专利名称：驱动电路、电压电平移位单元及马达系统的制作方法
技术领域：
本发明是相关于一种驱动电路，尤指一种用于驱动步进马 达的驱动电路。
背景技术：
一般在驱动步进马达的时候，通常是使用H桥电路使步进 马达进行不同方向的旋转和停止，如图l所示，H桥电路l是由 四个金属氧化物半导体(MOS; metal oxide semiconductor)所构 成，通过第一金属氧化物半导体11及第三金属氧化物半导体13 的导通，或是第二金属氧化物半导体12及第四金属氧化物半导 体14的导通来控制马达15的转动方向。在控制金属氧化物半导 体的导通时，需要借着输入电压至金属氧化物半导体的栅极来 控制开关，由于不同的金属氧化物半导体打开所需要的电压不 同，因此需要不同的输出电压电路来控制，因此每个金属氧化 物半导体的栅极都会连接至一输出电压电路，通过输出电压电
路所输出的电压来控制整个H桥电路的运作，使马达转动。
而在输出电压电路中，通常具有一输入电压，若以该输入 电压的电压直接打开金属氧化物半导体，必须消耗很大的功率， 在效率而言并不合适，因此需要通过该输出电压电路将输入电 压提升到较适合打开金属氧化物半导体的程度，以使H桥运作。 由于H桥包括了四个金属氧化物半导体，每个金属氧化物 半导体的栅极均连接至一输出电压电路，透过输出电压电路输 出的高电压打开金属氧化物半导体，使马达运作。当其中两个 金属氧化物半导体打开时，另外两个金属氧化物半导体则要关 闭，如果当需要关闭的金属氧化物半导体没有关闭，或是因为漏电造成电压不稳定的输出时，则H桥的错误运作则有可能使 马达转动的方向错误，甚至造成马达的损害，因此，设计一个 良好的输出电压电路成为一个重要的课题。
发明内容
因此，本发明的目的之一，在于提供一种驱动电路，其包
括 一输入电压源组，用以提供一输入电压组； 一参考电压源， 用以提供一参考电压； 一电压电平移位单元，用以将该输入电 压组其中之一的电平提升至该参考电压的电平； 一运算单元， 用以接受该参考电压及该输入电压组，并选择输出 一控制电压； 一安全单元，用以将该控制电压导入一接地端；及一输出电压
端，用以^妄收该控制电压并4餘出一llr出电压。
本发明所述的驱动电路，其中更包括一稳压单元，用以防 止该驱动电路发生漏电，该稳压单元包括多个电阻，耦接于该 参考电压源与该电压电平移位单元之间。
本发明所述的驱动电路，其中该输入电压源组包括 一 第一 输入电压源、 一第二输入电压源、第三输入电压源及一第四输 入电压源，分别用以输入一第一输入电压、 一第二输入电压、 一第三输入电压及一第四输入电压，其中该第一输入电压及该 第二输入电压的电平互为反相，该第三输入电压及该第四输入
电压的电平互为反相。
本发明所述的驱动电路，其中当该第一输入电压的电平为 高电平时，该第二输入电压的电平为低电平，反之当该第一输 入电压的电平为低电平时，该第二输入电压的电平为高电平； 当该第三输入电压的电平为高电平时，该第四输入电压的电平 为低电平，当该第三输入电压的电平为低电平时，该第四输入 电压的电平为高电平。本发明所述的驱动电路，其中该安全单元在该第二输入电 压的电平为高电平时运作。
本发明所述的驱动电路，其中该第一电压电平移位单元包
括一第一P型金属氧化物半导体、 一第一N型金属氧化物半导 体、 一第二P型金属氧化物半导体以及一第二N型金属氧化物半 导体；该第二电压电平移位单元包括一第三P型金属氧化物半 导体、 一第三N型金属氧化物半导体、 一第四P型金属氧化物半 导体以及一第四N型金属氧化物半导体。
本发明所述的驱动电路，其中该运算单元包括一或非逻辑 门、 一与非逻辑门和多个反相器。
本发明另提供一种电压电平移位单元，是用于一驱动电路， 用以将一输入电压的电平提升至一参考电压的电平，该电压电 平移位单元包括多个金属氧化物半导体，耦接于一输入电压 源组与一参考电压源之间；多个电阻，耦接于该参考电压源与 该多个金属氧化物半导体的栅极之间。
本发明还提供一种马达系统，包括一步进马达、一H桥电 路以及多个驱动电路，其中该多个驱动电路分别包括 一输入 电压源组，用以提供一输入电压组； 一参考电压源，用以提供 一参考电压； 一电压电平移位单元，用以将该输入电压组其中 之一的电平提升至该参考电压的电平； 一运算单元，用以接受 该参考电压及该输入电压组，并选择输出一控制电压； 一安全 单元，用以将该控制电压导入一接地端；及一输出电压端，用 以接收该控制电压并输出 一输出电压。
本发明所述的马达系统，其中更包括一稳压单元，用以防 止该驱动电路发生漏电，该稳压单元包括多个电阻，耦接于该 参考电压源与该电压电平移位单元之间。
本发明所述的马达系统，其中该输入电压源组包括一第一输入电压源、 一第二输入电压源、 一第三输入电压源及一第四 输入电压源，用以输入一第一输入电压、 一第二输入电压、一 第三输入电压及一第四输入电压，其中该第一及该第二输入电 压的电平互为反相，该第三及该第四输入电压的电平互为反相。 本发明所述的马达系统，其中当该第一输入电压的电平为 高电平时，该第二输入电压的电平为低电平，反之当该第一输
入电压的电平为低电平时，该第二输入电压的电平为高电平； 当该第三输入电压的电平为高电平时，该第四输入电压的电平 为低电平，当该第三输入电压的电平为低电平时，该第四输入 电压的电平为高电平。
本发明所述的马达系统，其中该安全单元在该第二输入电 压的电平为高电平时运作。
本发明所述的马达系统，其中该第一电压电平移位单元包 括一第一P型金属氧化物半导体、 一第一N型金属氧化物半导 体、 一第二P型金属氧化物半导体以及一第二N型金属氧化物半 导体；该第二电压电平移位单元包括一第三P型金属氧化物半 导体、 一第三N型金属氧化物半导体、 一第四P型金属氧化物半 导体以及一第四N型金属氧化物半导体。
本发明所述的马达系统，其中该运算单元包括一或非逻辑 门、 一与非逻辑门和多个反相器。
本发明所述的驱动电路、电压电平移位单元及马达系统， 具有稳压单元以防止电路在通电时产生的漏电或电位不稳的状 况。
图l为已知H桥电路图。
图2为本发明较佳实施例的驱动电路电路图。
具体实施例方式
请参考图2，图2为本发明较佳实施例的驱动电路电路图， 如图2所示，驱动电路2包括输入电压源组21、安全单元22、参 考电压源23、第一电压电平移位单元24、第二电压电平移位单 元25、运算单元26、输出电压端27、稳压单元28以及接地端29; 其中第一电压电平移位单元24及第二电压电平移位单元25合称 为电压电平移位单元。
输入电压源组21包括第 一输入电压源211、第二输入电压源 212、第三输入电压源213及第四输入电压源214,分别用以输入 第一输入电压、第二输入电压、第三输入电压以及第四输入电 压。其中第一输入电压与第二输入电压的电平互为反相，第三
输入电压与第四输入电压的电平互为反相。当第一输入电压的 电平为高电平时，第二输入电压的电平为低电平，反之当第一 输入电压的电平为低电平时，第二输入电压的电平为高电平； 当第三输入电压电平为高电平时，第四输入电压的电平为低电 平，当第三输入电压电平为低电平时，第四输入电压的电平为 高电平。
参考电压源23用以输入一参考电压，参考电压的电平为恒 定值，参考电压源23耦接至第一电压电平移位单元24及第二电 压电平移位单元25的一端，第一电压电平移位单元24的另 一端 耦接至输入电压源组21,第二电压电平移位单元25的另 一端耦 接至安全单元22。
第 一 电压电平移位单元24包括第一 PMOS(Metal-Oxide Semiconductor;金属氧化物半导体)241 、第一NMOS242、第二 PMOS243以及第二NMOS244。第二电压电平移位单元25包括第 三PMOS251 、 第三NMOS252 、 第四PMOS253以及第四 NMOS254。第一PMOS241的源极耦接至参考电压源23,漏极耦接至第一NMOS242的漏极，第一NMOS242的源极耦接至接地 端29,栅极耦接至第一输入电压源211;第二PMOS243的源极 耦接至参考电压源23,漏极耦接至第二NMOS244的漏极，第二 N M O S 244的源极耦接至接地端2 9 ，栅极耦接至第二输入电压源 212;第三PMOS251的源极耦接至参考电压源23,漏极耦接至 第三NMOS252的漏极，第三NMOS252的源极耦接至接地端29， 栅极耦接至第三输入电压源213;第四P M O S 2 5 3的源极耦接至 参考电压源23 ， 漏极耦接至第四NMOS254的漏极，第四 NMOS254的源极耦接至接地端29，栅极耦接至第四输入电压源 214。
透过第一电压电平移位单元24及第二电压电平移位单元25 中各个MOS的作用，第一电压电平移位单元24可将输入电压源 组21中的第一输入电压源211或第二输入电压源212其中之一的 电平提升至参电电压源23的电平；第二电压电平移位单元25可 将输入电压源组21中的第三输入电压源213或第四输入电压源 214其中之一的电平提升至参考电压源23的电平。
运算单元26包括或非逻辑门261、与非逻辑门262、第一反 相器263、第二反相器264、第五PMOS265及第五NMOS266，或 非逻辑门261的输入端耦接至第一PMOS241、第一NMOS242的 漏极和第四PMOS253、第四NMOS254的漏极，输出端耦接至第 一反相器263的输入端；与非逻辑门262的输入端耦接至第二 PMOS243 、第二 NMOS244的漏极和第四PMOS253 、第四 NMOS254的漏极，输出端耦接至第二反相器264的输入端，第 一反相器263的输出端耦接至第五PMOS265的栅极，第二反相 器264的输出端耦接至第五NMOS266的栅极。运算单元26用以 从所接收的电压中选择输出控制电压。
输出电压端27耦接至第五PMOS265及第五NMOS266的漏极，用以接收控制电压并输出输出电压，以控制图1中H桥电路 中的金属氧化物半导体打开或关闭。
安全单元22包括第五电阻221 、第六电阻223及第七 NMOS224。第五电阻221耦接于接地端29与输出电压端27之间， 第六电阻223耦接于输出电压端27与第七NMOS224之间，第七 N M O S 2 24的栅极耦接至第二输入电压源212,漏极耦接至接地 端29。在系统正常运作的时候，第一输入电压源211所输入的电 压电平为高电平，第二输入电压源212所输入的电压电平为低电 平，通过第一输入电压源211及第二输入电压源212来控制整个 驱动电路2的运作。在有些情况，第二输入电压源212会不正常 的输入高电平的电压，此时安全单元22会利用第六电阻223及第 七NMOS224将不正常导通的电压导入接地端29,避免驱动电路 2运作异常，造成马达不正常的旋转。
在一般的情况下，当驱动电路2通电时，运算单元26输入端 的电压会因为突然的通电而不稳定，如果不稳定的电压过大， 可能会使非预设的电压值通过运算单元，造成整个电压电平移 位电路输出不正常的电压，使得系统运作异常。稳压单元28包 括第一电阻281、第二电阻282、第三电阻283及第四电阻284, 第 一 电阻281耦接于参考电压源23与第一PMOS241的栅极之 间，第二电阻282耦接于参考电压源23与第二PMOS242的栅极 之间，第三电阻283耦接于参考电压源23与第三PMOS251的栅 极之间，第四电阻284耦接于参考电压源23与第四PMOS253的 栅极之间。其中稳压单元28可在驱动电路2通电时，将运算单元 26输入端的电压值固定在与参考电压值相同的电平，以防止发 生电压电平异常及漏电造成的系统异常。另外第五电阻221也可 以在系统通电时，将不正常的电压导通至接地端29,以防止发 生电压电平异常及漏电造成的系统异常。如上所述，本发明的驱动电路可以有效达成驱动马达的功
效，透过输入电压源组21决定驱动电路的运作与否，再利用第 一电压电平移位单元24、第二电压电平移位单元25将输入电压 提升至参考电压的电平，并且具有稳压单元以防止电路在通电 时产生的漏电或电位不稳的状况，可以有效解决在已知技术中 可能发生的情况，因此本发明极具价值。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发 明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神 和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明 的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下
1: H桥电路
11:第一金属氧化物半导体
12:第二金属氧化物半导体
13:第三金属氧化物半导体
14:第四金属氧化物半导体
15:马达
2:驱动电^各
21:输入电压源组
211:第一输入电压源
212:第二输入电压源
213:第三输入电压源
214:第四输入电压源
22:安全单元
29:接地端
221:第五电阻
223:第六电阻224:第七NMOS
23:参考电压源
24:第一电压电平移位单元
241:第一PMOS
242:第一画OS
243:第二PMOS
244:第二画OS
25:第二电压电平移位单元
251:第三PMOS
252:第三NMOS
253:第四PMOS
254:第四NMOS
26:运算单元
261:或非逻辑门
262:与非逻辑门
263:第一反相器
264:第二反相器
265:第五PMOS
266:第五NMOS
27:输出电压端
28:稳压单元
281:第一电阻
282:第二电阻
283:第三电阻
284:第四电阻
权利要求
1.一种驱动电路，其特征在于，该驱动电路包括一输入电压源组，用以提供一输入电压组；一参考电压源，用以提供一参考电压；一电压电平移位单元，用以将该输入电压组其中之一的电平提升至该参考电压的电平；一运算单元，用以接受该参考电压及该输入电压组，并运算后输出一控制电压；一安全单元，用以将该控制电压导入一接地端；及一输出电压端，用以接收该控制电压并输出一输出电压。
2. 根据权利要求l所述的驱动电路，其特征在于，更包括 一稳压单元，用以防止该驱动电路发生漏电，该稳压单元包括 多个电阻，耦接于该参考电压源与该电压电平移位单元之间。
3. 根据权利要求l所述的驱动电路，其特征在于，该输入 电压源组包括一第一输入电压源、 一第二输入电压源、第三输 入电压源及一第四输入电压源，分别用以输入一第 一输入电压、 一第二输入电压、 一第三输入电压及一第四输入电压，其中该 第一输入电压及该第二输入电压的电平互为反相，该第三输入 电压及该第四输入电压的电平互为反相。
4. 根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，当该第 一输入电压的电平为高电平时，该第二输入电压的电平为低电 平，反之当该第一输入电压的电平为低电平时，该第二输入电 压的电平为高电平；当该第三输入电压的电平为高电平时，该 第四输入电压的电平为低电平，当该第三输入电压的电平为低 电平时，该第四输入电压的电平为高电平。
5. 根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，该安全 单元在该第二输入电压的电平为高电平时运作。
6. 根据权利要求l所述的驱动电路，其特征在于，该第一电压电平移位单元包括一第一P型金属氧化物半导体、 一第一N 型金属氧化物半导体、 一第二P型金属氧化物半导体以及一第 二N型金属氧化物半导体；该第二电压电平移位单元包括一第 三P型金属氧化物半导体、 一第三N型金属氧化物半导体、 一第 四P型金属氧化物半导体以及一第四N型金属氧化物半导体。
7. 根据权利要求l所述的驱动电路，其特征在于，该运算 单元包括一或非逻辑门、 一 与非逻辑门和多个反相器。
8. —种电压电平移位单元，其特征在于，是用于一驱动电 路，用以将一输入电压的电平提升至一参考电压的电平，该电 压电平移位单元包括多个金属氧化物半导体，耦接于一输入电压源组与一参考 电压源之间；以及多个电阻，耦接于该参考电压源与该多个金属氧化物半导 体的栅极之间。
9. 一种马达系统，其特征在于，包括一步进马达、一H桥 电路以及多个驱动电路，其中该多个驱动电路分别包括一输入 电压源组，用以提供一输入电压组；一参考电压源，用以提供一参考电压；一电压电平移位单元，用以将该输入电压组其中之一的电 平提升至该参考电压的电平；一运算单元，用以接受该参考电压及该输入电压组，并运 算后输出一控制电压；一安全单元，用以将该控制电压导入一接地端；及一输出电压端，用以接收该控制电压并输出一输出电压。
10. 根据权利要求9所述的马达系统，其特征在于，更包括 一稳压单元，用以防止该驱动电路发生漏电，该稳压单元包括 多个电阻，耦接于该参考电压源与该电压电平移位单元之间。
11. 根据权利要求9所述的马达系统，其特征在于，该输入 电压源组包括一第一输入电压源、 一第二输入电压源、 一第三 输入电压源及一第四输入电压源，用以输入一第一输入电压、 一第二输入电压、 一第三输入电压及一第四输入电压，其中该 第一及该第二输入电压的电平互为反相，该第三及该第四输入 电压的电平互为反相。
12. 根据权利要求ll所述的马达系统，其特征在于，当该 第一输入电压的电平为高电平时，该第二输入电压的电平为低 电平，反之当该第一输入电压的电平为低电平时，该第二输入 电压的电平为高电平；当该第三输入电压的电平为高电平时， 该第四输入电压的电平为低电平，当该第三输入电压的电平为低电平时，该第四输入电压的电平为高电平。
13. 根据权利要求ll所述的马达系统，其特征在于，该安 全单元在该第二输入电压的电平为高电平时运作。
14. 根据权利要求9所述的马达系统，其特征在于，该第一 电压电平移位单元包括一第一P型金属氧化物半导体、 一第一N 型金属氧化物半导体、 一第二P型金属氧化物半导体以及一第 二N型金属氧化物半导体；该第二电压电平移位单元包括一第 三P型金属氧化物半导体、 一第三N型金属氧化物半导体、 一第 四P型金属氧化物半导体以及一第四N型金属氧化物半导体。
15. 根据权利要求9所述的马达系统，其特征在于，该运算 单元包括一或非逻辑门、 一与非逻辑门和多个反相器。
全文摘要
本发明提供一种驱动电路、电压电平移位单元及马达系统，特别涉及一种驱动电路，该驱动电路包括一输入电压源组，用以提供一输入电压组；一参考电压源，用以提供一参考电压；一电压电平移位单元，用以将该输入电压组其中之一的电平提升至该参考电压的电平；一运算单元，用以接受该参考电压及该输入电压组，并选择输出一控制电压；一安全单元，用以将该控制电压导入一接地端；及一输出电压端，用以接收该控制电压并输出一输出电压。本发明所述的驱动电路、电压电平移位单元及马达系统，具有稳压单元以防止电路在通电时产生的漏电或电位不稳的状况。
文档编号H02P8/04GK101309062SQ200710107069
公开日2008年11月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者郭荣彦 申请人:普诚科技股份有限公司