CMOS马达驱动电路的制作方法

本实用新型涉及马达驱动领域，特别是涉及一种CMOS马达驱动电路。

背景技术：

玩具运动控制系统中，需要通过马达的正转、反转实现玩具的运动，马达驱动电路普遍采用H桥式驱动电路。现有的驱动控制电路大多采用分离器件实现，并通过双极工艺制备驱动控制电路。因此，对输入控制信号的要求比较高，输入信号不能同时为高，否则会出现共态导通的情况，导致电路损坏；其次，采用双极工艺会增加器件占用的版图，同时工艺复杂，成本大大提升。

因此，如何驱动电路被烧坏，同时简化工艺，降低成本已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种CMOS马达驱动电路，用于解决现有技术中驱动电路易烧毁、工艺复杂、成本高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种CMOS马达驱动电路，所述CMOS马达驱动电路至少包括：

过温保护模块，逻辑模块、驱动模块、第一半桥开关及第二半桥开关；

所述过温保护模块对所述CMOS马达驱动电路的工作温度进行检测，并输出相应的过温控制信号；

所述逻辑模块连接于所述过温保护模块的输出端，并接收第一输入信号及第二输入信号，对所述第一输入信号及所述第二输入信号译码得到第一～第四控制信号，并在所述过温控制信号有效时输出停止所述马达的信号；

所述驱动模块连接于所述逻辑模块的输出端，对所述第一～第四控制信号进行电平转换及功率放大并得到第一～第四驱动信号；

所述第一半桥开关及所述第二半桥开关的输入端分别连接所述驱动模块的输出端，基于所述第一～第四驱动信号驱动所述第一半桥开关及所述第二半桥开关中各开关管的导通和关断，进而获得马达控制信号；

其中，所述逻辑模块包括第一与非门、第一或非门、第二与非门、第三与非门、第二或非门、第三或非门、第四或非门、第四与非门、第一与门、第五与非门及第二与门；所述第一与非门的输入端分别接收所述第一输入信号及所述第二输入信号；所述第一或非门的输入端分别接收所述第一输入信号及所述第二输入信号；所述第二与非门的输入端分别连接所述第一输入信号及所述第一与非门的输出端；所述第三与非门的输入端分别连接所述第二输入信号及所述第一与非门的输出端；所述第二或非门的输入端分别连接所述第二与非门的输出端及所述过温控制信号；所述第三或非门的输入端分别连接所述第三与非门的输出端及所述过温控制信号；所述第四或非门的输入端分别连接所述第一或非门的输出端及所述过温控制信号；所述第四与非门的输入端分别连接所述第二或非门及所述第四或非门的输出端，输出所述第一控制信号；所述第一与门的输入端分别连接所述第二或非门的反相输出端及所述第四或非门的输出端，输出所述第二控制信号；所述第五与非门的输入端分别连接所述第三或非门及所述第四或非门的输出端，输出所述第三控制信号；所述第二与门的输入端分别连接所述第三或非门的反相输出端及所述第四或非门的输出端，输出所述第四控制信号。

可选地，所述过温保护模块包括带隙基准单元及比较单元；所述带隙基准单元输出第一基准电压及温度采样信号；所述比较单元的输入端分别连接所述第一基准电压及所述温度采样信号，输出所述过温控制信号。

更可选地，所述过温保护模块还包括偏置单元，所述偏置单元为所述带隙基准单元及所述比较单元提供偏置信号。

更可选地，所述带隙基准单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第二二极管、放大器、第四电阻及第五电阻；

所述第一电阻的一端连接所述放大器的输出端，另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接地；

所述第三电阻的一端连接所述放大器的输出端，另一端连接第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极接地，所述第二二极管的阳极输出所述温度采样信号；

所述放大器的反相输入端连接所述第一电阻与所述第二电阻的连接节点，正相输入端连接所述第三电阻与所述第二二极管的连接节点，输出端连接依次串联的第四电阻及第五电阻，所述第五电阻接地，所述第四电阻及所述第五电阻的连接节点输出所述第一基准电压。

更可选地，所述过温保护模块还包括二选一单元，所述二选一单元的输入端分别连接所述第一基准电压及所述第一基准电压分压后得到的第二基准电压，选择端连接所述比较单元的输出端。

可选地，所述第一或非门输出所述过温保护模块的使能信号。

可选地，所述逻辑模块还包括连接于所述第一与非门、所述第一或非门、所述第二与非门及所述第三与非门的输入端与各输入信号之间的电平转换单元。

可选地，所述CMOS马达驱动电路还包括输入模块，所述输入模块连接于各输入信号与所述逻辑模块之间，所述输入模块包括分别连接于所述第一输入信号及所述第二输入信号的第一静电保护单元及第二静电保护单元，所述第一静电保护单元及所述第二静电保护单元的输出端分别连接一一端接地的电阻。

可选地，所述第一半桥开关包括第一上拉管及第一下拉管；所述第一上拉管的源极连接电源电压，栅极连接第一驱动信号，漏极连接所述第一下拉管的漏极；所述第一下拉管的栅极连接第二驱动信号，源极接地；所述第一上拉管及所述第一下拉管的漏极输出第一马达控制信号。

可选地，所述第二半桥开关包括第二上拉管及第二下拉管；所述第二上拉管的源极连接电源电压，栅极连接第三驱动信号，漏极连接所述第二下拉管的漏极；所述第二下拉管的栅极连接第四驱动信号，源极接地；所述第二上拉管及所述第二下拉管的漏极输出第二马达控制信号。

更可选地，所述上拉管为PMOS管，所述下拉管为NMOS管。

如上所述，本实用新型的CMOS马达驱动电路，具有以下有益效果：

本实用新型的CMOS马达驱动电路通过CMOS工艺制备，成本低，且适于驱动马达正转、反转、停止及刹车，工作电压范围宽。

本实用新型的CMOS马达驱动电路内置过热保护电路，一旦超过设定值，内部电路将立即关断输出功率管，切断负载电流，避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患；且过热保护电路具有温度迟滞功能，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对电路进行控制，安全系数大大提高。

附图说明

图1显示为本实用新型的CMOS马达驱动电路的结构示意图。

图2显示为本实用新型的CMOS马达驱动电路的工作原理示意图。

元件标号说明

1 CMOS马达驱动电路

11 输入模块

111～112 第一～第二静电保护单元

12 过温保护模块

121 带隙基准单元

121a 放大器

122 二选一单元

123 比较单元

124 偏置单元

13 逻辑模块

131～132 第一～第二电平转换单元

14 驱动模块

141～144 第一～第四驱动单元

15 第一半桥开关

16 第二半桥开关

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实用新型提供一种CMOS马达驱动电路1，所述CMOS马达驱动电路1包括：

过温保护模块12，逻辑模块13、驱动模块14、第一半桥开关15及第二半桥开关16。

如图1所示，作为本实用新型的一种实现方式，所述CMOS马达驱动电路1还包括输入模块11。

具体地，所述输入模块11包括第一静电保护单元111、第二静电保护单元112、第七电阻R7及第八电阻R8。所述第一静电保护单元111的输入端接收所述第一输入信号INA，输出端连接所述逻辑模块13，所述第七电阻R7的一端连接所述第一静电保护单元111的输出端，另一端接地。所述第二静电保护单元112的输入端接收所述第二输入信号INB，输出端连接所述逻辑模块13，所述第八电阻R8的一端连接所述第二静电保护单元112的输出端，另一端接地。

需要说明的是，所述第一静电保护单元111及所述第二静电保护单元112可采用任意可实现静电保护的具体电路结构，在本实施例中采用串联二极管结构，在此不一一赘述。

如图1所示，所述过温保护模块12对所述CMOS马达驱动电路1的工作温度进行检测，并输出相应的过温控制信号OUT_OT。

具体地，在本实施例中，所述过温保护模块12包括带隙基准单元121、二选一单元122及比较单元123。所述带隙基准单元121输出第一基准电压、第二基准电压及温度采样信号；所述二选一单元122的输入端分别连接所述第一基准电压及所述第二基准电压，选择端连接所述比较单元123的输出端；所述比较单元123的输入端分别连接所述二选一单元122的输出端及所述温度采样信号，输出所述过温控制信号OUT_OT。

更具体地，所述带隙基准单元121包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管Q1、第二二极管Q2、放大器121a、第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6。所述第一电阻R1的一端连接所述放大器121a的输出端，另一端连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接所述第一二极管Q1的阳极，所述第一二极管Q1的阴极接地。所述第三电阻R3的一端连接所述放大器121a输出端，另一端连接第二二极管Q2的阳极，所述第二二极管Q2的阴极接地。所述第二二极管Q2的阳极输出所述温度采样信号。所述放大器121a的反相输入端连接所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的连接节点，正相输入端连接所述第三电阻R3与所述第二二极管Q2的连接节点，输出端连接依次经所述第四电阻R4、第五电阻R5及第六电阻R6接地。所述第四电阻R4及所述第五电阻R5的连接节点输出所述第一基准电压，所述第五电阻R5及所述第六电阻R6的连接节点输出所述第二基准电压，所述第一基准电压大于所述第二基准电压。

更具体地，所述二选一单元122的第一输入端连接所述第一基准电压，第二输入端连接所述第二基准电压，选择端连接所述比较单元123的输出端。当所述比较单元123的输出信号为高电平时所述二选一单元122输出所述第一基准电压，当所述比较单元123的输出信号为低电平时所述二选一单元122输出所述第二基准电压。

更具体地，所述比较单元123的正相输入端连接所述二选一单元122的输出端，反相输入端接收所述温度采样信号，输出所述过温控制信号OUT_OT。所述比较单元123的输入信号与输入端对应的连接关系可互换，通过反相器调整极性满足本实用新型的逻辑关系即可，不以本实施例为限。

作为本实用新型的一种实现方式，所述过温保护模块12还包括偏置单元124，所述偏置单元124为所述带隙基准单元121及所述比较单元123提供偏置信号，具体电路不限。

需要说明的是，本实施例通过所述第一基准电压、所述第二基准电压实现温度迟滞，随着温度的升高，当所述温度采样信号大于所述第一基准电压时，所述过温控制信号OUT_OT有效；随着温度的降低，当所述温度采样信号小于所述第二基准电压时，所述过温控制信号OUT_OT失效。在实际应用中，所述过温保护模块12可不具备温度迟滞功能，此时，所述带隙基准单元121不包括第六电阻R6，所述带隙基准单元121仅输出所述第一基准电压，所述比较单元123的正相输入端直接连接所述第一基准电压，当温度采样信号大于所述第一基准电压时，所述过温控制信号OUT_OT有效，当所述温度采样信号小于所述第一基准电压时，所述过温控制信号OUT_OT失效。

如图1所示，所述逻辑模块13连接于所述输入模块11及所述过温保护模块12的输出端，对所述第一输入信号INA及所述第二输入信号INB译码得到第一～第四控制信号，并在所述过温控制信号OUT_OT有效时输出停止所述马达的信号。

具体地，所述逻辑模块13包括第一与非门nand_1、第一或非门nor_1、第二与非门nand_2、第三与非门nand_3、第二或非门nor_2、第三或非门nor_3、第四或非门nor_4、第四与非门nand_4、第一与门and_1、第五与非门nand_5及第二与门and_2。所述第一与非门nand_1的输入端分别接收经电平转换后的所述第一输入信号INA及所述第二输入信号INB；所述第一或非门nor_1的输入端分别接收经电平转换后的所述第一输入信号INA及所述第二输入信号INB；所述第二与非门nand_2的输入端分别连接经电平转换后的所述第一输入信号INA及所述第一与非门nand_1的输出端；所述第三与非门nand_3的输入端分别连接经电平转换后的所述第二输入信号INB及所述第一与非门nand_1的输出端；所述第二或非门nor_2的输入端分别连接所述第二与非门nand_2的输出端及所述过温控制信号OUT_OT；所述第三或非门nor_3的输入端分别连接所述第三与非门nand_3的输出端及所述过温控制信号OUT_OT；所述第四或非门nor_4的输入端分别连接所述第一或非门nor_1的输出端及所述过温控制信号OUT_OT；所述第四与非门nand_4的输入端分别连接所述第二或非门nor_2及所述第四或非门nor_4的输出端，输出所述第一控制信号；所述第一与门and_1的输入端分别连接所述第二或非门nor_2的反相输出端及所述第四或非门nor_4的输出端，输出所述第二控制信号；所述第五与非门nand_5的输入端分别连接所述第三或非门nor_3及所述第四或非门nor_4的输出端，输出所述第三控制信号；所述第二与门and_4的输入端分别连接所述第三或非门nor_3的反相输出端及所述第四或非门nor_4的输出端，输出所述第四控制信号。

需要说明的是，所述第一或非门nor_1输出所述过温保护模块12的使能信号ENA，所述使能信号ENA低有效，即当马达正转、反转或刹车时所述过温保护模块12开始工作。在实际应用中，可通过其他信号提供使能信号或不增加使能信号，所述过温保护模块12上电即工作。

具体地，作为本实用新型的一种实现方式，所述逻辑模块13还包括第一电平转换单元131及第二电平转换单元132，连接于所述第一与非门nand_1、所述第一或非门nor_1、所述第二与非门nand_2及所述第三与非门nand_3的输入端与各输入信号之间，用于实现电平转换。

如图1所示，所述驱动模块14连接于所述逻辑模块13的输出端，对所述第一～第四控制信号进行电平转换及功率放大并得到第一～第四驱动信号。

具体地，在本实施例中，所述驱动模块14包括第一驱动单元141、第二驱动单元142、第三驱动单元143及第四驱动单元144，各驱动单元的结构相同，任意可实现电平转换及功率放大的结构均适用于本实用新型。

如图1所示，所述第一半桥开关15连接所述驱动模块14的输出端，基于所述第一驱动信号及所述第二驱动信号驱动所述第一半桥开关15输出第一马达控制信号OUTA。

具体地，所述第一半桥开关15包括第一上拉管及第一下拉管，所述第一上拉管的源极连接电源电压，栅极连接第一驱动信号，漏极连接所述第一下拉管的漏极；所述第一下拉管的栅极连接第二驱动信号，源极接地；所述第一上拉管及所述第一下拉管的漏极输出第一马达控制信号OUTA。

如图1所示，所述第二半桥开关16连接所述驱动模块14的输出端，基于所述第三驱动信号及所述第四驱动信号驱动所述第二半桥开关16输出第二马达控制信号OUTB。

具体地，所述第二半桥开关16包括第二上拉管及第二下拉管，所述第二上拉管的源极连接电源电压，栅极连接第三驱动信号，漏极连接所述第二下拉管的漏极；所述第二下拉管的栅极连接第四驱动信号，源极接地；所述第二上拉管及所述第二下拉管的漏极输出第二马达控制信号OUTB。

具体地，所述第一上拉管及所述第二上拉管为PMOS管，所述第一下拉管及所述第二上拉管为NMOS管。

如图2所示，所述CMOS马达驱动电路1的工作原理如下：

当所述第一输入信号INA为高电平，所述第二输入信号INB为低电平时，所述逻辑模块13输出的第一～第四控制信号的电平依次为0011。所述第一半桥开关15中第一上拉管导通、第一下拉管截止，所述第一马达控制信号OUTA为高电平；所述第二半桥开关16中第二上拉管截止、第二下拉管导通，所述第二马达控制信号OUTB为低电平；马达正转。

当所述第一输入信号INA为低电平，所述第二输入信号INB为高电平时，所述逻辑模块13输出的第一～第四控制信号的电平依次为1100。所述第一半桥开关15中第一上拉管截止、第一下拉管导通，所述第一马达控制信号OUTA为低电平；所述第二半桥开关16中第二上拉管导通、第二下拉管截止，所述第二马达控制信号OUTB为高电平；马达反转。

当所述第一输入信号INA为低电平，所述第二输入信号INB为低电平时，所述逻辑模块13输出的第一～第四控制信号的电平依次为1010。所述第一半桥开关15中第一上拉管截止、第一下拉管截止，所述第一马达控制信号OUTA为高阻状态；所述第二半桥开关16中第二上拉管截止、第二下拉管截止，所述第二马达控制信号OUTB为高阻状态；马达停止。

当所述第一输入信号INA为高电平，所述第二输入信号INB为高电平时，所述逻辑模块13输出的第一～第四控制信号的电平依次为1111。所述第一半桥开关15中第一上拉管截止、第一下拉管导通，所述第一马达控制信号OUTA为低电平；所述第二半桥开关16中第二上拉管截止、第二下拉管导通，所述第二马达控制信号OUTB为低电平；马达刹车。

当所述过温控制信号OUT_OT有效时，无论所述第一输入信号INA及所述第二输入信号INB为何电平，所述逻辑模块13输出的第一～第四控制信号的电平依次为1010，马达停止。

本实用新型的CMOS马达驱动电路通过CMOS工艺制备，成本低，适于驱动马达正转、反转、停止及刹车，工作电压范围宽。且内置过热保护电路，一旦超过设定值，内部电路将立即关断输出功率管，切断负载电流，避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患；通过温度迟滞功能，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对电路进行控制，安全系数大大提高。

综上所述，本实用新型提供一种CMOS马达驱动电路，包括：过温保护模块，逻辑模块、驱动模块、第一半桥开关及第二半桥开关；所述过温保护模块对所述CMOS马达驱动电路的工作温度进行检测，并输出相应的过温控制信号；所述逻辑模块连接于所述过温保护模块的输出端，并接收第一输入信号及第二输入信号，对所述第一输入信号及所述第二输入信号译码得到第一～第四控制信号，并在所述过温控制信号有效时输出停止所述马达的信号；所述驱动模块连接于所述逻辑模块的输出端，对所述第一～第四控制信号进行电平转换及功率放大并得到第一～第四驱动信号；所述第一半桥开关及所述第二半桥开关的输入端分别连接所述驱动模块的输出端，基于所述第一～第四驱动信号驱动所述第一半桥开关及所述第二半桥开关中各开关管的导通和关断，进而获得马达控制信号。本实用新型的CMOS马达驱动电路通过CMOS工艺制备，成本低，适于驱动马达正转、反转、停止及刹车，工作电压范围宽；且内置过热保护电路，一旦超过设定值，内部电路将立即关断输出功率管，切断负载电流，避免温度持续升高造成塑料封装冒烟、起火等安全隐患；通过温度迟滞功能，确保电路恢复到安全温度后，才允许重新对电路进行控制，安全系数大大提高。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。