用於遙控玩具的馬達驅動電路的製作方法
2023-07-20 01:13:01 1
專利名稱：用於遙控玩具的馬達驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型是有關於一種馬達驅動電路，特別是有關於一種具有換相保護與短路保護功能的遙控玩具馬達驅動電路。
背景技術：
現有的遙控玩具，如遙控汽車或遙控飛機，大都是採用直流馬達驅動來控制遙控汽車或遙控飛機的前進、後退、左轉、右轉的功能。然而，以上所述遙控玩具的直流馬達都需要有正反轉功能，目前一般普遍採用的是H橋式驅動電路，且大多是以分離式元件實現H橋式直流馬達驅動，這些分離式元件存在以下幾個缺點:1.沒有換相保護電路:當控制電路輸入信號在做正、反轉切換時，必須要考慮到換相的時序問題，否則如果輸入同時為HI的情況，會將電路電源直接短路到地，可能將電路燒毀。2.所有元件均為分離式元件，在電路焊接上，多了很多焊點，容易造成焊接短路問題。3.沒有異常保護電路，容易將驅動電路燒毀。4.分離式元件實現H橋式直流馬達驅動，對PCB板所佔面積很大，相對總體成本也更高，並且無法靈活應用在更輕巧的玩具上。另外，雖然目前已有先前技術是利用溫度保護的方式避免馬達驅動造成短路的問題，但並不能有效的保護馬達驅動所造成短路的情況，原因在於溫度保護的反應時間，必須等到電路內部的溫度到達設定值後，才會將輸出晶體關掉，因此所需要的反應時間可能需要數十毫秒到數百毫的時間，但如果是輸出短路，在數十毫秒的時間內所產生的熱量，就有可能把輸出晶體給燒毀了，所以利用溫度保護的方式並無法有效達到保護電路的功能。因此，本實用新型提供一種用於遙控玩具的馬達驅動電路，同時具有換相保護電路以及短路保護電路，可避免遙控玩具因換相轉態時的電路短路或是在加工時輸出的短路，所造成驅動電路的燒毀，更解決了現有驅動電路沒有換相保護功能與沒有異常保護功能的問題。
實用新型內容為了解決上述有關的問題，本實用新型的一主要目的在於提供一種用於遙控玩具的馬達驅動電路，帶有換相保護及短路保護的功能。故本實用新型由此馬達驅動電路，可增加應用的靈活度，並解決現有遙控玩具的直流馬達驅電路存在容易出現電路燒毀的問題。依據上述的目的，本實用新型提供一種用於遙控玩具的馬達驅動電路，包括:一控制電路，具有兩個輸入端與兩個輸出端，其中兩個輸入端分別接收一第一控制信號及一第二控制信號，並通過兩個輸出端分別將第一控制信號及第二控制信號傳送輸出；一換相保護電路，具有兩個輸入端與四個輸出端，其中兩個輸入端電性連接於控制電路的兩個輸出端，並通過四個輸出端分別傳送一第一延遲控制信號、一第二延遲控制信號、一第三延遲控制信號及一第四延遲控制信號，用以控制遙控玩具的換相時間；一輸出電路，具有四個電晶體、一第一輸出端與一第二輸出端，其中四個電晶體電性連接於換相保護電路的四個輸出端，分別接收第一延遲控制信號、第二延遲控制信號、第三延遲控制信號及第四延遲控制信號，並通過第一輸出端(ON)與第二輸出端(OP)控制遙控玩具的輸出狀態；以及一短路保護電路，是用以監控控制電路與輸出電路間的電流，並根據監控的結果與一短路電流設定電壓比較而輸出一驅動信號。其中該輸出電路的該第一輸出端與該第二輸出端是連接於該遙控玩具的一直流馬達，以控制該遙控玩具的輸出狀態。其中該第一輸出端與該直流馬達的一第一輸入端連接。其中該第二輸出端與該直流馬達的一第二輸入端連接。其中該短路保護電路進一步包含:一第一輸入端，連接於該輸出電路；一第二輸入端，用以接收該短路電流設定電壓；及一輸出端，用以將該驅動信號傳送至該控制電路。經由本實用新型所提供的用於遙控玩具的馬達驅動電路，同時具有換相保護電路以及短路保護電路，可避免遙控玩具因換相轉態時的電路短路或是在加工時輸出的短路，所造成驅動電路的燒毀，更解決了現有驅動電路沒有換相保護功能與沒有異常保護功能的問題，增加遙控玩具應用的靈活度。
為能更清楚地說明本實用新型，以下結合較佳實施例並配合附圖詳細說明如後，其中:圖1是為本實用新型的用於遙控玩具的馬達驅動電路架構圖；圖2是為本實用新型的馬達驅動電路的主要電路詳細架構圖；圖3是為本實用新型的短路保護電路詳細架構圖；圖4是為本實用新型的馬達驅動電路波形圖。
具體實施方式
由於本實用新型主要是揭露一種用於遙控玩具的馬達驅動電路，同時具有換相保護電路以及短路保護電路，可避免遙控玩具因換相轉態時的電路短路或是在加工時輸出的短路，所造成驅動電路的燒毀。而與本實用新型有關的馬達驅動的基本原理與功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明了，故以下文中的說明，僅針對與本實用新型用於遙控玩具的馬達驅動電路其特徵處進行詳細說明。此外，於下述內文中的附圖，亦並未依據實際的相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本實用新型特徵有關的示意圖。首先，請參閱圖1，是為本實用新型的用於遙控玩具的馬達驅動電路架構圖。如圖1所示，用於遙控玩具的馬達驅動電路I包括:一控制電路10，具有兩個輸入端(INN、INP)與兩個輸出端(IN、IP)，其中兩個輸入端(INN、INP)分別接收一第一控制信號及一第二控制信號，並通過兩個輸出端(IN、IP)分別將第一控制信號及第二控制信號傳送輸出；一換相保護電路12，具有兩個輸入端與四個輸出端(MGl、MG2、MG3、MG4)，其中兩個輸入端電性連接於控制電路10的兩個輸出端，並通過四個輸出端(MG1、MG2、MG3、MG4)分別傳送一第一延遲控制信號、一第二延遲控制信號、一第三延遲控制信號及一第四延遲控制信號，用以控制遙控玩具的換相時間；一輸出電路14，具有四個電晶體(MP1、MN1、MP2、MN2)、一第一輸出端(ON)與一第二輸出端(OP)，其中四個電晶體(MP1JN1、MP2JN2)的柵極端，電性連接於換相保護電路12的四個輸出端(MG1、MG2、MG3、MG4)，分別接收第一延遲控制信號、第二延遲控制信號、第三延遲控制信號及第四延遲控制信號，並通過第一輸出端(ON)與第二輸出端(OP)控制遙控玩具，其中第一輸出端(ON)與該第二輸出端(OP)是連接於遙控玩具的一直流馬達，以控制遙控玩具的輸出狀態，而第一輸出端(ON)是與直流馬達的一第一輸入端連接，第二輸出端(OP)是與直流馬達的一第二輸入端連接；以及一短路保護電路16，是用以監控控制電路10與輸出電路14間的電流，並根據監控的結果與一短路電流設定電壓比較而輸出一驅動信號，其短路保護電路進一步包含一第一輸入端(INA),是連接於輸出電路；一第二輸入端(INB)，是用以接收短路電流設定電壓(Vl);及一輸出端(OCP)，是用以將驅動信號傳送至控制電路。當控制電路10的兩個輸入端(INN、INP)分別接收到一第一控制信號與一第二控制信號後，會將第一控制信號與第二控制信號傳送至兩個輸出端(IN、IP)做輸出，再由換相保護電路12的兩個輸入端接收控制電路10所輸出的第一控制信號與第二控制信號，通過四個輸出端(MG1、MG2、MG3、MG4)分別傳送一第一延遲控制信號、一第二延遲控制信號、一第三延遲控制信號及一第四延遲控制信號以控制輸出電路四個電晶體(MP1、麗1、MP2、麗2)的導通或關閉，進而控制輸出電路的第一輸出端(ON)或第二輸出端(OP)的HI/L0W，並控制與輸出電路相連接的一直流馬達，來決定遙控玩具的輸出狀態，例如:高阻、正轉、反轉或剎車；而為了避免MP1、麗1、MP2、麗2同時導通時所產生的短路問題，利用一短路保護電路16監控控制電路10與輸出電路14間的電流，避免輸出造成的短路。接著，依據圖1所述本實用新型的用於遙控玩具的馬達驅動電路，是由一控制電路、一換相保護電路、一輸出電路、一短路保護電路所組成，其中控制電路、換相保護電路、輸出電路的詳細電路圖，請參閱圖2，是為本實用新型的馬達驅動電路的主要電路詳細架構圖。如圖2所示，控制電路具有兩個輸入端(INN、INP)，其中INN輸入端是由電阻R1、電阻R2、反相器INVl、反相器INV2、反相器INV3、反相器INV4、反相器INV5、邏輯柵NORl、邏輯柵N0R2、邏輯柵N0R3、邏輯柵N0R4、邏輯柵N0R5、邏輯柵N0R6、邏輯柵NANDl、邏輯柵XORl所組成來控制INN輸入端所接收的第一控制信號，並將其傳送至換相保護電路的輸入端；而控制電路INP輸入端則是由電阻R5、電阻R6、反相器INV9、反相器INV10、反相器INV11、反相器INV12、反相器INV13、邏輯柵N0R7、邏輯柵N0R8、邏輯柵N0R9、邏輯柵N0R10、邏輯柵NORl1、邏輯柵N0R12、邏輯柵NAND2、邏輯柵X0R2所組成來控制INP輸入端所接收的第二控制信號，並將其傳送至換相保護電路的另一輸入端；接著，換相保護電路的兩個輸入端會分別接收控制電路所輸出的第一控制信號與第二控制信號，其中的一輸入端是由電阻R3、電阻R4、反相器INV6、反相器INV7、反相器INV8、電晶體P1、電晶體P2、電晶體P3、電容Cl、電容C2所組成，而其另一輸入端則是由電阻R7、電阻R8、反相器INV14、反相器INV15、反相器INV16、電晶體P4、電晶體P5、電晶體P6、電容C3、電容C4所組成，其換相保護電路主要是利用電路內的電阻R3、電阻R4、電阻R7、電阻R8與電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4組成的RC電路來控制遙控玩具的換相時間，並通過四個輸出端(MG1、MG2、MG3、MG4)分別傳送一第一延遲控制信號、一第二延遲控制信號、一第三延遲控制信號及一第四延遲控制信號，控制輸出電晶體MPl、麗1、MP2、麗2的導通或關閉，進而控制輸出電路的第一輸出端(ON)或第二輸出端(OP)的高電位/低電位(HI/L0W)，並控制與輸出電路相連接的一直流馬達，來決定遙控玩具的輸出狀態，例如:高阻、正轉、反轉或剎車；而為了避免MP1、麗1、MP2、麗2同時導通時所產生的短路問題，可進一步利用一短路保護電路監控控制電路與輸出電路間的電流，避免產生電源端(VDD)短路到接地端(GND)的情況。再接著，依據圖1所述，短路保護電路16是用以監控控制電路10與輸出電路14間的電流，並根據監控的結果與一過電流設定電壓(VI)比較而輸出一驅動信號至控制電路10，其短路保護電路16進一步包含一第一輸入端(INA)，是連接於輸出電路；一第二輸入端(INB)，是用以接收過電流設定電壓(Vl);及一輸出端(OCP)，是用以將驅動信號傳送至控制電路，其中短路保護電路的詳細電路圖，請參閱圖3，圖3是為本實用新型的短路保護電路詳細架構圖。如圖3所示，短路保護電路具有兩個輸入端，其第一輸入端(INA)是連接於輸出電路，而第二輸入端(INB)是連接於一短路電流設定電壓(Vl)，一輸出端(OCP)將驅動信號傳送到控制電路，其主要是由電阻RG、電晶體P1、電晶體P2、電晶體P3、電晶體N1、電晶體N2、電晶體N3、電流源IA、電流源IB、電流源1C、電容Cl、緩衝器BUFl所組成，由於短路保護電路是用以監控控制電路與輸出電路間的電流，並將監控的結果與短路電流設定電壓(Vl)比較，如果輸出電路的電流過大，超過V1/RG的設定，短路保護電路就會送出一個輸出端(OCP)為HI的信號到控制電路，將輸出電晶體MPUMNl、MP2、MN2關閉，以保護電路避免燒毀，其中電阻RG是為金線(銅線)電阻，是通過調整線長來調整電阻，其電阻值大約是33毫奧姆(mohm)，而短路電流設定電壓Vl大約是0.1V的電壓，可依不同的系統應用做調整，在此要說明的是，雖然本實施例電阻RG其電阻值約是33mohm、過電流設定電壓Vl約為-0.1V，但並不限為使用33mohm電阻以及-0.1V的過電流電壓。最後，請參閱圖4並配合圖1，其中圖4是為本實用新型的馬達驅動電路波形圖。依據圖1所述，控制電路的兩個輸入端(INN、INP)分別接收到一第一控制信號與一第二控制信號後，會將第一控制信號與第二控制信號傳送至兩個輸出端(IN、IP)做輸出，再由換相保護電路的兩個輸入端接收控制電路所輸出的第一控制信號與第二控制信號，通過四個輸出端(MG1、MG2、MG3、MG4)分別傳送一第一延遲控制信號、一第二延遲控制信號、一第三延遲控制信號及一第四延遲控制信號以控制輸出電晶體(MP1、麗1、MP2、麗2)的導通或關閉，進而控制輸出電路的第一輸出端(ON)或第二輸出端(OP)的高電位/低電位(HI/L0W)，並控制與輸出電路相連接的一直流馬達，來決定遙控玩具的輸出狀態，例如:高阻、正轉、反轉或剎車。因此，參閱圖4的馬達驅動電路波形圖，當控制電路的INN輸入端與INP輸入端同時為LOW時，換相保護電路的輸出端MGl與輸出端MG3會處於HI狀態，而輸出端MG2與輸出端MG4會處於LOW狀態，因此傳送至輸出電路的輸出電晶體(MP1JN1、MP2JN2)時會同時呈現關閉(Off)的狀態，使得最後輸出電路的第一輸出端(ON)與第二輸出端(OP)會處於高阻抗的輸出狀態；接著，當控制電路的INN輸入端為H1、INP輸入端為LOW時，換相保護電路的輸出端MGl與輸出端MG2會處於LOW狀態，而輸出端MG3與輸出端MG4會處於HI狀態，因此傳送至輸出電晶體(MP1JN1、MP2JN2)時會呈現電晶體MPl導通、電晶體MP2關閉、電晶體麗I關閉、電晶體麗2導通的狀態，使得最後輸出電路的第一輸出端(ON)會處於HI狀態，而第二輸出端(OP)會處於LOW狀態，此時馬達驅動電路會處於正轉的輸出狀態；再接著，當控制電路的INN輸入端為LOW、INP輸入端為HI時，換相保護電路的輸出端MGl與輸出端MG2會處於HI狀態，而輸出端MG3與輸出端MG4會處於LOW狀態，因此傳送至輸出電晶體(MP1、麗1、MP2、麗2)時會呈現電晶體MPl關閉、電晶體MP2導通、電晶體麗I導通、電晶體麗2關閉的狀態，使得最後輸出電路的第一輸出端(ON)會處於LOW狀態，而第二輸出端(OP)會處於HI狀態，此時馬達驅動電路會處於反轉的輸出狀態；最後，當控制電路的INN輸入端與INP輸入端同時為HI時，換相保護電路的輸出端MGl、輸出端MG2、輸出端MG3與輸出端MG4會處於HI狀態，因此傳送至輸出電晶體(MP1、MN1、MP2、MN2)時會呈現電晶體MPl關閉、電晶體MP2關閉、電晶體麗I導通、電晶體麗2導通的狀態，使得最後輸出電路的第一輸出端(ON)與第二輸出端(OP)都會處於LOW狀態,此時馬達驅動電路會處於剎車的輸出狀態。另外，為了避免換相轉態時造成電路內電晶體短路，因此驅動電路提供了換相保護機制，使得輸出電路在換相時會產生一個200ns的高阻區，相當於圖4馬達驅動電路波形圖在每一個換相轉態間的虛線間隔，可以有效保護電路以避免電晶體在換相時產生短路電流(short through current)的情況。雖然本實用新型以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型，任何熟習相像技術者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的專利保護範圍須視本說明書所附的權利要求範圍所界定的為準。
權利要求1.一種用於遙控玩具的馬達驅動電路，其特徵在於，包括: 一控制電路，具有兩個輸入端與兩個輸出端，其中該兩個輸入端分別接收一第一控制信號及一第二控制信號，並通過該兩個輸出端分別將該第一控制信號及該第二控制信號傳送輸出； 一換相保護電路，具有兩個輸入端與四個輸出端，其中該兩個輸入端電性連接於該控制電路的該兩個輸出端，並通過該四個輸出端分別傳送一第一延遲控制信號、一第二延遲控制信號、一第三延遲控制信號及一第四延遲控制信號，用以控制該遙控玩具的換相時間； 一輸出電路，具有四個電晶體、一第一輸出端與一第二輸出端，其中該四個電晶體的柵極端電性連接於該換相保護電路的該四個輸出端，分別接收該第一延遲控制信號、該第二延遲控制信號、該第三延遲控制信號及該第四延遲控制信號，並通過該第一輸出端與該第二輸出端控制該遙控玩具的輸出狀態；以及 一短路保護電路，用以監控該控制電路與該輸出電路間的電流，並根據監控的結果與一短路電流設定電壓比較而輸出一驅動信號。
2.根據權利要求1所述的用於遙控玩具的馬達驅動電路，其中該輸出電路的該第一輸出端與該第二輸出端是連接於該遙控玩具的一直流馬達，以控制該遙控玩具的輸出狀態。
3.根據權利要求2所述的用於遙控玩具的馬達驅動電路，其中該第一輸出端與該直流馬達的一第一輸入端連接。
4.根據權利要求2所述的用於遙控玩具的馬達驅動電路，其中該第二輸出端與該直流馬達的一第二輸入端連接。
5.根據權利要求1所述的用於遙控玩具的馬達驅動電路，其中該短路保護電路進一步包含: 一第一輸入端，連接於該輸出電路； 一第二輸入端，用以接收該短路電流設定電壓 '及 一輸出端，用以將該驅動信號傳送至該控制電路。
專利摘要一種用於遙控玩具的馬達驅動電路，其是由一控制電路、換相保護電路、輸出電路及短路保護電路所組成。通過本實用新型所提供的馬達驅動電路，同時具有換相保護電路以及短路保護電路，故可避免遙控玩具因換相轉態時電路短路或是在加工時輸出的短路，所造成驅動電路的燒毀，更解決了現有驅動電路沒有換相保護功能與沒有異常保護功能的問題。
文檔編號H02P7/28GK202997998SQ20122066293
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月5日 優先權日2012年12月5日
發明者李燈輝, 餘國庸, 吳耿毅 申請人:晶致半導體股份有限公司