内置闪灯控制的玩具马达驱动系统的制作方法
【专利摘要】一种内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，其是由一输入单元与一内置闪灯控制的驱动芯片连接所组成，当输入单元传送输出控制信号至驱动芯片时，可直接通过内置闪灯控制的驱动芯片产生信号至驱动电路直接驱动马达，也可同时控制LED灯号的亮暗或闪烁。因此，通过本实用新型的设计可简化元件所占用芯片的资源，且通过内置闪灯控制的设计，还可以增加玩具应用的灵活度，并且达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。
【专利说明】内置闪灯控制的玩具马达驱动系统
【技术领域】
[0001]本实用新型是有关于一种马达驱动系统，特别是有关于一种具有闪灯控制功能的玩具马达驱动系统，能够依照马达驱动芯片的输入或输出控制信号，来控制LED灯号的亮暗或闪烁。
【背景技术】
[0002]现有的儿童玩具，如玩具汽车或玩具飞机，大都是采用直流马达驱动来控制玩具汽车或玩具飞机的前进、后退、左转、右转的功能，对于喜爱新奇事物的儿童而言，当玩具使用一段时间后，儿童较易产生厌倦感，故玩具对儿童的吸引力就逐渐减弱，无法长时间受儿
童的喜爱。
[0003]然而，为了有效提高儿童吸引力，必须在原有的玩具上增加其他功能，例如儿童在操控玩具汽车执行左转、右转时其方向灯能配合进行闪烁，或是于夜间操控玩具汽车时能提供照明指示灯，抑或是配合各种操控提供不同的灯号变化，从而增加了儿童对玩具的吸引。
[0004]以上所述的玩具所采用的直流马达驱动芯片都是连接RX或MCU等芯片来控制，其中使用RX芯片并未具备闪灯控制的功能，而使用MCU芯片虽然具备闪灯控制能力，但通过MCU芯片进行闪灯控制需要负担昂贵的成本。
[0005]此外，目前一般普遍采用的是H桥式驱动电路，且大多是以分离式元件实现H桥式直流马达驱动，这些分离式元件存在以下几个缺点:1.所有元件均为分离式元件，在电路焊接上，多了很多焊点，容易造成焊接短路问题。2.分离式元件实现H桥式直流马达驱动，对PCB板所占面积很大，相对总体成本也更高，并且无法灵活应用在更轻巧的玩具上。
实用新型内容
[0006]为了解决上述有关的问题，本实用新型的一主要目的在于提供一种内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，通过输入单元(RX/MCU)与内置闪灯控制的驱动芯片之间资料的传输完成运作，于输入单元传送输出控制信号时，除了可直接通过内置闪灯控制的驱动芯片产生信号至驱动电路直接驱动马达的外，也可同时控制LED灯号的亮暗或闪烁。故本实用新型藉此内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，不仅可以简化元件所占用芯片的资源，还可以增加玩具应用的灵活度。
[0007]依据上述的目的，本实用新型提供一种内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，由一输入单元与一内置闪灯控制的驱动芯片连接所形成，其中该内置闪灯控制的驱动芯片包括:一马达驱动逻辑控制单元，通过两个输入端电性连接于输入单元，用以一第一控制信号及一第二控制信号，并通过四个输出端分别传送输出逻辑控制信号，用以驱动玩具进行换相；一马达驱动输出单元，至少具有四个晶体管及一对输出端，其中四个晶体管的栅极端电性连接于马达驱动逻辑控制单元的四个输出端，并通过所述输出端控制玩具的输出状态；以及一闪灯控制单元，至少具有一驱动端与一输出端，其中驱动端则是接收外部一致能信号，而驱动与输出端连接的多组灯号。
[0008]其中该马达驱动逻辑控制单元进一步包括:
[0009]—第一电阻,具有一第一端以及一第二端，其中该第一端连接于该输入单兀的一第一输出端；
[0010]一第二电阻，具有一第一端连接于该第一电阻的该第二端，以及一第二端耦接至接地端；
[0011 ] 一第一电压位准转换器,连接于该第一电阻与该第二电阻间的节点，对该输入单元所提供的该第一控制信号，进行电压操作位准的转换，以产生一第一供应电压准位；
[0012]—第三电阻，具有一第一端以及一第二端，其中该第一端连接于该输入单兀的一第二输出端；
[0013]一第四电阻，具有一第一端连接于该第三电阻的该第二端，以及一第二端耦接至接地端；
[0014]一第二电压位准转换器，连接于该第三电阻与该第四电阻间的节点，对该输入单元所提供的该第二控制信号，进行电压操作位准的转换，以产生一第二供应电压准位；以及
[0015]一驱动单元，电性连接于该第一电压位准转换器与该第二电压位准转换器，根据电压操作位准的转换结果所取得的该第一供应电压准位与该第二供应电压准位，驱动四个输出端分别传送输出逻辑控制信号。
[0016]其中该闪灯控制单元进一步包含两个输入控制端，电性连接于该马达驱动逻辑控制单元，用以接收根据电压操作位准的转换结果所取得的该第一供应电压准位与该第二供应电压准位。
[0017]其中该马达驱动输出单元的该第一输出端与该第二输出端连接于该玩具的一直流马达，以控制该玩具的输出状态。
[0018]其中该第一输出端与该直流马达的一第一输入端连接。
[0019]其中该第二输出端与该直流马达的一第二输入端连接。
[0020]其中该致能信号进一步包含一高电压准位与一低电压准位，用以决定是否有致能该闪灯控制单元。
[0021]经由本实用新型所提供的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，可直接通过驱动芯片产生信号至驱动电路直接驱动马达，也可同时控制LED灯号的亮暗或闪烁，可简化元件所占用芯片的资源并增加应用灵活度，因此可达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]以下将通过所列举的实施例，配合随附的附图，详细说明本实用新型的技术内容及特征，其中:
[0023]图1是本实用新型的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统方块示意图。
[0024]图2是本实用新型的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统的主要电路详细架构图。
[0025]图3是本实用新型的马达驱动输出波形图。
[0026]图4是本实用新型的另一实施例的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统主要电路架构图。【具体实施方式】
[0027]由于本实用新型主要是揭露一种内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，于输入单元传送输出控制信号至驱动芯片时，除了可直接通过内置闪灯控制的驱动芯片产生信号至驱动电路直接驱动马达的外，也可同时控制LED灯号的亮暗或闪烁，增加应用灵活度。而与本实用新型有关的马达的基本原理与功能，已为相关【技术领域】具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，仅针对与本实用新型内置闪灯控制的玩具马达驱动系统其特征处进行详细说明。此外，于下述内文中的附图，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本实用新型特征有关的示意图。
[0028]首先，请参阅图1，是为本实用新型的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统方块示意图。如图1所示，玩具马达驱动系统1，是由一个输入单元10与一个内置闪灯控制的驱动芯片2连接所形成，其中内置闪灯控制的驱动芯片2是由一个马达驱动逻辑控制单元20、一个马达驱动输出单元22以及一个闪灯控制单元24所组成。在本实用新型的本实施例中，马达驱动逻辑控制单元20的输入端与输入单元10的两个输出端连接，此外，马达驱动逻辑控制单元20还具有一个第一端、一个第二端、两个输入端与四个输出端MG1、MG2、MG3、MG4，其中第一端是连接于电源端Vcc，第二端是耦接至接地端GND，而两个输入端电性连接于输入单元10，用以接收输入单元10所产生的一个第一控制信号及一个第二控制信号，并通过四个输出端MG1、MG2、MG3、MG4分别传送输出一第一逻辑控制信号、一第二逻辑控制信号、一第三逻辑控制信号及一第四逻辑控制信号，用以驱动马达驱动输出单元22进行换相。
[0029]接着，请同时参考图2，是本实用新型的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统的主要电路详细架构图。如图1及图2所示，马达驱动输出单元22的输入端与马达驱动逻辑控制单元20的四个输出端MG1、MG2、MG3、MG4连接，此外，马达驱动输出单元22还具有一个第一端、一个第二端、四个晶体管MP1、丽1、MP2、丽2、一个第一输出端ON与一个第二输出端0P，其中第一端连接于电源端Vcc，第二端耦接至接地端GND，四个晶体管MP1JN1、MP2JN2的栅极端则电性连接于马达驱动逻辑控制单元20的四个输出端1^1、1^2、1^3、1^4，用以分别接收第一逻辑控制信号、第二逻辑控制信号、第三逻辑控制信号及第四逻辑控制信号，并通过第一输出端ON与第二输出端OP来控制玩具的输出状态；其中马达驱动输出单元22的第一输出端ON与第二输出端OP是连接于玩具的一直流马达26，以控制玩具的输出状态，而第一输出端ON是与直流马达26的一第一输入端连接,第二输出端OP是与直流马达26的一第二输入端连接；此外，本实施例中的驱动芯片2还包含一个闪灯控制单元24，其具有一个第一端、一个第二端、一个驱动端、一个输入端与一个输出端，其中第一端连接于电源端Vcc，第二端耦接至接地端GND，而输入端与马达驱动逻辑控制单元20电性连接，接收马达驱动逻辑控制单元20内的电压位准转换单元200进行电压操作位准的转换后，所取得的第一供应电压准位(IN_A1)与一第二供应电压准位(IN_A2)，并于驱动端接收到外部一个致能信号En后，而启动闪灯控制单元24开始驱动与输出端OUTO-OUTn连接的多组灯号241 (LEDO-LEDn)。
[0030]接着，当马达驱动逻辑控制单元20的两个输入端分别接收到由输入单元10提供的第一控制信号与第二控 制信号后，经由其内部电压位准转换单元200进行电压操作位准的转换，取得的第一供应电压准位与一第二供应电压准位后，传送至驱动单元203的两个输入端再经内部运算，产生第一逻辑控制信号、第二逻辑控制信号、第三逻辑控制信号及第四逻辑控制信号通过马达驱动逻辑控制单元20的四个输出端MG1、MG2、MG3、MG4传送输出，分别用以控制马达驱动输出单元22四个晶体管MP1、丽1、MP2、丽2的导通或关闭，进而控制马达驱动输出单元22的第一输出端ON或第二输出端OP的HI/L0W，并藉以控制与马达驱动输出单元22相连接的直流马达26，来决定玩具的输出状态，例如:高阻、正转、反转或刹车。另外，本实施例中的驱动芯片2内置有闪灯控制单元24，可配合玩具的输出状态，提供不同的灯号241 (LEDO-LEDn)变化。
[0031]接着，请继续参考图2所示，输入单元10具有两个输入端INO、INl分别接收外界操作控制所产生的第一控制信号及第二控制信号，将其传送输出至驱动芯片2中的马达驱动逻辑控制单元20，其中马达驱动逻辑控制单元20包含一个电压位准转换单元200与一个驱动单兀203,其电压位准转换单兀200是由一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第一电压位准转换器201 (Level Shifter)组成来控制INO输入端所接收的第一控制信号，以及由一第三电阻R3、一第四电阻R4、一第二电压位准转换器202 (Level Shifter)组成来控制INI输入端所接收的第二控制信号，分别将第一控制信号与第二控制信号进行电压操作位准的转换，而取得一第一供应电压准位(IN_A1)与一第二供应电压准位(IN_A2)，并将第一供应电压准位(IN_A1)与第二供应电压准位(IN_A2)传送至驱动单元203的两个输入端INN、INP通过其内部电路的运算，以驱动四个输出端分别传送输出第一逻辑控制信号、第二逻辑控制信号、第三逻辑控制信号及第四逻辑控制信号，用以驱动玩具进行换相，其中第一供应电压准位(IN_A1)是为一高态电压位准(HI)，第二供应电压准位(IN_A2)则是为一低态电压位准(L0W)，通过驱动单元203可将高态电压位准(HI)的第一供应电压准位(IN_A1)与低态电压位准(LOW)的第二供应电压准位(IN_A2)进行逻辑组合产生四种电压位准的状态(HI/H1、HI/LOW、LOW/HI, L0W/L0W)，分别为四个输出端 MG1、MG2、MG3、MG4 所输出的第一逻辑控制信号、第二逻辑控制信号、第三逻辑控制信号及第四逻辑控制信号所呈现的电压位准状态；之后，传送至马达驱动输出单元22以控制四个晶体管MP1、丽1、MP2、丽2的导通或关闭，进而控制马达驱动输出单元22的第一输出端ON或第二输出端OP的高态电压位准/低态电压位准(HI/L0W)，并藉以控制与马达驱动输出单元22相连接的一直流马达26，来决定玩具的输出状态，例如:高阻、正转、反转或刹车。此时，为了配合玩具的输出状态，本实施例中的驱动芯片2内置有闪灯控制单元24，当接收到马达驱动逻辑控制单元20执行电压操作位准的转换所取得的第一供应电压准位(IN_A1)与第二供应电压准位(IN_A2)以及外部输入的一致能信号En后，闪灯控制单元24将进一步被启动以驱动输出端OUTO-OUTn连接的多组灯号241 (LEDO-LEDn)，可依据玩具的输出状态控制灯号241的亮暗或闪烁，或是提供不同的灯色组合变化，例如:儿童在操控玩具汽车执行左转、右转时其装置中的LED方向灯能配合进行闪烁，或是于夜间操控玩具汽车时能提供LED照明指示，从而增加了儿童对玩具的吸引，以增加玩具应用的灵活度。
[0032]再接着，请参阅图3，是为本实用新型的马达驱动输出波形图。如图3所示，当INN输入端与INP输入端同时为LOW时，驱动单元203的输出端MGl与输出端MG3会处于HI状态，而输出端MG2与输出端MG4会处于LOW状态，因此传送至输出电路的输出晶体管MP1、丽1、MP2、丽2时会同时呈现关闭(Off)的状态，使得最后马达驱动输出单元22的第一输出端ON与第二输出端OP会处于高阻抗的输出状态；接着，当INN输入端为H1、INP输入端为LOW时，驱动单元203的输出端MGl与输出端MG2会处于LOW状态，而输出端MG3与输出端MG4会处于HI状态，因此传送至输出晶体管MP1、丽1、MP2、丽2时会呈现晶体管MPl导通、晶体管MP2关闭、晶体管丽I关闭、晶体管丽2导通的状态，使得最后马达驱动输出单元22的第一输出端ON会处于HI状态,而第二输出端OP会处于LOW状态,此时马达驱动输出单兀22会处于正转的输出状态；再接着，当控制电路的INN输入端为LOW、INP输入端为HI时，驱动单元203的输出端MGl与输出端MG2会处于HI状态，而输出端MG3与输出端MG4会处于LOff状态，因此传送至输出晶体管MP1、丽1、MP2、丽2时会呈现晶体管MPI关闭、晶体管MP2导通、晶体管MNl导通、晶体管MN2关闭的状态，使得最后马达驱动输出单元22的第一输出端ON会处于LOW状态，而第二输出端OP会处于HI状态，此时马达驱动输出单元22会处于反转的输出状态；最后，当控制电路的INN输入端与INP输入端同时为HI时，驱动单元203的输出端MG1、输出端MG2、输出端MG3与输出端MG4会处于HI状态，因此传送至输出晶体管MP1、丽1、MP2、丽2时会呈现晶体管MPI关闭、晶体管MP2关闭、晶体管丽I导通、晶体管丽2导通的状态，使得最后马达驱动输出单元22的第一输出端ON与第二输出端OP都会处于LOW状态，此时马达驱动输出单元22会处于刹车的输出状态。另外，为了避免换相转态时造成电路内晶体管短路，因此马达驱动输出单元22在换相时会产生一个200ns的高阻区，相当于图3马达驱动输出波形图在每一个换相转态间的虚线间隔，可以有效保护电路以避免晶体管在换相时产生短路电流(short through current)的情况。
[0033]此外，为了使直流马达的控制能灵活应用在更轻巧的玩具上，因此，可因应各种不同玩具运转所需的直流马达的数量，将本实用新型的驱动芯片作相应的设计以符合各式玩具的需求，例如:控制玩具直升机上、下、左、右飞行需要控制上、下螺旋桨转动的直流马达以及控制左侧飞行、右侧飞行的左、右侧翼直流马达，因此需要四颗直流马达以完成玩具直升机的运作，因而在本实用新型的驱动芯片2中为了驱动此四颗直流马达动作，需要设置四组马达驱动逻辑控制单元，分别控制四个马达驱动输出单元，并藉以控制与各个马达驱动输出单元相连接的直 流马达，以完成驱动玩具直升机的目的。故通过前述的设计说明可知，本实用新型中驱动芯片可因应各种不同玩具运转所需的直流马达的数量需求而改变设计，因此对于马达驱动逻辑控制单元、马达驱动输出单元及其相连接的直流马达的数量不加以限制。对此，可进一步参阅图4，在图4中输入单元10具有N组输入端IN0/IN1、…、INn-1/INn分别接收外界操作控制所产生的多组控制信号，将其传送输出至驱动芯片2中的马达驱动逻辑控制单元，分别通过多组电压位准转换器LSl-LSn将多组控制信号进行电压操作位准的转换，而取得多组供应电压准位(IN_A1/IN_A2、…、IN_N1/IN_N2)传送至多个驱动单元Driver_l_Driver_n的输入端INN0/INP1、…、INNn-1/INPn通过其内部电路的运算，以驱动各个驱动单元的四个输出端MG1/MG2/MG3/MG4、…、MGn/MGn+1/MGn+2/MGn+3分别传送输出四个逻辑控制信号至马达驱动输出单元22以控制四个晶体管MP1、MN1、MP2、MN2的导通或关闭，进而控制马达驱动输出单元22的第一输出端ON或第二输出端OP的高态电压位准/低态电压位准(HI/L0W)，并藉以控制与马达驱动输出单元22相连接的各别直流马达以完成运作。同样地，当闪灯控制单元24接收到马达驱动逻辑控制单元20执行电压操作位准的转换所取得的各个供应电压准位(IN_A1/IN_A2、…、IN_N1/IN_N2)以及外部输入的一致能信号En后，其闪灯控制单元24将进一步被启动以驱动与输出端OUTO-OUTn连接的多组灯号241 (LEDO-LEDn)，并可依据玩具的输出状态控制灯号241 (LEDO-LEDn)的亮暗或闪烁，或是提供不同的灯色组合的变化。
[0034]综上所述，通过前述的设计可得知，本实用新型除了可直接通过内置闪灯控制的驱动芯片产生信号至驱动电路直接驱动马达的外，也可同时控制LED灯号的亮暗或闪烁，增加应用灵活度，并可有效简化元件所占用芯片的资源。
[0035]虽然本实用新型以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟习相像技术者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求范围所界定的为准。
【权利要求】
1.一种内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，由一输入单元与一内置闪灯控制的驱动芯片连接所形成，其特征在于，其中该内置闪灯控制的驱动芯片包括: 一马达驱动逻辑控制单元，通过两个输入端电性连接于该输入单元，用以接收一第一控制信号与一第二控制信号，并通过四个输出端分别传送输出逻辑控制信号，用以驱动该玩具进行换相； 一马达驱动输出单元，至少具有四个晶体管及一对输出端，其中该四个晶体管的栅极端电性连接于该马达驱动逻辑控制单元的该四个输出端，并通过所述输出端控制该玩具的输出状态；以及 一闪灯控制单元，至少具有一驱动端与一输出端，其中该驱动端则接收外部一致能信号，而驱动与该输出端连接的多组灯号。
2.根据权利要求1所述的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，其特征在于，其中该马达驱动逻辑控制单元进一步包括: 一第一电阻，具有一第一端以及一第二端，其中该第一端连接于该输入单兀的一第一输出端； 一第二电阻，具有一第一端连接于该第一电阻的该第二端，以及一第二端耦接至接地端; 一第一电压位准转换器，连接于该第一电阻与该第二电阻间的节点，对该输入单元所提供的该第一控制信号，进行电压操作位准的转换，以产生一第一供应电压准位； 一第三电阻，具有一第一端以及一第二端，其中该第一端连接于该输入单兀的一第二输出端； 一第四电阻，具有一第一端连接于该第三电阻的该第二端，以及一第二端耦接至接地端; 一第二电压位准转换器，连接于该第三电阻与该第四电阻间的节点，对该输入单元所提供的该第二控制信号，进行电压操作位准的转换，以产生一第二供应电压准位；以及一驱动单元，电性连接于该第一电压位准转换器与该第二电压位准转换器，根据电压操作位准的转换结果所取得的该第一供应电压准位与该第二供应电压准位，驱动四个输出端分别传送输出逻辑控制信号。
3.根据权利要求1所述的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，其特征在于，其中该闪灯控制单元进一步包含两个输入控制端，电性连接于该马达驱动逻辑控制单元，用以接收根据电压操作位准的转换结果所取得的第一供应电压准位与第二供应电压准位。
4.根据权利要求1所述的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，其特征在于，其中该马达驱动输出单元的第一输出端与第二输出端连接于该玩具的一直流马达，以控制该玩具的输出状态。
5.根据权利要求4所述的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，其特征在于，其中该第一输出端与该直流马达的一第一输入端连接。
6.根据权利要求4所述的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，其特征在于，其中该第二输出端与该直流马达的一第二输入端连接。
7.根据权利要求1所述的内置闪灯控制的玩具马达驱动系统，其特征在于，其中该致能信号进一步包含一高电压准位与一低电压准位，用以决定是否有致能该闪灯控制单元。
【文档编号】H05B37/02GK203691311SQ201420010159
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】蔡辉源, 陈韦缙, 陈浩铭 申请人:晶致半导体股份有限公司