[发明专利]一种有刷电机控制与保护电路及其芯片

说明书

本发明公开了一种有刷电机的控制和保护电路及其芯片，包括逻辑处理电路模块、电源电路模块、5V稳压电源输出电路模块、调速信号输入电路模块、温度检测电路模块、外部保护和控制信号电路模块、开关安全电路模块、延时电路模块、电流检测电路模块、驱动信号电路模块以及电压检测模块，本发明中有刷电机的控制和保护电路及其芯片可以实现保护和控制一体化，整体方案设计简洁明了，功能丰富，提高了直流有刷电机类产品的竞争力。

技术领域

本发明涉及电机控制与保护电路技术领域，具体的说是一种直流有刷电机控制与保护的专用芯片及电路。

背景技术

市场上电机类产品应用范围极广，尤其是低压直流有刷电机，凭借其成本低，控制简单等优点，占有广大的市场份额，常见应用为电动工具、电动玩具车和吸尘器等，尽管直流有刷电机应用广、份额多，但却很少有专门的芯片和配套方案来同时解决控制和保护问题，目前的市场情况是保护和控制分为两个不同的地方完成，一旦出现保护和控制部件配对失误，将产生严重的安全隐患，图1为目前直流有刷电机一种常见的保护和控制方式，保护和控制分开，保护部分仅能由锂电池提供过流和欠压保护，控制部分仅由调速开关提供调速作用，无法提供更为深度的控制和保护，图2为市面上部分将保护和控制放在一起的电路方案，但仍然由三颗不同功能的芯片（一颗稳压芯片LDO，一颗软件芯片MCU，一个外置驱动芯片）来做保护和控制的作用。此电路能满足终端客户多数功能需求，但外围及其复杂，需要软件和硬件共同配合，设计难度大，设计成本和生产成本高，想要在几乎不增加设计成本，但又能提高更多保护和控制功能，就需要一款专门为直流有刷电机研发，将保护和控制合二为一的专业芯片。

发明内容

本发明的目的在于克服目前市面上现有电路方案的不足，通过一款专业芯片和电路，将直流有刷电机的控制与保护集成在一起，提供了一种外围简洁，设计简便的控制保护电路，使之在满足客户功能需求的同时，又不会增加额外的成本，为直流有刷电机的应用提供更强的竞争力，为实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种有刷电机的控制和保护电路及其芯片，其包括：逻辑处理电路模块，电源电路模块，5V 稳压电源输出电路模块，调速信号输入电路模块，温度检测电路模块，外部保护和控制信号电路模块，开关安全电路模块，延时电路模块，电流检测电路模块，驱动信号电路模块，电压检测模块。

所述逻辑处理电路模块与所述芯片电源电路模块，5V 稳压电源输出电路模块，调速信号输入电路模块，温度检测电路模块，外部保护和控制信号电路模块，开关安全电路模块，延时电路模块，电流检测电路模块，驱动信号电路模块，电压检测模块都相连接。

逻辑处理电路模块，同于接收信号并处理，并将处理后的结果提供给驱动信号电路模块；

调速信号输入电路模块，通过输入电平的不同，在逻辑处理电路模块处理后，产生对应占空比的PWM方波信号波形，控制电机的转速，同时此模块还有判断重启的作用，在发生保护事件后，调速信号输入电路模块必须重新接收到 0V 电平来判断外部有重启的动作，才会重新开启，防止电机误启动造成安全隐患，软起动的判断也是根据调速信号输入电路模块的输入电平检测到 0V 至高电平的一个上升沿。

温度监测电路模块，用于判断温度是否超过高温或低于低温保护阈值，该模块接收外部 NTC 和固定电阻的分压信号，比较此电压与内部设置的高温或低温保护阈值，实现温度的保护，保护电机在合理温度区间工作，避免热损伤。

外部保护和控制信号电路模块，用于判断是否有额外强制控制或保护的信号，该模块提供一个额外的外部其他强制控制和保护的输入脚，使芯片更加灵活的与其他外部部件相互联系，也使芯片有更多的功能扩展性。

延时电路模块，用于提供逻辑处理电路模块判断保护时的延时时间，提供保护和控制的延时时间，防止误判和安全隐患，例如温度保护延时，欠压保护延时，电流保护延时，外部信号延时，重启延时，软起动时间等需要时间设置的部分，一般主要配合逻辑处理电路模块对保护和控制的处理做与时间相关的工作。