一种电机驱动集成电路的制作方法

本实用新型涉及电机驱动技术领域，更具体地说，它涉及一种电机驱动集成电路。

背景技术：

电机作为执行元件，广泛应用在各种自动挂控制系统中，电机在工作的过程中若只给电机的端子上接上不变的电压，则无法去控制电机的工作参数，而实际中电机需要控制转速、转矩和位置等，需要随时调节电压电流。

若需要控制电机的工作参数，则需要生成控制信号，这种控制信号是从控制器（如MCU或者DSP）中给出的，不能直接去改变电压电流，所以就需要加一个电机驱动电路，将控制信号真正转化施加给电机的电压电流信号。

而现有的电机驱动电路主要由MOSFET搭建的全桥驱动电路组成，而控制器控制全桥驱动电路则需要在控制器与全桥驱动器之间搭建控制全桥的电路，控制全桥的电路主要由三极管搭建而成的信号放大电路组成，信号放大电路增加控制器的带载驱动能力，由于MOSFET与三极管需要大量外围电阻电容器件来保证电路的正常工作，因此现有的电机驱动电路中元器件多，电路板布图复杂且体积大。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种电机驱动集成电路，其具有电子元件小，电路板体积小的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种电机驱动集成电路，包括直流电源电路、控制中心电路、多个输入隔离电路以及多个驱动执行电路；

直流电源电路的输入端电连接有电机直流电源，直流电源电路具有多组电压不同的直流电压输出端，其中一个直流电压输出端上电连接有降压芯片，降压芯片具有直流芯片输出端，直流电源电路中的所有负极均电连接；

控制中心电路包括具有多个电源引脚、多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片，电源引脚与直流芯片输出端电连接，输入引脚与输入隔离电路电连接，控制引脚与驱动执行电路电连接；

输入隔离电路包括依次电连接的电平兼容组件、差分输入组件、隔离芯片以及信号输出组件，电平兼容组件用于兼容电压不同的外界差分信号，差分输入组件接收外界差分信号，隔离芯片用于隔离差分输入组件与信号输出组件，信号输出组件与控制中心的输入引脚电连接；

驱动执行电路包括依次电连接的驱动输入组件以及电机驱动组件，驱动输入组件有多个，驱动输入组件与控制中心电路的多个控制引脚电连接，电机驱动组件与电机电连接。

通过上述技术方案，直流电源电路提供使电路正常工作的工作电源，多组电压不同的直流电压输出端能够满足电路中工作电压不同的芯片，控制中心电路的输入引脚够接收输入隔离电路的输入信号，从而再通过控制引脚向驱动执行电路发送控制电机的信号，而使用集成的驱动输入组件以及电机驱动组件，降低了电路中的元器件数量，从而降低了电路板的体积。

进一步的，差分输入组件包括电阻R45、电阻R47、电容C15以及半导体二极管D5，电阻R47的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与半导体二极管D5的负极电连接，半导体二极管D5的正极与外界差分信号的负相电连接，半导体二极管D5的正极与负极之间电连接有电阻R45与电容C15，电阻R45与电容C15并联；

电平兼容组件包括多个并联的兼容电阻，兼容电阻的一端与电阻R47上未与半导体二极管D5电连接的一端电连接，兼容电阻的另一端用于与另一个电压的外界差分信号的正相电连接；

隔离芯片具有六个引脚，引脚一与半导体二极管D5的负极电连接，引脚三与半导体二极管D5的正极电连接，引脚六与直流电压输出端的正极电连接，引脚四与直流电压输出端的负极电连接；

信号输出组件包括电阻R58、电阻R63、电容C29以及斯密特触发反相器U4A，电阻R58电连接在隔离芯片的引脚五与引脚六之间，电阻R63的一端与引脚五电连接，另一端通过电容C29与直流电压输出端的负极电连接，斯密特触发反相器U4A的输入端和电阻R63上未与引脚五电连接的一端电连接，斯密特触发反向器U4A的输出端与一个输入引脚电连接。

通过上述技术方案，差分输入组件能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片识别解析外界的信号，电平兼容组件可以使差分输入组件能接收电平不同的外界差分信号，从而提高电机驱动集成电路对外界差分信号的接收能力。

进一步的，差分输入组件包括电阻R5、电阻R6、电容C18以及半导体二极管D9，电阻R6的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与半导体二极管D9的负极电连接，半导体二极管D9的正极与外界差分信号的负相电连接，半导体二极管D9的正极与负极之间电连接有电阻R5与电容C18，电阻R5与电容C18并联；

电平兼容组件包括多个并联的兼容电阻，兼容电阻的一端与电阻R6上未与半导体二极管D9电连接的一端电连接，兼容电阻的另一端用于与另一个电压的外界差分信号的正相电连接；

隔离芯片具有四个引脚，引脚一与半导体二极管D9的负极电连接，引脚二与半导体二极管D9的正极电连接，引脚三与直流电压输出端的负极电连接；

信号输出组件包括电阻R59、电阻R61、电容C28以及斯密特触发反相器U4C，隔离芯片的引脚四通过电阻R59与直流电压输出端的正极电连接，电阻R61的一端与引脚四电连接，另一端通过电容C28与直流电压输出端的负极电连接，斯密特触发反相器U4C的输入端和电阻R61上未与引脚四电连接的一端电连接，斯密特触发反向器U4C的输出端与一个输入引脚电连接。

通过上述技术方案，差分输入组件能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片识别解析外界的信号，电平兼容组件可以使差分输入组件能接收电平不同的外界差分信号，从而提高电机驱动集成电路对外界差分信号的接收能力。

进一步的，差分输入组件包括电阻R29、电阻R7、电容C45以及半导体二极管D4，电阻R29的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与半导体二极管D4的负极电连接，半导体二极管D4的正极与外界差分信号的负相电连接，半导体二极管D4的正极与负极之间电连接有电阻R7与电容C45，电阻R7与电容C45并联；

隔离芯片具有四个引脚，引脚一与半导体二极管D4的负极电连接，引脚二与半导体二极管D4的正极电连接，引脚三与直流电压输出端的负极电连接；

信号输出组件包括电阻R44、电阻R51、电阻R15以及电容C132，隔离芯片的引脚四通过电阻R44与直流电压输出端的正极电连接，电阻R51的一端与引脚四电连接，另一端通过电容C132与直流电压输出端的负极电连接，电阻R15一端和电阻R11上未与引脚四电连接的一端电连接，电阻R15另一端与直流电压输出端的正极电连接，且电阻R15另一端与一个输入引脚电连接。

通过上述技术方案，差分输入组件能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片识别解析外界的信号，从而提高电机驱动集成电路对外界差分信号的接收能力。

进一步的，驱动输入组件包括电阻R120、电阻R127以及电容C88，一个控制引脚通过依次串联的电阻R120与电阻R127电连接直流电压输出端的负极，电容C88并联在电阻R127的两端；

电机驱动组件采用PS21765芯片，PS21765芯片具有多个控制信号引脚以及多个控制输出引脚，每个控制信号引脚均电连接有一个驱动输入组件，电阻R120与电阻R127的连接点与控制信号引脚电连接，控制输出引脚与电机上的引脚电连接。

通过上述技术方案，使用驱动输入组件以及与集成的电机驱动组件，能够降低电路中的元器件数量，达到降低电路板体积的目的。

进一步的，还设置有报警电路，报警电路包括电阻R57、三极管Q2、电阻R48、具有四个引脚的光耦P7、三极管Q1、电阻R38以及半导体二极管D1；

电阻R57的一端与一个控制引脚电连接，其另一端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的发射极与直流芯片输出端的正极电连接，三极管Q2的集电极通过电阻R48与光耦P7的引脚一电连接，光耦P7的引脚二与直流芯片输出端的负极电连接；

光耦P7的引脚三通过电阻R38与半导体二极管D1的正极电连接，引脚三还与三极管Q1的基极电连接，引脚四与三极管Q1的集电极以及半导体二极管D1的负极均电连接，三极管Q1的发射极与半导体二极管D1的正极电连接，三极管Q1的正极与负极输出报警差分信号。

通过上述技术方案，当控制芯片与电阻R57电连接的一个控制引脚输出低电平信号时，三极管Q2导通，光耦P7的引脚一与引脚二之间导通，引脚三与引脚四之间也导通，使得半导体二极管D1的正极与负极之间实现电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间变得没有压差；当控制芯片与电阻R57电连接的一个控制引脚输出高电平信号时，三极管Q2断开，光耦P7的引脚一与引脚二之间断开，引脚三与引脚四之间也断开，使得半导体二极管D1的正极与负极之间没有电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间具有正常的压差；让外界能识别差分信号的设备识别出差分信号的变化，实现报警的目的。

进一步的，控制中心电路还电连接有控制存储组件，所述控制存储组件包括：与控制芯片通过IIC总线电连接的存储芯片，存储芯片具有八个引脚，引脚一、引脚二、引脚三、引脚四以及引脚七均与直流芯片输出端的负极电连接，引脚五与一个控制引脚电连接，引脚六与另一个控制引脚电连接，引脚八与直流芯片输出端的正极电连接；

引脚五通过电阻R30与直流芯片输出端的正极电连接，引脚六通过电阻R21与直流芯片输出端的正极电连接。

通过上述技术方案，控制芯片通过IIC总线与存储芯片进行通信，从而在存储芯片内读取或者存储数据。

进一步的，直流芯片输出端的正极与负极之间电连接有多个滤波电容。

通过上述技术方案，滤板电容能够提高直流芯片输出端的电压拨动幅度，还能滤去电压波形上的尖峰毛刺，提高工作电源的质量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：直流电源电路提供多组高质量的工作电源，能够满足电路中工作电压不同的芯片，输入隔离电路将外界差分信号转化为脉冲信号后发送给控制中心电路，控制中心电路通过控制引脚向驱动执行电路发送控制电机的信号，使用集成的驱动输入组件以及电机驱动组件作为驱动执行电路，能降低电路板上元器件的数量以及电路板的体积。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路框图；

图2为本实用新型实施例电机直流电源与控制存储组件的电路原理图；

图3为本实用新型实施例直流电压输出端与降压芯片的电路原理图；

图4为本实用新型实施例控制芯片的电路原理图；

图5为本实用新型实施例输入隔离电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例驱动输入组件与电机驱动组件的电路原理图；

图7为本实用新型实施例报警电路的电路原理图。

附图标记：100、直流电源电路；110、电机直流电源；120、直流电压输出端；130、降压芯片；200、控制中心电路；210、控制芯片；220、控制存储组件；300、输入隔离电路；310、电平兼容组件；320、差分输入组件；330、隔离芯片；340、信号输出组件；400、驱动执行电路；410、驱动输入组件；420、电机驱动组件；500、报警电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

实施例

一种电机驱动集成电路，如图1所示，包括直流电源电路100、控制中心电路200、多个输入隔离电路300、多个驱动执行电路400以及报警电路500。

结合图2与图3所示，直流电源电路100采用由UC3848B芯片及外围电路组成的直流开关电源电路，使用UC3848B芯片组成的开关电源芯片为现有技术中常用的开关电源电路。直流电源电路100的输入端电连接有由整流桥芯片GBJ1510将交流电整流成直流而成的电机直流电源110，直流开关电源电路的正极为DC+，负极为0V。直流电源电路100具有多组电压不同的直流电压输出端120，开关电源电路输出有多路电源，部分路线为5V电源，部分路线为8V电源，部分路线为15V电源。其中8V的直流电压输出端120上电连接有降压芯片130，降压芯片130采用具有三个引脚的1117M3-5.0芯片，其一个引脚与8V电源电连接，一个引脚与0V电连接，另一个引脚为5.0V的电压。其中5V的直流电压输出端120上电连接有降压芯片130，降压芯片130采用具有三个引脚的1117M3-3.3芯片，其一个引脚与5V电源电连接，一个引脚与0V电连接，另一个引脚为3.3V的直流芯片输出端，直流电源电路100中的所有负极均电连接；直流芯片输出端的正极与负极之间电连接有多个滤波电容。滤板电容能够提高直流芯片输出端的电压拨动幅度，还能滤去电压波形上的尖峰毛刺，提高工作电源的质量。

如图4所示，控制中心电路200包括具有多个电源引脚、多个输入引脚与多个控制引脚的控制芯片210。控制芯片210可采用MCU或者DSP，本实施例中采用型号为TMS320F28034PNT的DSP及外围电路作为控制芯片210。电源引脚与3.3V的直流芯片输出端电连接，输入引脚与输入隔离电路300电连接，用于接收输入隔离电路300发送过来的信号，控制引脚与驱动执行电路400电连接，用于向驱动执行电路400发送控制信号让电机转动。

如图2所示，控制中心电路200中控制芯片210的还通过IIC总线电连接有控制存储组件220，控制存储组件220包括：与控制芯片210通过IIC总线电连接的存储芯片，存储芯片采用具有八个引脚的24C02。24C02为串行E2PROM，是基于I2C-BUS的存储器件，遵循二线制协议，由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点，在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用。存储芯片的引脚一、引脚二、引脚三、引脚四以及引脚七均与直流芯片输出端的负极电连接，引脚五与一个控制引脚电连接，引脚六与另一个控制引脚电连接，引脚八与直流芯片输出端的正极电连接。引脚五通过电阻R30与直流芯片输出端的正极电连接，引脚六通过电阻R21与直流芯片输出端的正极电连接。控制芯片210通过IIC总线与存储芯片进行通信，从而在存储芯片内读取或者存储数据。电阻R21与电阻R30为IIC总线的上拉电阻，他们能够使IIC总线上的数据更稳定。

如图5所示，多个输入隔离电路300中，一个输入隔离电路300包括依次电连接的电平兼容组件310、差分输入组件320、隔离芯片330以及信号输出组件340，电平兼容组件310能够接收电压不同的信号，差分输入组件320接收外界差分信号，外界差分信号具有正相与负相。隔离芯片330用于隔离差分输入组件320与信号输出组件340，信号输出组件340与DSP的一个输入引脚电连接，用于向DSP输出信号。

差分输入组件320包括电阻R45、电阻R47、电容C15以及半导体二极管D5，电阻R47的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与半导体二极管D5的负极电连接，半导体二极管D5的正极与外界差分信号的负相电连接，半导体二极管D5的正极与负极之间电连接有电阻R45与电容C15，电阻R45与电容C15并联。半导体二极管D5采用BAT54C芯片。

电平兼容组件310包括多个并联的兼容电阻，兼容电阻的一端与电阻R47上未与半导体二极管D5电连接的一端电连接，兼容电阻的另一端用于与另一个电压的外界差分信号的正相电连接。

隔离芯片330采用具有六个引脚的光耦TLP2362，引脚一与半导体二极管D5的负极电连接，引脚三与半导体二极管D5的正极电连接，引脚六与直流电压输出端120的正极电连接，引脚四与直流电压输出端120的负极电连接。

信号输出组件340包括电阻R58、电阻R63、电容C29以及斯密特触发反相器U4A，电阻R58电连接在隔离芯片330的引脚五与引脚六之间，电阻R63的一端与引脚五电连接，另一端通过电容C29与直流电压输出端120的负极电连接，斯密特触发反相器U4A的输入端和电阻R63上未与引脚五电连接的一端电连接，斯密特触发反向器U4A的输出端与一个输入引脚电连接。斯密特触发反相器U4A采用74HC14。

电压高的外界差分信号从兼容电阻远离电阻R47的一端上输入，电压低的外界差分信号从电阻R47的一端上输入，电压高的差分信号通过兼容电阻，输入到电压低的外界差分信号输入的一端上，从而实现电压不同的外界差分信号的兼容。差分输入组件320能将外界差分信号变为脉冲信号输出，斯密特触发反向器U4A能够增加脉冲信号输出的稳定性与平滑度，方便控制芯片210识别解析外界的信号，电平兼容组件310可以使差分输入组件320能接收电平不同的外界差分信号，从而提高电机驱动集成电路对外界差分信号的接收能力。

另一个输入隔离电路300中的差分输入组件320包括电阻R5、电阻R6、电容C18以及半导体二极管D9，电阻R6的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与半导体二极管D9的负极电连接，半导体二极管D9的正极与外界差分信号的负相电连接，半导体二极管D9的正极与负极之间电连接有电阻R5与电容C18，电阻R5与电容C18并联；

电平兼容组件310包括多个并联的兼容电阻，兼容电阻的一端与电阻R6上未与半导体二极管D9电连接的一端电连接，兼容电阻的另一端用于与另一个电压的外界差分信号的正相电连接；

隔离芯片330采用具有四个引脚的光耦EL357(B)，引脚一与半导体二极管D9的负极电连接，引脚二与半导体二极管D9的正极电连接，引脚三与直流电压输出端120的负极电连接。

信号输出组件340包括电阻R59、电阻R61、电容C28以及斯密特触发反相器U4C，隔离芯片330的引脚四通过电阻R59与直流电压输出端120的正极电连接，电阻R61的一端与引脚四电连接，另一端通过电容C28与直流电压输出端120的负极电连接，斯密特触发反相器U4C的输入端和电阻R61上未与引脚四电连接的一端电连接，斯密特触发反向器U4C的输出端与一个输入引脚电连接。斯密特触发反相器U4C采用74HC14。

差分输入组件320能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片210识别解析外界的信号，电平兼容组件310可以使差分输入组件320能接收电平不同的外界差分信号，从而提高电机驱动集成电路对外界差分信号的接收能力。

光耦TLP2362与光耦EL357(B)相比输出的信号更稳定。

另一个输入隔离电路300中没有电平兼容组件310。该输入隔离电路300包括差分输入组件320包括电阻R29、电阻R7、电容C45以及半导体二极管D4，半导体二极管D4采用BAT54C。电阻R29的一端与外界差分信号的正相电连接，其另一端与半导体二极管D4的负极电连接，半导体二极管D4的正极与外界差分信号的负相电连接，半导体二极管D4的正极与负极之间电连接有电阻R7与电容C45，电阻R7与电容C45并联。

隔离芯片330采用具有四个引脚的EL357(B)，引脚一与半导体二极管D4的负极电连接，引脚二与半导体二极管D4的正极电连接，引脚三与直流电压输出端120的负极电连接。

信号输出组件340包括电阻R44、电阻R51、电阻R15以及电容C132，隔离芯片330的引脚四通过电阻R44与直流电压输出端120的正极电连接，电阻R51的一端与引脚四电连接，另一端通过电容C132与直流电压输出端120的负极电连接，电阻R15一端和电阻R11上未与引脚四电连接的一端电连接，电阻R15另一端与直流电压输出端120的正极电连接，且电阻R15另一端与一个输入引脚电连接。

这个输入隔离电路300用于接收电压交底的外界差分信号，且对外界差分信号的识别精度要求不高，使用最少的元器件就能将外界差分信号变为脉冲信号输出，方便控制芯片210识别解析外界的信号，从而提高电机驱动集成电路对外界差分信号的接收能力。

如图6所示，驱动执行电路400包括依次电连接的驱动输入组件410以及电机驱动组件420，驱动输入组件410与控制中心电路200的多个控制引脚电连接，电机驱动组件420与电机电连接。驱动输入组件410包括电阻R120、电阻R127以及电容C88，一个控制引脚通过依次串联的电阻R120与电阻R127电连接直流电压输出端120的负极，电容C88并联在电阻R127的两端。

电机驱动组件420采用PS21765芯片以及其外围电路，PS21765是一种结构非常紧凑的智能功率模块，采用压注模封装技术，便于大批量生产。PS21765内部集成了IGBT硅片、栅极驱动及保护电路。PS21765非常适用于交流100~200V级小容量电机的变频控制。PS21765芯片具有多个控制信号引脚以及多个控制输出引脚，每个控制信号引脚均电连接有一个驱动输入组件410，电阻R120与电阻R127的连接点与控制信号引脚电连接，控制输出引脚与电机上的引脚电连接。

使用驱动输入组件410以及与集成的电机驱动组件420，能够降低电路中的元器件数量，达到降低电路板体积的目的。

如图7所示，报警电路500包括电阻R57、三极管Q2、电阻R48、具有四个引脚的光耦P7、三极管Q1、电阻R38以及半导体二极管D1。半导体二极管D1采用BAT54C芯片。光耦P7采用具有四个引脚的EL357(B)。

电阻R57的一端与一个控制引脚电连接，其另一端与三极管Q2的基极电连接，三极管Q2的发射极与直流芯片输出端的正极电连接，三极管Q2的集电极通过电阻R48与光耦P7的引脚一电连接，光耦P7的引脚二与直流芯片输出端的负极电连接。

光耦P7的引脚三通过电阻R38与半导体二极管D1的正极电连接，引脚三还与三极管Q1的基极电连接，引脚四与三极管Q1的集电极以及半导体二极管D1的负极均电连接，三极管Q1的发射极与半导体二极管D1的正极电连接，三极管Q1的正极与负极输出报警差分信号。

当控制芯片210与电阻R57电连接的一个控制引脚输出低电平信号时，三极管Q2导通，光耦P7的引脚一与引脚二之间导通，引脚三与引脚四之间也导通，使得半导体二极管D1的正极与负极之间实现电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间变得没有压差。当控制芯片210与电阻R57电连接的一个控制引脚输出高电平信号时，三极管Q2断开，光耦P7的引脚一与引脚二之间断开，引脚三与引脚四之间也断开，使得半导体二极管D1的正极与负极之间没有电连接，从而使施加在半导体二极管D1的正极与负极上且来自外界的差分信号正相与负相之间具有正常的压差；让外界能识别差分信号的设备识别出差分信号的变化，实现报警的目的。

电机驱动集成电路的工作过程为：直流电源电路100提供多组高质量的工作电源，如3.3V、5V、8V、15V的工作电源，这些工作电源能够满足电路中工作电压不同的芯片。输入隔离电路300将外界差分信号转化为脉冲信号后发送给控制中心电路200，控制中心电路200通过控制引脚向驱动执行电路400发送控制电机的信号，使用集成的驱动输入组件410以及电机驱动组件420作为驱动执行电路400，能降低电路板上元器件的数量以及电路板的体积。DSP还能通过控制引脚发出报警信号，让报警电路500提示员工发生电路发生异常状态。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。