本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)，具體涉及集成電路中自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

背景技術(shù)：

在馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子將在轉(zhuǎn)子磁場和定子線圈磁場的相互作用力下，在不同的磁極間周期性切換，由于在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，不同位置，特別是在切換點(diǎn)附近，由于轉(zhuǎn)子受到不均衡的力矩作用，將會(huì)產(chǎn)生不可忽視的音頻噪音。

針對(duì)上述問題，人們采用了一種預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)換時(shí)長的軟開關(guān)技術(shù)。這種技術(shù)預(yù)先設(shè)定一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)長，在切換點(diǎn)采取緩慢轉(zhuǎn)換馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)極性而達(dá)到減少噪音的目的(參見圖1)。

這種結(jié)構(gòu)雖能夠起到一定的降噪或靜音作用，但是由于這種技術(shù)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)換時(shí)長，在一個(gè)較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，此技術(shù)并不能很好的兼顧靜音和驅(qū)動(dòng)效率之間的矛盾，在實(shí)際運(yùn)用中存在較多的缺點(diǎn)，如下：

1.在高轉(zhuǎn)速情況下，軟開關(guān)時(shí)間相對(duì)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期時(shí)間比例增大，驅(qū)動(dòng)效率降低，降低了轉(zhuǎn)速的上限值，甚至導(dǎo)致馬達(dá)在高轉(zhuǎn)速時(shí)工作不正常；

2.在低轉(zhuǎn)速情況下，軟開關(guān)時(shí)間相對(duì)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期時(shí)間比例減小，馬達(dá)的靜音效能降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片的軟開關(guān)技術(shù)所存在的問題，需要一種能夠滿足和適應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍越來越寬泛的要求的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片軟開關(guān)技術(shù)。

為此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以獲得更低的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)噪音和更寬的轉(zhuǎn)速范圍。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：

磁場信號(hào)處理模塊，所述磁場信號(hào)處理模塊將馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁場的強(qiáng)度和極性信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，并輸出到自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；

自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊，所述自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊基于馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁場極性的周期時(shí)間信號(hào)和基礎(chǔ)時(shí)鐘信號(hào)形成一個(gè)隨馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率變化而變化的頻率時(shí)鐘信號(hào)；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊在磁場切換信號(hào)時(shí)，進(jìn)行一次復(fù)位后，在自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊輸出的頻率時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)磁場極性方向，輸出一路信號(hào)從最低位逐級(jí)上升到最高位后停止，該輸出信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)后級(jí)的一路功率放大器；輸出一路信號(hào)從最高位逐級(jí)下降到最低位后停止，該輸出信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)后級(jí)的一路功率放大器；

復(fù)位電路模塊，所述復(fù)位電路模塊的輸出連接至磁場信號(hào)處理模塊、自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在各事件觸發(fā)后，對(duì)系統(tǒng)各模塊進(jìn)行復(fù)位控制。

在本系統(tǒng)中，所述磁場信號(hào)處理模塊包括非交疊南北磁場邏輯產(chǎn)生電路和磁場切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器，所述非交疊南北磁場邏輯產(chǎn)生電路將前端的磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)拆分形成切換點(diǎn)不相互重合的代表南磁極/北磁極的控制邏輯信號(hào)；所述磁場切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器用于檢測磁場信號(hào)的交變，在前端磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)跳變處產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖信號(hào)，作為相關(guān)電路的復(fù)位信號(hào)。

在本系統(tǒng)中，所述磁場信號(hào)處理模塊輸入端接收兩路磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)，兩路磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)間相差一個(gè)延時(shí)周期。

在本系統(tǒng)中，所述磁場信號(hào)處理模塊在系統(tǒng)上電復(fù)位完成后，在復(fù)位電路模塊中的計(jì)時(shí)單元完成第一個(gè)計(jì)時(shí)周期之前，感應(yīng)磁場的遲滯回差數(shù)值要小于計(jì)時(shí)周期之后的遲滯回差數(shù)值，以形成更大的系統(tǒng)閉環(huán)增益；同時(shí)在馬達(dá)啟動(dòng)事件觸發(fā)過程中，屏蔽過溫保護(hù)功能。

在本系統(tǒng)中，所述自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊包括第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器，第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器，觸發(fā)器，二選一開關(guān)，可變頻率時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器；所述第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器和第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器由磁場信號(hào)處理模塊的輸出觸發(fā)，其輸出端分別與二選一開關(guān)的輸入端連接，二選一開關(guān)輸出端連接到可變頻率時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器；所述觸發(fā)器根據(jù)磁場信號(hào)處理模塊的輸出控制二選一開關(guān)選通相應(yīng)的事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器；所述可變頻率時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。

在本系統(tǒng)中，所述第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器的復(fù)位由磁場信號(hào)處理模塊產(chǎn)生的切換點(diǎn)信號(hào)和磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)反相后邏輯與非運(yùn)算后控制；所述第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器的復(fù)位由磁場信號(hào)處理模塊產(chǎn)生的切換點(diǎn)信號(hào)和磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)邏輯與非運(yùn)算后控制。

在本系統(tǒng)中，所述可變頻率時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的復(fù)位由磁場信號(hào)處理模塊產(chǎn)生的切換點(diǎn)信號(hào)和復(fù)位電路模塊產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)邏輯或非運(yùn)算后控制。

在本系統(tǒng)中，所述可變頻率時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器在復(fù)位完成后，其輸出時(shí)鐘信號(hào)從最高頻率點(diǎn)隨時(shí)間按一定速率線性下降；所述下降速率按照南磁極/北磁極切換點(diǎn)之間的時(shí)間Tr和軟開關(guān)所需時(shí)間Tss之間10倍的比例來設(shè)定。

在本系統(tǒng)中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器的兩輸出端分別連接第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

在本系統(tǒng)中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器在南磁模式下，第一輸出端輸出字碼從最小字節(jié)開始逐級(jí)增加，第二輸出端輸出字碼從最大字節(jié)開始逐級(jí)減小；在北磁模式下，第一輸出端輸出字碼從最大字節(jié)開始逐級(jí)減小，第二輸出端輸出字碼從最小字節(jié)開始逐級(jí)增加。

在本系統(tǒng)中，所述復(fù)位電路模塊包括上電復(fù)位電路，第一計(jì)時(shí)單元，第二計(jì)時(shí)單元，堵轉(zhuǎn)檢測電路，以及過溫保護(hù)電路；所述第一計(jì)時(shí)單元與堵轉(zhuǎn)檢測電路配合形成堵轉(zhuǎn)保護(hù)和自啟動(dòng)控制；所述過溫保護(hù)電路完成芯片溫度檢測和過溫保護(hù)控制；所述上電復(fù)位電路與第二計(jì)時(shí)單元配合形成相關(guān)復(fù)位信號(hào)控制；三者配合形成復(fù)位信號(hào)。

基于上述方案自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其具有結(jié)構(gòu)可靠，適應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍寬，響應(yīng)速度快，靜音效果好，啟動(dòng)迅速，功耗低的優(yōu)點(diǎn)。

在實(shí)際應(yīng)用中可集成在芯片上，提高芯片的集成度，適用于直流、H橋式驅(qū)動(dòng)馬達(dá)系統(tǒng)。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

圖1為常規(guī)的軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路原理圖；

圖2為本發(fā)明提供的自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案的系統(tǒng)原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)例中自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路及外圍連接示意圖；

圖4為傳統(tǒng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路負(fù)載電壓波形和采用軟開關(guān)技術(shù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路負(fù)載電壓波形示意圖；

圖5為傳統(tǒng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路負(fù)載電流及馬達(dá)轉(zhuǎn)矩波形和采用軟開關(guān)技術(shù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路負(fù)載電流及馬達(dá)轉(zhuǎn)矩波形示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

本方案通過采用自校準(zhǔn)軟開關(guān)架構(gòu)，并利用其數(shù)字信號(hào)抗干擾能力及其準(zhǔn)確性，改善了傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。

據(jù)此，本方案提供一種自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案，如圖2所示，本驅(qū)動(dòng)方案100主要包括復(fù)位電路模塊110、磁場信號(hào)處理模塊120、自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140。

其中，磁場信號(hào)處理模塊120、自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140配合構(gòu)成自校準(zhǔn)軟切電路的主體，用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。

磁場信號(hào)處理模塊120，用于將馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁場的強(qiáng)度和極性信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再針對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大、濾波和磁滯比較器處理后，產(chǎn)生一個(gè)高低電平信號(hào)，其磁滯電壓差對(duì)應(yīng)于磁場強(qiáng)度的遲滯窗口；最終將形成的信號(hào)輸出到自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140。

自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130，用于將馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁場極性的周期時(shí)間信號(hào)作為加權(quán)系數(shù)，與基礎(chǔ)時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過乘法運(yùn)算后，產(chǎn)生一個(gè)隨馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速頻率變化而變化的頻率時(shí)鐘信號(hào)，用于數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)鐘控制信號(hào)。

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140，用于在系統(tǒng)給出磁場切換信號(hào)時(shí)，模塊進(jìn)行一次復(fù)位后，根據(jù)磁場極性，在自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊輸出時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，根據(jù)磁場極性方向，一路信號(hào)從最低位逐級(jí)上升到最高位后停止，輸出信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)后級(jí)的一路功率放大器；一路信號(hào)從最高位逐級(jí)下降到最低位后停止，輸出信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)后級(jí)的一路功率放大器。

據(jù)此構(gòu)成的自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案中，磁場信號(hào)處理模塊120具體將馬達(dá)轉(zhuǎn)子磁場信號(hào)分別處理為與磁場極性關(guān)聯(lián)的邏輯信號(hào)，與磁場強(qiáng)度關(guān)聯(lián)的邏輯信號(hào)和與磁場切換點(diǎn)檢測關(guān)聯(lián)的邏輯信號(hào)；

自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130檢測與磁場切換點(diǎn)關(guān)聯(lián)的邏輯信號(hào)，并計(jì)算前后邏輯信號(hào)之間的時(shí)長，并與基頻時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，輸出一個(gè)隨馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化而變化的自校準(zhǔn)頻率時(shí)鐘信號(hào)；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140在再生時(shí)鐘信號(hào)(即自校準(zhǔn)頻率時(shí)鐘信號(hào))的作用下，根據(jù)磁場極性關(guān)聯(lián)的邏輯信號(hào)，生成馬達(dá)系統(tǒng)的軟開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)。

由此，整個(gè)電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)系統(tǒng)的軟開關(guān)驅(qū)動(dòng)功能，并讓軟開關(guān)時(shí)間保持在整個(gè)轉(zhuǎn)子磁場極性轉(zhuǎn)換周期的10％左右，以此滿足馬達(dá)的噪音消除和驅(qū)動(dòng)效率之間的折中，由此也使得軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能獲得更寬的轉(zhuǎn)速范圍。

在此基礎(chǔ)上，本實(shí)例進(jìn)一步增設(shè)復(fù)位電路模塊110，該復(fù)位電路模塊的輸出連接至磁場信號(hào)處理模塊、自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，其作用是在系統(tǒng)一事件轉(zhuǎn)換到新觸發(fā)事件完成的過程中，完成系統(tǒng)狀態(tài)的初始化工作。具體如，上電過程，自動(dòng)重啟，切換初始化，對(duì)系統(tǒng)各模塊進(jìn)行復(fù)位控制，用于保證系統(tǒng)時(shí)序的正常運(yùn)行。

針對(duì)上述的自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案，以下通過一應(yīng)用實(shí)例來具體說明。

參見圖3，其所示為本實(shí)例中集成電源反接保護(hù)電路及外圍連接圖。

本實(shí)例基于上述方案，提供一種實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方案的集成電路，以此來驅(qū)動(dòng)外部馬達(dá)電機(jī)，獲得更低的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)噪音和更寬的轉(zhuǎn)速范圍。

由圖可知，該實(shí)例方案主要包括：外部馬達(dá)電機(jī)200，集成電路100，該集成電路100上集成有磁場感應(yīng)邏輯電路160，復(fù)位電路模塊110，磁場信號(hào)處理模塊120，自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140，集成電路片上驅(qū)動(dòng)模塊150，驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)“Out1”，“Out2”。

其中，集成電路片磁場感應(yīng)邏輯電路160主要由霍爾信號(hào)感應(yīng)器，去失調(diào)電路，遲滯比較器配合構(gòu)成。

這里的霍爾信號(hào)感應(yīng)器將外部磁場的磁極信號(hào)和場強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其輸出的電信號(hào)一般都是毫伏量級(jí)的微弱模擬信號(hào)，并且?guī)в休^大比例的低頻失調(diào)量。去失調(diào)電路將磁場感應(yīng)信號(hào)中的失調(diào)量同時(shí)將微弱的磁場感應(yīng)信號(hào)放大40dB至50dB。遲滯比較器將磁場感應(yīng)信號(hào)按照設(shè)定窗口將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的邏輯信號(hào)，本實(shí)例方案中，系統(tǒng)在上電后400ms內(nèi)，遲滯窗口對(duì)應(yīng)的磁場強(qiáng)度窗口為-13Gs～+13Gs，400ms以后，遲滯窗口對(duì)應(yīng)的磁場強(qiáng)度窗口為-25Gs～+25Gs。

具體的，本磁場感應(yīng)邏輯電路160輸出信號(hào)一路直接連接到磁場信號(hào)處理模塊120中非交疊南北磁場邏輯產(chǎn)生電路121的第二輸入端；同時(shí)與磁場信號(hào)處理模塊120中切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122輸出信號(hào)邏輯與非運(yùn)算后連接到自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130中第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器132的“Re”復(fù)位輸入端，其反相信號(hào)與切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122輸出信號(hào)邏輯與非運(yùn)算后連接到自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130中第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器131的“Re”復(fù)位輸入端。

磁場感應(yīng)邏輯電路160輸出信號(hào)另一路通過一個(gè)延時(shí)周期后，連接到非交疊南北磁場邏輯產(chǎn)生電路121的第一輸入端，同時(shí)與切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122輸出信號(hào)和上電復(fù)位輸出信號(hào)“R”邏輯與非運(yùn)算后連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140中數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的“Se”置位輸入端，其反相信號(hào)與切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122輸出信號(hào)邏輯與非運(yùn)算后再與上電復(fù)位輸出信號(hào)“R”做邏輯與運(yùn)算后連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的“Re”復(fù)位輸入端。

復(fù)位電路模塊110由上電復(fù)位電路111，堵轉(zhuǎn)檢測電路112，過溫保護(hù)電路113，第一計(jì)時(shí)單元114和第二計(jì)時(shí)單元115配合構(gòu)成。

其中，第一計(jì)時(shí)單元114和堵轉(zhuǎn)檢測電路112，配合形成堵轉(zhuǎn)保護(hù)和自啟動(dòng)控制。第一計(jì)時(shí)單元114產(chǎn)生固定周期的頻率信號(hào)，其復(fù)位輸入端由磁場交變檢測信號(hào)控制(該磁場交變檢測信號(hào)由磁場信號(hào)處理模塊120中的切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122產(chǎn)生)，如果在時(shí)間Ton內(nèi)沒有檢測到磁場交變事件發(fā)生，則堵轉(zhuǎn)檢測電路112輸出高電平，由此形成相應(yīng)的控制信號(hào)。

上電復(fù)位電路111和第二計(jì)時(shí)單元115，配合形成相關(guān)復(fù)位信號(hào)控制“R”；上電復(fù)位電路111經(jīng)過第二計(jì)時(shí)單元115的延時(shí)后，產(chǎn)生控制信號(hào)“R”。

過溫保護(hù)電路113，完成芯片溫度檢測和過溫保護(hù)控制。該過溫保護(hù)電路113監(jiān)控芯片溫度，若溫度高于設(shè)定值則輸出高電平，形成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。

同時(shí)，以上三路輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或非運(yùn)算后，形成系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)“Reset”。同時(shí)該復(fù)位電路模塊110的輸出信號(hào)“Reset”連接到磁場信號(hào)處理模塊120的復(fù)位控制輸入端、自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130中可變頻率時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器135的復(fù)位控制輸入端和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140中數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制時(shí)序發(fā)生器141的復(fù)位控制輸入端口1。

磁場信號(hào)處理模塊120由單周期延時(shí)器123，非交疊南磁極/北磁極邏輯發(fā)生電路121，切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122配合構(gòu)成。

其中，非交疊南磁極/北磁極邏輯發(fā)生電路121，將前端的霍爾(Hall)感應(yīng)邏輯信號(hào)拆分形成切換點(diǎn)不相互重合的代表南磁極/北磁極的控制邏輯信號(hào)。

切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122用于在前端的霍爾感應(yīng)邏輯信號(hào)跳變處產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖信號(hào)，作為相關(guān)電路的復(fù)位信號(hào)。

該磁場信號(hào)處理模塊120在復(fù)位電路模塊110中的計(jì)時(shí)單元1(即第一計(jì)時(shí)單元114)完成第一個(gè)計(jì)時(shí)周期之前，感應(yīng)磁場的遲滯回差數(shù)值要小于計(jì)時(shí)周期之后的遲滯回差數(shù)值，使得形成更大的系統(tǒng)閉環(huán)增益，更有利于馬達(dá)的順利啟動(dòng)。同時(shí)在馬達(dá)啟動(dòng)事件觸發(fā)過程中，屏蔽溫保護(hù)功能，使得馬達(dá)順利完成自啟動(dòng)。

具體的，非交疊南磁極/北磁極邏輯發(fā)生電路121的第一輸入端通過單周期延時(shí)器123連接到磁場感應(yīng)邏輯電路160的輸出信號(hào)；同時(shí)非交疊南磁極/北磁極邏輯發(fā)生電路121的第二輸入端直接連接到磁場感應(yīng)邏輯電路160的輸出信號(hào)。

非交疊南北磁場邏輯產(chǎn)生模塊121的輸出“S”端連接到自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130中第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器131的輸入端和RS觸發(fā)器133的輸入端“R”；非交疊南北磁場邏輯產(chǎn)生模塊121的輸出‘N’端連接到自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器132輸入端和RS觸發(fā)器133的輸入端“S”。

該非交疊南磁極/北磁極邏輯發(fā)生電路121產(chǎn)生南磁極指示信號(hào)“S”和北磁極指示信號(hào)“N”。信號(hào)“S”在磁場處于南磁極的時(shí)候?yàn)楦唠娖?，處于北磁極的時(shí)候?yàn)榈碗娖?；信?hào)“N”在磁場處于南磁極的時(shí)候?yàn)榈碗娖?，處于北磁極的時(shí)候?yàn)楦唠娖?。信?hào)“N”和信號(hào)“S”不會(huì)同時(shí)處于高電位，由此保證RS觸發(fā)器的邏輯準(zhǔn)確性。

切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122在磁場信號(hào)發(fā)生轉(zhuǎn)折的時(shí)候產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向窄脈沖“P1”和正向窄脈沖“P2”，負(fù)向脈沖“P1”連接到復(fù)位電路模塊110中的第一計(jì)時(shí)單元114的復(fù)位端“Re”，正向脈沖“P2”給自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140提供一路復(fù)位信號(hào)。

自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130由第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器131，第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器132，RS觸發(fā)器133，二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134及可變頻率時(shí)鐘發(fā)生器135配合構(gòu)成。

其中，第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器131的事件觸發(fā)輸入端“I”連接到磁場信號(hào)處理模塊120的輸出端“S”(即非交疊南磁極/北磁極邏輯電路121的輸出端“S”)，當(dāng)代表南磁極的“S”輸出邏輯高，第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器131將被激活，輸出m位時(shí)鐘序列，完成一個(gè)循環(huán)周期后停止工作；

第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器132的事件觸發(fā)輸入端“I”連接到磁場信號(hào)處理模塊120的輸出端“N”(即非交疊南磁極/北磁極邏輯電路121的輸出端“N”)，當(dāng)代表北磁極的“N”輸出邏輯高，第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器132將被激活，輸出m位時(shí)鐘序列，完成一個(gè)循環(huán)周期后停止工作。

第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器131的復(fù)位端由切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122輸出邏輯和磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)反相后邏輯與非運(yùn)算后控制，第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器132復(fù)位端由切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122輸出邏輯和磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)邏輯與非運(yùn)算后控制。

二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134的輸入端“1”連接到第一事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器131的多時(shí)序輸出端；二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134的輸入端“0”連接到第二事件觸發(fā)時(shí)序發(fā)生器132的多時(shí)序輸出端；二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134的輸出端連接到可變頻率時(shí)鐘發(fā)生器135的輸入端；二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134的控制端連接到RS觸發(fā)器133的輸出端。

RS觸發(fā)器133的“R”輸入端接磁場信號(hào)處理模塊120的輸出端“S”，RS觸發(fā)器的“S”輸入端接磁場信號(hào)處理模塊120的輸出端“N”，RS觸發(fā)器133的輸出端連接至二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134的控制端，以控制二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134；同時(shí)RS觸發(fā)器133的輸出信號(hào)連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140中數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的模式選擇輸入端“M”。由此設(shè)置的RS觸發(fā)器133，當(dāng)系統(tǒng)檢測到南磁極信號(hào)時(shí)，RS觸發(fā)器133控制二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134連接到端口“1”，而檢測到北磁極信號(hào)時(shí)，RS觸發(fā)器133控制二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134連接到端口“0”。

可變頻率時(shí)鐘發(fā)生器135的輸入端連接到二路時(shí)序系列選擇開關(guān)134的輸出端；同時(shí)可變頻率時(shí)鐘發(fā)生器135的輸出端連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140中數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的時(shí)鐘輸入端“CP”。

該可變頻率時(shí)鐘發(fā)生器135的復(fù)位端“Re”由切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器122輸出邏輯和系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)“Reset”邏輯或非運(yùn)算后控制。當(dāng)復(fù)位完成后，可變頻率時(shí)鐘發(fā)生器135輸出時(shí)鐘信號(hào)從最高頻率點(diǎn)隨時(shí)間按一定速率線性下降。此處的下降速率是按照南磁極/北磁極切換點(diǎn)之間的時(shí)間Tr和軟開關(guān)所需時(shí)間Tss之間10倍的比例來設(shè)定的。當(dāng)切換點(diǎn)到來時(shí)，保持當(dāng)前的時(shí)鐘頻率，直到完成數(shù)模轉(zhuǎn)換運(yùn)算，然后完成復(fù)位。

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140由數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器D2A1(142)和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器D2A2(143)配合構(gòu)成。

其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的模式控制輸入端“M”連接到RS觸發(fā)器133的輸出端，當(dāng)感應(yīng)到南磁，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器進(jìn)入的模式為：n位控制邏輯輸出端“X”輸出字碼從最小字節(jié)開始逐級(jí)增加，而n位控制邏輯輸出端“Y”輸出字碼從最大字節(jié)開始逐級(jí)減小；當(dāng)感應(yīng)到北磁，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器進(jìn)入的模式為：n位控制邏輯輸出端“X”輸出字碼從最大字節(jié)開始逐級(jí)減小，而n位控制邏輯輸出端“Y”輸出字碼從最小字節(jié)開始逐級(jí)增加。

數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141以可變頻率時(shí)鐘發(fā)生器135的輸出作為時(shí)鐘輸入信號(hào)。

該數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的n位控制邏輯輸出端“X”連接到第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器D2A1的n位輸入端；數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的n位控制邏輯輸出端“Y”連接到第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器D2A2的n位輸入端。

數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器141的復(fù)位端“Re”連接到切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器與磁場感應(yīng)邏輯延遲一周期后的反相信號(hào)邏輯與非運(yùn)算器和上電復(fù)位信號(hào)“R”邏輯與運(yùn)算器的輸出端；而數(shù)模轉(zhuǎn)換控制時(shí)序發(fā)生器的置位端“Se”連接到切換點(diǎn)脈沖發(fā)生器與磁場感應(yīng)邏輯信號(hào)延遲一周期后邏輯與非運(yùn)算器輸出端。

第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器D2A1(142)和第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器D2A2(143)用于將數(shù)字邏輯還原為模擬信號(hào)，兩者相互獨(dú)立，各自的輸出控制信號(hào)連接到后端的驅(qū)動(dòng)模塊150的輸入端。

驅(qū)動(dòng)模塊150采用H橋式結(jié)構(gòu)，即輸出“Out1”和輸出“Out2”的驅(qū)動(dòng)分別由一個(gè)連接到電源的P型功率MOS管和一個(gè)連接到公共地的N型功率MOS管構(gòu)成。在強(qiáng)磁場作用下，一路P管導(dǎo)通，N管截止，輸出高電平，另一路N管導(dǎo)通，P管截止，輸出低電平。兩路輸出的切換則是通過自校準(zhǔn)軟開關(guān)控制邏輯完成切換過程。

由上可知，本實(shí)例方案中由磁場感應(yīng)邏輯電路160，復(fù)位電路模塊110，磁場信號(hào)處理模塊120，自校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生模塊130，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊140，驅(qū)動(dòng)模塊150配合構(gòu)成的集成電路100具有自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)功能，通過其來驅(qū)動(dòng)外部馬達(dá)電機(jī)200時(shí)，將能夠有效降低馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的噪音和獲得更寬的轉(zhuǎn)速范圍。

參見圖4，圖中Va為傳統(tǒng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載電壓波形，而Vb為采用本方案提供的軟開關(guān)技術(shù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載電壓波形。

通過對(duì)比可知，馬達(dá)系統(tǒng)負(fù)載電壓波形Vb在極性轉(zhuǎn)換過程中，轉(zhuǎn)換速率要遠(yuǎn)小于馬達(dá)系統(tǒng)負(fù)載電壓波形Va。對(duì)于此類馬達(dá)線圈感性負(fù)載，意味著負(fù)載電流的轉(zhuǎn)換速率遠(yuǎn)小于負(fù)載電壓波形Va對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流轉(zhuǎn)換速率，由此很好地緩解了因開關(guān)造成的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，進(jìn)而降低因轉(zhuǎn)矩波動(dòng)帶來的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)噪音。

再者，參見圖5，圖中左側(cè)為傳統(tǒng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路負(fù)載電流及馬達(dá)轉(zhuǎn)矩波形，右側(cè)為采用本方案提供的軟開關(guān)技術(shù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路負(fù)載電流及馬達(dá)轉(zhuǎn)矩波形。

通過對(duì)比可知，對(duì)應(yīng)于馬達(dá)轉(zhuǎn)子線圈電壓波形Va，其電流在開關(guān)瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的過沖電流毛刺，其對(duì)應(yīng)的感應(yīng)磁場毛刺也會(huì)隨之產(chǎn)生，此類毛刺會(huì)使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不規(guī)則機(jī)械運(yùn)動(dòng)，造成附加的刺耳音頻噪聲。對(duì)應(yīng)于馬達(dá)轉(zhuǎn)子線圈電壓波形Vb，其電流具有相對(duì)較長的轉(zhuǎn)換漸變過程，有效抑制了過沖電流毛刺，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)磁場也平穩(wěn)換相，不會(huì)產(chǎn)生因轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)產(chǎn)生的音頻噪聲。

根據(jù)上述實(shí)例方案可知，本方案通過采用數(shù)字邏輯有效實(shí)現(xiàn)了芯片自校準(zhǔn)軟開關(guān)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)功能；同時(shí)整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡單，在提高了芯片集成度、加快驅(qū)動(dòng)電路響應(yīng)速度的同時(shí)，獲得了更低的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)噪音和更寬的轉(zhuǎn)速范圍，有效地降低了馬達(dá)的機(jī)械磨損和芯片可靠性，從而達(dá)到了提高芯片的集成度，高性能和可靠性的目的。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。