专利名称：一种无电源端口的直流无刷马达驱动芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种马达驱动芯片，特别涉及一种无电源端口的直流无刷马达驱动芯片。
背景技术：
目前，直流无刷马达广泛应用于各种电子数码产品当中，比如说直流无刷风扇；在这些应用当中设备的可靠性和安全性取决于风扇的性能与稳定性，风扇是这些设备长时间稳定工作的关键。拿个人电脑来说，散热风扇起到给CPU冷却降温的作用，它可以保护CPU不会因为温度过高而烧毁。随着个人电脑价格的不断下降，对散热风扇这种配件来说，一个低成本，稳定可罪的风扇驱动芯片是非常关键的。现有的直流无刷马达驱动芯片(如图1所示)通常包含了一个磁场传感器和一个功率开关电路，磁场传感器用来监测马达的永磁体的位置，功率开关电路用来控制线圈的电压以保持马达的持续转动。另外，现有的直流无刷马达驱动芯片还包含了稳压输出电路、反向电压保护电路和ESD保护电路等。稳压输出电路给内部放大器和逻辑电路提供一个合适的工作电压，反向保护电路用来保护IC不受反向电源电压的损坏，ESD保护电路防止IC受到静电放电的伤害。现有的直流无数马达驱动芯片必须采用4个pin的封装形式，pin脚分别为VDD，0UT1，0UT2，GND。若应用方案需要检测马达的转速等信息时，则需要采用pin脚数目更多的封装形式，这将消耗更多的PCB板空间资源。因此，特别需要一种无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，已解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，针对现有技术的不足，有效地提高ESD保护等级，在粗心接入反向电源电压的时候可以限制瞬态电流保护驱动芯片不被损坏，可以使用工业标准，成本低。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
一种无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，它包括:
磁场传感器，用于感应马达永磁体的磁场大小；
控制模块，用于驱动马达的线圈 '及 稳压模块，用于提供稳定的工作电压；
所述控制模块的输出端口与马达线圈相连接，所述控制模块的输出端通过二极管与所述稳压模块的输入端相连接，所述稳压模块的输出端分别依次连接所述磁场传感器和所述控制模块。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块的输出端口通过功率管与所述马达线圈相连接。进一步，所述功率管的gate极和功率管的drain极之间连接有齐纳二极管，进行电压箝位保护，保护功率管不被瞬态高压击穿。进一步，所述功率管为N沟道的NMOS晶体管。在本发明的一个实施例中，所述控制模块包含一放大器和一输出结果控制功率管状态的逻辑电路，所述磁场传感器的输出端依次连接放大器和逻辑电路。进一步，所述逻辑电路为一倒相器。在本发明的一个实施例中，所述直流无刷马达驱动芯片为3pin的封装结构。进一步，所述直流无刷马达驱动芯片的pinl脚连接马达线圈，所述直流无刷马达驱动芯片的pin2脚连接马达线圈,所述直流无刷马达驱动芯片的pin3脚接地。在本发明的一个实施例中，所述磁场传感器为霍尔效应器件。本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，与现有技术相比，采用霍尔效应器件作为磁场传感器，采用功率管来驱动直流马达的线圈，具有限制输出电压电流波形的上升下降时间的作用，以此来降低电磁干扰的产生，采用无电源端口，直流马达线圈的电感与电容可以提高ESD保护等级，且在粗心接入反向电源电压的时候可以限制瞬态电流，保护驱动芯片不被损坏，实现本发明的目的。本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
图1为现有的直流无刷马达驱动芯片的结构示意 图2为本发明的直流无刷马达驱动芯片的结构示意 图3为本发明的直流无刷马达驱动芯片的电路原理 图4是本发明的直流无刷马达驱动芯片实现无电源端口的示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。如图2和图3所示，本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，它包括:磁场传感器100、控制模块200及稳压模块300，控制模块200的输出端口与马达线圈400相连接，控制模块200的输出端通过二极管500与稳压模块200的输入端相连接，稳压模块300的输出端分别依次连接磁场传感器100和控制模块200。磁场传感器100集成在本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片内部，用来监测直流马达永磁体的位置；控制模块200用来驱动直流马达的线圈400 ;磁场传感器100集成的功率管还具有限制输出电压电流波形的上升下降时间的作用，以此来降低电磁干扰的产生。稳压模块300从互补输出电压波形恢复出电源电压，提供给磁场传感器100和控制模块200，可以使得本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片无需单独的电源输入端口 ；采用无电源端口还有其他的好处，直流马达线圈400的电感与电容可以提高ESD保护等级，并且在粗心接入反向电源电压的时候可以限制瞬态电流，保护本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片不被损坏。在本发明中，所述控制模块300的输出端口通过功率管600与所述马达线圈400相连接；所述功率管600的gate极和功率管的drain极之间连接有齐纳二极管，进行电压箝位保护，保护功率管不被瞬态高压击穿；所述功率管为N沟道的NMOS晶体管。在本发明中，所述控制模块200包含一放大器210和一逻辑电路220，所述磁场传感器100的输出端依次连接放大器210和逻辑电路220。直流无刷马达由两个线圈400来表示，这两个线圈分别由两个功率管600驱动。两个功率管600通过轮流导通来保持马达的持续转动。功率管600的导通与截止通过控制模块200的逻辑电路220来控制。根据马达的特性，功率管的特性以及应用环境的不同，逻辑电路220可以有很多种不同的实现方法。最简单的一种实现方法，逻辑电路220仅仅需要一个倒相器，确保两个输出功率管的输出反相即可。通过磁场传感器100的检测，马达线圈400的导通与截止是与马达的转动同步配合的。在本发明中，所述磁场传感器100为霍尔效应器件，霍尔传感器感应到的电压信号由放大器210进行放大，产生开关信号对功率管600的状态进行控制。当磁场超过了设定的阈值Bop时，放大器210输出第一个状态；当磁场下降到低于Bop时，放大器210仍然保持第一个状态，直到磁场翻转并且达到另一个阈值Brp时，放大器210输出第二个状态；放大器210将保持第二个状态，直到磁场再次翻转并达到阈值Bop时，放大器210才会输出第一个状态。以上的磁场变化正是直流无刷马达中永磁体转动时产生的效果，仔细的安装好本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片在马达中的位置，即可使马达保持持续的转动。放大器210的输出状态取决于磁场的大小和方向，输出状态用来控制逻辑电路220。逻辑电路220的输出决定功率管600的导通和截止，维持马达的持续转动。同时，逻辑电路220包含一部分“非交叠”电路，用来确保两个功率管600不会出现同时导通的情况。如图3所示，稳压模块300同样集成在芯片内部，两个输出端口分别通过两个二极管500连接在稳压模块300为其提供电源电压，从图中可知两个输出端口只要有一个输出电压为高，即可保证稳压输出模块的正常工作。稳压模块300给芯片内部的霍尔传感器、放大器和逻辑电路提供合适的稳定的工作电压。为了能使稳压模块300持续的正常工作，输出端口的电压波形需要满足合适的关系。两个电压波形在状态切换时需要保持一段时间Tdelay同时为高电平状态，以确保稳压模块300输出的内部电压信号保持正常。如图4所示，图中画出了两个输出端口的电压波形以及稳压模块300输出的内部电源电压。当两个输出端口的电压都为低的时候，稳压模块300输出的内部电源电压也会为低，这种情况是绝不能允许出现的。所以，逻辑电路220必须产生合适的时序，确保两个输出端口在任何时刻至少有一个输出高电平，这样稳压模块300才能确保持续提供稳定的内部电源电压。在本发明中，所述直流无刷马达驱动芯片为3pin的封装结构。(参见图3)
所述直流无刷马达驱动芯片的Pinl脚连接马达线圈，所述直流无刷马达驱动芯片的Pin2脚连接马达线圈，所述直流无刷马达驱动芯片的pin3脚接地。这样，马达的转动通过线圈的开启和关闭来控制，而线圈的开启和关闭由外部磁场来决定，外部电源电压加载在两个线圈的公共端。本发明在应用中驱动芯片希望尽可能的靠近马达，这样磁场传感器100可以更灵敏的检测到马达产生的磁场。驱动芯片的pin脚最好采用无法从外部接触到的应用方式，可以提闻ESD保护的能力。本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，当电源电压超过了正常的工作电压标准时，马达的线圈电感和电容将会在能量到达驱动芯片之前将其部分或全部消耗掉，这种效应提高了驱动芯片的保护能力；当电源电压被反接时，流经驱动芯片的最大反向电流会被马达线圈的阻抗所限制，最大的反向电流值即电源电压正常时的工作电流值；由于反向电流值被限制，功率管在负电源电压的情况下可以得到保护。本发明的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，通过检测放大器的输出，逻辑电路可以增加一个输出信号用来判别马达的转动速度。比如说，这个信号可以是一个脉冲串或者数字代码，数字代码更加适合后续微处理器。这个信号可以通过增加一个输出端口的办法来输出，或者在功率管都截止的状态下采用电流调制的方法来得到。该信号不仅仅可以让外部电路判别出马达的转速，还可以看出马达是否正常工作。这样的判别电路同样可以集成在驱动芯片中，并通过合适的方法将判别信号输出。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，它包括: 磁场传感器，用于感应马达永磁体的磁场大小； 控制模块，用于驱动马达的线圈 '及 稳压模块，用于提供稳定的工作电压； 所述控制模块的输出端口与马达线圈相连接，所述控制模块的输出端通过二极管与所述稳压模块的输入端相连接，所述稳压模块的输出端分别依次连接所述磁场传感器和所述控制|吴块。
2.如权利要求1所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述控制模块的输出端口通过功率管与所述马达线圈相连接。
3.如权利要求2所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述功率管的gate极和功率管的drain极之间连接有齐纳二极管，进行电压箝位保护，保护功率管不被瞬态高压击穿。
4.如权利要求2所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述功率管为N沟道的NMOS晶体管。
5.如权利要求1所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述控制模块包含一放大器和一输出结果控制功率管状态的逻辑电路，所述磁场传感器的输出端依次连接放大器和逻辑电路。
6.如权利要求5所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述逻辑电路为一倒相器。
7.如权利要求1所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述直流无刷马达驱动芯片为3pin的封装结构。
8.如权利要求7所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述直流无刷马达驱动芯片的pinl脚连接马达线圈，所述直流无刷马达驱动芯片的pin2脚连接马达线圈，所述直流无刷马达驱动芯片的Pin3脚接地。
9.如权利要求1所述的无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，其特征在于，所述磁场传感器为霍尔效应器件。
全文摘要
本发明的目的在于公开一种无电源端口的直流无刷马达驱动芯片，它包括磁场传感器、控制模块及稳压模块；所述控制模块的输出端口与马达线圈相连接，所述控制模块的输出端通过二极管与所述稳压模块的输入端相连接，所述稳压模块的输出端分别依次连接所述磁场传感器和所述控制模块；与现有技术相比，采用霍尔效应器件作为磁场传感器，采用功率管来驱动直流马达的线圈，具有限制输出电压电流波形的上升下降时间的作用，以此来降低电磁干扰的产生，采用无电源端口，直流马达线圈的电感与电容可以提高ESD保护等级，且在粗心接入反向电源电压的时候可以限制瞬态电流，保护驱动芯片不被损坏，实现本发明的目的。
文档编号H02P6/08GK103117694SQ20131001391
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者程学国, 闫海秋 申请人:上海腾怡半导体有限公司