專利名稱：內置溫度保護的玩具直流電機驅動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路結構，具體涉及玩具用驅動電路結構。
背景技術：
電動玩具車通常采用小型直流電機作為動力源。要實現(xiàn)電動玩具車前進、后退功能，通常采用兩個小型直流電機。一個電機用于驅動電動玩具車后輪，通過控制電機正轉、 反轉可以讓電動玩具車做前進、后退運動；另一個電機用于驅動電動玩具車前輪，通過控制電機的正轉、反轉可以讓電動玩具車做左轉、右轉運動。玩具車本身具備一定的重量，如果驅動電路電流驅動能力不足，則無法實現(xiàn)電動玩具車正常行駛，會出現(xiàn)行駛緩慢甚至停止不動的現(xiàn)象，因此直流電機驅動電路設計非常關鍵，圖1、圖2是現(xiàn)有背景技術使用較廣泛的兩種驅動電路。當Pl和N2管導通時，電機向一個方向轉動，當P2和m管導通時，電機反向轉動。Pl和m以及P2和N2禁止同時導通。圖1在小電流電機驅動上應用較多，圖2 在大電流電機驅動上應用較多。圖1和圖2所示驅動電路技術有兩個主要的缺點1、無保護功能，當遙控玩具車遇到障礙物時，直流電機無法轉動，進入堵轉狀態(tài)，電機變?yōu)榧冸娮柝撦d，由于電機線圈由金屬導線繞制而成，其內阻較小，堵轉時驅動電流就會異常增大，2節(jié)電池供電的玩具車可以達到2A的堵轉電流，圖1、圖2所示的驅動電路，其功率三極管P1/N2或者P2/N1由于本身具有一定的導通電阻，當電流急劇增大時，這些元器件將承受大量的功耗，電路溫度隨即升高，嚴重時會引起塑料封裝冒煙甚至起火，引發(fā)安全性問題，給玩具企業(yè)造成巨大損失；2、 驅動電路元器件眾多，焊接點多，如果采用環(huán)保焊錫，焊接成本接近元器件成本，總體成本尚ο

實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題就在于提供一種內置溫度保護的玩具直流電機驅動電路，本實用新型解決了現(xiàn)有的驅動電路技術存在的無保護功能，當電流急劇增大時， 這些元器件將承受大量的功耗，電路溫度隨即升高，嚴重時會引起塑料封裝冒煙甚至起火， 引發(fā)安全性問題；本實用新型還解決了現(xiàn)有的驅動電路元器件眾多，焊接點多，焊接成本接近元器件成本，總體成本高的問題。為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案包括控制器芯片100和直流電機驅動電路300 ；所述直流電機驅動電路300包含兩個輸入端ΙΝΑ、INB,兩個輸出端OA、0B, 一個邏輯控制電源端VCC，一個功率驅動電源端VDD，一個模擬地，一個功率地；直流電機驅動電路 300的輸入端INA和INB兩個信號接控制器芯片100輸出端，直流電機驅動電路300輸出端OA和OB分別接直流馬達200兩端；直流電機驅動電路300邏輯控制電源VCC與電源端接在一起，直流電機驅動電路300功率驅動電源VDD與驅動電源直接連接，模擬地與功率地通過PCB板連接在一起；
3[0007]所述直流電機驅動電路300采用DIP8或者S0P8腳封裝；所述直流電機驅動電路300上有溫度保護電路400 ；所述溫度保護電路400由運算放大器501、比較器502、反向器503、NM0S管Ni、襯底PNP管PNPl、襯底PNP管PNP2、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6構成； 所述襯底PNP管PNP1、襯底PNP管PNP2、電阻R4、電阻R5、電阻R6以及運算放大器501構成帶隙基準；運算放大器501輸出端為1. 25V帶隙基準電壓；電阻R1、電阻R2、電阻R3對帶隙基準電壓分壓，電阻R2與電阻R3的公共節(jié)點連接至比較器502負端，該電壓為比較器基準電壓，比較器502正端連接至襯底PNP管PNPl的發(fā)射極。本實用新型通過設計一個帶溫度保護功能，內置電機功率驅動開關以及邏輯控制等電路的專用集成電路，將現(xiàn)有背景技術的一系列缺點進行了改進，提高了玩具電路系統(tǒng)的可靠性。該專用集成電路采用DIP8或者S0P8腳封裝，減少了焊點，降低了電路控制板整體成本。

圖1是背景技術小電流馬達驅動電路原理圖；圖1中100表示控制器芯片，200表
示直流馬達。圖2是背景技術大電流馬達驅動電路原理圖；圖2中100表示控制器芯片，200表
示直流馬達。圖3是本實用新型的直流電機驅動電路圖；圖3中100表示控制器芯片，200表示直流馬達，300表示直流電機驅動電路，C1、C2為電解電容，104表示瓷片電容。圖4是圖3中直流電機驅動電路內部電路原理圖；圖4中INV1、INV2、INV3、IV4、 INV5 表示 CMOS 反相器；AND1、AND2、AND3、AND4、AND5、AND6、AND7 表示二輸入與門；NANDl、 NAND2表示二輸入與非門；0R1、0R2、0R3表示二輸入或門；BUF1、BUF2、BUF3、BUF4表示功率開關柵極驅動電路，Pl、P2為P型功率開關，m和N2為N型功率開關；400表示溫度保護電路。圖5是圖4中溫度保護電路原理圖；圖5中501為運算放大器，502為比較器，503 為反向器，Nl為NMOS管，PNPU PNP2為襯底PNP管，Rl、R2、R3、R4、R5、R6為電阻。
具體實施方式
圖3中，專用集成電路包含兩個輸入端INA、INB，兩個輸出端0Α、0Β，一個邏輯控制電源端VCC，一個功率驅動電源端VDD，一個模擬地，一個功率地。輸入端INA和INB兩個信號接控制芯片輸出，輸出端OA和OB分別接直流電機兩端。邏輯控制電源VCC與控制芯片電源端接在一起，功率驅動電源VDD與驅動電源直接連接，模擬地與功率地通過PCB板連接
在一起。圖3所示直流電機驅動電路300的一種具體實現(xiàn)電路原理圖如圖4所示，圖4中的一系列邏輯門實現(xiàn)了輸入信號對輸出信號的控制，當芯片溫度處于正常范圍時，輸入輸出信號控制關系為1、當輸入信號INA為高，INB為低時，OA輸出高電平、OB輸出低電平，電流由功率管Pl經(jīng)端口 OA流入電機，通過電機流入端口 B，從功率開關Ν2流入功率地，該電流驅動電機轉動。2、當輸入信號INA為低，INB為高時，OA輸出低電平，OB輸出高電平，電流由功率管P2經(jīng)端口 OB流入電機，通過電機流入端口 A，從功率管附流入功率地，該電流方向與INA為高、INB為低時流過電機的電流方向相反，因此電機轉動方向也相反。3、INA、 INB輸入信號同時為高時，功率開關管PI、P2截止，N1、N2導通，OA和OB輸出為低，無電流流過電機，電機不轉動。4、INA、INB輸入信號同時為低電平時，功率開關管P1、P2、N1、N2都處于截止狀態(tài)，OA和OB輸出三態(tài)，同樣無電流流過電機，電機不轉動。圖3所示直流電機驅動電路300，溫度保護電路400受輸入信號控制，當兩個輸入信號同時為低電平時，溫度保護電路不起作用，電路進入待機低功耗模式。當有任意一個輸入信號為高電平時，溫度保護電路正常工作。當芯片溫度處于正常水平時，溫度保護電路輸出低電平，不影響正常的輸入輸出邏輯控制。一旦溫度異常，溫度保護電路輸出狀態(tài)變化為高電平，此電平將會立即關斷所有功率開關管，切斷電機的電流通路，防止繼續(xù)過熱。切斷電流通路后，芯片溫度下降，下降到安全值后，溫度保護電路判斷電路溫度恢復正常，輸出信號重新變?yōu)榈碗娖?，此時可正常控制電機轉動。如果電機仍然處于異常狀態(tài)，芯片溫度繼續(xù)升高，超過溫度保護點，溫度保護電路又會再次起作用，維持芯片的溫度始終在一個合理的水平，直到負載恢復正常。圖5為圖4所示溫度保護電路400的一種具體實現(xiàn)原理圖。圖中PNP1、PNP2、R4、 R5、R6以及運算放大器501構成帶隙基準。運算放大器501輸出端為1. 25V帶隙基準電壓， 該電壓溫度系數(shù)極小，可在-20度至170度溫度范圍內視為常數(shù)。電阻R1、R2、R3對帶隙基準電壓分壓，電阻R2與R3的公共節(jié)點連接至比較器502負端，該電壓為比較器基準電壓， 比較器502正端連接至PNPl的發(fā)射極，由于三極管發(fā)射極電壓具有負溫度系數(shù)，隨著溫度升高，PNPl的發(fā)射極電壓下降，利用該特性可實現(xiàn)溫度檢測。常溫時，PNPl發(fā)射極電壓較高，比較器502正端電壓比負端電壓高，比較器輸出高電平，經(jīng)過反向器后最終的溫度保護電路輸出信號為低電平，此時W管道通，電阻Rl短路。溫度升高后，PNPl的發(fā)射極電壓逐漸降低，而電阻R2與R3公共端電壓為一不隨溫度變化的電壓，因此當溫度超過設定值后， 比較器502正端電壓小于負端電壓，比較器502輸出翻轉為低電平，經(jīng)過反向器后溫度保護電壓輸出為高電平，Nl管截止，Rl與R2串聯(lián)，導致比較器502負端電壓升高。溫度保護電路輸出高電平將關斷驅動電路的功率開關，切斷負載電流。電流消失后，電路溫度下降，由于比較器502負端電壓抬高到一個更高的電壓，所以只有溫度下降到一定值后，比較器502 輸出才能回復為低電平，這樣就可以實現(xiàn)溫度遲滯功能。圖3所示的溫度保護電路400可采用不同的引腳定義形式，但應該屬于本實用新型的保護范圍。圖4以及圖5也只是溫度保護電路400的一種實現(xiàn)形式，也可以有其它的電路實現(xiàn)形式，但基本原理與圖4和圖5—致，應屬于本實用新型的范疇。最后應說明的是顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例， 而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權利要求1.1、內置溫度保護的玩具直流電機驅動電路，其特征在于，包括控制器芯片(100)和直流電機驅動電路(300)；所述直流電機驅動電路(300)包含兩個輸入端(ΙΝΑ、ΙΝΒ)，兩個輸出端(OA、0B)，一個邏輯控制電源端(VCC)，一個功率驅動電源端(VDD)，一個模擬地，一個功率地；直流電機驅動電路(300)的輸入端(ΙΝΑ和INB)兩個信號接控制器芯片(100)輸出端，直流電機驅動電路(300 )輸出端(OA和OB )分別接直流馬達(200 )兩端；直流電機驅動電路(300 )邏輯控制電源(VCC)與電源端接在一起，直流電機驅動電路(300)功率驅動電源(VDD)與驅動電源直接連接，模擬地與功率地通過PCB板連接在一起；所述直流電機驅動電路(300)采用DIP8或者S0P8腳封裝； 所述直流電機驅動電路(300 )上有溫度保護電路(400 )；所述溫度保護電路(400)由運算放大器(501)、比較器(502)、反向器(503)、NMOS管 (附)、襯底PNP管(PNP1)、襯底PNP管(PNP2)、電阻(R1)、電阻(R2)、電阻(R3)、電阻(R4)、 電阻(R5)、電阻(R6)構成；所述襯底PNP管(PNP1)、襯底PNP管(PNP2)、電阻(R4)、電阻 (R5)、電阻(R6)以及運算放大器(501)構成帶隙基準；運算放大器(501)輸出端為1. 25V帶隙基準電壓；電阻(Rl)、電阻(R2 )、電阻(R3 )對帶隙基準電壓分壓，電阻(R2 )與電阻(R3 ) 的公共節(jié)點連接至比較器(502)負端，該電壓為比較器基準電壓，比較器(502)正端連接至襯底PNP管(PNPl)的發(fā)射極。
專利摘要本實用新型公開了一種內置溫度保護的玩具直流電機驅動電路，涉及電路結構，具體涉及玩具用驅動電路結構。包括控制器芯片和直流電機驅動電路；直流電機驅動電路的輸入端兩個信號接控制器芯片輸出端，直流電機驅動電路輸出端分別接直流馬達兩端；直流電機驅動電路邏輯控制電源與電源端接在一起，直流電機驅動電路功率驅動電源與驅動電源直接連接，模擬地與功率地通過PCB板連接在一起；所述直流電機驅動電路采用DIP8或者SOP8腳封裝；所述直流電機驅動電路上有溫度保護電路。它解決了現(xiàn)有的驅動電路技術存在的無保護功能，引發(fā)安全性問題；以元器件眾多，焊接點多，焊接成本接近元器件成本，總體成本高的問題。
文檔編號H02H5/04GK202261140SQ20112026202
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月24日 優(yōu)先權日2011年7月24日
發(fā)明者冉建橋, 周彥, 王敬 申請人:重慶中科芯億達電子有限公司