關(guān)和所述第二開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)至所述第四開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)為選自雙極晶體管和場效應(yīng)晶體管的一種。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為NPN型雙極晶體管，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為PNP型雙極晶體管。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為N型場效應(yīng)晶體管，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為P型場效應(yīng)晶體管。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，包括：根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性控制第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的有效狀態(tài)；以及采用第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)，分別控制第一開關(guān)至第四開關(guān)，第一開關(guān)至第四開關(guān)分別包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)子開關(guān)，其中，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性改變時(shí)，通過控制第一開關(guān)至第四開關(guān)的導(dǎo)通和斷開來改變驅(qū)動(dòng)電流的方向，并且減小在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性改變時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢。

優(yōu)選地，在第一狀態(tài)中，第三開關(guān)和第二開關(guān)導(dǎo)通，并且第四開關(guān)和第一開關(guān)斷開，在第二狀態(tài)中，第四開關(guān)和第一開關(guān)導(dǎo)通，并且第三開關(guān)和第二開關(guān)斷開，在第三狀態(tài)中，第一開關(guān)至第四開關(guān)均斷開。

優(yōu)選地，在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性為正極性時(shí)，第三組控制信號(hào)和第二組控制信號(hào)有效，并且第四組控制信號(hào)和第一組控制信號(hào)無效，在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性為負(fù)極性時(shí)，第四組控制信號(hào)和第一組控制信號(hào)有效，并且第三組控制信號(hào)和第二組控制信號(hào)無效。

優(yōu)選地，第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)分別包括多個(gè)控制信號(hào)，在第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的有效狀態(tài)中，相應(yīng)組控制信號(hào)中的至少一個(gè)控制信號(hào)有效，在第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的無效狀態(tài)中，相應(yīng)組控制信號(hào)中的所有控制信號(hào)均無效。

優(yōu)選地，在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)從正極性切換至負(fù)極性時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)然后轉(zhuǎn)變?yōu)橹恋诙顟B(tài)，在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)從負(fù)極性切換至正極性時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)然后轉(zhuǎn)變?yōu)橹恋谝粻顟B(tài)。

優(yōu)選地，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)的過程中，所述第三開關(guān)和所述第二開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次斷開，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第三狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第二狀態(tài)的過程中，所述第四開關(guān)和所述第一開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次導(dǎo)通，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第三狀態(tài)的過程中，所述第四開關(guān)和所述第一開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次斷開，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第三狀態(tài)轉(zhuǎn)變至第一狀態(tài)的過程中，所述第三開關(guān)和所述第二開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)依次導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)至所述第四開關(guān)中的多個(gè)子開關(guān)為選自雙極晶體管和場效應(yīng)晶體管的一種。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為NPN型雙極晶體管，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為PNP型雙極晶體管，所述第一組控制信號(hào)和所述第二組控制信號(hào)中的多個(gè)控制信號(hào)在高電平時(shí)有效，在低電平時(shí)無效，所述第三組控制信號(hào)和所述第四組控制信號(hào)中的多個(gè)控制信號(hào)在低電平時(shí)有效，在高電平時(shí)無效。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為N型場效應(yīng)晶體管，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)為P型場效應(yīng)晶體管，所述第一組控制信號(hào)和所述第二組控制信號(hào)中的多個(gè)控制信號(hào)在高電平時(shí)有效，在低電平時(shí)無效，所述第三組控制信號(hào)和所述第四組控制信號(hào)中的多個(gè)控制信號(hào)在低電平時(shí)有效，在高電平時(shí)無效。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及方法，各個(gè)開關(guān)的多個(gè)子開關(guān)的控制端在不同的控制信號(hào)的控制下導(dǎo)通和斷開，且控制信號(hào)在時(shí)序上有一定延時(shí)。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性改變時(shí)，先將當(dāng)前導(dǎo)通的開關(guān)逐個(gè)斷開，然后再將當(dāng)前斷開的開關(guān)逐個(gè)合上。這樣就減小了電流的變化率，降低了反電動(dòng)勢，從而可以保護(hù)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置。

附圖說明

通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚。

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意性電路圖。

圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作波形圖。

圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的一種工作狀態(tài)。

圖4是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的另一種工作狀態(tài)。

圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置采用雙極晶體管實(shí)現(xiàn)時(shí)的示意性電路圖。

圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置采用場效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)時(shí)的示意性電路圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意性電路圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作波形圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的一種工作狀態(tài)。

圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的另一種工作狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在各個(gè)附圖中，相同的元件采用類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個(gè)部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本發(fā)明的許多特定的細(xì)節(jié)，例如器件的結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、處理工藝和技術(shù)，以便更清楚地理解本發(fā)明。但正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意性電路圖。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括連接成H橋的第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4。第三開關(guān)SW3和第一開關(guān)SW1依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)為第一節(jié)點(diǎn)為DP。第四開關(guān)SW4和第二開關(guān)SW2依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二都的中間節(jié)點(diǎn)為第二節(jié)點(diǎn)DN。直流電機(jī)M連接在第一節(jié)點(diǎn)DP和第二節(jié)點(diǎn)DN之間。第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4分別在第一控制信號(hào)C1至第四控制信號(hào)C4中相應(yīng)的控制信號(hào)的控制下導(dǎo)通和斷開。

圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作波形圖。第一控制信號(hào)C1與第四控制信號(hào)C4為同步的控制信號(hào)，使得第一開關(guān)SW1和第四開關(guān)SW4同時(shí)導(dǎo)通和斷開。第二控制信號(hào)C2與第三控制信號(hào)C3是同步的控制信號(hào)，使得第二開關(guān)SW2和第三開關(guān)SW3同時(shí)導(dǎo)通和斷開。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的有效輸出期間，第一控制信號(hào)C1和第二控制信號(hào)C2為互補(bǔ)信號(hào)，既在一個(gè)控制信號(hào)有效時(shí)，另一個(gè)控制信號(hào)無效。

在驅(qū)動(dòng)信號(hào)為第一極性時(shí)，第三控制信號(hào)C3和第二控制信號(hào)C2有效，第四控制信號(hào)C4和第一控制信號(hào)C1無效，如圖3所示。此時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置工作于第一狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電流i從供電端VDD依次經(jīng)由第三開關(guān)SW3、電機(jī)M和第二開關(guān)SW2流至地GND，即正向流經(jīng)電機(jī)M。

在驅(qū)動(dòng)信號(hào)為第二極性時(shí)，第四控制信號(hào)C4和第一控制信號(hào)C1有效，第三控制信號(hào)C3和第二控制信號(hào)C2無效，如圖4所示。此時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置工作于第二狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電流i從供電端VDD依次經(jīng)由第四開關(guān)SW4、電機(jī)M和第一開關(guān)SW1流至地GND，即反向流經(jīng)電機(jī)M。

上述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性改變第一控制信號(hào)C1至第四控制信號(hào)C4的電平狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)M的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的切換。

參見圖2，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性切換過程中，第一控制信號(hào)C1至第四控制信號(hào)C4的電平反轉(zhuǎn)之前，還包括“死區(qū)時(shí)間”。該死區(qū)時(shí)間是第一控制信號(hào)C1至第四控制信號(hào)C4均為無效狀態(tài)的一個(gè)時(shí)間段，即極性切換的非交疊時(shí)間。因此，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)切換至第二狀態(tài)期間，還包括第三狀態(tài)。反之亦然。在第三狀態(tài)期間，第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4均處于斷開狀態(tài)。

在極性切換過程中，由于第一控制信號(hào)C1至第四控制信號(hào)C4偶然處于同時(shí)有效的狀態(tài)，第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4可能同時(shí)導(dǎo)通。在極性切換時(shí)引入死區(qū)時(shí)間tnon，可以避免第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)出現(xiàn)，從而保護(hù)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置。

圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置采用雙極晶體管實(shí)現(xiàn)時(shí)的示意性電路圖。在該實(shí)例中，第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2分別由NPN型雙極晶體管M1和M2中的相應(yīng)一個(gè)雙極晶體管組成，第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4分別由PNP型雙極晶體管M3和M4中的相應(yīng)一個(gè)雙極晶體管組成。

如圖5所示，在該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，雙極晶體管M3和M1依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)為第一節(jié)點(diǎn)。雙極晶體管M4和M2依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)為第二節(jié)點(diǎn)。電機(jī)M連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間。具體地，雙極晶體管M3的發(fā)射極和集電極分別連接至供電端VDD和第一節(jié)點(diǎn)，基極接收控制信號(hào)C3B，雙極晶體管M4的發(fā)射極和集電極分別連接至供電端VDD和第二節(jié)點(diǎn)，基極接收控制信號(hào)C4B，雙極晶體管M1的發(fā)射極和集電極分別連接至地GND和第一節(jié)點(diǎn)，基極接收控制信號(hào)C1，雙極晶體管M2的發(fā)射極和集電極分別連接至地GND和第二節(jié)點(diǎn)，基極接收控制信號(hào)C2。

NPN型雙極晶體管在基極發(fā)射極電壓VBE為高電平時(shí)導(dǎo)通，因此相應(yīng)的控制信號(hào)C1和C2在高電平時(shí)有效，低電平時(shí)無效。PNP型雙極晶體管在基極發(fā)射極電壓VBE為低電平時(shí)導(dǎo)通，因此相應(yīng)的控制信號(hào)C3B和C4B在低電平時(shí)有效，高電平時(shí)無效。

不論在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的有效輸出期間，還是在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的死區(qū)時(shí)間期間，控制信號(hào)C1和C4B均互為反向信號(hào)，控制信號(hào)C2和C3B均互為反向信號(hào)，從而可以保證雙極晶體管M1和M4始終同步導(dǎo)通和斷開，以及雙極晶體管M2和M3始終同步導(dǎo)通和斷開。

圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置采用場效應(yīng)晶體管實(shí)現(xiàn)時(shí)的示意性電路圖。在該實(shí)例中，第一開關(guān)SW1和第二開關(guān)SW2分別由N型場效應(yīng)晶體管M1和M2中的相應(yīng)一個(gè)場效應(yīng)晶體管組成，第三開關(guān)SW3和第四開關(guān)SW4分別由P型場效應(yīng)晶體管M3和M4中的相應(yīng)一個(gè)場效應(yīng)晶體管組成。無論是P型場效應(yīng)晶體管還是N型場效應(yīng)晶體管，在晶體管的源漏兩端之間都有寄生的二極管存在，即圖6所示的二極管D1、D2、D3和D4。

如圖6所示，在該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，場效應(yīng)晶體管M3和M1依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)為第一節(jié)點(diǎn)。場效應(yīng)晶體管M4和M2依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)為第二節(jié)點(diǎn)。電機(jī)M連接在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間。具體地，場效應(yīng)晶體管M3的源極和漏極分別連接至供電端VDD和第一節(jié)點(diǎn)，柵極接收控制信號(hào)C3B，場效應(yīng)晶體管M4的源極和漏極分別連接至供電端VDD和第二節(jié)點(diǎn)，柵極接收控制信號(hào)C4B，場效應(yīng)晶體管M1的源極和漏極分別連接至地GND和第一節(jié)點(diǎn)，柵極接收控制信號(hào)C1，場效應(yīng)晶體管M2的源極和漏極分別連接至地GND和第二節(jié)點(diǎn)，柵極接收控制信號(hào)C2。

N型場效應(yīng)晶體管在柵極信號(hào)為高電平時(shí)導(dǎo)通，因此相應(yīng)的控制信號(hào)C1和C2在高電平時(shí)有效，低電平時(shí)無效。P型場效應(yīng)晶體管在柵極信號(hào)為低電平時(shí)導(dǎo)通，因此相應(yīng)的控制信號(hào)C3B和C4B在低電平時(shí)有效，高電平時(shí)無效。

不論在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的有效輸出期間，還是在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的死區(qū)時(shí)間期間，控制信號(hào)C1和C4B均互為反向信號(hào)，控制信號(hào)C2和C3B均互為反向信號(hào)，從而可以保證場效應(yīng)晶體管M1和M4始終同步導(dǎo)通和斷開，以及場效應(yīng)晶體管M2和M3始終同步導(dǎo)通和斷開。

在上述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性切換時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)(提供正向流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電流)先切換至第三狀態(tài)(死區(qū)時(shí)間)，然后才切換至第二狀態(tài)(提供反向流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電流)，或反之。電機(jī)M的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相應(yīng)轉(zhuǎn)變。電機(jī)M是電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的感性負(fù)載，在驅(qū)動(dòng)電流變化時(shí)將產(chǎn)生反向電動(dòng)勢。

該反向電動(dòng)勢的大小與電感的大小及電感上的電流變化率成正比，即反向電動(dòng)勢,

$u\left(t\right)=L\·\frac{di}{dt},$

其中，L為電感值，di/dt為電流變化率。

在極性切換過程中，驅(qū)動(dòng)電流從正常值瞬間減小至零，以及從零瞬間增大至正常值。結(jié)果，電機(jī)M產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢將過大。該反向電動(dòng)勢可能導(dǎo)致電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中的晶體管擊穿。如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的開關(guān)由場效應(yīng)晶體管組成，也會(huì)使寄生二極管燒毀。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意性電路圖。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括連接成H橋的第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4。第三開關(guān)SW3和第一開關(guān)SW1依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二者的中間節(jié)點(diǎn)為第一節(jié)點(diǎn)為DP。第四開關(guān)SW4和第二開關(guān)SW2依次串聯(lián)連接在供電端VDD和地GND之間，二都的中間節(jié)點(diǎn)為第二節(jié)點(diǎn)DN。直流電機(jī)M連接在第一節(jié)點(diǎn)DP和第二節(jié)點(diǎn)DN之間。

與圖1所示的現(xiàn)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置不同，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置中，第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4分別包括并聯(lián)連接的多個(gè)子開關(guān)，分別接收不同組的控制信號(hào)。例如，第一開關(guān)SW1包括N(N>1)個(gè)彼此并聯(lián)連接的子開關(guān)SW1_1、SW1_2、……、SW1_N，相應(yīng)的第一組控制信號(hào)包括控制信號(hào)C1_1、C1_2、……、C1_N。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的工作波形圖。第一組控制信號(hào)與第四組控制信號(hào)為同步的控制信號(hào)，使得第一開關(guān)SW1和第四開關(guān)SW4同時(shí)導(dǎo)通和斷開。第二組控制信號(hào)與第三組控制信號(hào)為同步的控制信號(hào)，使得第二開關(guān)SW2和第三開關(guān)SW3同時(shí)導(dǎo)通和斷開。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的有效輸出期間，第一組控制信號(hào)和第二組控制信號(hào)為互補(bǔ)信號(hào)，既在一組控制信號(hào)有效時(shí)，另一組控制信號(hào)無效。

在該實(shí)施例中，組控制信號(hào)的有效狀態(tài)是指該組控制信號(hào)的至少一個(gè)控制信號(hào)為有效狀態(tài)，組控制信號(hào)的無效狀態(tài)是指該組控制信號(hào)的所有控制信號(hào)均為無效狀態(tài)。相應(yīng)地，開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)是指該開關(guān)的至少一個(gè)子開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)的斷開狀態(tài)是指該開關(guān)的所有子開關(guān)處于斷開狀態(tài)。

在驅(qū)動(dòng)信號(hào)為第一極性時(shí)，第三組控制信號(hào)和第二組控制信號(hào)有效，第四組控制信號(hào)和第一組控制信號(hào)無效，如圖9所示。此時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置工作于第一狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電流i從供電端VDD依次經(jīng)由第三開關(guān)SW3、電機(jī)M和第二開關(guān)SW2流至地GND，即正向流經(jīng)電機(jī)M。

在驅(qū)動(dòng)信號(hào)為第二極性時(shí)，第四組控制信號(hào)和第一組控制信號(hào)有效，第三組控制信號(hào)和第二組控制信號(hào)無效，如圖10所示。此時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置工作于第二狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電流i從供電端VDD依次經(jīng)由第四開關(guān)SW4、電機(jī)M和第一開關(guān)SW1流至地GND，即反向流經(jīng)電機(jī)M。

上述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性改變第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的電平狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)M的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的切換。

參見圖8，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性切換過程中，第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)的電平反轉(zhuǎn)之前，還包括“死區(qū)時(shí)間”。該死區(qū)時(shí)間是第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)均為無效狀態(tài)的一個(gè)時(shí)間段，即極性切換的非交疊時(shí)間。因此，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)切換至第二狀態(tài)期間，還包括第三狀態(tài)。反之亦然。在第三狀態(tài)期間，第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4均處于斷開狀態(tài)。

在極性切換過程中，由于第一組控制信號(hào)至第四組控制信號(hào)偶然處于同時(shí)有效的狀態(tài)，第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4可能同時(shí)導(dǎo)通。在極性切換時(shí)引入死區(qū)時(shí)間tnon，可以避免第一開關(guān)SW1至第四開關(guān)SW4同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)出現(xiàn)，從而保護(hù)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，根據(jù)該實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置將每個(gè)開關(guān)分成多個(gè)子開關(guān)。各個(gè)子開關(guān)的控制端接不同的控制信號(hào)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性切換時(shí)，各個(gè)開關(guān)中的子開關(guān)控制信號(hào)在時(shí)序上有一定延時(shí)td1，從而依次導(dǎo)通或斷開。

例如，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性切換過程中，如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)換至第二狀態(tài)，則在切換過程中，首先將第一狀態(tài)導(dǎo)通的開關(guān)逐個(gè)斷開，然后保持所有開關(guān)的斷開狀態(tài)，持續(xù)死區(qū)時(shí)間tnon，接著才將第一狀態(tài)斷開的開關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通。如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置從第二狀態(tài)轉(zhuǎn)換至第一狀態(tài)，則反之。這樣就減小了電流的變化率，降低了反電動(dòng)勢。

開關(guān)控制信號(hào)的波形如圖9所示。其中td1表示各個(gè)子開關(guān)控制信號(hào)的延時(shí)，tnon表示極性切換過程中的死區(qū)時(shí)間。

應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。