一种用于电机驱动芯片的电流检测电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，电路仅采用一个比较器完成了电流检测。比较器的负相输入为电机电阻的端电压Vsense，正相输入为基准电压Vref或“0”电压，根据电机电流的衰减情况将使能信号引入到比较器中以选择输入信号为基准电压Vref或“0”电压。比较器包括基准电路、差分比较器和共射级放大器。在电机电流处于上升阶段时，比较器的输入为Vref，当Vsense大于Vref时，输出高电平，实现输出峰值电流的设定；在电机电流处于快速衰减阶段时，比较器的正相输入为“0”电压，当Vsense大于“0”时，输出高电平，实现逆流保护。本发明相较于传统的电流检测电路结构更加简单，成本也较低。
【专利说明】—种用于电机驱动芯片的电流检测电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，尤其涉及电机处于混合衰减模式并具有同步整流功能时的电流检测电路。
【背景技术】
[0002]步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。当步进驱动器接收到脉冲信号后，就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，即步距角，步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的。步进电机可以通过控制脉冲个数控制角位移量，以达到准确定位的目的，同时可通过控制脉冲频率控制电机转动的速度和加速度，以达到调速的目的。
[0003]目前，步进电机对步距角基本上采用电流细分法进行细分。将电机线圈中电流按照正弦波离散后得到的电流点作为细分点，当电机线圈的电流达到了设定的细分点后，通过电路控制电机线圈电流进入衰减过程。否则步进电机将会出现角度过冲的后果，造成步进电机定位不准，运行过程不平稳等不良现象。并且根据步进电机的运行速度不同，采取的电流衰减模式也相应变化。电流衰减模式分为三类:快衰减模式、慢衰减模式和混合衰减模式。
[0004]在采用混合衰减模式和具有同步整流功能的步进电机驱动芯片中，当电机电流处于上升阶段时，输出的电流需要控制在稳定值以上，因此需要通过电流检测电路实现输出峰值电流的设定。当电机处于快速衰减时，由于衰减过快，可能会出现电流逆流，造成电机运行不稳定，这时，需要通过电流检测电路在电流衰减至“0”时，关闭同步整流功能，防止电流逆流。
[0005]传统电流检测电路通常采用两个比较器，如图1所示，在电流上升阶段，电流检测电路对检测到的电阻端电压Vsense与基准电压Vref进行比较，实现输出峰值电流的设定。当电机电流处于快速衰减的情况时，电流检测电路对电阻端电压Vsmse与电压“0”，即如图1所示的接地，进行比较，以防止电流逆流。但是采用两个比较器，结构过于复杂。
[0006]因此，本领域的技术人员致力于开发一种结构简单的电流检测电路，以实现对电机驱动芯片的电流。
【发明内容】
[0007]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种采用一个比较器的用于电机驱动芯片的电流检测电路。
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路采用一个比较器完成，所述比较器负相输入为电机电阻的端电压，所述比较器的正相输入为基准电压或直接接地的“0”电压；
[0009]所述比较器包括若干电阻、若干MOS管、若干电感、基准电路、差分比较器和共射级放大器；[0010]所述基准电路包括MOS管(Ml)、电阻(Rl)和晶体管(QI)，所述基准电路用于产生恒定电压(Vb);
[0011]所述差分比较器包括晶体管(Q2 )、晶体管(Q3 )、晶体管(Q4 )、晶体管(Q5 )、晶体管(Q6 )、晶体管(Q7 )、MOS管(M3 )、MOS管(M4 )和MOS管(M5 )，并且采用共集共射输入；所述电机电阻的端电压(Vsmse)通过所述晶体管(Q2)的基极输入到所述比较器中，所述基准电压(Vref)或所述“O”电压通过所述晶体管(Q7)的基极输入到所述比较器；
[0012]所述共射级放大器包括MOS管(M6 )和晶体管(Q8 );
[0013]所述MOS管(M6)的源极和所述晶体管(Q8)的发射极之间输出信号(out)，所述输出信号(out)的电平受所述差分比较器和所述共射级放大器控制。
[0014]进一步地，所述基准电路的所述MOS管(Ml)的源极与电源(Vdd)相连，漏极通过所述电阻(Rl)与所述晶体管(Ql)的集电极相连；所述晶体管(Ql)的发射极与地(GND)相连，基极与所述MOS管(Ml)的漏极相连。
[0015]进一步地，所述差分比较器中，所述晶体管(Q2)的集电极、所述晶体管(Q5)的发射极、所述晶体管(Q6)的发射极和所述晶体管(Q7)的集电极与所述地(GND)连接；所述晶体管(Q2)的基极与所述晶体管(Q9)的发射极通过所述电感连接，发射极与所述晶体管(Q3)的基极连接；所述晶体管(Q3)的发射极通过所述MOS管(M4)与所述电源(Vdd)连接，集电极与所述晶体管(Q5)的集电极连接；所述晶体管(Q5)的基极分别与所述晶体管(Q3)的集电极和所述晶体管(Q6)的基极连接；所述晶体管(Q6)的集电极与所述晶体管(Q4)的集电极相连；所述晶体管(Q4)的发射极通过所述MOS管(M4)与所述电源(VDD)连接，基极与所述晶体管(Q7)的发射极连接；
[0016]所述MOS管(M3)的源极、所述MOS管(M4)的源极和所述MOS管(M5)的源极与所述电源(Vdd)相连；所述MOS管(M3)的漏极与所述晶体管(Q3)的基极连接；所述MOS管(M4)的漏极分别于所述晶体管(Q3)和所述晶体管(Q4)的发射极连接；所述MOS管(M5)的漏极与所述晶体管(Q4)的基极连接。
[0017]进一步地，所述共射级放大器中，所述MOS管(M6)的漏极与所述晶体管(Q8)的集电极连接，源极与所述电源(Vdd)相连；所述晶体管(Q8)的发射极与所述地(GND)连接，基极与所述晶体管(Q4)的集电极和所述晶体管(Q6)的集电极连接。
[0018]进一步地，所述MOS管(Ml)、所述MOS管(M2)、所述MOS管(M3)、所述MOS管(M4)、所述MOS管(M5)和所述MOS管(M6)的栅极连接在一起。
[0019]进一步地，所述比较器还在所述MOS管(M7)的栅极和所述MOS管(M9)的栅极引入了使能信号(EN)。
[0020]进一步地，所述MOS管(M9)的栅极的所述使能信号(EN)根据电机电流的情况选择将所述基准信号(U或所述“O”电压作为输入信号输入到所述电流检测电路。
[0021]进一步地，所述使能信号(EN)根据电机电流的情况驱动所述MOS管(M7)，并在所述MOS管(M7)导通时，所述电机电阻的端电压(Vsmse)受所述恒定电压(Vb)钳位。
[0022]在本发明的一个较佳实施例中，所述MOS管(MI )、所述MOS管(M2 )、所述MOS管(M3)、所述MOS管(M4)、所述MOS管(M5)、所述MOS管(M6)和所述MOS管(M7)是NMOS管，所述MOS管(M8)和所述MOS管(M9)是PMOS管。
[0023]在本发明的一个较佳实施例中，所述晶体管(Q1)、所述晶体管(Q5)、所述晶体管(06)、所述晶体管(08)和所述晶体管(Q9)米用NPN型晶体管；所述晶体管(Q2)、所述晶体管(Q3 )、所述晶体管(Q4 )和所述晶体管(Q7 )采用PNP型晶体管。
[0024]在本发明的一个较佳实施方式中，电流检测电路有一个比较器完成，比较器包括:MOS管、电阻、电感、基准电路、差分比较器和共射比较器。基准电压Vref或“0”电压、电机电阻的端电压Vse做为输入信号输入到比较器中。同时在比较器中引入了使能信号EN，使能信号EN是根据电机电流的上升阶段或衰减阶段变化的，电机电流处于上升阶段，使能信号EN为高电平；电机电流处于快速衰减阶段，使能信号EN处于低电平。
[0025]在电机电流处于上升阶段时，使能信号EN为高电平，比较器的正相输入为VMf，当比较器检测到Vsmse大于VMf时，比较器输出高电平。
[0026]在电机电流处于快速衰减阶段时，使能信号EN为低电平，比较器的正相输入为“0”电压，当检测到Vsense大于“0”时，比较器输出高电平。
[0027]本发明的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，仅仅采用一个比较器，即实现了在电流上升模式中设定输出峰值电流，在电流快速衰减模式中进行逆流保护。本发明相较于传统的电流检测电路结构更加简单，成本也较低。
[0028] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是一种传统的电流检测电路的结构示意图；
[0030]图2是本发明的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路的结构示意图；
[0031]图3是本发明的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路的比较器的具体电路结构图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0033]本发明的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路的结构如图2所示，仅仅包括一个比较器，比较器的正相输入为基准电压VMf或者“0”电压，具体由电机电流所处的阶段决定，处于上升阶段，输入为基准电压VMf ;处于快速衰减阶段，输入为“0”电压。比较器的负相输入为电机电阻的端电压Vsmse。
[0034]比较器的具体电路如图3所示，包括若干电阻、若干MOS管、若干电感、基准电路、差分比较器和共射级放大器；
[0035]基准电路包括MOS管Ml、电阻Rl和晶体管Ql。MOS管Ml的源极与电源Vdd相连，漏极通过电阻Rl与晶体管Ql的集电极相连；所晶体管Ql的发射极与地GND相连，基极与MOS管Ml的漏极相连。在电阻Rl和晶体管Ql的集电极之间输出恒定电压VB。
[0036]差分比较器包括晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、晶体管Q5、晶体管Q6、晶体管Q7、MOS管M3、MOS管M4和MOS管M5，并且采用共集共射输入。电机电阻的端电压Vsense通过晶体管Q2的基极输入到比较器中，基准电压V,ef或“0”电压通过晶体管Q7的基极输入到比较器。差分比较器的晶体管Q2的集电极、晶体管Q5的发射极、晶体管Q6的发射极和晶体管Q7的集电极与地GND连接；晶体管Q2的基极与晶体管Q9的发射极通过电感连接，发射极与晶体管Q3的基极连接；晶体管Q3的发射极通过MOS管M4与电源Vdd连接，集电极与晶体管Q5的集电极连接；晶体管Q5的基极分别与晶体管Q3的集电极和晶体管Q6的基极连接；晶体管Q6的集电极与晶体管Q4的集电极相连；晶体管Q4的发射极通过MOS管M4与电源VDD连接，基极与晶体管Q7的发射极连接；M0S管M3的源极、MOS管M4的源极、MOS管M5的源极与电源Vdd相连；M0S管M3的漏极与晶体管Q3的基极连接；M0S管M4的漏极分别与晶体管Q3和晶体管Q4的发射极连接；M0S管M5的漏极与晶体管Q4的基极连接。
[0037]共射级放大器包括MOS管M6和晶体管Q8，M0S管M6的漏极与晶体管Q8的集电极连接，，MOS管M6的源极与电源Vdd相连；晶体管Q8的发射极与地GND连接，基极与晶体管Q4的集电极和晶体管Q6的集电极连接。
[0038]MOS管M6的源极和晶体管Q8的发射极之间输出信号out，输出信号out的电平受差分比较器和共射级放大器控制。
[0039]比较器还包括MOS管M7、MOS管M8和MOS管M9，并且，在MOS管M7的栅极和MOS管M9的栅极弓丨入了使能信号EN。MOS管M7处的使能信号EN根据电机电流的情况驱动MOS管M7,并在MOS管M7导通时，使电机电阻的端电压Vsense受恒定电压Vb钳位。MOS管M9处的使能信号EN根据电机电流的情况选择将基准信号VMf或“O”电压作为输入信号输入到电流检测电路。
[0040]进一步地，MOS管 M1、M0S 管 M2、MOS 管 M3、MOS 管 M4、M0S 管 M5 和 MOS 管 M6 的栅极连接在一起。
[0041 ] 在本发明的一个较佳实施例中，MOS管Ml、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、MOS管M5、MOS管M6和MOS管M7采用NMOS管，MOS管M8和MOS管M9采用PMOS管。
[0042]在本发明的一个较佳实施例中，晶体管Q1、晶体管Q5、晶体管Q6、晶体管Q8和晶体管Q9采用NPN型晶体管；晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4和所述晶体管Q7采用PNP型晶体管。
[0043]本发明的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，在其比较器中引入了使能信号EN，使能信号EN是根据电机电流的上升阶段或衰减阶段变化的，电机电流处于上升阶段，使能信号EN为高电平；电机电流处于快速衰减阶段，使能信号EN处于低电平。
[0044]在电机电流处于上升阶段时，使能信号EN为高电平，MOS管M9导通，MOS管M7和MOS管M8截止，比较器的正相输入为基准电压VMf。此时，电流处于上升阶段，即电机电阻的端电压Vsmse从“O”开始慢慢变大，晶体管Q9关断，恒定电压Vb不对电机电阻端电压Vs.产生影响。当比较器检测到大于VMf时，比较器输出信号out为高电平，实现输出峰值电流的设定。
[0045]在电机电流处于快速衰减阶段时，使能信号EN为低电平，MOS管M9截止，MOS管M7和MOS管M8导通，比较器的正相输入为“O”电压。同时为了在输出电流下降为“O”之前就使比较器起作用，导通的MOS管M7引入一个失调，此时电机电阻端电压Vsense从负电压开始慢慢增大，由于在快速衰减模式下，电机电阻端电压Vs可能会到一个很负的值，这样会使比较器的晶体管和MOS管进入饱和区，影响比较器的速度，因此通过恒定电压Vb钳位Vsense的最大负值，避免在快速衰减模式中比较器的体管和MOS管进入饱和区，当检测到电机电阻端电压Vsmse大于“0”时，比较器输出信号out为高电平，实现逆流保护。
[0046]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路采用一个比较器完成，所述比较器负相输入为电机电阻的端电压(Vsmse),所述比较器的正相输入为基准电压(Vm)或直接接地的“0”电压； 所述比较器包括若干电阻、若干MOS管、若干电感、基准电路、差分比较器和共射级放大器；在所述MOS管(M7)的栅极和所述MOS管(M9)的栅极引入了使能信号(EN);所述使能信号(EN)的电平受电机电流的情况控制； 所述基准电路包括MOS管(Ml)、电阻(Rl)和晶体管(Q1)，所述基准电路用于产生恒定电压(Vb); 所述差分比较器包括晶体管(Q2)、晶体管(Q3)、晶体管(Q4)、晶体管(Q5)、晶体管(Q6 )、晶体管(Q7 )、MOS管(M3 )、MOS管(M4 )和MOS管(M5 )，并且采用共集共射输入；所述电机电阻的端电压(Vsmse)通过所述晶体管(Q2)的基极输入到所述比较器中，所述基准电压(Vref)或所述“0”电压通过所述晶体管(Q7)的基极输入到所述比较器； 所述共射级放大器包括MOS管(M6)和晶体管(Q8)； 所述MOS管(M6)的源极和所述晶体管(Q8)的发射极之间输出信号(out)，所述输出信号(out)的电平受所述差分比较器和所述共射级放大器控制。
2.如权利要求1所述的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述基准电路的所述MOS管(Ml)的源极与电源(Vdd)相连，漏极通过所述电阻(Rl)与所述晶体管(Ql)的集电极相连；所述晶体管(Ql)的发射极与地(GND)相连，基极与所述MOS管(Ml)的漏极相连。
3.如权利要求1所述 的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述差分比较器中，所述晶体管(Q2)的集电极、所述晶体管(Q5)的发射极、所述晶体管(Q6)的发射极和所述晶体管(Q7)的集电极与所述地(GND)连接；所述晶体管(Q2)的基极与所述晶体管(Q9)的发射极通过所述电感连接，发射极与所述晶体管(Q3)的基极连接；所述晶体管(Q3)的发射极通过所述MOS管(M4)与所述电源(Vdd)连接，集电极与所述晶体管(Q5)的集电极连接；所述晶体管(Q5)的基极分别与所述晶体管(Q3)的集电极和所述晶体管(Q6)的基极连接；所述晶体管(Q6)的集电极与所述晶体管(Q4)的集电极相连；所述晶体管(Q4)的发射极通过所述MOS管(M4)与所述电源(Vdd)连接，基极与所述晶体管(Q7)的发射极连接； 所述MOS管(M3)的源极、所述MOS管(M4)的源极和所述MOS管(M5)的源极与所述电源(Vdd)相连；所述MOS管(M3)的漏极与所述晶体管(Q3)的基极连接；所述MOS管(M4)的漏极分别于所述晶体管(Q3)和所述晶体管(Q4)的发射极连接；所述MOS管(M5)的漏极与所述晶体管(Q4)的基极连接。
4.如权利要求1所述的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述共射级放大器中，所述MOS管(M6)的漏极与所述晶体管(Q8)的集电极连接，源极与所述电源(Vdd)相连；所述晶体管(Q8)的发射极与所述地(GND)连接，基极与所述晶体管(Q4)的集电极和所述晶体管(Q6)的集电极连接。
5.如权利要求1所述的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述比较器中，所述MOS管(Ml)、所述MOS管(M2)、所述MOS管(M3)、所述MOS管(M4)、所述MOS管(M5)和所述MOS管(M6)的栅极连接在一起。
6.如权利要求1所述的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述MOS管(M9)的栅极的所述使能信号(EN)根据电机电流的情况选择将所述基准信号(VMf)或所述“O”电压作为输入信号输入到所述电流检测电路。
7.如权利要求1所述的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述使能信号(EN)根据电机电流的情况驱动所述MOS管(M7)，并在所述MOS管(M7)导通时，所述电机电阻的端电压(Vsmse)受所述恒定电压(Vb)钳位。
8.如权利要求1所述的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述MOS管(Ml)、所述MOS管(M2)、所述MOS管(M3)、所述MOS管(M4)、所述MOS管(M5)、所述MOS管(M6)和所述MOS管(M7)是NMOS管，所述MOS管(M8)和所述MOS管(M9)是PMOS管。
9.如权利要求1所述的一种用于电机驱动芯片的电流检测电路，其中，所述晶体管(Q1)、所述晶体管(Q5)、所述晶体管(Q6)、所述晶体管(Q8)和所述晶体管(Q9)采用NPN型晶体管；所述晶体管(Q2)、所述晶体管(Q3)、所述晶体管(Q4)和所述晶体管(Q7)采用PNP型晶 体管。
【文档编号】H02P8/12GK103633908SQ201310603884
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】姚远, 黄武康, 杨志飞, 代军, 湛衍, 王良坤, 陈路鹏, 夏存宝, 万巧玲 申请人:嘉兴中润微电子有限公司