馬達驅動電路及馬達驅動方法
2023-05-13 08:24:11 1
專利名稱：馬達驅動電路及馬達驅動方法
技術領域：
本發明關於 一種馬達驅動電路，特別關於 一種可提供穩定轉速的馬達驅 動電路。
背景技術：
隨著科技的進步與計算機產業的發展，輕巧的電子產品，如筆記型計算 機，已日漸成為市場主流。在此輕薄短小的電子產品中，散熱能力的優劣往 往影響到系統的穩定性，產品的效能，甚至是產品的使用年限。以計算機系 統而言，為了能夠使計算機系統所產生的熱能能夠快速地散逸，通常計算機 系統配裝風扇以作為散熱裝置，以使得計算機系統得以在適當的溫度環境下 正常運作。
一般來說，使用於計算機系統中用以散熱的風扇多是由無刷直流馬達來 驅動。請參照圖1所示，目前習用的直流馬達驅動電路(開迴路驅動電路)主
要是由客戶端系統6發送一脈寬調變信號SpwM給驅動電路4,以驅動馬達5運 轉，如圖2A及圖2B所示，是分別表示轉速及風壓的特性曲線示意圖，其中 馬達5工作於倍壓區時，會隨著其馬達5扇葉的葉形不同而使轉速不穩定， 且不容易控制，而其風壓的特性也相對較差。
發明內容
有鑑於上述課題，本發明的目的為提供一種能提供穩定的轉速的馬達驅 動電^各及馬達驅動方法。
因此，為達上述目的，依據本發明的一種馬達驅動電路，包括一感測單 元、 一信號控制單元、 一比較單元及一驅動單元。感測單元是感測馬達的轉 速而輸出一轉速信號。信號控制單元是產生一基準信號。比較單元分別與感 測單元及信號控制單元電性連接，比較單元分別接收轉速信號及基準信號， 並據以輸出一比較信號。驅動單元與比較單元電性連接，並接收比較信號， 以輸出一驅動信號驅動馬達。為達上述目的，依據本發明的一種馬達驅動方法，其包括以下步驟感 測一馬達的轉速而輸出一轉速信號；輸出一基準信號；依據轉速信號及基準 信號以輸出 一比較信號；以及依據比較信號以輸出 一驅動信號驅動馬達。
承上所述，因依據本發明的一種馬達驅動電路及馬達驅動方法，藉由感 測單元與比較單元產生一轉速反饋，並藉以控制馬達，使馬達不受倍壓區影 響，而能輸出穩定的轉速，以維持工作效率。
圖1為公知馬達驅動電路的電路方塊圖。
圖2A至圖2B為公知馬達驅動電路的較佳實施例的馬達特性曲線圖。 圖3為本發明馬達驅動電路的第一實施例的電路方塊圖。 圖4為本發明馬達驅動電路的第一實施例中的比較單元的輸入波形及輸 出波形示意圖。
圖5為本發明馬達驅動電路的第二實施例的電路方塊圖。 圖6為本發明馬達驅動方法的較佳實施例的流程圖。
特性曲線圖。
具體實施例方式
以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例的一種馬達驅動電路 及馬達驅動方法。
如圖3所示，本發明第一實施例的一種馬達驅動電路1是與馬達2搭配 應用，馬達驅動電路1是包括一感測單元12、 一信號控制單元13、 一比較單 元14以及一驅動單元15。其中馬達2可為一直流無刷馬達，但不限於直流 無刷馬達。
感測單元12是感測馬達2的轉速而輸出一轉速信號Ss。該感測單元12 是包括一轉速感測組件121及一第一濾波組件122。轉速感測組件121是用 以感測馬達2的轉速值而輸出一轉速反饋信號SSF。其中該轉速感測組件121 例如為一轉速計、 一霍爾組件。第一濾波組件122是與轉速感測組件121電 性連接，並將轉速反饋信號SsF轉換成轉速信號Ss。該第一濾波組件122是可 為一頻率轉電壓IC，主要將該轉速反饋信號SsF轉換為一直流電壓信號(轉速信號Ss )。
信號控制單元13產生一基準信號SB,其中該信號控制單元13是包括一 信號產生組件133、 一第二濾波組件132及一混頻組件134。第二濾波組件 132與一客戶端系統3電性連接，該濾波組件可以接收來自於客戶端系統3 發送的脈寬調變信號SpwM,並將脈寬調變信號SpwM轉換成一直流信號SDei,而客 戶端可藉由改變脈寬調變信號Spwm的工作周期(duty cycle)而進一步改變基 準信號Sb，以達到控制風扇運轉的目的。
如圖3所示，混頻組件134是與第二濾波組件132及信號產生組件133 電性連接，信號產生組件133產生一載波信號S^並輸出至混頻組件133,混 頻組件133將載波信號S^與直流信號S^混頻後輸出基準信號SB。其中該信 號產生組件133為一載波信號產生電路，其所產生的載波信號S^具有一固定 頻率，該載波信號S^的頻率與該基準信號SB的頻率相同，但其頻率並不一定 等於脈寬調變信號S剛的頻率，此外，載波信號S^可為一三角波、 一鋸齒波 或一弦波。在本實施例中，載波信號ScR以三角波為例說明，然非用以限制本 發明。
比較單元14分別與感測單元12及信號控制單元13電性連接。其中該比 較單元14是包括一比較組件141,其是分別接收轉速信號Ss及基準信號Sb, 以輸出一比較信號Su至驅動單元15，其中該比較信號Su的頻率與載波信號 ScR的頻率、該基準信號Sb的頻率相同。比較組件141是為一運算放大器，而 比較信號Su是為一脈寬調變信號。而驅動單元15是為一馬達驅動IC。
如圖4所示，比較單元14的操作方式舉例如下當三角波(基準信號 SB)電平高於直流信號(感測信號Ss)電平時，比較組件141輸出高電壓的 比較信號Su,而當三角波電平低於直流信號電平時，比較組件141輸出低電 壓的比較信號Sei。當客戶端的脈寬調變信號SpwM的頻率及工作周期(duty cycle)固定時，則基準信號SB為固定的信號，而轉速信號Ss則會隨著馬達 的轉速不同而改變電平，因此，比較信號Su的工作周期也會隨著改變，故可 據以控制馬達2。上述比較單元14的操作僅為舉例性而非為限制性，其可依 照不同的比較單元而可能使其比較方式相反。
驅動單元15與比較單元14電性連接，並接收比較信號Su，以輸出一驅 動信號S。v驅動馬達2。當比較信號Su的工作周期增加時，控制馬達2提高風 扇轉速，而當比較信號Su的工作周期降低時，控制馬達2降低風扇轉速，藉此達到動態轉速控制的目的。
此外，請參照圖5所示，其是本發明第二實施例的馬達驅動電路1A，其
與第一實施例不同處在於比較單元14A更包括一第三濾波組件142,其與比 較組件141電性連接。其中該比較單元141輸出一脈寬調變信號，而第三濾 波組件142則將脈寬調變信號轉換成一比較信號S^並輸出至驅動單元15,比
較信號Sc2是一直流信號。另外，當比較信號Sc2的電平上升時，控制馬達2
提高風扇轉速，而當比較信號Sn的電平下降時，控制馬達2降低風扇轉速， 藉此達到動態轉速控制的目的。
請參照圖6所示，本發明較佳實施例的一種馬達驅動方法包括步驟Sl至 步驟S4。
請參照圖3及圖6所示，步驟Sl是感測馬達2的轉速而輸出一轉速信號 Ss。步驟S2是輸出一基準信號SB。步驟S3是依據轉速信號Ss及基準信號Sb 以輸出一比較信號SC1。步驟S4是依據比較信號Sd以輸出一驅動信號S。v驅動 馬達2。
其中該馬達驅動方法已於上述第一實施例及第二實施例中詳述，故於此 不再加以贅述。
請參照圖7A及圖7B所示，是分別表示電流、轉速及風壓的特性曲線示 意圖，值得一提的是，依據本發明的馬達驅動電路及馬達驅動方法，其中馬 達操作於倍壓區時，其所感測的轉速是穩定的，且在空氣自由流通的條件下， 本發明比公知驅動方式更能提升倍壓區的靜壓-風量(P-Q)特性。
本發明的 一 種馬達驅動電路及馬達驅動方法利用產生具有固定頻率的基 準信號，再藉由轉速信號與基準信號相互比較後，以判別馬達的輸出轉速過 高或過低，進而輸出比較信號以控制馬達的轉速，因此能輸出穩定轉速。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與範 疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包括於後附的權利要求範圍中。
權利要求
1、一種馬達驅動電路，連接一馬達，其包括一感測單元，感測該馬達的轉速以輸出一轉速信號；一信號控制單元，產生一基準信號；一比較單元，分別與該感測單元及該信號控制單元電性連接，該比較單元分別接收該轉速信號及該基準信號，並據以輸出一比較信號；以及一驅動單元，與該比較單元電性連接，並接收該比較信號，以輸出一驅動信號驅動該馬達。
2、 如權利要求1所述的馬達驅動電路，其中該感測單元包括 一轉速感測組件，用以感測該馬達的轉速值，並產生一轉速反饋信號輸出；以及一第一濾波組件，與該轉速感測組件電性連接，並將該轉速反饋信號轉 換成該轉速信號。
3、 如權利要求2所述的馬達驅動電路，其中該第一濾波組件為一頻率轉 電壓IC，該轉速信號為一直流信號。
4、 如權利要求1所述的馬達驅動電路，其連接一系統控制端，並接收自 該系統控制端傳送的一脈寬調變信號，其中該信號控制單元包括一第二濾波組件，與該系統控制端電性連接，並將該脈寬調變信號轉換 成一直流信號；一信號產生組件，產生一載波信號；以及一混頻組件，分別與該信號產生組件及該第二濾波組件電性連接，並將 該載波信號與該直流信號混頻後輸出該基準信號。
5、 如權利要求4所述的馬達驅動電路，其中該信號產生組件為一載波信 號產生電路，該載波信號具有一固定頻率，且該載波信號為一三角波、 一鋸 齒波或一弦波。
6、 如權利要求1所述的馬達驅動電路，其中該比較信號的頻率、該載波 信號的頻率與該基準信號的頻率相同。
7、 如權利要求1所述的馬達驅動電路，其中該比較單元包括一比較組件， 其依據該轉速信號及該基準信號而輸出該比較信號，該比較組件為一運算放 大器，該比較信號為一脈寬調變信號，以及該比較信號的頻率、該載波信號的頻率與該基準信號的頻率相同。
8、 如權利要求1所述的馬達驅動電路，其中該比較單元包括 一比較組件，依據該轉速信號及該基準信號而輸出一脈寬調變信號；以及一第三濾波組件，與該比較組件電性連接，並將該脈寬調變信號轉換成 該比4交信號。
9、 如權利要求1或8所述的馬達驅動電路，其中該比較組件為一運算放 大器，該比較信號為一直流信號。
10、 如權利要求1所述的馬達驅動電路，其中該馬達為一直流無刷式馬 達，該驅動單元為一馬達驅動IC。
11、 一種馬達驅動方法，其包括以下步驟 感測 一 馬達的轉速並輸出 一轉速信號； 輸出一基準信號；依據該轉速信號及該基準信號以輸出一比較信號；以及 依據該比較信號以輸出 一驅動信號驅動該馬達。
12、 如權利要求11所述的馬達驅動方法，其中感測該馬達的該狀態輸出 該轉速信號包括以下步驟感測該馬達的一轉速值，並產生一轉速反饋信號輸出；以及 將該轉速反饋信號經由濾波成該轉速信號。
13、 如權利要求11所述的馬達驅動方法，其中該轉速信號為一直流信號。
14、 如權利要求11所述的馬達驅動方法，其中於輸出該基準信號前更包 括以下步驟接收一脈寬調變信號； 將該脈寬調變信號經由濾波成一直流信號； 產生一載波信號；以及將該載波信號與該直流信號混頻後形成該基準信號。
15、 如權利要求14所述的馬達驅動方法，其中該脈寬調變信號經由一客 戶端系統發送。
16、 如權利要求14所述的馬達驅動方法，其中該載波信號具有一固定頻 率，且該載波信號為一三角波、 一鋸齒波或一弦波。
17、 如權利要求11所述的馬達驅動方法，其中該比較信號的頻率、該載波信號的頻率與該基準信號的頻率相同，且該比較信號為一脈寬調變信號或 一直流信號，而該直流信號是將該脈寬調變信號經由濾波而成。
全文摘要
一種馬達驅動電路包括一感測單元、一信號控制單元、一比較單元及一驅動單元。感測單元感測馬達的轉速而輸出一轉速信號。信號控制單元產生一基準信號。比較單元分別與感測單元及信號控制單元電性連接，且比較單元分別接收轉速信號及基準信號，並據以輸出一比較信號。驅動單元與比較單元電性連接，並接收比較信號以輸出一驅動信號驅動馬達。
文檔編號H02P6/00GK101471619SQ20071030546
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者吳彥宏, 謝宗融, 黃躍龍 申請人:臺達電子工業股份有限公司