[实用新型]一种直流双相风扇的驱动电路及驱动芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流双相风扇驱动领域，尤其涉及一种直流双相风扇的驱动电路及驱动芯片。

背景技术

直流双相风扇被普遍应用于台式机、服务器等电子设备的散热系统当中。工作时，风扇线圈存在的寄生电感会使驱动电路的输出驱动电流缓慢地增加。由于风扇启动时转速比较慢，输出驱动管的导通时间比较长，所以启动时的驱动电流比正常转动时大。启动时，驱动电路更加容易因为大电流而烧坏。

如果直流双相风扇驱动芯片的输出端口与电源端口靠得比较近，经常会出现输出端口与电源端口短路的情况：比如，生产过程中输出端口与电源端口被焊锡短路；由于环境潮湿且风扇长期没有使用导致输出端口与电源端口短路；风扇线包损坏导致输出端口与电源端口短路等等。如果没有特别的保护措施，驱动芯片很容易因为短路而烧坏。

下面用SIP4封装的直流双相风扇驱动芯片的应用情况来举例说明这一问题。图1为SIP4封装的采用MOS工艺设计的双相直流风扇驱动芯片的电路框图，设有4个端口：VDD、GND、OUT1、OUT2。在图1中，芯片内部的稳压器将VDD输入的高电源电压转变成低的内部电源电压VREG，以给芯片中其它模块供电。位置检测电路1′用于检测风扇扇叶的位置，其包含Hall(霍尔元件)、AMP(放大器)和HYS(迟滞比较器)。霍尔元件Hall可以将磁场信号转变成电压信号，通过感应风扇扇叶的磁场，将扇叶的位置信号转变成电压信号。放大器AMP将霍尔元件Hall感应的电压信号放大，再输出给迟滞比较器HYS进行比较。驱动电路2′中设有两个输出驱动管NM1′、NM2′，驱动电路工作时，通过MOS管PM0′、PM1′、NM3′、NM4′控制输出驱动管NM1′、NM2′轮流导通，驱动风扇扇叶转动。当NM1′或者NM2′导通时，PM0′或者PM1′导通，将NM1′或者NM2′的栅极电压提升到与内部电源电压VREG相等；当NM1′或者NM2′截止时，NM3′或者NM4导通，将NM1′或者NM2′的栅极电压拉低到与GND电压相等。逻辑控制电路通过迟滞比较器HYS的输出信号判断风扇扇叶的位置，决定哪一个输出驱动管需要导通。过温保护电路OTP可以在芯片温度过高时，通过逻辑控制电路将两个输出驱动管NM1′、NM2′都关断，确保芯片不会因为高温而烧坏。

图1A为图1所示芯片的典型应用图，由图可以看出VDD端口与OUT1端口相邻。若VDD端口与OUT1端口出现短路，相当于OUT端口被直接连到了电源。OUT1端口对应的输出驱动管NM1′导通时，NM1′的栅极电压等于稳压器输出的VREG电压。一般情况下，VREG电压会比输出驱动管NM1′的阈值电压大很多，因此输出驱动管NM1′会在导通的瞬间产生很大的电流。这个大电流导致芯片温度急速上升，在过温保护电路OTP关断输出驱动管NM1′之前，将芯片烧坏。

如果驱动芯片采用bipolar(双极型)工艺设计，即如图2所示，输出驱动管改为采用双极型三极管Q1、Q2，则可以通过限制输出驱动管的基极电流来限制驱动管的驱动电流，从而保护芯片不被烧坏。但是，在MOS工艺中，因为MOS管的驱动能力与栅源电压VGS有关，想要限制MOS驱动管的电流能力必须减小MOS管的栅源电压。减小MOS管的栅源电压VGS会导致MOS管的导通电阻增加，这样会大大增加驱动芯片工作时产生的功耗。因此，在业内采用MOS工艺做的双相直流风扇驱动电路还没有好的办法去解决电源与输出短路会烧芯片的问题。

另外，虽然采用bipolar工艺能够在输出端口与电源端口出现短路的情况下，保护芯片不被烧坏，但其与MOS工艺相比存在以下不足：1)bipolar工艺的器件面积比较大，相同功能的驱动电路，用bipolar工艺实现要比用MOS工艺实现面积大很多；2)Bipolar工艺跟MOS工艺相比，很难实现比较复杂的逻辑电路，因此对于一些功能比较多、逻辑复杂的风扇驱动电路，一般都采用MOS工艺设计；3)MOS工艺通过消失调的技术可以将位置传感器的精度做的比bipolar工艺精确很多，使风扇驱动电路的性能好很多。

实用新型内容

针对上述现有技术中的问题，本实用新型提供一种适用于基于MOS工艺的直流双相风扇的驱动电路及驱动芯片，以降低风扇启动时的峰值电流，并且可以有效的解决驱动芯片的电源端口与输出端口短路会烧芯片的问题，同时不会增加输出驱动管正常工作的导通电阻，大大增强了可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种直流双相风扇的驱动电路，其设置在一直流双相风扇的驱动芯片中，该驱动电路包括：