[發明專利]一種有刷電機控制與保護電路及其芯片

有效

• 申請號: 202011419259.1
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112511050B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 梁鵬;錢鑫
• 申請（專利權）人: 蕪湖華沅微電子有限公司
• 主分類號: H02P7/29
• 分類號: H02P7/29;H02H7/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 郭微

本發明公開了一種有刷電機的控制和保護電路及其芯片，包括邏輯處理電路模塊、電源電路模塊、5V穩壓電源輸出電路模塊、調速信號輸入電路模塊、溫度檢測電路模塊、外部保護和控制信號電路模塊、開關安全電路模塊、延時電路模塊、電流檢測電路模塊、驅動信號電路模塊以及電壓檢測模塊，本發明中有刷電機的控制和保護電路及其芯片可以實現保護和控制一體化，整體方案設計簡潔明了，功能豐富，提高了直流有刷電機類產品的競爭力。

技術領域

本發明涉及電機控制與保護電路技術領域，具體的說是一種直流有刷電機控制與保護的專用芯片及電路。

背景技術

市場上電機類產品應用范圍極廣，尤其是低壓直流有刷電機，憑借其成本低，控制簡單等優點，占有廣大的市場份額，常見應用為電動工具、電動玩具車和吸塵器等，盡管直流有刷電機應用廣、份額多，但卻很少有專門的芯片和配套方案來同時解決控制和保護問題，目前的市場情況是保護和控制分為兩個不同的地方完成，一旦出現保護和控制部件配對失誤，將產生嚴重的安全隱患，圖1為目前直流有刷電機一種常見的保護和控制方式，保護和控制分開，保護部分僅能由鋰電池提供過流和欠壓保護，控制部分僅由調速開關提供調速作用，無法提供更為深度的控制和保護，圖2為市面上部分將保護和控制放在一起的電路方案，但仍然由三顆不同功能的芯片（一顆穩壓芯片LDO，一顆軟件芯片MCU，一個外置驅動芯片）來做保護和控制的作用。此電路能滿足終端客戶多數功能需求，但外圍及其復雜，需要軟件和硬件共同配合，設計難度大，設計成本和生產成本高，想要在幾乎不增加設計成本，但又能提高更多保護和控制功能，就需要一款專門為直流有刷電機研發，將保護和控制合二為一的專業芯片。

發明內容

本發明的目的在于克服目前市面上現有電路方案的不足，通過一款專業芯片和電路，將直流有刷電機的控制與保護集成在一起，提供了一種外圍簡潔，設計簡便的控制保護電路，使之在滿足客戶功能需求的同時，又不會增加額外的成本，為直流有刷電機的應用提供更強的競爭力，為實現上述目的，本發明采用的技術方案為，一種有刷電機的控制和保護電路及其芯片，其包括：邏輯處理電路模塊，電源電路模塊，5V 穩壓電源輸出電路模塊，調速信號輸入電路模塊，溫度檢測電路模塊，外部保護和控制信號電路模塊，開關安全電路模塊，延時電路模塊，電流檢測電路模塊，驅動信號電路模塊，電壓檢測模塊。

所述邏輯處理電路模塊與所述芯片電源電路模塊，5V 穩壓電源輸出電路模塊，調速信號輸入電路模塊，溫度檢測電路模塊，外部保護和控制信號電路模塊，開關安全電路模塊，延時電路模塊，電流檢測電路模塊，驅動信號電路模塊，電壓檢測模塊都相連接。

邏輯處理電路模塊，同于接收信號并處理，并將處理后的結果提供給驅動信號電路模塊；

調速信號輸入電路模塊，通過輸入電平的不同，在邏輯處理電路模塊處理后，產生對應占空比的PWM方波信號波形，控制電機的轉速，同時此模塊還有判斷重啟的作用，在發生保護事件后，調速信號輸入電路模塊必須重新接收到 0V 電平來判斷外部有重啟的動作，才會重新開啟，防止電機誤啟動造成安全隱患，軟起動的判斷也是根據調速信號輸入電路模塊的輸入電平檢測到 0V 至高電平的一個上升沿。

溫度監測電路模塊，用于判斷溫度是否超過高溫或低于低溫保護閾值，該模塊接收外部 NTC 和固定電阻的分壓信號，比較此電壓與內部設置的高溫或低溫保護閾值，實現溫度的保護，保護電機在合理溫度區間工作，避免熱損傷。

外部保護和控制信號電路模塊，用于判斷是否有額外強制控制或保護的信號，該模塊提供一個額外的外部其他強制控制和保護的輸入腳，使芯片更加靈活的與其他外部部件相互聯系，也使芯片有更多的功能擴展性。

延時電路模塊，用于提供邏輯處理電路模塊判斷保護時的延時時間，提供保護和控制的延時時間，防止誤判和安全隱患，例如溫度保護延時，欠壓保護延時，電流保護延時，外部信號延時，重啟延時，軟起動時間等需要時間設置的部分，一般主要配合邏輯處理電路模塊對保護和控制的處理做與時間相關的工作。