一种无刷直流电机软启动电路的制作方法

本实用新型涉及集成电路领域，特别涉及一种无刷直流电机驱动的软启动电路。

背景技术：

电机在启动和关闭时，会引起系统电源过载问题。一般情况下，电机启动和关闭时的电流却会高出额定电流的几倍，尤其是当系统中电机较多时，更易损坏供电系统及相关设备，因此很有必要考虑电机的启动电流问题。

现有的电机软启动电路如专利CN200620100659《电机软启动电路》所描述的，将电机的供电电源通过可调电位器电阻、固定电阻、正向导通二极管对电容充电，电容上的电压对电机进行供电。电机启动时，电容的上的电压缓慢增加，起到缓冲作用。

该方案从其电路上看，为分立器件解决方案，不利于集成和微型化。另外由于供电电源是通过电阻和二极管对电机进行供电，因此有一部分的功率将消耗在电阻和二极管的寄生电阻上，造成整机效率的降低，限制了其在微型化高端电子产品中的应用。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种无刷直流电机软启动电路，本案由此产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无刷直流电机软启动电路，替代现有技术中采用分立器件通过逐步增加电机驱动供电电压的软启动方式，克服现有电路不可集成和低效率的缺点。采用PWM方式，逐渐增大无刷直流电机驱动的占空比，即逐渐增大其驱动电流，实现电机的软启动，可集成于芯片中， 适用于不同应用环境下直流无刷电机的软启动，具有高效率、高度集成的应用特点。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

包括开关电源、软启动信号产生模块、三角波信号产生模块、比较器模块、逻辑控制模块、驱动模块；

所述开关电源，与所述软启动信号产生模块和三角波信号产生模块相连，用于供电；

所述软启动信号产生模块，与所述比较器模块相连，用于根据无刷直流电机的状态，产生软启动信号，并传送至所述比较器模块的第一输入端；

所述三角波信号产生模块，与所述比较器模块相连，用于产生预设周期的三角波信号，并输入至所述比较器模块的第二输入端；

所述比较器模块，与所述逻辑控制模块相连，用于比较所述软启动开关信号和三角波信号，产生软启动波形，并输入至所述逻辑控制模块；

所述逻辑控制模块，与驱动模块相连，用于根据比较器的输出值驱动所述驱动模块；

所述驱动模块，与外部电机相连，用于形成正确的行动信号，驱动外部的无刷直流电机。

优选地，所述软启动信号产生模块包括峰值电流源模块、偏置电压模块、电流镜模块、充放电模块；

所述峰值电流源模块，与所述偏置电压模块相连，用于提高电流源；

所述偏置电压模块，与所述电流镜模块相连，用于维持峰值电流源电压不会随着电源电压的波动而变化；

所述电流镜模块，与所述充放电模块相连，用于将峰值电流源的输出电 流镜像地对所述充放电模块进行充电，并输出软启动信号，并将软启动信号传送至所述比较器模块的第一输入端；

所述充放电模块，与所述比较器模块相连，用于在电机故障重启时提供软启动信号，并将软启动信号传送至所述比较器模块的第一输入端。

优选地，三角波信号产生模块包括电流镜模块、开关电路控制模块、开关控制输入回路模块、电阻阵列、充放电模块；

所述电流镜模块，与所述开关电路控制模块相连，用于对电流源进行比例复制后，并传送至所述开关电路控制模块；

所述开关电路控制模块，与所述开关控制输入回路模块、充放电模块相连，用于控制充放电模块的充电与放电的通断，产生三角波信号；

所述开关控制输入回路模块的输入端与所述开关电路控制模块的输出端相连，用于对开关控制模块进行实时动态采样与调理，输出调理信号，并将调理信号传送至所述开关电路控制模块的输入端，实现开关电路控制模块的通断时间控制；

所述电阻阵列的输入端和输出端分别与所述开关电源、开关控制输入回路模块相连，通过对开关电源的分压决定三角波信号的高低电平；

所述充放电模块，与所述比较器模块相连，用于产生电压，并将电压信号传送至所述比较器模块的第二输入端。

优选地，所述开关控制输入回路模块包括比较器、非门、或非门。

优选地，所述充放电模块包括一电容。

优选地，所述电阻阵列包括三个电阻。

优选地，所述比较器的个数为2个。

优选地，所述或非门的个数为2个。

采用上述结构后，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种无刷直流电机软启动电路，替代现有技术中采用分立器件通过逐步增加电机驱动供电电压的软启动方式，克服现有电路不可集成和低效率的缺点。采用PWM方式，逐渐增大无刷直流电机驱动的占空比，即逐渐增大其驱动电流，实现电机的软启动，可集成于芯片中，适用于不同应用环境下直流无刷电机的软启动，具有高效率、高度集成的应用特点。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型软启动信号产生模块的简化示意图；

图3是本实用新型三角波信号产生模块的简化示意图；

图4是本实用新型无刷直流电机软启动信号产生模块的实施方式示意图；

图5是本实用新型三角波信号产生模块的实施方式示意图；

图6是本实用新型实施例所示无刷直流电机软启动波形产生示意图。

图7是本实用新型实施例所示无刷直流电机堵转时的软启动波形示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种无刷直流电机软启动电路，包括开关电源、软启动信号产生模块、三角波信号产生模块、比较器模块、逻辑控制模块、驱动模块；

开关电源，与软启动信号产生模块和三角波信号产生模块相连，用于供电；

软启动信号产生模块，与比较器模块相连，用于根据无刷直流电机的状态，产生软启动信号，并传送至比较器模块的第一输入端；

三角波信号产生模块，与比较器模块相连，用于产生预设周期的三角波 信号，并输入至比较器模块的第二输入端；

比较器模块，与逻辑控制模块相连，用于比较软启动开关信号和三角波信号，产生软启动波形，并输入至逻辑控制模块；

逻辑控制模块，与驱动模块相连，用于根据比较器的输出值驱动驱动模块；

驱动模块，与外部电机相连，用于形成正确的行动信号，驱动外部的无刷直流电机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种无刷直流电机软启动电路，替代现有技术中采用分立器件通过逐步增加电机驱动供电电压的软启动方式，克服现有电路不可集成和低效率的缺点。采用PWM方式，逐渐增大无刷直流电机驱动的占空比，即逐渐增大其驱动电流，实现电机的软启动，可集成于芯片中，适用于不同应用环境下直流无刷电机的软启动，具有高效率、高度集成的应用特点。

如图2所示，软启动信号产生模块包括峰值电流源模块、偏置电压模块、电流镜模块、充放电模块；

峰值电流源模块，与偏置电压模块相连，用于提高电流源；

偏置电压模块，与电流镜模块相连，用于维持峰值电流源电压不会随着电源电压的波动而变化；

电流镜模块，与充放电模块相连，用于将峰值电流源的输出电流镜像地对充放电模块进行充电，并输出软启动信号，并将软启动信号传送至比较器模块的第一输入端；

充放电模块，与比较器模块相连，用于在电机故障重启时提供软启动信 号，并将软启动信号传送至比较器模块的第一输入端。

如图3，三角波信号产生模块包括电流镜模块、开关电路控制模块、开关控制输入回路模块、电阻阵列、充放电模块；

电流镜模块，与开关电路控制模块相连，用于对电流源进行比例复制后，并传送至开关电路控制模块；

开关电路控制模块，与开关控制输入回路模块、充放电模块相连，用于控制充放电模块的充电与放电的通断，产生三角波信号；

开关控制输入回路模块的输入端与开关电路控制模块的输出端相连，用于对开关控制模块进行实时动态采样与调理，输出调理信号，并将调理信号传送开关电路控制模块的输入端，实现开关电路控制模块的通断时间控制；

电阻阵列的输入端和输出端分别与开关电源，开关控制输入回路模块相连，通过对开关电源的分压决定三角波信号的高低电平；

充放电模块，与比较器模块相连，用于产生电压，并将电压信号传送至比较器模块的第二输入端。

如图4所示，无刷直流电机软启动信号产生模块的实施方式中：I1为偏置电流源，电阻R0、npn三极管Q1、Q4构成峰值电流源；电压源VREG、电阻R1、npn三极管Q2、电阻R2提供偏置电压给npn三极管Q3，维持npn三极管Q4的集电极电压不会随着电源电压VDD的波动而变化，从而维持峰值电流源的输出电流稳定；pnp三极管Q5、电阻R3和pnp三极管Q6、电阻R4组成电流镜，将峰值电流源的输出电流镜像通过pnp三极管Q6对电容C1充电；nmos管为开关管，受使能信号EN控制，在无刷直流电机在堵转状态下，间隔一个重启时间给出一个脉冲信号，将电容C1上的电荷泄放，以保证电机在 堵转状态下驱动电路重新启动电机时同样具有软启动功能。电路中SS即输出软开关信号。

该电路可采用同样电路结构的CMOS工艺实现，仅需将pnp三极管和npn三极管用对应的pmos和nmos替代，实际应用可根据集成电路的工艺条件进行选择。

如图5所示，三角波信号产生模块的实施方式中：I2为电流源，nmos管MN11、MN12，pmos管MP11、MP12、MP13，nmos管MN13、MN14构成电流镜，对I2电流源进行按各个MOS尺寸的比例进行电流复制，并通过pmos管MP14、nmos管MN15组成的开关电路控制pmos管MP13和nmos管MN14对电容C0进行充放电，开关pmos管MP14和nmos管MN15的通断受比较器B1、B2、非门XI1、或非门XI2、XI3组成的处理电路输出控制，电容C0的上极板电压OSC输出即为三角波信号，该三角波信号的高低电平由电阻阵列R1、R2、R3对电源VDD的分压所决定。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。