專利名稱：一種降低直流馬達堵轉時功耗的控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可在直流馬達堵轉時降低芯片功耗的控制電路。
背景技術：
現有技術的馬達驅動H橋輸出電路及雙線圈馬達驅動的控制電路都存在堵轉現象。以馬達驅動H橋輸出電路為例，當堵轉發生時，馬達位置檢測模塊的輸出在預設時間內不再改變，則堵轉檢測模塊判定馬達處于堵轉狀態，輸出功率將同時截止，沒有電流流過馬達線圈。而為了使馬達能夠從堵轉狀態自動恢復到運轉狀態，控制芯片設置了自動重啟功能，即在檢測到堵轉發生后的一段固定時間T-后，將打開功率管，馬達線圈中將有電流流過。如果此時堵轉的因素已經解除，則馬達將開始運轉，恢復到正常狀態。如果此時堵轉的因素未解除，則線圈導通固定時間Tw后，線圈中的電流將再次被關斷。線圈電流關斷后持續Ttw時間，將再次有電流流過。輸出被打開時間Tm與被關斷時間Ttw的比值為Tw Toff=1 n，通常Tm取0. 5S左右，而n—般取5到10。圖1為單線圈馬達在堵轉及重啟時，輸出的兩種控制方式波形圖，0UT1、0UT2可互換。堵轉后重啟時，功率管的導通時間Tw遠大于馬達的換相周期(3000RPM時對應ImS)。這段時間內，輸出線圈維持在飽和狀態。如果輸出功率管的前級驅動能力有限，功率管將由飽和區進入放大區，芯片自身消耗的功耗很大，馬達正常旋轉時的芯片功耗要大很多，芯片表面溫升更高，很容易超過安全規范的要求。同樣，雙線圈馬達驅動的控制電路也存在這樣的問題，如圖2所示，該圖為在雙線圈馬達堵轉及重啟時，輸出的控制方式波形圖，OUTl、0UT2可互換。
實用新型內容本實用新型為了克服現有技術的不足，提供一種既能保證直流馬達堵轉后能夠順利重啟，又能顯著降低堵轉時芯片溫升的控制電路。為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案一種降低直流馬達堵轉時功耗的控制電路，包括一堵轉檢測模塊，用于判斷直流馬達是否處于堵轉狀態；一 PWM生成模塊，與堵轉檢測模塊連接，當堵轉檢測模塊檢測到堵轉發生時，生成脈沖控制信號；輸出功率管，所述輸出功率管與PWM生成模塊連接，接收PWM生成模塊提供的脈沖控制信號，并在馬達堵轉后的重啟階段，為馬達線圈提供脈沖電流。作為優選，所述PWM生成模塊包括第一三極管、第二三極管、兩串聯電阻及比較器；所述堵轉檢測模塊與該第一三極管的基極連接，并控制其導通或截止；所述比較器的反向輸入端與第一三極管的集電極連接；比較器的輸出端與第二三極管的基極連接，并控制其導通或截止。本實用新型的具有以下優點本實用新型在直流馬達堵轉時，顯著降低芯片功耗及溫升，保證芯片及系統的安全；設計簡單，易于實現，可靠性高。
[0007]圖1為現有技術單線圈馬達在堵轉及重啟時，輸出的兩種控制方式的波形圖。圖2為現有技術雙線圈馬達在堵轉及重啟時，輸出的兩種控制方式的波形圖。圖3為本實用新型實施例一的電路圖。圖4為本實用新型實施例一的控制方式的波形圖。圖5為本實用新型實施例二的電路圖。圖6為本實用新型實施例二的控制方式的波形圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好的理解本實用新型方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。實施例一如圖3所示，為一種帶有本實用新型控制電路的單線圈馬達驅動H橋輸出電路，包括馬達位置檢測模塊711、前級驅動模塊713、輸出功率管(701、702、703、704)、二極管(705，706，707, 708)、驅動管(709、710)、堵轉檢測模塊712及PWM生成模塊，該PWM生成模塊與堵轉檢測模塊713連接，當堵轉檢測模塊713檢測到堵轉發生時，生成脈沖控制信號。PWM生成模塊，包括第一三極管714、第二三極管718，兩串聯電阻(715，716)，以及比較器717。當馬達處在正常的運轉狀態時，堵轉檢測模塊712將控制第一三極管714飽和導通，比較器717的同相輸入端電壓為第一三極管714的飽和壓降，近似為O。而717的反相輸入為三角波，三角波的下限電壓遠大于0，所以717輸出低電平，718截止，所以PWM生成電路不影響前級驅動模塊和輸出級。馬達位置檢測模塊711決定了前級驅動模塊713輸出A、B、C、D的高低電平及時序，控制701、702、703、704的導通或者截止，進而決定了馬達線圈719的電流方向從左到右，或從右到左。假設初始時701、703導通，702、704截止，則電流通路為電源VCC經H橋上管701、馬達線圈719、H橋下管703到地。馬達轉動，位置檢測模塊711將檢測到馬達位置變化并控制線圈換相，701、703將同時或先后被關斷，706，708將起到續流的作用，減小馬達線圈719兩端的過沖電壓。預定時間后，702、704將會被打開，電流從電源VCC流經H橋輸出上管704、線圈719、H橋輸出下管702到地。再換相時，704、702將同時或先后被關斷，二極管707、705將起到續流作用。然后，701、703被打開，按此順序循環。當堵轉發生時，馬達位置檢測模塊711的輸出在預設時間內不再改變，則堵轉檢測模塊判定馬達處于堵轉狀態，輸出功率上管701、704同時截止或者功率下管702、703同時截止，沒有電流流過馬達線圈719。為了使馬達能夠從堵轉狀態自動恢復到運轉狀態，控制芯片設置了自動重啟功能，即在檢測到堵轉發生后的一段固定時間Ttw后，將打開701、703，或704、702，馬達線圈719中將有電流流過。如果此時堵轉的因素已經解除，則馬達將開始運轉，恢復到正常狀態。如果此時堵轉的因素未解除，則線圈導通固定時間Tw后，電流將再次被關斷。線圈電流關斷后持續固定時間Ttw，將再次有電流流過。輸出被打開的時間Tqn與被關斷的時間Tqff的比值為:Ton Toff = I n，通常Tqn取0. 5S左右，而n —般取5 到 10。堵轉檢測模塊712檢測到堵轉發生后，將控制714截止，直到馬達回到正常的運轉狀態，有換相過程，714才會再次飽和導通。714截止，比較器717同相端電壓將處在三角波高、低電平中間，以生成占空比固定(如50%)的方波。該方波在前級驅動中綜合，生成控制功率管的信號。當馬達重啟時，輸出不是直流電平，而是占空比由PWM生成電路決定的方波，見圖8，該圖為單線圈馬達在堵轉及重啟時，輸出的兩種控制方式，OUTU 0UT2可互換。與現有技術的圖1相比，在馬達重啟1 時，由直流電平改為了方波，從而大大降低了輸出的平均電流和功率管的飽和壓降，減小芯片功耗，降低芯片表面溫升。實施例二如圖5所示，為一種帶有本實用新型控制電路的雙線圈馬達驅動的控制電路，包括馬達位置檢測模塊911、前級驅動模塊913、輸出功率管(901、902)、齊納管(903，904)堵轉檢測模塊912及PWM生成模塊，該PWM生成模塊與堵轉檢測模塊913連接，當堵轉檢測模塊913檢測到堵轉發生時，生成脈沖控制信號。PWM生成模塊，包括第一三極管914、第二三 極管918，兩串聯電阻(915，916)，以及比較器917。當馬達處在正常的運轉狀態時，堵轉檢測模塊912將控制第一三極管914飽和導通，比較器917的同相輸入端電壓為914的飽和壓降，近似為O。而917的反相輸入為三角波，三角波的下限電壓遠大于0，所以917輸出低電平，918截止，所以PWM生成模塊不影響前級驅動模塊和輸出級。馬達正常運轉馬達位置檢測模塊911決定前級驅動的輸出A、B的高低電平，進而決定輸出功率管(901，902)的導通或截止。901導通時，902截止，電流從電源VCC經第一線圈908、901到地。輸出電流將推動馬達轉動，馬達位置檢測模塊911將檢測到馬達位置的變化并控制線圈換相。901截止，902導通，齊納管903鉗位OUTl的過沖電壓。電流從電源VCC經第二線圈909、功率管902到地。馬達繼續運轉，當馬達位置檢測模塊再次控制線圈換相時，902截止，901導通，齊納管904鉗位輸出0UT2的過沖電壓，當堵轉發生時，馬達位置檢測模塊的輸出在預設時間內不再改變，則堵轉檢測模塊判定馬達處于堵轉狀態，輸出功率管901、902同時截止，沒有電流流過線圈908、909。檢測到堵轉發生后的一段固定時間Tqff后，功率管901或902將打開，線圈908或909中將有電流流過。如果此時堵轉的因素已經解除，則馬達將開始運轉，恢復到正常狀態。如果此時堵轉的因素未解除，則線圈導通固定時間Tm后，輸出將再次被關斷。線圈電流關斷后持續固定時間，將再次有電流流過，輸出被打開的時間Tw與被關斷的時間Ttw的比值為Tqn Toff = I n，通常1 取0.55左右，而n—般取5到10。堵轉檢測模塊檢測到堵轉發生后，將控制三極管914截止，直到馬達回到正常的運轉狀態，有換相信號輸出，914才會再次飽和導通。914截止，比較器917同相端電壓將處在三角波高、低電平中間，以生成占空比固定(如50%)的方波。該方波在前級驅動中綜合，生成控制功率管的信號。當馬達重啟時，輸出不是直流電平，而是占空比由PWM生成電路決定的方波，見圖10，該圖為雙線圈馬達在堵轉及重啟時，輸出的兩種控制方式。0UT1、0UT2可互換。與現有技術的圖2相比，在馬達重啟Tm時，由直流電平改為了方波。從而大大降低了輸出的平均電流和功率管的飽和壓降，減小芯片功耗，降低芯片表面溫升。因此，本實施例可以極大地減小芯片功耗，降低芯片溫升，提高系統穩定性和可靠性。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實施例任何形式上限制。任何熟悉本領域的人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型做出許多可能的變動和修飾，或者修改為等同變化的等效實施例，均仍屬于本實用新型保護的范圍內。
權利要求1.一種降低直流馬達堵轉時功耗的控制電路，其特征在于包括一堵轉檢測模塊，用于判斷直流馬達是否處于堵轉狀態；一 PWM生成模塊，與堵轉檢測模塊連接，當堵轉檢測模塊檢測到堵轉發生時，生成脈沖控制信號；輸出功率管，所述輸出功率管與PWM生成模塊連接，接收PWM生成模塊提供的脈沖控制信號，并在馬達堵轉后的重啟階段，為馬達線圈提供脈沖電流。
2.根據權利要求1所述的一種降低直流馬達堵轉時功耗的控制電路，其特征在于所述PWM生成模塊包括第一三極管、第二三極管、兩串聯電阻及比較器；所述堵轉檢測模塊與該第一三極管的基極連接，并控制其導通或截止；所述比較器的反向輸入端與第一三極管的集電極連接；比較器的輸出端與第二三極管的基極連接，并控制其導通或截止。
專利摘要本實用新型公開了一種降低直流馬達堵轉時功耗的控制電路，包括一堵轉檢測模塊，用于判斷直流馬達是否處于堵轉狀態；一PWM生成模塊，與堵轉檢測模塊連接，當堵轉檢測模塊檢測到堵轉發生時，生成脈沖控制信號；輸出功率管，所述輸出功率管與PWM生成模塊連接，接收PWM生成模塊提供的脈沖控制信號，并在馬達堵轉后的重啟階段，為馬達線圈提供脈沖電流。本實用新型在直流馬達堵轉時，顯著降低芯片功耗及溫升，保證芯片及系統的安全；設計簡單，易于實現，可靠性高。
文檔編號H02P7/29GK202841040SQ201220080920
公開日2013年3月27日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者田劍彪, 俞明華, 夏存寶 申請人:紹興光大芯業微電子有限公司