專利名稱：雙向直流電機驅動集成電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種集成電路，尤其是一種雙向直流電機驅動集成電路。
背景技術：
在目前的玩具類等直流雙向電機驅動電路中，要求損耗小、體積小和功能多，如過流和過溫保護功能，同時又要有一定的驅動電流能力。目前的實現方法基本分為兩種一是單顆集成電路即由單一集成電芯片構成，二是由分立元件組成。單顆集成電路的優點是功能多、應用靈活，缺點是效率不高，由于熱問題輸出電流能力不大，應用范圍受限制。而且集成電路封裝外形也要根據輸出電流的大小來選擇，有的外形較大，使用起來很不方便。分立元件構成的驅動電路優點是輸出能力強，并且效率高，缺點是功能簡單和體積大，若要實現過溫及過流保護功能則電路非常復雜。
實用新型內容鑒于現有技術中存在的上述問題，本實用新型的主要目的在于解決現有技術的缺陷，提供一種功能多、效率高、體積小和應用范圍廣的雙向直流電機驅動集成電路。為實現上述目的，本實用新型提供了一種雙向直流電機驅動集成電路，包括控制芯片及與控制芯片連接的H橋開關電路，雙向直流電機驅動集成電路包括正轉輸入端、反轉輸入端、正輸出端、負輸出端、電源正極及電源負極，H橋開關電路連接在電源正極和電源負極之間，包括互相連接的第一至第四開關芯片，控制芯片包括啟動電路，連接至正轉輸入端和反轉輸入端以接收正轉輸入信號和/或反轉輸入
信號；驅動電路，用于接收正轉和/或反轉信號并連接至H橋開關電路的各開關芯片，H 橋開關電路連接正輸出端以及負輸出端，驅動電路根據接收的正轉信號或反轉信號控制各開關芯片的導通或關斷狀態，以控制正輸出端輸出正轉控制信號或控制負輸出端輸出反轉控制信號；電源偏置電路，連接啟動電路以接收啟動信號，并產生第一參考電壓Vds ；過溫檢測保護電路，用于接收第一參考電壓Vds并產生隨溫度的上升而升高的檢測電壓，當檢測電壓的溫度大于第一參考電壓Vds時輸出過溫信號給驅動電路，以控制驅動電路關斷H橋開關電路；過流檢測電路，接收第二參考電壓Vref t以及H橋開關電路的工作電流產生的電壓，并對接收的電壓進行比較，當H橋開關電路的工作電流產生的電壓大于第二參考電壓 Vref t時輸出過流信號；以及關斷及延遲啟動電路，用于接收過流信號，關斷及延遲啟動電路根據接收的過流信號控制驅動電路關斷H橋開關電路并在延遲預設的時間后重新開通H橋開關電路。優選的，控制芯片和H橋開關電路封裝在一起形成一種具有多個引腳的封裝結構，多個引腳平均分布在封裝結構的兩側，多個引腳包括正轉輸入端、反轉輸入端、正輸出端、負輸出端、電源正極及電源負極。優選的，封裝結構的其中兩個引腳相連形成正輸出端，封裝結構其中的另外兩個引腳相連形成負輸出端。優選的，封裝結構為雙列直插式封裝結構、或雙側引腳扁平封裝結構。優選的，還包括時序控制電路，時序控制電路用于接收正轉輸入信號和反轉輸入信號，并根據接收的信號輸出時序信號給驅動電路，驅動電路根據時序信號控制H橋開關電路的關斷或開啟狀態。優選的，正轉輸入端和時序控制電路之間還連接有第一放大器，反轉輸入端和時序控制電路之間還連接有第二放大器。優選的，第三、第四開關芯片內各集成有一個NMOS管，第一、第二開關芯片內各集成一個PMOS管，第一、第四開關芯片中的NMOS管和PMOS管的漏極相連接后連接正輸出端， 第三、第四開關芯片中的NMOS管和PMOS管的漏極相連接后連接負輸出端，第一、第二開關芯片中兩個PMOS管的源極連接電源正極，第三、第四開關芯片中兩個NMOS管的源極連接電源負極，第一至第四開關芯片中的NMOS管和PMOS管的柵極均連接至驅動電路。優選的，過流檢測電路包括一個或兩個過流檢測比較器，H橋開關電路的工作電流產生的電壓包括第三開關芯片中的NMOS管的源極和漏極之間的電壓以及第四開關芯片中的NMOS管的源極和漏極之間電壓。優選的，第二參考電壓Vreft隨雙向直流電機驅動集成電路的溫度的升高而升
尚ο與現有技術相比，本實用新型具有以下優點和有益效果中的一項或者幾項1.實用新型的雙向直流電機驅動集成電路通過對控制芯片的電路設計及其與H 橋開關電路的電路連接，可實現通過多顆芯片的集成控制雙向直流電機的工作狀態，避免了由單顆芯片組成的集成電路帶來的效率低、輸出電流能力低、應用范圍小等問題，同時避免了采用分立元件造成的體積大、功能簡單、過流/過溫保護電路復雜等問題，不僅具有過溫、過流保護功能且過溫、過流檢測電路結構簡單。因此，本實用新型具有功能多、效率高、 體積小和應用范圍廣等特點。2.本實用新型的雙向直流電機驅動集成電路中的控制芯片和H橋開關電路可封裝成雙側引腳分布的封裝結構，例如，具有8個引腳的雙列直插式封裝DIP8或者具有8個引腳的雙側引腳扁平封裝S0P8。這種封裝結構的電流輸出能力相較單顆芯片具有較大的提高，例如，S0P8封裝輸出能力可達3A以上，DIP8封裝可達5A左右，而傳統的單顆芯片的產品電流輸出能力在2A或以下。3.本實用新型的雙向直流電機驅動集成電路通過啟動電路接收正、反轉輸入信號，在未接收到正、反轉輸入信號時可使電源偏置電路不工作，不產生第一參考電壓Vds，進而使整個電路處于停機狀態，因此在待機時具有零損耗的優點，在應用中非常省電。4.本實用新型的雙向直流電機驅動集成電路可通過時序控制電路產生時序控制信號，使驅動電路按照一定的時序控制H橋開關電路各開關芯片的狀態，避免了 H橋開關電路在工作過程中的短路問題。5.本實用新型的雙向直流電機驅動集成電路利用H橋開關電路中MOS管的漏極和源極之間的電壓進行過流檢測，無需外接電流檢測用電阻，可降低損耗，實現節能。
圖1為本實用新型的實施例的雙向直流電機驅動集成電路的框圖。圖2為圖1中的雙向直流電機驅動集成電路的封裝結構連線圖。其中附圖標記說明如下9-電源偏置電路10-過溫檢測保護電路 11-驅動電路12-開關芯片13-開關芯片14-開關芯片15-開關芯片16-關斷及延遲啟動電路17-過流檢測比較器18-時序控制電路19-啟動電路20-控制芯片
具體實施方式
下面將參照附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。本實用新型提供了一種雙向直流電機驅動集成電路。如圖1至圖2所示本實用新型的實施例的一種雙向直流電機驅動集成電路，包括控制芯片20及與控制芯片20連接的H橋開關電路，H橋開關電路包括互相連接的開關芯片12-15，雙向直流電機驅動集成電路包括正轉輸入端2、反轉輸入端1、電源正極4、電源負極3、正輸出端5、6和負輸出端7、8。控制芯片20包括啟動電路19、電源偏置電路9、過溫檢測保護電路10、驅動電路11、關斷及延遲啟動電路16，及過流檢測比較器17。啟動電路19連接至正轉輸入端和反轉輸入端以接收正轉輸入信號和/或反轉輸入信號。驅動電路11用于接收正轉和/或反轉信號并連接至H橋開關電路的各開關芯片 12-15，H橋開關電路連接正輸出端5、6以及負輸出端7、8。驅動電路11根據接收的正轉輸入信號或反轉輸入信號控制各開關芯片12-15的導通或關斷狀態，以控制正輸出端5、6輸出正轉控制信號或控制負輸出端7、8輸出反轉控制信號，進而控制連接至開關芯片12-15 的外部器件(如玩具)正轉或反轉，具體地，該外部器件包括連接至開關芯片12-15的雙向直流電機。電源偏置電路9連接啟動電路19以接收啟動信號，并產生第一參考電壓Vds，第一參考電壓Vds為恒定值并作為過溫檢測保護電路10和過流檢測電路的偏置電壓。過溫檢測保護電路10用于接收第一參考電壓Vds并產生隨溫度的上升而升高的檢測電壓，當檢測電壓的溫度大于第一參考電壓Vds時輸出過溫信號給驅動電路11，以控制驅動電路關斷H橋開關電路，實現過溫保護。可選地，作為一種實施方式，過溫檢測保護電路10可通過設置在其內部的三極管檢測集成電路的溫度，三極管的基極可接收第一參考電壓Vds作為偏置電壓，當其發射極的電壓隨溫度升高到大于第一參考電壓Vds時，三極管導通，過溫檢測保護電路10發出過溫信號。過流檢測電路，接收第二參考電壓Vref t以及H橋開關電路的工作電流產生的電壓，并對接收的電壓進行比較，當H橋開關電路的工作電流產生的電壓大于第二參考電壓 Vref t時輸出過流信號。可選地，作為一種實施方式，過流檢測電路內也可設置三極管，該三極管的基極可接收第一參考電壓Vds作為偏置電壓，可對其發射極的電壓進行分壓以得到第二參考電壓Vref t，第二參考電壓Vref t隨溫度的升高而升高。關斷及延遲啟動電路16用于接收過流信號，關斷及延遲啟動電路16根據接收的過流信號控制驅動電路11關斷H橋開關電路。并在延遲預設的時間后重新開通H橋開關電路，并在延遲一段時間后重新開啟H橋開關電路，此時過流檢測電路重新檢測是否有過流現象，如果驅動電路11再次接收到過流信號，則再次關斷開關電路，如此循環。作為本實用新型一種優選的實施例，控制芯片20和H橋開關電路封裝在一起形成一種具有多個引腳的封裝結構，多個引腳平均分布在封裝結構的兩側，多個引腳包括正轉輸入端2、反轉輸入端1、電源正極4、電源負極3、正輸出端5、6和負輸出端7、8。作為本實用新型一種優選的實施例，該封裝結構的其中兩個引腳相連形成正輸出端，即正輸出端5、6相連，封裝結構其中的另外兩個引腳相連形成負輸出端，即負輸出端7、 8相連。作為本實用新型一種優選的實施例，該封裝結構可為雙列直插式封裝結構、或雙側引腳扁平封裝結構，例如具有8個引腳的雙列直插式封裝DIP8或者具有8個引腳的雙側引腳扁平封裝S0P8。作為本實用新型一種優選的實施例，正轉輸入端和時序控制電路之間還連接有第一放大器，用于放大正轉輸入信號，反轉輸入端和時序控制電路之間還連接有第二放大器， 用于放大反轉輸入信號。作為本實用新型一種優選的實施例，開關芯片14、15內各集成有一個NMOS管、開關芯片12、13內各集成有一個PMOS管，開關芯片12、15中的NMOS管和PMOS管的漏極相連形成正輸出端5、6，開關芯片13、14中的NMOS管和PMOS管的漏極相連形成負輸出端7、8。 兩PMOS管的源極連接電源正極4，兩NMOS管的源極連接電源負極3。開關芯片12-15中的 NMOS管和PMOS管以上述方式連接形成H橋開關電路。開關芯片12-15中的NMOS管和PMOS 管的柵極作為開關電路的輸入端，均連接至驅動電路11。作為本實用新型一種優選的實施例，還包括時序控制電路18，時序控制電路18用于接收正轉輸入信號和反轉輸入信號，并根據接收的信號輸出時序信號給驅動電路11，驅動電路11根據時序信號控制H橋開關電路的各開關芯片12-15的關斷或開啟狀態，在開啟、關斷及開啟/關斷的轉換過程中，可保持4個MOS管根據需要分時開啟與關斷，避免上下直通短路而燒壞MOS管。作為本實用新型一種優選的實施例，過流檢測電路包括一個或兩個過流檢測比較器17，當有兩個過流檢測比較器17時，兩個過流比較器共用第二參考電壓Vref t，開關電路工作電流所產生的電壓Vds為開關芯片14和/或15中的NMOS管的漏極和源極之間的電壓。第二參考電壓Vref t隨溫度升高而升高的特性適應開關電路工作電流所產生的電壓Vds隨溫度升高而增大的MOS管特性，從而使過流值保持穩定。根據設計需要，本實用新型的雙向直流電機驅動集成電路的正轉、反轉輸入端2、1 的定義可以互換，正、負輸出端的定義也可以互換。本實用新型的實施例的雙向直流電機驅動集成電路的工作狀態為當1、2腳都為低電位時，電路為待機狀態，正、負輸出端相當于開路，整個電路耗電基本為零；當1腳為高電位，2腳為低電位時，驅動電路11控制開關電路各MOS管的狀態使得7、8腳即負輸出端為高電位，5、6腳即正輸出端為低電位，電機反轉；當2腳為高電位，1腳為低電位時，驅動電路
711控制開關電路各開關芯片的狀態使得5、6腳即正輸出端為高電位，7、8腳即負輸出端為低電位，電機正轉；當1、2腳都為高電位時，正、負輸出端都為低電位，電機處于制動狀態。 以上所述的僅為本實用新型的較佳可行實施例，所述實施例并非用以限制本實用新型的專利保護范圍，因此凡是運用本實用新型的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種雙向直流電機驅動集成電路，包括控制芯片00)及與控制芯片OO)連接的H 橋開關電路，所述雙向直流電機驅動集成電路包括正轉輸入端、反轉輸入端、正輸出端、負輸出端、電源正極及電源負極，所述H橋開關電路連接在所述電源正極和電源負極之間，包括互相連接的第一至第四開關芯片(12-15)，所述控制芯片OO)包括啟動電路(19)，連接至所述正轉輸入端和反轉輸入端以接收正轉輸入信號和/或反轉輸入信號；驅動電路(11)，用于接收所述正轉和/或反轉信號并連接至所述H橋開關電路的各開關芯片，所述H橋開關電路連接所述正輸出端以及所述負輸出端，所述驅動電路根據接收的正轉信號或反轉信號控制各開關芯片(12-15)的導通或關斷狀態，以控制所述正輸出端輸出正轉控制信號或控制所述負輸出端輸出反轉控制信號；電源偏置電路(9)，連接所述啟動電路(19)以接收啟動信號，并產生第一參考電壓Vds ；過溫檢測保護電路(10)，用于接收所述第一參考電壓Vds并產生隨溫度的上升而升高的檢測電壓，當所述檢測電壓的溫度大于所述第一參考電壓Vds時輸出過溫信號給所述驅動電路(11)，以控制所述驅動電路(11)關斷所述H橋開關電路；過流檢測電路，接收第二參考電壓Vreft以及所述H橋開關電路的工作電流產生的電壓，并對接收的電壓進行比較，當所述H橋開關電路的工作電流產生的電壓大于第二參考電壓Vreft時輸出過流信號；以及關斷及延遲啟動電路(16)，用于接收所述過流信號，所述關斷及延遲啟動電路(16)根據接收的過流信號控制所述驅動電路(11)關斷所述H橋開關電路并在延遲預設的時間后重新開通所述H橋開關電路。
2.如權利要求1所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，所述控制芯片OO) 和所述H橋開關電路封裝在一起形成一種具有多個引腳的封裝結構，所述多個引腳平均分布在所述封裝結構的兩側，所述多個引腳包括所述正轉輸入端、反轉輸入端、正輸出端、負輸出端、電源正極及電源負極。
3.如權利要求1所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，所述封裝結構的其中兩個引腳相連形成所述正輸出端，所述封裝結構其中的另外兩個引腳相連形成所述負輸出端。
4.如權利要求1所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，所述封裝結構為雙列直插式封裝結構、或雙側引腳扁平封裝結構。
5.如權利要求1所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，還包括時序控制電路(18)，所述時序控制電路(18)用于接收所述正轉輸入信號和反轉輸入信號，并根據接收的信號輸出時序信號給所述驅動電路(11)，所述驅動電路(11)根據所述時序信號控制所述H橋開關電路的關斷或開啟狀態。
6.如權利要求5所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，所述正轉輸入端和時序控制電路(18)之間還連接有第一放大器，所述反轉輸入端和時序控制電路(18)之間還連接有第二放大器。
7.如權利要求1所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，所述第三、第四開關芯片(14、15)內各集成有一個NMOS管，所述第一、第二開關芯片(12、13)內各集成一個CN 202261119 U權禾丨J 要求書2/2頁PMOS管，所述第一、第四開關芯片(12、15)中的NMOS管和PMOS管的漏極相連接后連接所述正輸出端，所述第三、第四開關芯片(13、14)中的NMOS管和PMOS管的漏極相連接后連接所述負輸出端，所述第一、第二開關芯片(12、13)中兩個PMOS管的源極連接電源正極，所述第三、第四開關芯片(14、15)中兩個NMOS管的源極連接電源負極，所述第一至第四開關芯片 (12-15)中的NMOS管和PMOS管的柵極均連接至所述驅動電路(11)。
8.如權利要求7所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，所述過流檢測電路包括一個或兩個過流檢測比較器(17)，所述H橋開關電路的工作電流產生的電壓包括所述第三開關芯片中的NMOS管的源極和漏極之間的電壓以及所述第四開關芯片中的NMOS管的源極和漏極之間電壓。
9.如權利要求1所述的雙向直流電機驅動集成電路，其特征在于，所述第二參考電壓 Vref t隨所述雙向直流電機驅動集成電路的溫度的升高而升高。
專利摘要本實用新型涉及一種雙向直流電機驅動集成電路，包括控制芯片及與控制芯片連接的H橋開關電路，所述雙向直流電機驅動集成電路包括正轉輸入端、反轉輸入端、正輸出端、負輸出端、電源正極及電源負極，所述H橋開關電路連接在所述電源正極和電源負極之間，包括互相連接的第一至第四開關芯片。通過本實用新型優化的設計和結構，具有封裝體積小、效率高、驅動電流能大、功能多等優點，另外還能降低整機生產使用成本。
文檔編號H02P1/22GK202261119SQ20112042056
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者儲旭東, 劉曉民, 夏鑫, 顧夏茂 申請人:南通富士通微電子股份有限公司, 無錫睿智微電子有限公司