專利名稱：一種單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種驅(qū)動電路，特別是一種單線圈非接觸無刷直流馬達驅(qū) 動電路。
背景技術(shù)：
單線圈無刷直流馬達相對于雙線圏結(jié)構(gòu)無刷直流馬達，其繞線方便且有效 的減小了線圏電阻、顯著的減小了溫升，從而提高了馬達工作效率并延長了其 使用壽命，因此得到了廣泛的應(yīng)用。
單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路的原理如圖1所示，電壓調(diào)整模塊把電源電 壓轉(zhuǎn)換為固定的基準電壓，該基準電壓給霍爾板放大器以及延遲比較器供電， 霍爾板^fcJ茲場變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，放大器把霍爾電壓放大同時配合后面的延 遲比較器提供一個遲滯區(qū)域，體現(xiàn)在磁場即磁場窗口。從遲滯比較器出來的兩 相不交疊方波信號，提供給馬達驅(qū)動電路的兩個輸入端。目前采用的霍爾馬達
驅(qū)動電路如圖2所示，即通過外接兩個PNP晶體管、電阻R1b、 R2b把雙線 圏應(yīng)用的芯片改為單線圏應(yīng)用方案。圖2中把電壓調(diào)整、霍爾板、放大器以及 遲滯比較器省略了 (見圖1),同樣，從遲滯比較器出來的兩相不交疊方波信號 提供分別提供給晶體管Q1b和Q2b的基極，當Q1b基級電位為高時，Q1b導(dǎo) 通，同時通過電阻R2b使得Q4b導(dǎo)通，此時晶體管Q2b和Q3b處于截至狀態(tài)。 同理，當晶體管Q2b導(dǎo)通時，Q3b導(dǎo)通，晶體管Q1b和Q4b處于截至狀態(tài)。 但是，因為功率管的驅(qū)動電流比較大，兩相不交疊方波信號波形上升沿以及下 降沿的交疊使得動態(tài)功耗比較大，同時該馬達驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)必須采用外置器件， 集成度低，而且增加了單線圏應(yīng)用的成本。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種集成度高、功耗低的單線圏無刷直流馬達驅(qū)動電路。
本實用新型的技術(shù)解決方案是 一種單線圏無刷直流馬達驅(qū)動電路，包括 4個NPN晶體管Q1、 Q2、 Q3、 Q4， 4個PNP晶體管Q7、 Q8、 Q11、 Q12， 以及電阻R1和R2;晶體管Q1和Q2的基極分別作為第一信號輸入端和第二 信號輸入端，接收來自前級驅(qū)動電路的兩相不交疊方波驅(qū)動信號，晶體管Q1 和Q2的發(fā)射極均接地，晶體管Q1的集電極和晶體管Q3的發(fā)射極相連并作為 第一信號輸出端，晶體管Q2的集電極和晶體管Q4的發(fā)射極相連并作為第二 信號輸出端，晶體管Q3的基極接晶體管Q7的集電極，晶體管Q11的發(fā)射極、 晶體管Q7的發(fā)射極和晶體管Q3的集電極均接至電壓源VCC,晶體管Q7的 基極同時與晶體管Q11的基極和集電極相連并經(jīng)電阻R1接至第二信號輸出端， 晶體管Q4的基極接晶體管Q8的集電極，晶體管Q12的發(fā)射極、晶體管Q8 的發(fā)射極和晶體管Q4的集電極均接至電壓源VCC，晶體管Q8的基^5^同時與 晶體管Q12的基極和集電極相連并經(jīng)電阻R2接至第一信號輸出端。
所述的單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路還包括避免晶體管Q1和晶體管Q3 同時導(dǎo)通，和避免晶體管Q2和晶體管Q4同時導(dǎo)通的同側(cè)保護電路。
所述的同側(cè)保護電路包括NPN晶體管Q5和Q6,晶體管Q5的集電極和 晶體管Q3的基極相連接，晶體管Q6的集電極和晶體管Q4的基極相連接，晶 體管Q5的發(fā)射極和晶體管Q6的發(fā)射極均接地，晶體管Q5的基極與晶體管 Q1的基極相連，晶體管Q6的基極與晶體管Q2的基極相連。
所述的單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路還包括避免晶體管Q1和晶體管Q2 同時導(dǎo)通的異側(cè)保護電路。
所述的異側(cè)保護電路包括NPN晶體管Q9、 Q10， PNP晶體管Q13、 Q14 以及電阻R3和R4，晶體管Q9的基極與晶體管Q13的發(fā)射極、電阻R3的一 端、晶體管Q5的基極相連結(jié)，晶體管Q9的集電極和晶體管Q14的基極相連 并接至第二信號輸入端，晶體管Q10的基極與晶體管Q14的發(fā)射極、電阻R4 的一端、晶體管Q6的基極相連結(jié)，晶體管Q10的集電極和晶體管Q13的基極相連并接至第一信號輸入端，晶體管Q9的發(fā)射極和晶體管Q10的發(fā)射極、 電阻R3的另一端、電阻R4的另一端均接地，晶體管Q13的集電極和晶體管 Q14的集電極相連并接至前級偏置信號。
所述的第一信號輸出端或第二信號輸出端與電源VCC之間還包括信號輸 出到電源的反向電動勢保護電路，所述的反向電動勢保護電路為二極管，二極 管的陽極接第一信號輸出端或第二信號輸出端，二極管的陰極接電壓源VCC。
所述的第 一信號輸出端或第二信號輸出端與地之間還包括輸出到地的反向 電動勢保護電路，所述的反向電動勢保護電路為二極管，二極管的陽極接地， 二極管的陰極接第 一信號輸出端或第二信號輸出端。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本實用新型內(nèi)部集成了四管NPN 橋式驅(qū)動電路，減少了單線圏驅(qū)動所需要的外置器件，減少了成本；利用兩對 差分結(jié)構(gòu)避免了四管NPN之間對管以及同側(cè)管的同時導(dǎo)通現(xiàn)象，顯著減少了 動態(tài)功耗；在電路中增加集成的二極管，利用二極管的鉗位功能來避免因馬達 定子線圈反向電動勢過高產(chǎn)生的擊穿現(xiàn)象，增加了電壓保護功能。本實用新型 單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路使用方便、可有效降低系統(tǒng)成本、減小動態(tài)功耗。

圖1為單線圏無刷直流馬達驅(qū)動電路的原理圖； 圖2為現(xiàn)有的一種單線圏無刷直流馬達驅(qū)動電^^圖； 圖3為本實用新型單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路的原理圖； 圖4為本實用新型單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路的一種具體實現(xiàn)電路圖。
具體實施方式

如圖3所示，為本實用新型馬達驅(qū)動電路的原理圖，包括4個NPN晶體 管Q1、 Q2、 Q3、 Q4, 4個PNP晶體管Q7、 Q8、 Q11、 Q12,以及電阻R1 和R2。晶體管Q1和Q2的基極分別作為第一信號輸入端IN1和第二信號輸入 端IN2,接收來自前級驅(qū)動電路的兩相不交疊方波驅(qū)動信號，晶體管Q1和Q2 的發(fā)射極均接地，晶體管Q1的集電極和晶體管Q3的發(fā)射極相連并作為第一信號輸出端DO,晶體管Q2的集電極和晶體管Q4的發(fā)射極相連并作為第二信 號輸出端DOB，晶體管Q3的基極接晶體管Q7的集電極，晶體管Q11的發(fā)射 極、晶體管Q7的發(fā)射極和晶體管Q3的集電極均接至電壓源VCC,晶體管Q7 的基極同時與晶體管Q11的基極和集電極相連并經(jīng)電阻R1接至第二信號輸出 端DOB,晶體管Q4的基極接晶體管Q8的集電極，晶體管Q12的發(fā)射極、晶 體管Q8的發(fā)射極和晶體管Q4的集電極均接至電壓源VCC,晶體管Q8的基 極同時與晶體管Q12的基極和集電極相連并經(jīng)電阻R2接至第一信號輸出端 DO。正常工作時，因為電路的對稱性，假設(shè)晶體管Q1的基極信號為高電位、 晶體管Q2的基極信號為低電位，即晶體管Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)、晶體管Q2處于 截止狀態(tài)，同時通過電阻R1、晶體管Q11、 Q7以及電阻R2、晶體管Q12、 Q8分別使得晶體管Q3截止、Q4導(dǎo)通，此時輸出端DO為低電位，輸出端DOB 為高電位，二者M相關(guān)系。
如圖4所示，為按照圖3的原理圖設(shè)計的一種具體電路結(jié)構(gòu)，它由四管橋 電路(包括NPN晶體管Q1、 Q2、 Q3、 Q4),同側(cè)保護電路(包括NPN晶體 管Q5、 Q6),異側(cè)保護電路(包括NPN晶體管Q9、 Q10, PNP晶體管Q13、 Q14和電阻R3、 R4)，以及反向電動勢保護電路(包括二極管D1、 D2、 D3、 D4)組成。
晶體管Q13的基極、晶體管Q14的基極分別作為輸入端，接收來自前級 的雙相不交疊方波輸出信號，晶體管Q13、晶體管Q14的集電極相連接并且和 電阻R5的一端連接在一起，電阻R5的另一端連接晶體管Q15的發(fā)射極，晶 體管Q15的基極與電壓基準相連，晶體管Q15的集電極與二極管D5的陰極相 連，二極管D5的陽極與電源相連。其中，電壓基準來自前級電壓調(diào)整模塊的 輸出基準電壓，正常工作時候，電源通過二極管D5以及晶體管Q15給晶體管 Q13、 Q14提供電流。電阻R3、 R4的一端、晶體管Q1、 Q2、 Q5、 Q6、 Q9、 Q10的發(fā)射極均接地電位，晶體管Q3和Q4的集電極、晶體管Q7、 Q8、 Q11 和Q12的發(fā)射極接電源電壓，晶體管Q13的發(fā)射極接電阻R3的一端以及晶體管Q9、 Q5、 Q1的基極，晶體管Q9的集電極接晶體管Q14的基極，晶體管 Q5的集電極接晶體管Q7的集電極和晶體管Q3的基極，晶體管Q1的集電極 接晶體管Q3的發(fā)射極以及電阻R2的一端，晶體管Q11的基極與集電極連接 在一起，同時接晶體管Q7的基極、電阻R1的一端，晶體管Q14的發(fā)射極接 電阻R4的一端以及晶體管Q10、 Q6、 Q2的基極，晶體管Q10的集電極接晶 體管Q13的基極，晶體管Q6的集電極接晶體管Q8的集電極和晶體管Q4的 基極，晶體管Q2的集電極接晶體管Q4的發(fā)射極以及電阻R1的一端，晶體管 Q12的基極與集電極連接在一起，同時接晶體管Q8的基極、電阻R2的一端。 正常工作時，因為電路的對稱性，假設(shè)晶體管Q13的基極信號為高電位，則晶 體管Q14的基極信號為低電位，從而晶體管Q1導(dǎo)通，Q2截止，同時通過電 阻R1、晶體管Q11、 Q7以及電阻R2、晶體管Q12、 Q8分別使得晶體管Q3 截止、Q4導(dǎo)通。晶體管Q9保證Q14的基極電位為低，使得Q1導(dǎo)通的時候 Q2始終保持截止狀態(tài)；Q5保證Q3的基極電位為低，從而保證Q3此時處于 截止狀態(tài)，保^〖正了同側(cè)驅(qū)動管不同時導(dǎo)通。
二極管D1和晶體管Q3并聯(lián)，陰極接晶體管Q3的集電極，陽極接晶體管 Q3的發(fā)射極。二極管D2和晶體管Q4并聯(lián)，陰極接晶體管Q4的集電極，陽 極接晶體管Q4的發(fā)射極。當晶體管Q3的發(fā)射極和集電極之間的電壓或者晶 體管Q4的發(fā)射極和集電極之間的電壓差超過二極管的正向壓降時候，二極管 導(dǎo)通，實現(xiàn)輸出端到電源的電壓保護功能。
二極管D3跨接在晶體管Q1的BC結(jié)之間，陰極接晶體管Q1的集電極， 陽極接晶體管Q1的基極。二極管D4跨接在晶體管Q2的BC結(jié)之間，陰極接 晶體管Q2的集電極，陽極接晶體管Q2的基極。當晶體管Q1的集電極和基極 之間的電壓或者晶體管Q2的集電極和基極之間的電壓超過二極管的反向擊穿 電壓的時候，二極管導(dǎo)通，實現(xiàn)輸出端電壓到地的電壓保護功能。
本實用新型說明書中未詳細描述內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求1、一種單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路，其特征在于包括4個NPN晶體管Q1、Q2、Q3、Q4，4個PNP晶體管Q7、Q8、Q11、Q12，以及電阻R1和R2；晶體管Q1和Q2的基極分別作為第一信號輸入端和第二信號輸入端，接收來自前級驅(qū)動電路的兩相不交疊方波驅(qū)動信號，晶體管Q1和Q2的發(fā)射極均接地，晶體管Q1的集電極和晶體管Q3的發(fā)射極相連并作為第一信號輸出端，晶體管Q2的集電極和晶體管Q4的發(fā)射極相連并作為第二信號輸出端，晶體管Q3的基極接晶體管Q7的集電極，晶體管Q11的發(fā)射極、晶體管Q7的發(fā)射極和晶體管Q3的集電極均接至電壓源VCC，晶體管Q7的基極同時與晶體管Q11的基極和集電極相連并經(jīng)電阻R1接至第二信號輸出端，晶體管Q4的基極接晶體管Q8的集電極，晶體管Q12的發(fā)射極、晶體管Q8的發(fā)射極和晶體管Q4的集電極均接至電壓源VCC，晶體管Q8的基極同時與晶體管Q12的基極和集電極相連并經(jīng)電阻R2接至第一信號輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路，其特征在 于所述的單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路還包括避免晶體管Q1和晶體管Q3 同時導(dǎo)通，和避免晶體管Q2和晶體管Q4同時導(dǎo)通的同側(cè)保護電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路，其特征在 于所述的同側(cè)保護電路包括NPN晶體管Q5和Q6，晶體管Q5的集電極和 晶體管Q3的基極相連接，晶體管Q6的集電極和晶體管Q4的基極相連接，晶 體管Q5的發(fā)射極和晶體管Q6的發(fā)射極均接地，晶體管Q5的基極與晶體管 Q1的基極相連，晶體管Q6的基極與晶體管Q2的基極相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電if各， 其特征在于所述的單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路還包括避免晶體管Q1和晶 體管Q2同時導(dǎo)通的異側(cè)保護電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種單線圏無刷直流馬達驅(qū)動電路，其特征在 于所述的異側(cè)保護電路包括NPN晶體管Q9、 Q10, PNP晶體管Q13、 Q14以及電阻R3和R4，晶體管Q9的基極與晶體管Q13的發(fā)射極、電阻R3的一 端、晶體管Q5的基極相連結(jié)，晶體管Q9的集電極和晶體管Q14的基極相連 并接至第二信號輸入端，晶體管Q10的基極與晶體管Q14的發(fā)射極、電阻R4 的一端、晶體管Q6的基極相連結(jié)，晶體管Q10的集電極和晶體管Q13的基 極相連并接至第一信號輸入端，晶體管Q9的發(fā)射極和晶體管Q10的發(fā)射極、 電阻R3的另一端、電阻R4的另一端均接地，晶體管Q13的集電極和晶體管 Q14的集電極相連并接至前級偏置信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5所述的一種單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電 路，其特征在于所述的第一信號輸出端或第二信號輸出端與電源VCC之間 還包括信號輸出到電源的反向電動勢保護電路，所述的反向電動勢保護電路為 二極管，二極管的陽極接第一信號輸出端或第二信號輸出端，二極管的陰極接 電壓源VCC。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種單線圏無刷直流馬達驅(qū)動電路，其特征在 于所述的第一信號輸出端或第二信號輸出端與地之間還包括輸出到地的反向 電動勢保護電路，所述的反向電動勢保護電路為二極管，二極管的陽極接地， 二極管的陰極接第 一信號輸出端或第二信號輸出端。
專利摘要一種單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路，集成了四管NPN橋式驅(qū)動電路，并且利用兩對差分結(jié)構(gòu)避免了對管以及同側(cè)管的同時導(dǎo)通現(xiàn)象。另外，在電路中增加集成的二極管來避免因馬達定子線圈反向電動勢過高產(chǎn)生的擊穿現(xiàn)象。本實用新型單線圈無刷直流馬達驅(qū)動電路使用方便、可有效降低系統(tǒng)成本、減小動態(tài)功耗。
文檔編號H02H7/08GK201374668SQ200920105718
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者張建輝, 王秀芝 申請人:北京時代民芯科技有限公司;中國航天時代電子公司第七七二研究所