內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統的制作方法
【專利摘要】一種內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，其是由一輸入單元與一內置閃燈控制的驅動芯片連接所組成，當輸入單元傳送輸出控制信號至驅動芯片時，可直接通過內置閃燈控制的驅動芯片產生信號至驅動電路直接驅動馬達，也可同時控制LED燈號的亮暗或閃爍。因此，通過本實用新型的設計可簡化元件所占用芯片的資源，且通過內置閃燈控制的設計，還可以增加玩具應用的靈活度，并且達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性。
【專利說明】內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統
【技術領域】
[0001]本實用新型是有關于一種馬達驅動系統，特別是有關于一種具有閃燈控制功能的玩具馬達驅動系統，能夠依照馬達驅動芯片的輸入或輸出控制信號，來控制LED燈號的亮暗或閃爍。
【背景技術】
[0002]現有的兒童玩具，如玩具汽車或玩具飛機，大都是采用直流馬達驅動來控制玩具汽車或玩具飛機的前進、后退、左轉、右轉的功能，對于喜愛新奇事物的兒童而言，當玩具使用一段時間后，兒童較易產生厭倦感，故玩具對兒童的吸引力就逐漸減弱，無法長時間受兒
童的喜愛。
[0003]然而，為了有效提高兒童吸引力，必須在原有的玩具上增加其他功能，例如兒童在操控玩具汽車執行左轉、右轉時其方向燈能配合進行閃爍，或是于夜間操控玩具汽車時能提供照明指示燈，抑或是配合各種操控提供不同的燈號變化，從而增加了兒童對玩具的吸引。
[0004]以上所述的玩具所采用的直流馬達驅動芯片都是連接RX或MCU等芯片來控制，其中使用RX芯片并未具備閃燈控制的功能，而使用MCU芯片雖然具備閃燈控制能力，但通過MCU芯片進行閃燈控制需要負擔昂貴的成本。
[0005]此外，目前一般普遍采用的是H橋式驅動電路，且大多是以分離式元件實現H橋式直流馬達驅動，這些分離式元件存在以下幾個缺點:1.所有元件均為分離式元件，在電路焊接上，多了很多焊點，容易造成焊接短路問題。2.分離式元件實現H橋式直流馬達驅動，對PCB板所占面積很大，相對總體成本也更高，并且無法靈活應用在更輕巧的玩具上。
實用新型內容
[0006]為了解決上述有關的問題，本實用新型的一主要目的在于提供一種內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，通過輸入單元(RX/MCU)與內置閃燈控制的驅動芯片之間資料的傳輸完成運作，于輸入單元傳送輸出控制信號時，除了可直接通過內置閃燈控制的驅動芯片產生信號至驅動電路直接驅動馬達的外，也可同時控制LED燈號的亮暗或閃爍。故本實用新型藉此內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，不僅可以簡化元件所占用芯片的資源，還可以增加玩具應用的靈活度。
[0007]依據上述的目的，本實用新型提供一種內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，由一輸入單元與一內置閃燈控制的驅動芯片連接所形成，其中該內置閃燈控制的驅動芯片包括:一馬達驅動邏輯控制單元，通過兩個輸入端電性連接于輸入單元，用以一第一控制信號及一第二控制信號，并通過四個輸出端分別傳送輸出邏輯控制信號，用以驅動玩具進行換相；一馬達驅動輸出單元，至少具有四個晶體管及一對輸出端，其中四個晶體管的柵極端電性連接于馬達驅動邏輯控制單元的四個輸出端，并通過所述輸出端控制玩具的輸出狀態；以及一閃燈控制單元，至少具有一驅動端與一輸出端，其中驅動端則是接收外部一致能信號，而驅動與輸出端連接的多組燈號。
[0008]其中該馬達驅動邏輯控制單元進一步包括:
[0009]—第一電阻,具有一第一端以及一第二端，其中該第一端連接于該輸入單兀的一第一輸出端；
[0010]一第二電阻，具有一第一端連接于該第一電阻的該第二端，以及一第二端耦接至接地端；
[0011 ] 一第一電壓位準轉換器,連接于該第一電阻與該第二電阻間的節點，對該輸入單元所提供的該第一控制信號，進行電壓操作位準的轉換，以產生一第一供應電壓準位；
[0012]—第三電阻，具有一第一端以及一第二端，其中該第一端連接于該輸入單兀的一第二輸出端；
[0013]一第四電阻，具有一第一端連接于該第三電阻的該第二端，以及一第二端耦接至接地端；
[0014]一第二電壓位準轉換器，連接于該第三電阻與該第四電阻間的節點，對該輸入單元所提供的該第二控制信號，進行電壓操作位準的轉換，以產生一第二供應電壓準位；以及
[0015]一驅動單元，電性連接于該第一電壓位準轉換器與該第二電壓位準轉換器，根據電壓操作位準的轉換結果所取得的該第一供應電壓準位與該第二供應電壓準位，驅動四個輸出端分別傳送輸出邏輯控制信號。
[0016]其中該閃燈控制單元進一步包含兩個輸入控制端，電性連接于該馬達驅動邏輯控制單元，用以接收根據電壓操作位準的轉換結果所取得的該第一供應電壓準位與該第二供應電壓準位。
[0017]其中該馬達驅動輸出單元的該第一輸出端與該第二輸出端連接于該玩具的一直流馬達，以控制該玩具的輸出狀態。
[0018]其中該第一輸出端與該直流馬達的一第一輸入端連接。
[0019]其中該第二輸出端與該直流馬達的一第二輸入端連接。
[0020]其中該致能信號進一步包含一高電壓準位與一低電壓準位，用以決定是否有致能該閃燈控制單元。
[0021]經由本實用新型所提供的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，可直接通過驅動芯片產生信號至驅動電路直接驅動馬達，也可同時控制LED燈號的亮暗或閃爍，可簡化元件所占用芯片的資源并增加應用靈活度，因此可達到良好的輸出表現以及較佳的系統穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]以下將通過所列舉的實施例，配合隨附的附圖，詳細說明本實用新型的技術內容及特征，其中:
[0023]圖1是本實用新型的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統方塊示意圖。
[0024]圖2是本實用新型的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統的主要電路詳細架構圖。
[0025]圖3是本實用新型的馬達驅動輸出波形圖。
[0026]圖4是本實用新型的另一實施例的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統主要電路架構圖。【具體實施方式】
[0027]由于本實用新型主要是揭露一種內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，于輸入單元傳送輸出控制信號至驅動芯片時，除了可直接通過內置閃燈控制的驅動芯片產生信號至驅動電路直接驅動馬達的外，也可同時控制LED燈號的亮暗或閃爍，增加應用靈活度。而與本實用新型有關的馬達的基本原理與功能，已為相關【技術領域】具有通常知識者所能明了，故以下文中的說明，僅針對與本實用新型內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統其特征處進行詳細說明。此外，于下述內文中的附圖，亦并未依據實際的相關尺寸完整繪制，其作用僅在表達與本實用新型特征有關的示意圖。
[0028]首先，請參閱圖1，是為本實用新型的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統方塊示意圖。如圖1所示，玩具馬達驅動系統1，是由一個輸入單元10與一個內置閃燈控制的驅動芯片2連接所形成，其中內置閃燈控制的驅動芯片2是由一個馬達驅動邏輯控制單元20、一個馬達驅動輸出單元22以及一個閃燈控制單元24所組成。在本實用新型的本實施例中，馬達驅動邏輯控制單元20的輸入端與輸入單元10的兩個輸出端連接，此外，馬達驅動邏輯控制單元20還具有一個第一端、一個第二端、兩個輸入端與四個輸出端MG1、MG2、MG3、MG4，其中第一端是連接于電源端Vcc，第二端是耦接至接地端GND，而兩個輸入端電性連接于輸入單元10，用以接收輸入單元10所產生的一個第一控制信號及一個第二控制信號，并通過四個輸出端MG1、MG2、MG3、MG4分別傳送輸出一第一邏輯控制信號、一第二邏輯控制信號、一第三邏輯控制信號及一第四邏輯控制信號，用以驅動馬達驅動輸出單元22進行換相。
[0029]接著，請同時參考圖2，是本實用新型的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統的主要電路詳細架構圖。如圖1及圖2所示，馬達驅動輸出單元22的輸入端與馬達驅動邏輯控制單元20的四個輸出端MG1、MG2、MG3、MG4連接，此外，馬達驅動輸出單元22還具有一個第一端、一個第二端、四個晶體管MP1、麗1、MP2、麗2、一個第一輸出端ON與一個第二輸出端0P，其中第一端連接于電源端Vcc，第二端耦接至接地端GND，四個晶體管MP1JN1、MP2JN2的柵極端則電性連接于馬達驅動邏輯控制單元20的四個輸出端1^1、1^2、1^3、1^4，用以分別接收第一邏輯控制信號、第二邏輯控制信號、第三邏輯控制信號及第四邏輯控制信號，并通過第一輸出端ON與第二輸出端OP來控制玩具的輸出狀態；其中馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON與第二輸出端OP是連接于玩具的一直流馬達26，以控制玩具的輸出狀態，而第一輸出端ON是與直流馬達26的一第一輸入端連接,第二輸出端OP是與直流馬達26的一第二輸入端連接；此外，本實施例中的驅動芯片2還包含一個閃燈控制單元24，其具有一個第一端、一個第二端、一個驅動端、一個輸入端與一個輸出端，其中第一端連接于電源端Vcc，第二端耦接至接地端GND，而輸入端與馬達驅動邏輯控制單元20電性連接，接收馬達驅動邏輯控制單元20內的電壓位準轉換單元200進行電壓操作位準的轉換后，所取得的第一供應電壓準位(IN_A1)與一第二供應電壓準位(IN_A2)，并于驅動端接收到外部一個致能信號En后，而啟動閃燈控制單元24開始驅動與輸出端OUTO-OUTn連接的多組燈號241 (LEDO-LEDn)。
[0030]接著，當馬達驅動邏輯控制單元20的兩個輸入端分別接收到由輸入單元10提供的第一控制信號與第二控 制信號后，經由其內部電壓位準轉換單元200進行電壓操作位準的轉換，取得的第一供應電壓準位與一第二供應電壓準位后，傳送至驅動單元203的兩個輸入端再經內部運算，產生第一邏輯控制信號、第二邏輯控制信號、第三邏輯控制信號及第四邏輯控制信號通過馬達驅動邏輯控制單元20的四個輸出端MG1、MG2、MG3、MG4傳送輸出，分別用以控制馬達驅動輸出單元22四個晶體管MP1、麗1、MP2、麗2的導通或關閉，進而控制馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON或第二輸出端OP的HI/L0W，并藉以控制與馬達驅動輸出單元22相連接的直流馬達26，來決定玩具的輸出狀態，例如:高阻、正轉、反轉或剎車。另外，本實施例中的驅動芯片2內置有閃燈控制單元24，可配合玩具的輸出狀態，提供不同的燈號241 (LEDO-LEDn)變化。
[0031]接著，請繼續參考圖2所示，輸入單元10具有兩個輸入端INO、INl分別接收外界操作控制所產生的第一控制信號及第二控制信號，將其傳送輸出至驅動芯片2中的馬達驅動邏輯控制單元20，其中馬達驅動邏輯控制單元20包含一個電壓位準轉換單元200與一個驅動單兀203,其電壓位準轉換單兀200是由一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第一電壓位準轉換器201 (Level Shifter)組成來控制INO輸入端所接收的第一控制信號，以及由一第三電阻R3、一第四電阻R4、一第二電壓位準轉換器202 (Level Shifter)組成來控制INI輸入端所接收的第二控制信號，分別將第一控制信號與第二控制信號進行電壓操作位準的轉換，而取得一第一供應電壓準位(IN_A1)與一第二供應電壓準位(IN_A2)，并將第一供應電壓準位(IN_A1)與第二供應電壓準位(IN_A2)傳送至驅動單元203的兩個輸入端INN、INP通過其內部電路的運算，以驅動四個輸出端分別傳送輸出第一邏輯控制信號、第二邏輯控制信號、第三邏輯控制信號及第四邏輯控制信號，用以驅動玩具進行換相，其中第一供應電壓準位(IN_A1)是為一高態電壓位準(HI)，第二供應電壓準位(IN_A2)則是為一低態電壓位準(L0W)，通過驅動單元203可將高態電壓位準(HI)的第一供應電壓準位(IN_A1)與低態電壓位準(LOW)的第二供應電壓準位(IN_A2)進行邏輯組合產生四種電壓位準的狀態(HI/H1、HI/LOW、LOW/HI, L0W/L0W)，分別為四個輸出端 MG1、MG2、MG3、MG4 所輸出的第一邏輯控制信號、第二邏輯控制信號、第三邏輯控制信號及第四邏輯控制信號所呈現的電壓位準狀態；之后，傳送至馬達驅動輸出單元22以控制四個晶體管MP1、麗1、MP2、麗2的導通或關閉，進而控制馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON或第二輸出端OP的高態電壓位準/低態電壓位準(HI/L0W)，并藉以控制與馬達驅動輸出單元22相連接的一直流馬達26，來決定玩具的輸出狀態，例如:高阻、正轉、反轉或剎車。此時，為了配合玩具的輸出狀態，本實施例中的驅動芯片2內置有閃燈控制單元24，當接收到馬達驅動邏輯控制單元20執行電壓操作位準的轉換所取得的第一供應電壓準位(IN_A1)與第二供應電壓準位(IN_A2)以及外部輸入的一致能信號En后，閃燈控制單元24將進一步被啟動以驅動輸出端OUTO-OUTn連接的多組燈號241 (LEDO-LEDn)，可依據玩具的輸出狀態控制燈號241的亮暗或閃爍，或是提供不同的燈色組合變化，例如:兒童在操控玩具汽車執行左轉、右轉時其裝置中的LED方向燈能配合進行閃爍，或是于夜間操控玩具汽車時能提供LED照明指示，從而增加了兒童對玩具的吸引，以增加玩具應用的靈活度。
[0032]再接著，請參閱圖3，是為本實用新型的馬達驅動輸出波形圖。如圖3所示，當INN輸入端與INP輸入端同時為LOW時，驅動單元203的輸出端MGl與輸出端MG3會處于HI狀態，而輸出端MG2與輸出端MG4會處于LOW狀態，因此傳送至輸出電路的輸出晶體管MP1、麗1、MP2、麗2時會同時呈現關閉(Off)的狀態，使得最后馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON與第二輸出端OP會處于高阻抗的輸出狀態；接著，當INN輸入端為H1、INP輸入端為LOW時，驅動單元203的輸出端MGl與輸出端MG2會處于LOW狀態，而輸出端MG3與輸出端MG4會處于HI狀態，因此傳送至輸出晶體管MP1、麗1、MP2、麗2時會呈現晶體管MPl導通、晶體管MP2關閉、晶體管麗I關閉、晶體管麗2導通的狀態，使得最后馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON會處于HI狀態,而第二輸出端OP會處于LOW狀態,此時馬達驅動輸出單兀22會處于正轉的輸出狀態；再接著，當控制電路的INN輸入端為LOW、INP輸入端為HI時，驅動單元203的輸出端MGl與輸出端MG2會處于HI狀態，而輸出端MG3與輸出端MG4會處于LOff狀態，因此傳送至輸出晶體管MP1、麗1、MP2、麗2時會呈現晶體管MPI關閉、晶體管MP2導通、晶體管MNl導通、晶體管MN2關閉的狀態，使得最后馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON會處于LOW狀態，而第二輸出端OP會處于HI狀態，此時馬達驅動輸出單元22會處于反轉的輸出狀態；最后，當控制電路的INN輸入端與INP輸入端同時為HI時，驅動單元203的輸出端MG1、輸出端MG2、輸出端MG3與輸出端MG4會處于HI狀態，因此傳送至輸出晶體管MP1、麗1、MP2、麗2時會呈現晶體管MPI關閉、晶體管MP2關閉、晶體管麗I導通、晶體管麗2導通的狀態，使得最后馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON與第二輸出端OP都會處于LOW狀態，此時馬達驅動輸出單元22會處于剎車的輸出狀態。另外，為了避免換相轉態時造成電路內晶體管短路，因此馬達驅動輸出單元22在換相時會產生一個200ns的高阻區，相當于圖3馬達驅動輸出波形圖在每一個換相轉態間的虛線間隔，可以有效保護電路以避免晶體管在換相時產生短路電流(short through current)的情況。
[0033]此外，為了使直流馬達的控制能靈活應用在更輕巧的玩具上，因此，可因應各種不同玩具運轉所需的直流馬達的數量，將本實用新型的驅動芯片作相應的設計以符合各式玩具的需求，例如:控制玩具直升機上、下、左、右飛行需要控制上、下螺旋槳轉動的直流馬達以及控制左側飛行、右側飛行的左、右側翼直流馬達，因此需要四顆直流馬達以完成玩具直升機的運作，因而在本實用新型的驅動芯片2中為了驅動此四顆直流馬達動作，需要設置四組馬達驅動邏輯控制單元，分別控制四個馬達驅動輸出單元，并藉以控制與各個馬達驅動輸出單元相連接的直 流馬達，以完成驅動玩具直升機的目的。故通過前述的設計說明可知，本實用新型中驅動芯片可因應各種不同玩具運轉所需的直流馬達的數量需求而改變設計，因此對于馬達驅動邏輯控制單元、馬達驅動輸出單元及其相連接的直流馬達的數量不加以限制。對此，可進一步參閱圖4，在圖4中輸入單元10具有N組輸入端IN0/IN1、…、INn-1/INn分別接收外界操作控制所產生的多組控制信號，將其傳送輸出至驅動芯片2中的馬達驅動邏輯控制單元，分別通過多組電壓位準轉換器LSl-LSn將多組控制信號進行電壓操作位準的轉換，而取得多組供應電壓準位(IN_A1/IN_A2、…、IN_N1/IN_N2)傳送至多個驅動單元Driver_l_Driver_n的輸入端INN0/INP1、…、INNn-1/INPn通過其內部電路的運算，以驅動各個驅動單元的四個輸出端MG1/MG2/MG3/MG4、…、MGn/MGn+1/MGn+2/MGn+3分別傳送輸出四個邏輯控制信號至馬達驅動輸出單元22以控制四個晶體管MP1、MN1、MP2、MN2的導通或關閉，進而控制馬達驅動輸出單元22的第一輸出端ON或第二輸出端OP的高態電壓位準/低態電壓位準(HI/L0W)，并藉以控制與馬達驅動輸出單元22相連接的各別直流馬達以完成運作。同樣地，當閃燈控制單元24接收到馬達驅動邏輯控制單元20執行電壓操作位準的轉換所取得的各個供應電壓準位(IN_A1/IN_A2、…、IN_N1/IN_N2)以及外部輸入的一致能信號En后，其閃燈控制單元24將進一步被啟動以驅動與輸出端OUTO-OUTn連接的多組燈號241 (LEDO-LEDn)，并可依據玩具的輸出狀態控制燈號241 (LEDO-LEDn)的亮暗或閃爍，或是提供不同的燈色組合的變化。
[0034]綜上所述，通過前述的設計可得知，本實用新型除了可直接通過內置閃燈控制的驅動芯片產生信號至驅動電路直接驅動馬達的外，也可同時控制LED燈號的亮暗或閃爍，增加應用靈活度，并可有效簡化元件所占用芯片的資源。
[0035]雖然本實用新型以前述的較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何熟習相像技術者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的專利保護范圍須視本說明書所附的權利要求范圍所界定的為準。
【權利要求】
1.一種內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，由一輸入單元與一內置閃燈控制的驅動芯片連接所形成，其特征在于，其中該內置閃燈控制的驅動芯片包括: 一馬達驅動邏輯控制單元，通過兩個輸入端電性連接于該輸入單元，用以接收一第一控制信號與一第二控制信號，并通過四個輸出端分別傳送輸出邏輯控制信號，用以驅動該玩具進行換相； 一馬達驅動輸出單元，至少具有四個晶體管及一對輸出端，其中該四個晶體管的柵極端電性連接于該馬達驅動邏輯控制單元的該四個輸出端，并通過所述輸出端控制該玩具的輸出狀態；以及 一閃燈控制單元，至少具有一驅動端與一輸出端，其中該驅動端則接收外部一致能信號，而驅動與該輸出端連接的多組燈號。
2.根據權利要求1所述的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，其特征在于，其中該馬達驅動邏輯控制單元進一步包括: 一第一電阻，具有一第一端以及一第二端，其中該第一端連接于該輸入單兀的一第一輸出端； 一第二電阻，具有一第一端連接于該第一電阻的該第二端，以及一第二端耦接至接地端; 一第一電壓位準轉換器，連接于該第一電阻與該第二電阻間的節點，對該輸入單元所提供的該第一控制信號，進行電壓操作位準的轉換，以產生一第一供應電壓準位； 一第三電阻，具有一第一端以及一第二端，其中該第一端連接于該輸入單兀的一第二輸出端； 一第四電阻，具有一第一端連接于該第三電阻的該第二端，以及一第二端耦接至接地端; 一第二電壓位準轉換器，連接于該第三電阻與該第四電阻間的節點，對該輸入單元所提供的該第二控制信號，進行電壓操作位準的轉換，以產生一第二供應電壓準位；以及一驅動單元，電性連接于該第一電壓位準轉換器與該第二電壓位準轉換器，根據電壓操作位準的轉換結果所取得的該第一供應電壓準位與該第二供應電壓準位，驅動四個輸出端分別傳送輸出邏輯控制信號。
3.根據權利要求1所述的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，其特征在于，其中該閃燈控制單元進一步包含兩個輸入控制端，電性連接于該馬達驅動邏輯控制單元，用以接收根據電壓操作位準的轉換結果所取得的第一供應電壓準位與第二供應電壓準位。
4.根據權利要求1所述的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，其特征在于，其中該馬達驅動輸出單元的第一輸出端與第二輸出端連接于該玩具的一直流馬達，以控制該玩具的輸出狀態。
5.根據權利要求4所述的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，其特征在于，其中該第一輸出端與該直流馬達的一第一輸入端連接。
6.根據權利要求4所述的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，其特征在于，其中該第二輸出端與該直流馬達的一第二輸入端連接。
7.根據權利要求1所述的內置閃燈控制的玩具馬達驅動系統，其特征在于，其中該致能信號進一步包含一高電壓準位與一低電壓準位，用以決定是否有致能該閃燈控制單元。
【文檔編號】H05B37/02GK203691311SQ201420010159
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月8日 優先權日:2014年1月8日
【發明者】蔡輝源, 陳韋縉, 陳浩銘 申請人:晶致半導體股份有限公司