TWI415381B - 雙向驅動積體電路與雙向驅動的方法 - Google Patents

Description

雙向驅動積體電路與雙向驅動的方法

本發明係有關一種雙向驅動IC與一種雙向驅動物體(例如控制馬達雙向轉動)的方法。

在某些應用場合，物體如馬達必須能夠受控雙向轉動，例如在車用照後鏡的控制系統中。請參考第1圖，先前技術之雙向馬達驅動IC為三線式模組，為了控制馬達M的正轉與反轉，其必須具有三個接腳，包含兩個電源接腳與一個控制接腳，其中正電源接腳耦接正電壓，負電源接腳接地(或負電壓)，第三個控制接腳CTL與外部輸入訊號耦接，依據該外部輸入訊號以控制馬達的正、反轉。上述先前技術中，兩電源接腳不能互換，正電源接腳必須接正電壓，負電源接腳必須接地(或負電壓)。然而，某些應用場合僅提供兩條交流電源線路，例如在前述車用照後鏡的控制系統中，目前大多數車型均僅提供兩條交流電源線路，此情況下上述三線式模組便無法使用，一方面並無控制訊號，另方面三線式模組無法與交流電源線路配合。

由於IC的電流必須由電源流往地，其電源接腳無法逆接，若逆接則IC將無法工作甚至損壞，因此過去並無兩線式的雙向馬達驅動IC。在前述車用照後鏡或類似的控制系統中，如需配合兩條交流電源線路，則先前技術是以多個分離式元件(discrete devices)來構成控制電路，而不能製作成通用IC。

有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種僅需兩個電源接腳之雙向驅動IC，可供耦接正負電壓交替輸入的交流電源，此驅動IC可變換輸出電流的方向，故可用於(但不限於)驅動需雙向轉動的馬達。此外，本發明也提出一種雙向驅動物體(例如但不限於馬達)之方法。

本發明目的之一在提供一種雙向驅動IC。

本發明的另一目的是提供一種雙向驅動的方法。

為達上述之目的，就其中一個觀點言，本發明提供了一種雙向驅動IC，包含：一個第一電源接收節點，供接收第一電源；一個第二電源接收節點，供接收第二電源；至少一個第一晶片與該第一電源接收節點耦接，該至少一個第一晶片包含：一個第一電晶體；一個與該第一電晶體並聯之第一二極體，該第一二極體之陽極一陰極方向與該第一電晶體之電流方向相反；以及一個第一控制電路，控制該第一電晶體之驅動，此第一控制電路直接或間接自第二電源接收電力；至少一個第二晶片與該第二電源接收節點耦接，該至少一個第二晶片包含：一個第二電晶體；一個與該第二電晶體並聯之第二二極體，該第二二極體之陽極一陰極方向與該第二電晶體之電流方向相反；以及一個第二控制電路，控制該第二電晶體之驅動，此第二控制電路直接或間接自第一電源接收電力；其中，當該第一電源為正電壓時，電流經該第一二極體流至第二晶片，使該第二控制電路驅動該第二電晶體；當該第二電源為正電壓時，電流經該第二二極體流至第一晶片，使該第一控制電路驅動該第一電晶體。

上述雙向驅動IC中，該第一與第二電晶體可為MOS電晶體或雙載子電晶體。若為MOS電晶體，則該第一與第二二極體可為該MOS電晶體的寄生二極體。

在其中一種實施型態中，第一晶片具有一第一接地接腳與該第一電源接收節點耦接，第二晶片具有一第二接地接腳與該第二電源接收節點耦接，且該第一接地接腳與第二接地接腳相互絕緣；絕緣方式例如可使用絕緣膠。

在其中一種實施型態中，該第一晶片或第二晶片可更包含：一個第一靜電保護二極體與該第一電晶體並聯，或一個第二靜電保護二極體與該第二電晶體並聯，此第一或第二靜電保護二極體同樣可作為電流逆向流動的路徑。

就另一觀點而言，本發明提出一種雙向驅動的方法，包含：提供第一與第二積體電路晶片，分別與一待驅動之物體耦接，其中該第一與第二積體電路晶片各具有單向驅動物體的功能；在該第一與第二積體電路晶片中，分別各提供一逆向電流路徑；以該第一積體電路晶片正向驅動該物體，此時電流逆向流過第二積體電路晶片；以及以該第二積體電路晶片反向驅動該物體，此時電流逆向流過第一積體電路晶片。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本說明書之圖示均屬示意，至於形狀、大小則並未依照比例繪製。

請參考第2圖，其中以電路圖形式顯示本發明的一個實施例。如圖所示，本實施例中，雙向驅動IC 30將第一晶片21與第二晶片22整合於同一個IC內，其中第一與第二晶片分別包含第一與第二控制電路11、12，分別控制第一與第二電晶體Q1、Q2之開與關。雙向驅動IC 30具有第一與第二電源接收節點PW1、PW2，可接收交流電源。第一晶片21的接地接腳Gnd1與第一電源接收節點PW1耦接，第二晶片22的接地接腳Gnd2與第二電源接收節點PW2耦接。此外第一與第二電晶體Q1、Q2分別和第一與第二二極體D1、D2反向並聯，「反向並聯」係指第一二極體D1的陽極一陰極方向與流過第一電晶體Q1的電流方向相反，第二二極體D2的陽極一陰極方向與流過第二電晶體Q2的電流方向相反，因此構成了逆向的電流路徑。本實施例中第一與第二電晶體Q1、Q2為MOS電晶體，故第一與第二二極體D1、D2可以為第一與第二電晶體Q1、Q2的寄生二極體；以第一電晶體Q1為例，其半導體結構例如可如第3圖所示。但當然，第一與第二二極體D1、D2可以不為第一與第二電晶體Q1、Q2的寄生二極體，而為另外設置的二極體。

第一晶片21中，其第一控制電路11的內部電源Vcc1直接或間接來自第二電源接收節點PW2；第二晶片22中，其第二控制電路21的內部電源Vcc2直接或間接來自第一電源接收節點PW1。當需要驅動馬達M正向轉動時，係由第一控制電路11驅動第一電晶體Q1以控制馬達轉動的電流，此時，電力由第二電源電源接收節點PW2經第二晶片22的接地接腳Gnd2、第二二極體D2、馬達M、第一電晶體Q1、第一晶片21的接地接腳Gnd1而流通。此情況下第二控制電路12不動作，而第一控制電路11的內部電源Vcc1例如可透過圖中虛線的路徑來獲得。

當需要驅動馬達M反向轉動時，其方式也相似，係由第二控制電路12驅動第二電晶體Q2以控制馬達轉動的電流，此時，電力由第一電源電源接收節點PW1經第一晶片21的接地接腳Gnd1、第一二極體D1、馬達M、第二電晶體Q2、第二晶片22的接地接腳Gnd2而流通。此情況下第一控制電路11不動作，而第二控制電路12的內部電源Vcc2例如可透過圖中虛線的路徑來獲得。

當然，自第一電源接收節點PW1至內部電源Vcc2(或自第二電源接收節點PW2至內部電源Vcc1)的路徑不限於第2圖所示，而可為任何其他方式，例如內部電源Vcc1可以直接與第二電源接收節點PW2耦接(內部電源Vcc2可以直接與第一電源接收節點PW1耦接)、或內部電源Vcc1可與馬達M的上端耦接(內部電源Vcc2可與馬達M的下端耦接)等。第2A圖舉例顯示另一種方式，其中兩控制電路11、12的內部電源Vcc1、Vcc2對接，且在電源Vcc1、Vcc2與接地接腳Gnd1、Gnd2間分別設有反向(陽極-陰極方向與電源-接地方向相反)之二極體，此二極體例如可以為電路中本身所具有的寄生二極體。如此，同樣可提供兩控制電路11、12所需的內部電源Vcc1、Vcc2。

為避免或減低靜電對半導體元件之損害，電路中常需使用靜電保護二極體，根據本發明，亦可利用此靜電保護二極體來作為逆向之電流路徑，亦即除第一或第二電晶體之寄生二極體外可再包含與其並聯之靜電保護二極體；以第一晶片21為例，其電路例如可如第4圖所示。就半導體結構言，如第一或第二電晶體為NMOS電晶體，其實施的方法除了直接提供一個與其並聯之第一或第二靜電保護二極體DS外，也可在電晶體之汲極附近摻雜一個濃摻雜區P+(請參考第5 圖，以NMOS為例)。詳言之，該濃摻雜區P+與閘極另一端的源極形成一個二極體DS，一方面提供靜電防護的作用，另方面也可作為雙向驅動馬達M時的逆向電流路徑。

如前所述當第一電晶體Q1被驅動時，第二接地接腳Gnd2接收正電壓而第一接地接腳Gnd1接地(或負電壓)；當第二電晶體Q2被驅動時，第一接地接腳Gnd1接收正電壓而第二接地接腳Gnd2接地(或負電壓)。兩接地接腳Gnd1、Gnd2不同電位，因此，雖然都為「接地」接腳，但不能短路相接，必須相互絕緣。絕緣之方式可為任何方式，只要使此兩接腳不短路接觸即可，但為便利整合封裝，請參見第6圖，在封裝時，第一晶片21與第二晶片22可藉一絕緣材料50彼此電性隔離，此絕緣材料50例如可為具黏性之絕緣膠，如此即可將兩晶片與接地之導線框40接合而封裝成為一個雙向驅動IC。

前述實施例中之MOS電晶體Q1、Q2，可代換為雙載子電晶體B1、B2，如第7圖所示，亦屬本發明的範圍。又，與MOS電晶體的實施例相同，自第一電源接收節點PW1至內部電源Vcc2(或自第二電源接收節點PW2至內部電源Vcc1)的路徑不限於第7圖所示，而可為任何其他方式，請參照前述第2圖與第2A圖的說明。

前揭各實施例所提出之雙向驅動IC可用於控制馬達或其他需要電流雙向流動的應用場合，例如可用以驅動車輛之後視鏡、投影機之布幕、光碟機用以伸縮的支撐架、或電動門、等等。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。例如，本發明之第一電晶體與第二電晶體的組合並不限於兩個都是MOS電晶體或兩個都是雙載子電晶體，其組合也可為一個MOS電晶體，一個雙載子電晶體。此外，雙向驅動IC中不限於僅有一個第一晶片、一個第二晶片，而可有更多數目的晶片。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化，均應包含在本發明的範圍之內。

11．．．第一控制電路

12．．．第二控制電路

21．．．第一晶片

22．．．第二晶片

30．．．雙向驅動積體電路

40．．．接地導線框

50．．．絕緣材料

B1．．．第一雙載子電晶體

B2．．．第二雙載子電晶體

D1．．．第一二極體

D2．．．第二二極體

DS．．．靜電保護二極體

Gnd1．．．第一接地接腳

Gnd2．．．第二接地接腳

M．．．馬達

PW1．．．第一電源接收節點

PW2．．．第二電源接收節點

Q1．．．第一電晶體

Q2．．．第二電晶體

Vcc1．．．第一內部電源

Vcc2．．．第二內部電源

第1圖示出先前技術之控制馬達轉動的三線式模組。

第2圖以電路圖形式示出本發明的第一個實施例。

第2A圖舉例說明提供內部電源Vcc1、Vcc2的其中一種方式。

第3圖示出電晶體與寄生二極體的半導體結構。

第4圖示以電路圖形式示出本發明的第二個實施例。

第5圖示出電晶體與靜電防護二極體的半導體結構。

第6圖示出第一與第二晶片之接地接腳宜彼此絕緣。

第7圖以電路圖形式示出本發明的第三個實施例。

11．．．第一控制電路

12．．．第二控制電路

21．．．第一晶片

22．．．第二晶片

30．．．雙向驅動積體電路

D1．．．第一二極體

D2．．．第二二極體

Gnd1．．．第一接地接腳

Gnd2．．．第二接地接腳

M．．．馬達

PW1．．．第一電源接收節點

PW2．．．第二電源接收節點

Q1．．．第一電晶體

Q2．．．第二電晶體

Vcc1．．．第一內部電源

Vcc2．．．第二內部電源

Claims (6)

1. 一種雙向驅動積體電路(IC)，包含：一個第一電源接收節點，供接收第一電源；一個第二電源接收節點，供接收第二電源；至少一個第一晶片與該第一電源接收節點耦接，該至少一個第一晶片包含：一個第一電晶體；一個與該第一電晶體並聯之第一二極體，該第一二極體之陽極-陰極方向與該第一電晶體之電流方向相反；以及一個第一控制電路，控制該第一電晶體之驅動，此第一控制電路直接或間接自第二電源接收電力；至少一個第二晶片與該第二電源接收節點耦接，該至少一個第二晶片包含：一個第二電晶體；一個與該第二電晶體並聯之第二二極體，該第二二極體之陽極-陰極方向與該第二電晶體之電流方向相反；以及一個第二控制電路，控制該第二電晶體之驅動，此第二控制電路直接或間接自第一電源接收電力；其中，當該第一電源為正電壓時，電流經該第一二極體流至第二晶片，使該第二控制電路驅動該第二電晶體；當該第二電源為正電壓時，電流經該第二二極體流至第一晶片，使該第一控制電路驅動該第一電晶體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雙向驅動IC，其中該第一晶片具有一第一接地接腳與該第一電源接收節點耦接，該第二晶片 具有一第二接地接腳與該第二電源接收節點耦接，且該第一接地接腳與第二接地接腳相互絕緣。
3. 如申請專利範圍第2項所述之雙向驅動IC，其中該第一晶片之第一接地接腳與第二晶片之第二接地接腳藉由一絕緣膠而相互絕緣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之雙向驅動IC，其中該第一晶片更包含一個第一靜電保護二極體與該第一電晶體並聯；或該第二晶片更包含一個第二靜電保護二極體與該第二電晶體並聯。
5. 如申請專利範圍第1項所述之雙向驅動IC，其中該第一電晶體為MOS電晶體，且該第一二極體為第一電晶體之寄生二極體；該第二電晶體為MOS電晶體，且該第二二極體為第二電晶體之寄生二極體。
6. 如申請專利範圍第1項所述之雙向驅動IC，其中該第一電晶體與第二電晶體為雙載子電晶體。