内置高耐压的充电管理及电机驱动电路的单片机控制电路的制作方法

1.本发明涉及智能控制技术领域，具体是内置高耐压的充电管理及电机驱动电路的单片机控制电路。


背景技术：

2.因为普通的锂电池供电电子产品(如锂电池供电的超声波电动牙刷)都需要外置充电管理电路 电机正反转驱动电路 控制芯片三个分立的控制电路芯片组合。普通的分立充电管理电路不能耐高压，不能支持无线充电，只能支持usb充电。普通的分立马达正反驱动电路没有过流保护功能，常规方案有三种方式：
3.1》采用外置充电管理电路 电机正反转驱动电路 单片机控制芯片三个分立芯片组合的控制电路方案。
4.2》采用分立的器件搭建的无线充充电路 四个mos组成的电机正反转电路 单片机控制芯片
5.3》采用定制asic(专用集成电路)，模式功能固定，不可更改。
6.上述技术方案存在以下缺点：
7.1》采用外置充电管理电路 电机驱动电路 控制芯片三颗分立芯片组合的控制方案，因为需要采用三颗芯片进行控制，外围电路较复杂，故障率高，电路复杂，影响方案的整体元器件成本、pcb板(印刷电路板)的布局及生产加工的难度。
8.2》普通的充电管理电路不能支持耐高压，只能5v的usb(通用串行总线)充电，不能支持无线充电。
9.3》普通的马达正反转电路没有过温保护，外围器件多，影响pcb板(印刷电路板)的布局及生产加工的难度。
10.4》普通的芯片不能采用内置基准电压源的数模转换电路(adc)，没有低电压提醒和充电提醒。
11.5》采用定制asic专用电路，模式功能固定，不可更改，不同产品应用不灵活，备货周期长，更改功能需要重新设计芯片电路，成本高！


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供一种内置高耐压的充电管理及马达正反驱动电路的adc型单片机控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
13.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
14.内置高耐压的充电管理及电机驱动电路的单片机控制电路，包括单片机内核、高耐压充电管理电路、马达正反转驱动电路、数模转换电路、定时器、内部rc振荡电路、i/o端口控制电路、静态数据存储器、程序存储器和低电压复位/看门狗电路，所述单片机内核分别连接高压充电管理电路、马达正反转驱动电路、数模转换电路、定时器、内部rc振荡电路、i/o端口控制电路、静态数据存储器、程序存储器和低电压复位/看门狗电路。实现了同类电
子产品芯片方案的集成充电管理、马达驱动与逻辑控制的三合一单芯片的电路架构。
15.作为本发明的进一步技术方案：所述的高耐压充电管理电路充充输入电压最大承受电压为32v，可以支持无线感应式充电及usb接口5v充电的单节锂电池的线性充电模式。
16.作为本发明的进一步技术方案：所述的直流马达正反转驱动电路最大受电流为1.2a，具有有驱动前进、后退、停止及刹车功能，内置迟滞热效应过流保护功能，低导通电阻。
17.一种电动牙刷，包含上述的集成高耐压充电管理电路、直流马达正反转驱动电路及控制电路的三合一单片机控制电路芯片u1，芯片u1的型号为upt9891gm，还包括马达mg1、电容c4、开关s1和开关s2，芯片u1的脚1连接发光二极管d1的阴极，芯片u1的脚2连接发光二极管d2的阴极，芯片u1的脚3连接发光二极管d3的阴极，芯片u1的脚4连接发光二极管d4的阴极，芯片u1的脚5连接发光二极管d5的阴极，芯片u1的脚6连接发光二极管d6的阴极，发光二极管d1的阳极连接发光二极管d2的阳极、发光二极管d3的阳极、发光二极管d4的阳极和电阻r1，发光二极管d5的阳极连接电阻r2，发光二极管d6的阳极连接电阻r3，电阻r1的另一端连接电阻r2的另一端、电阻r3的另一端和电池端bat ，芯片u1的脚7连接电容c3和电池端bat ，芯片u1的脚8连接电容c4和马达mg1，芯片u1的脚9连接电容c4的另一端和马达mg1的另一端，芯片u1的脚15连接开关s2，芯片u1的脚16连接开关s1，芯片u1的脚14连接电容c1、电容c2和电阻r5，电阻r5的另一端连接电池端bat ，芯片u1的脚12连接电阻r4，电阻r4的另一端连接电容c1的另一端、电容c2的另一端、芯片u1的脚13和接地端。
18.作为本发明的进一步技术方案：所述针对无线感应充电应用电路时芯片u1的脚10连接二极管d7的阴极和电容c5，二极管d7的阳极连接无线接收线圈l1和电容c6，电容c6的另一端连接电容c5的另一端、无线接收线圈l1的另一端和接地端。
19.作为本发明的进一步技术方案：所述针对usb接口5v充电应用电路时芯片u1的脚10连接usb接口j1和电容c5，电容c5的另一端接地。
20.作为本发明的进一步技术方案：所述电池端bat 的为锂电池正极，电压为3.7v。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1》本电路因采用内置高耐压的充电管理电路，正反转马达驱动电路的三合一单芯片控制方案，具有成本低、外围少，布线容易，方便生产等特点。
23.2》本电路因采用内置的32v耐高压充电管理电路，既支持usb(通用串行总线)充电，也可以支持线圈感应无线充电多种充电模式。
24.3》本电路因采用内置的马达正反转专用驱动电路，具有过温保护功能，能降低外围成本，提高产品的性能。
25.4》本电路因采用内置基准电压源的数模转换电路(adc)，可以直接检测电池电压，降低外围成本
26.5》本电路因采用内置otp(单次可编程)单片机母体架构，可以灵活通过程序改变控制功能，需要生产时只需烧录程序即可，备货周期短，应用灵活方便，大大降低产品的研发风险！
27.6》本电路采用esop16封装，方便贴片生产及产品散热。
附图说明
28.图1为本发明的方框图。
29.图2为本发明电动牙刷的无线充电实施例电路图。
30.图3为本发明电动牙刷的usb供电实施例电路图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例1：
33.请参照图1,内置高耐压的充电管理及电机驱动电路的单片机控制电路，主控芯片内部采用4位精减指令集单片机内核为核芯，内部集成32v高压充电管理电路、直流马达正反转驱动电路、内部集成一次可编程程序存储器(otp rom)、数模转换电路(adc)、静态数据存储器(sram)、低电压复位电路(lvr)、看门狗电路(wdt)、定时器1与定时器2、内部振荡电路(irc)、端口控制电路(gpio)。通过单片机软件编写并通过烧录器将最终的二进制代码烧录到程序存储器可以实现不同功能的锂电池供电的电动牙刷,电动剃须刀等小家电方案。本方案具有高度集成，外围少，功耗低，控制灵活等特点，本电路控制芯片upt9891gm采用低成本的esop16脚位封装，不同的脚位顺序都在本发明的保护范围内，同时采用充电管理裸片与直流马达正反转驱动裸片与单片机裸片合封成一颗母体的方案都在本专利的保护范围内。
34.实施例2，本设计还公开了一种电动牙刷，包含实施例1中的单片机控制电路，如图2所示，单片机控制电路为芯片u1，还包括马达mg1、电容c4、开关s1和开关s2，芯片u1的脚1连接发光二极管d1的阴极，芯片u1的脚2连接发光二极管d2的阴极，芯片u1的脚3连接发光二极管d3的阴极，芯片u1的脚4连接发光二极管d4的阴极，芯片u1的脚5连接发光二极管d5的阴极，芯片u1的脚6连接发光二极管d6的阴极，发光二极管d1的阳极连接发光二极管d2的阳极、发光二极管d3的阳极、发光二极管d4的阳极和电阻r1，发光二极管d5的阳极连接电阻r2，发光二极管d6的阳极连接电阻r3，电阻r1的另一端连接电阻r2的另一端、电阻r3的另一端和电池端bat ，芯片u1的脚7连接电容c3和电池端bat ，芯片u1的脚8连接电容c4和马达mg1，芯片u1的脚9连接电容c4的另一端和马达mg1的另一端，芯片u1的脚15连接开关s2，芯片u1的脚16连接开关s1，芯片u1的脚14连接电容c1、电容c2和电阻r5，电阻r5的另一端连接电池端bat ，芯片u1的脚12连接电阻r4，电阻r4的另一端连接电容c1的另一端、电容c2的另一端、芯片u1的脚13和接地端，芯片u1的脚10连接二极管d7的阴极和电容c5，二极管d7的阳极连接无线接收线圈l1和电容c6，电容c6的另一端连接电容c5的另一端、无线接收线圈l1的另一端和接地端。
35.工作原理如下：bt1为产品供电锂电池，l1为无线充电接收电感。c1与c2为芯片电源输入滤波电容，c3是马达驱动电源输入滤波电容。c4是滤除马达转动过程中产生的高频干扰，马达在转动过程中它内部的电刷会与换相片之间发生火花，产生高频干扰。c5是充电电源输入滤波电容，c6是无线充电协振电容。c7是储能、滤波电容，d7是防止反向电压。r1，
r2，r3是led限流电阻。r4是调节充电电流。r5与c2形成一个滤波电路，防止电机启动瞬间拉低电池电压。实现了按键开关机及模式档位选择及自动关机定时功能电动牙刷方案，上电默认为关机状态，u1的outa和outb脚输出为低电压，牙刷上电马达不工作，短按s1键一次开机，u1的outa和outb脚输出占空比为60％(脉冲调制电路)pwm，频率270hz，d1亮，此时牙刷马达开始工作。短按s2切换模式，短按s2键第一次，u1的outa和outb脚输出占空比为70％(脉冲调制电路)pwm，频率400hz，d2亮。短按s2键第二次，u1的outa和outb脚输出占空比为80％(脉冲调制电路)pwm，频率400hz，d3亮。短按s2键第三次，u1的outa和outb脚输出占空比为40％(脉冲调制电路)pwm 200ms后输出90％(脉冲调制电路)pwm 200ms并且一直循环，频率270hz，d4亮。短按s2键第四次恢复到模式一。工作时按s1就关机，进入off模式，此时u1的outa和outb脚输出低电压，芯片进入低功耗的睡眠状态。按键进入工作模式后，芯片具有2分钟自动定时功能，每隔30秒提示一次用户转换刷方向，2分钟到达后，自动关机。关机后下次开机保存上次关机的模式。d5，d6充电，放电显示，充电是d5常亮，表示正在充电，充满后d6常亮，表示已经充满。放电时电池大于3.4v d6(绿灯)常亮，3.0v-3.4v时关闭绿灯，d5(红灯)2hz低电压提醒，低于3.0v关闭电机输出，d5(红灯)闪烁3次进入低功耗的睡眠状态。
36.实施例3，如图3所示，与实施例2的区别之处在于，芯片u1的脚10连接usb接口j1和电容c5，电容c5的另一端接地，采用usb接口5v供电取代无线充电供电。
37.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
38.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。