基于SX8121的馬達驅動電路設計

SX8121是只需1V供電的馬達和LED控制器，它可以通過一個按鍵的操作進入激活、返回休眠狀態(tài)或者定時(10分鐘或者永不超時，通過第1腳上的電平高低選擇)，超時后自動重啟。當SX8121處于激活狀態(tài)時，它將設置MOTOR控制管腳至高電平或者低電平(由POLARITY管腳控制)來控制馬達的開關，同時在LED控制腳上輸出43KHz的脈沖用以控制LED。

　　當外部供電電壓高于0.6V時，SX8121開始控制其I/O管腳的狀態(tài)。當外部直流電源的電壓VDD高于鎳氫電池的滿充電壓時(典型值1.41V)，有一個輸出管腳(NIMH)變成低電平，反之則為高電平，它可以用于充電控制。在不同的電壓下，芯片工作于不同模式，如圖1所示。

　　圖1 不同電壓下SX8121的工作模式

　　當電池的電壓高于0.6V~0.7V時，SX8121進入安全模式，此種模式下所有管腳處于高阻狀態(tài)，這保證了電池接入時芯片的安全啟動。當電池電壓低于0.9V時處于低電壓模式，芯片將不會對接在BUTTON管腳上的按鍵操作出任何響應。MOTOR管腳和LED管腳均處于關閉狀態(tài)，芯片每秒鐘檢測一次電池電壓VDD，當VDD高于VON(典型值1.05V)時立即進入激活或休眠狀態(tài)。芯片根據(jù)POLARITY管腳上的電平高低決定(上電過程中)當VDD高于VON時芯片處于激活還是休眠狀態(tài)，此時芯片將會對BUTTON管腳電平的高低變化進行響應，并在激活和休眠狀態(tài)之間進行切換。

　　SX8121根據(jù)供電電壓的高低自動切換工作模式，有效防止了電池電量不足時過度放電和泄露，延長了電池和馬達的使用壽命。

　　典型應用——單節(jié)電池供電的電推剪設計

　　由圖1可知，當VDD高于0.95V時，SX8121就會對BUTTON管腳上的電平變換作出響應——MOTOR管腳(根據(jù)POLORITY的高低)輸出對應的高低電平，這一特性非常適合于用于馬達的開關控制。為了驗證SX8121驅動馬達的能力，特別設計了所需較大力矩的電推剪作為參考，得益于SX8121的低電壓工作特性，該電推剪僅需1節(jié)1.5V的干電池或鎳氫電池即可正常工作。

　　單節(jié)電池非充電式電推剪設計

　　對于非充電路的設計，只需將NIMH管腳處于懸空的狀態(tài)，通過BUTTON來控制MOTOR管腳的輸出，從而控制馬達旋轉或關閉。

　　圖2為該非充電式電推剪原理圖。SX8121所需的外圍元器件非常少，設計非常簡單。圖3為PCB和電推剪實物，由于SX8121本身尺寸很小(SOIC-8封裝)，且外圍器件較少，所以PCB尺寸很小(包含開關僅2.6cm×1.6cm)。該SX8121控制板連接電池和馬達，并通過開關來控制馬達的啟動或關閉。

　　圖2 單節(jié)干電池驅動的電推剪原理圖

　　圖4是將開關至于ON的位置，插拔電池時電池電壓和輸出電流以及SX8121的MOTOR管腳電壓的變化。插入電池正常啟動后，MOTOR管腳輸出高電平，通過三極管輸出大約1.1A的電流，而啟動瞬間的峰值則超過2A，如圖5所示。

　　圖4 放入和取出電池時電壓和電流變化

　　圖5 啟動前后的電流變化

　　充電式電推剪設計

　　當電池電壓低于1.41V時，NIMH管腳輸出高電平，反之則輸出低電平。利用這個特性可以對鎳氫電池進行充電控制。圖6為可充電式電推剪原理圖，充電回路僅需2個LED(紅色和綠色各一個，作為充電指示燈)和4個電阻(R1~R4)。正常工作時，VDD_5V與外部5V直流電斷開，此時的工作模式與非充電式電推剪完全一樣。當需要對電池充電時，將VDD_5V接上外部的5V直流電(可通過USB adaptor接到電腦的USB接口)，此時紅色LED(D2)亮，綠色LED(D1)熄滅。大約100mA電流通過NIMH到VDD對鎳氫電池進行充電。當電池電壓達到1.41V時NIMH管腳變成低電平(約500mV)，紅燈熄滅，綠燈點亮，充電完成。