一種空調器及其步進電機驅動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于電機驅動【技術領域】，提供了一種空調器及其步進電機驅動電路。本實用新型通過在具有主控芯片以及一個或多個復合晶體管芯片的步進電機驅動電路中采用移位寄存模塊，移位寄存模塊的一個或多個時鐘控制端、一個或多個數(shù)據(jù)輸入端及一個或多個鎖存控制端分別連接主控芯片的一個或多個時鐘信號管腳、一個或多個數(shù)據(jù)信號管腳及一個或多個鎖存信號管腳，由移位寄存模塊根據(jù)主控芯片輸出的時鐘信號和鎖存信號對主控芯片輸出的數(shù)據(jù)信號進行移位寄存處理后輸出多路驅動信號以使一個或多個復合晶體管芯片驅動一個或多個步進電機進行工作，減少了對主控芯片的管腳資源的占用，在同時驅動多個步進電機時可以有效地提高主控芯片的管腳資源利用率。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電機驅動【技術領域】，尤其涉及一種空調器及其步進電機驅動電 路。 一種空調器及其步進電機驅動電路

【背景技術】
[0002] 目前，對于四相八拍的步進電機，普遍采用復合晶體管芯片（如ULN2003)對其實 現(xiàn)驅動，由一個復合晶體管芯片驅動一個步進電機。以ULN2003驅動步進電機為例，如圖1 所示，IC1為ULN2003芯片，Ml為步進電機，IC1的四個輸入端IN1?IN4分別對應四個輸 出端0UT1?0UT4, IC1的四個輸入端IN1?IN4分別連接主控芯片MCU的四個驅動信號輸 出管腳C0NR1?C0NR4, IC1的四個輸出端0UT1?0UT4分別連接Ml的第二控制端2、第四 控制端4、第三控制端3及第五控制端5，M1的公共端1與IC1的電源端VDD共接于直流電 源VCC，IC1的四個輸入端IN1?IN4從MCU接收四路驅動信號，并通過IC1的四個輸出端 0UT1?0UT4輸出該四路驅動信號至M1，該四路驅動信號按照下表并結合圖2所示的邏輯 控制圖對Ml進行驅動控制。 控制端標號 T拍順序 PI I Ρ2 | Ρ3 | Ρ4 | Ρ5 | Ρ6 | Ρ7 | Ρ8 1__+ + + + + + + +
[0003] 2 - - 3 ___- - -_____ 4 -- -- 一 5 1 - 1 - I -
[0004] 當Ml工作于第一拍點Ρ1時，IC1的第一通道（即ΙΝ1至0UT1的通道）導通，Ml 的第二控制端2獲得驅動信號（即圖2中的高電平）；當Ml工作于第二拍點P2時，IC1的 第一通道（即IN1至0UT1的通道）和第二通道（即IN2至0UT2的通道）均導通，Ml的第 二控制端2和第四控制端4均獲得驅動信號；當Ml工作于第三拍點P3時，IC1的第二通道 導通，Ml的第三控制端3獲得驅動信號；當Ml工作于第四拍點P4時，IC1的第二通道和第 三通道（即IN3至0UT3的通道）均導通，Ml的第三控制端3和第四控制端4均獲得驅動 信號，如此循環(huán)，使Ml正常工作。
[0005] 從上述內容可知，IC1的輸入與輸出是 對應，即需要輸出的驅動信號的路數(shù)對 應IC1的輸入端與輸出端的對數(shù)，而IC1的多個輸入端又是一一對應地分別連接MCU的多 個驅動信號輸出管腳，這樣就會過多地占用MCU的管腳資源，造成主控芯片的管腳資源利 用率低的問題。特別是在需要同時驅動多個步進電機工作時（如圖3所示，以驅動2個步進 電機為例），MCU需要通過八個驅動信號輸出端（C0NR1?C0NR8)輸出八路驅動信號至IC1 和IC2以分別驅動Ml和M2,由此可知，這樣會造成主控芯片的管腳資源愈發(fā)緊缺。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有技術存在主控芯片的管腳資源利用率低的問題。 實用新型內容
[0007] 本實用新型的目的在于提供一種步進電機驅動電路，旨在解決現(xiàn)有技術所存在的 主控芯片的管腳資源利用率低的問題。
[0008] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種步進電機驅動電路，包括主控芯片以及一個或多 個復合晶體管芯片，所述一個或多個復合晶體管芯片的多個輸出端分別一一對應地連接一 個或多個步進電機的多個控制端；
[0009] 所述步進電機驅動電路還包括移位寄存模塊，所述移位寄存模塊的一個或多個時 鐘控制端、一個或多個數(shù)據(jù)輸入端及一個或多個鎖存控制端分別連接所述主控芯片的一個 或多個時鐘信號管腳、一個或多個數(shù)據(jù)信號管腳及一個或多個鎖存信號管腳，在對所述一 個或多個步進電機進行驅動時，所述主控芯片輸出一路或多路時鐘信號、一路或多路數(shù)據(jù) 信號及一路或多路鎖存信號，所述移位寄存模塊根據(jù)所述一路或多路時鐘信號和所述一路 或多路鎖存信號對所述一路或多路數(shù)據(jù)信號進行移位寄存處理后輸出多路驅動信號，所述 一個或多個復合晶體管芯片根據(jù)所述多路驅動信號驅動所述一個或多個步進電機進行工 作。
[0010] 本實用新型的另一目的還在于提供一種空調器，其具有一個或多個步進電機，且 還包括上述步進電機驅動電路。
[0011] 本實用新型通過在具有主控芯片以及一個或多個復合晶體管芯片的步進電機驅 動電路中采用移位寄存模塊，移位寄存模塊的一個或多個時鐘控制端、一個或多個數(shù)據(jù)輸 入端及一個或多個鎖存控制端分別連接主控芯片的一個或多個時鐘信號管腳、一個或多個 數(shù)據(jù)信號管腳及一個或多個鎖存信號管腳，由移位寄存模塊根據(jù)主控芯片輸出的時鐘信號 和鎖存信號對主控芯片輸出的數(shù)據(jù)信號進行移位寄存處理后輸出多路驅動信號以使一個 或多個復合晶體管芯片驅動一個或多個步進電機進行工作，減少了對主控芯片的管腳資源 的占用，在同時驅動多個步進電機時可以有效地提高主控芯片的管腳資源利用率，解決了 現(xiàn)有技術所存在的主控芯片的管腳資源利用率低的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是【背景技術】涉及的步進電機驅動電路的不意圖；
[0013] 圖2是圖1所示的步進電機驅動電路的邏輯控制圖；
[0014] 圖3是【背景技術】涉及的另一步進電機驅動電路的不意圖；
[0015] 圖4是本實用新型實施例提供的步進電機驅動電路的結構示意圖；
[0016] 圖5是本實用新型實施例提供的步進電機驅動電路的不例電路結構圖；
[0017] 圖6是本實用新型另一實施例提供的步進電機驅動電路的不例電路結構圖；
[0018] 圖7是本實用新型實施例提供的步進電機驅動電路的不例電路結構圖；
[0019] 圖8是本實用新型另一實施例提供的步進電機驅動電路的不例電路結構圖；
[0020] 圖9是本實用新型其他實施例提供的步進電機驅動電路的不例電路結構圖。

【具體實施方式】
[0021] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022] 圖4示出了本實用新型實施例提供的步進電機驅動電路的示意結構，為了便于說 明，僅示出了與本實用新型相關的部分，詳述如下：
[0023] 本實用新型實施例提供的步進電機驅動電路包括主控芯片MCU以及一個或多個 復合晶體管芯片（IC1或IC1?ICn)，一個或多個復合晶體管芯片（IC1或IC1?ICn)的多 個輸出端分別--對應地連接一個或多個步進電機（Ml或Ml?Μη)的多個控制端；上述的 復合晶體管芯片可以是型號為ULN2003的集成達林頓管驅動芯片。
[0024] 步進電機驅動電路還包括移位寄存模塊100,移位寄存模塊100的一個或多個時 鐘控制端、一個或多個數(shù)據(jù)輸入端及一個或多個鎖存控制端分別連接主控芯片MCU的一個 或多個時鐘信號管腳（CLK1或CLK1?CLKm)、一個或多個數(shù)據(jù)信號管腳（DATA1或DATA1? DATAm)及一個或多個鎖存信號管腳（STR1或STR1?STRm)，在對步進電機進行驅動時，主 控芯片MCU輸出一個或多個時鐘信號、一個或多個數(shù)據(jù)信號及一個或多個鎖存信號，移位 寄存模塊100根據(jù)該一個或多個時鐘信號和一個或多個鎖存信號對一個或多個數(shù)據(jù)信號 進行移位寄存處理后輸出多路驅動信號，一個或多個復合晶體管芯片（IC1或IC1?ICn) 根據(jù)該多路驅動信號驅動一個或多個步進電機（Ml或Ml?Μη)進行工作。
[0025] 其中，移位寄存模塊100包括一個或多個移位寄存器。
[0026] 當移位寄存模塊100具有一個時鐘控制端、一個數(shù)據(jù)輸入端及一個鎖存控制端 時，如圖5所示，移位寄存模塊100的時鐘控制端、數(shù)據(jù)輸入端及鎖存控制端分別連接主控 芯片MCU的時鐘信號管腳CLK1、數(shù)據(jù)信號管腳DATA1及鎖存信號管腳STR1 ;此時，移位寄存 模塊100只包括一個移位寄存器U1，移位寄存器U1的時鐘引腳CLOCK、數(shù)據(jù)輸入引腳DATA 及鎖存引腳STROBE分別為移位寄存模塊100的時鐘控制端、數(shù)據(jù)輸入端及鎖存控制端，移 位寄存器U1的接地引腳GND接電源地Vss，移位寄存器U1的并行輸出使能引腳0E與電源 引腳VDD共接于直流電源VCC，移位寄存器U1的第一串行輸出引腳QS和第二串行輸出引腳 Q'S均空接，移位寄存器U1的第一輸出引腳Q1至第八輸出引腳Q8輸出八路驅動信號至第 一復合晶體管芯片IC1和第二復合晶體管芯片IC2以分別驅動第一步進電機Ml和第二步 進電機M2進行工作。
[0027] 在圖5中，移位寄存器U1的第一輸出引腳Q1至第四輸出引腳Q4分別與第一復合 晶體管芯片IC1的第一輸入端IN1至第四輸入端IN4連接，移位寄存器U1的第五輸出引腳 Q5至第八輸出引腳Q8分別與第二復合晶體管芯片IC2的第一輸入端IN1至第四輸入端IN4 連接；第一復合晶體管芯片IC1的第一輸出端0UT1、第二輸出端0UT2、第三輸出端0UT3及 第四輸出端0UT4分別連接第一步進電機Ml的第二控制端2、第四控制端4、第三控制端3 及第五控制端5,第一復合晶體管芯片IC1的電源端VDD與第一步進電機Ml的公共端1共 接于直流電源VCC，第一復合晶體管芯片IC1的電源地端VSS接電源地Vss ;第二復合晶體 管芯片IC2的第一輸出端0UT1、第二輸出端0UT2、第三輸出端0UT3及第四輸出端0UT4分 別連接第二步進電機M2的第二控制端2、第四控制端4、第三控制端3及第五控制端5,第二 復合晶體管芯片IC2的電源端VDD與第二步進電機M2的公共端1共接于直流電源VCC，第 二復合晶體管芯片IC2的電源地端VSS接電源地Vss。
[0028] 另外，在本實用新型另一實施例中，如圖6所示，移位寄存器U1的第一輸出引腳Q1 至第七輸出引腳Q7分別與第一復合晶體管芯片IC1的第一輸入端IN1至第七輸入端IN7 連接，移位寄存器U1的第八輸出引腳Q8與第二復合晶體管芯片IC2的第一輸入端IN1連 接；第一復合晶體管芯片IC1的第一輸出端0UT1、第二輸出端0UT2、第三輸出端0UT3及第 四輸出端0UT4分別連接第一步進電機Ml的第二控制端2、第四控制端4、第三控制端3及 第五控制端5,第一復合晶體管芯片IC1的電源端VDD與第一步進電機Ml的公共端1共接 于直流電源VCC，第一復合晶體管芯片IC1的電源地端VSS接電源地Vss，第一復合晶體管 芯片IC1的第五輸出端0UT5、第六輸出端0UT6及第七輸出端0UT7分別連接第二步進電機 M2的第二控制端2、第四控制端4及第三控制端3,第二復合晶體管芯片IC2的第一輸出端 0UT1連接第二步進電機M2的第五控制端5,第二復合晶體管芯片IC2的電源端VDD與第二 步進電機M2的公共端1共接于直流電源VCC，第二復合晶體管芯片IC2的電源地端VSS接 電源地Vss。
[0029] 在圖5和圖6所不的步進電機驅動電路中，移位寄存器U1具體可以是型號為 ⑶4094的移位寄存芯片。
[0030] 以下結合工作原理對圖5和圖6所示步進電機驅動電路作進一步說明：
[0031] 例如，移位寄存器U1是型號為⑶4094的移位寄存芯片，第一復合晶體管芯片IC1 和第二復合晶體管芯片IC2是型號為ULN2003的集成達林頓管驅動芯片。在對第一步進電 機Ml和第二步進電機M2進行驅動時，移位寄存器U1的并行輸出使能引腳0E因從直流電源 VDD得電而被設置成高電平，根據(jù)移位寄存芯片CD4094的屬性，移位寄存器U1在主控芯片 MCU所輸出時鐘信號的上升沿被觸發(fā)，每觸發(fā)一次就是對主控芯片MCU輸出的驅動數(shù)據(jù)進 行一次移位，所以在經過8個時鐘信號后即可對驅動數(shù)據(jù)完成移位；主控芯片MCU每輸出一 次鎖存信號至移位寄存器U1，則移位寄存器U1內部的鎖存功能會開啟一次，并將輸出從暫 存區(qū)傳輸至緩存區(qū)，由于移位寄存器U1的并行輸出使能引腳0E保持高電平，所以移位寄存 器U1每接收到一次鎖存信號就直接輸出驅動信號，從而完成一次對步進電機的驅動控制， 如此循環(huán)，根據(jù)固定頻率的時鐘信號對驅動數(shù)據(jù)進行移位寄存處理后輸出相應的驅動信號 至第一復合晶體管芯片IC1和第二復合晶體管芯片IC2,以完成對第一步進電機Ml和第二 步進電機M2的驅動動作。因此，通過主控芯片MCU的三個管腳（時鐘信號管腳CLK1、數(shù)據(jù) 信號管腳DATA1及鎖存信號管腳STR1)就能完成現(xiàn)有技術當中需要8個管腳才能實現(xiàn)的控 制功能，達到擴展主控芯片MCU的管腳資源的目的，提高了主控芯片MCU的管腳資源的利用 率。
[0032] 當移位寄存模塊100具有多個時鐘控制端、多個數(shù)據(jù)輸入端及多個鎖存控制端 時，如圖7所示，移位寄存模塊100的多個時鐘控制端、多個數(shù)據(jù)輸入端及多個鎖存控制端 可分別連接主控芯片MCU的多個時鐘信號管腳（CLK1?CLKm)、數(shù)據(jù)信號管腳（DATA1? DATAm)及鎖存信號管腳（STR1?STRm)，此時，移位寄存模塊100包括m個移位寄存器 (U1?Um)，m為大于1的正整數(shù)，m個移位寄存器（U1?Um)的時鐘引腳CLOCK分別為移 位寄存模塊100的多個時鐘控制端，m個移位寄存器（U1?Um)的鎖存引腳STROBE分別為 移位寄存模塊1〇〇的多個鎖存控制端，m個移位寄存器（U1?Um)的的數(shù)據(jù)輸入引腳DATA 分別為移位寄存模塊1〇〇的多個數(shù)據(jù)輸入端；從第1個移位寄存器U1至第m個移位寄存器 Um中，每個移位寄存器的接地引腳VSS接電源地Vss，每個移位寄存器的并行輸出使能引腳 0E與電源引腳VCC共接于直流電源VDD，每個移位寄存器的第一串行輸出引腳QS和第二串 行輸出引腳Q' S均空接，每個移位寄存器的第一輸出引腳Q1至第八輸出引腳Q8輸出八路 驅動信號至兩個復合晶體管芯片以驅動兩個步進電機進行工作。
[0033] 如圖7所示，上述m個移位寄存器（U1?Um)中的每個移位寄存器與復合晶體管 芯片的連接關系和工作原理與圖5所示的相同，因此不再贅述。另外，在本實用新型另一實 施例中，如圖8所示，上述m個移位寄存器（U1?Um)中的每個移位寄存器與復合晶體管芯 片的連接關系和工作原理還可以與圖6所示的相同，同樣不再贅述。
[0034] 此外，在本實用新型其他實施例中，上述m個移位寄存器（U1?Um)中的每個移位 寄存器與復合晶體管芯片的連接關系還可以如圖9所示，即對每個復合晶體管芯片的管腳 均得到充分利用，不出現(xiàn)管腳空接的情況，從而提高管腳利用率。
[0035] 在圖7、圖8及圖9所示的步進電機驅動電路中，m個移位寄存器（U1?Um)具體 可以是型號為⑶4094的移位寄存芯片。
[0036] 基于圖4至圖9所示的步進電機驅動電路，本實用新型實施例還提供了一種空調 器，其具有一個或多個步進電機，且還包括上述的步進電機驅動電路。
[0037] 綜上所述，本實用新型實施例通過在具有主控芯片以及一個或多個復合晶體管芯 片的步進電機驅動電路中采用移位寄存模塊，移位寄存模塊的一個或多個時鐘控制端、一 個或多個數(shù)據(jù)輸入端及一個或多個鎖存控制端分別連接主控芯片的一個或多個時鐘信號 管腳、一個或多個數(shù)據(jù)信號管腳及一個或多個鎖存信號管腳，由移位寄存模塊根據(jù)主控芯 片輸出的時鐘信號和鎖存信號對主控芯片輸出的數(shù)據(jù)信號進行移位寄存處理后輸出多路 驅動信號以使一個或多個復合晶體管芯片驅動一個或多個步進電機進行工作，減少了對主 控芯片的管腳資源的占用，在同時驅動多個步進電機時可以有效地提高主控芯片的管腳資 源利用率，解決了現(xiàn)有技術所存在的主控芯片的管腳資源利用率低的問題。
[0038] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種步進電機驅動電路，包括主控芯片以及一個或多個復合晶體管芯片，所述一個 或多個復合晶體管芯片的多個輸出端分別一一對應地連接一個或多個步進電機的多個控 制端；其特征在于： 所述步進電機驅動電路還包括移位寄存模塊，所述移位寄存模塊的一個或多個時鐘控 制端、一個或多個數(shù)據(jù)輸入端及一個或多個鎖存控制端分別連接所述主控芯片的一個或多 個時鐘信號管腳、一個或多個數(shù)據(jù)信號管腳及一個或多個鎖存信號管腳，在對所述一個或 多個步進電機進行驅動時，所述主控芯片輸出一路或多路時鐘信號、一路或多路數(shù)據(jù)信號 及一路或多路鎖存信號，所述移位寄存模塊根據(jù)所述一路或多路時鐘信號和所述一路或多 路鎖存信號對所述一路或多路數(shù)據(jù)信號進行移位寄存處理后輸出多路驅動信號，所述一個 或多個復合晶體管芯片根據(jù)所述多路驅動信號驅動所述一個或多個步進電機進行工作。
2. 如權利要求1所述的步進電機驅動電路，其特征在于，當所述移位寄存模塊具有一 個時鐘控制端、一個數(shù)據(jù)輸入端及一個鎖存控制端時，所述移位寄存模塊包括一個移位寄 存器，所述移位寄存器的時鐘引腳、數(shù)據(jù)輸入引腳及鎖存引腳分別為所述移位寄存模塊的 時鐘控制端、數(shù)據(jù)輸入端及鎖存控制端，所述移位寄存器的接地引腳接電源地，所述移位寄 存器的并行輸出使能引腳與電源引腳共接于直流電源，所述移位寄存器的第一串行輸出引 腳和第二串行輸出引腳均空接，所述移位寄存器的第一輸出引腳至第八輸出引腳輸出八路 驅動信號至第一復合晶體管芯片和第二復合晶體管芯片以分別驅動第一步進電機和第二 步進電機進行工作。
3. 如權利要求2所述的步進電機驅動電路，其特征在于，所述移位寄存器是型號為 CD4094的移位寄存芯片；所述第一復合晶體管芯片和所述第二復合晶體管芯片是型號為 ULN2003的集成達林頓管驅動芯片。
4. 如權利要求1所述的步進電機驅動電路，其特征在于，當所述移位寄存模塊具有多 個時鐘控制端、多個數(shù)據(jù)輸入端及多個鎖存控制端時，所述移位寄存模塊包括m個移位寄 存器，m為大于1的正整數(shù)，所述m個移位寄存器的時鐘引腳分別為所述移位寄存模塊的多 個時鐘控制端，所述m個移位寄存器的鎖存引腳分別為所述移位寄存模塊的多個鎖存控制 端，所述m個移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入引腳分別為所述移位寄存模塊的多個數(shù)據(jù)輸入端；從 所述第1個移位寄存器至所述第m個移位寄存器中，每個移位寄存器的接地引腳接電源地， 每個移位寄存器的并行輸出使能引腳與電源引腳共接于直流電源，每個移位寄存器的第一 串行輸出引腳和第二串行輸出引腳均空接，每個移位寄存器的第一輸出引腳至第八輸出引 腳輸出八路驅動信號至兩個復合晶體管芯片以驅動兩個步進電機進行工作。
5. 如權利要求4所述的步進電機驅動電路，其特征在于，所述m個移位寄存器是型號 為CD4094的移位寄存芯片；所述復合晶體管芯片是型號為ULN2003的集成達林頓管驅動芯 片。
6. -種空調器，具有一個或多個步進電機，其特征在于，所述空調器還包括如權利要求 1至5任一項所述的步進電機驅動電路。
【文檔編號】H02P8/00GK203911824SQ201420217007
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權日:2014年4月29日
【發(fā)明者】余圩錢 申請人:美的集團股份有限公司