CN100423441C - 马达控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种马达控制电路及其控制方法，其中该控制电路提供一分隔波信号产生电路用以产生一分隔波信号；以及一比较器，用以比较来自霍尔组件的第一相位波信号或是来自相位波信号产生电路的第二相位波信号与分隔波信号，即可以产生出一马达转速控制波信号，进而控制马达的旋转，可以有效降低其旋转时的噪音。

Description

马达控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种马达控制电路及其控制方法，特别涉及一种可以提供一马达转速控制波信号，使达到马达在旋转时降低其噪音目的的一种马达控制电路及其控制方法。

背景技术

现今控制马达的技术已臻成熟，现有技艺早已有利用电路来控制马达进行旋转运动的技术，不仅如此，还可以利用此电路来改变马达的转速、限制马达的转速、甚至于有其它的控制马达的功能。

例如，一种现有技艺的马达控制电路如图1所述，一马达控制电路1包含一马达驱动电路10、一霍尔组件12、一线圈切换电路14以及一脉宽调制产生装置16；其中霍尔组件12是用以检测马达(图中未显示)所产生的信号(例如是马达的线圈组旋转时所产生的切换相位信号等)，进而产生一相位波信号，其中，该相位波信号与马达中的线圈组旋转切换的相位相同；而马达驱动电路10电连接于霍尔组件12，马达驱动电路10接收来自霍尔组件12的相位波信号后，可以产生一马达转速控制波信号，该马达转速控制波信号通常是由多个规则且连续的方波所组成，请参照图2，图中所示即为马达转速控制波信号21的波形示意图，其中纵轴A表示波形的振幅，在此可以表示为电压，而横轴t表示为时间；除此之外，马达驱动电路10还可以提供控制马达停止、限制马达的转速、甚至于其它的控制马达的功能，所以通常马达驱动电路10是为一特定集成电路(ASIC)所构成，这样的特定集成电路已成为此领域人士所熟知且容易取得的规格品；此外，线圈切换电路14通常是为两个MOS开关所组成，当马达驱动电路10所产生的转速控制波信号输入至线圈切换电路14后，线圈切换电路14会依序将转速控制波信号输入至马达的线圈组20中，使线圈组20在两个相邻的相位之间切换电流方向，使达到马达持续转动的目的。

更有甚者，现有技艺中更提供一脉宽调制产生装置16，可以将转速控制信号以脉宽调制的方式(PWM，Pulse Width Modulation)切成多个规则分布的小方波，请参照图3所示，当马达转速控制波信号被切成多个小方波后，可以由等效原则得知，原先转速控制波信号的振幅会被等效成较小的振幅，请参照图4所示，当等效过的转速控制波信号输入至马达的线圈组20中时，可以直接使马达的转速降低；当然，降低马达转速的幅度可以藉由如何以脉宽调制的方式调制方波有直接的关系，此为现有技艺，在此不再赘述。

但是，以这样的转速控制波信号来控制马达的转速时，由于在其马达的线圈组20的相位转换的时候，例如在图2中的P点，其方波会在极短的时间内切换成不同电流方向，如此现象，会造成马达在旋转时，产生非常大的噪音；特别是当应用至一风扇马达时，太大的噪音会使得其风扇马达的应用受限制。

发明内容

本发明提供一种马达控制电路，可以产生出一种新的马达转速控制波信号来控制马达的转速，使马达在旋转时，经过其线圈组的相位转换时，可以降低其噪音。

根据上述构想，本发明提供一种马达控制电路，是用以控制一马达的一线圈组，使马达进行旋转运动，其包含：一霍尔组件，产生出一第一相位波信号，其中第一相位波信号的相位与马达的线圈组旋转切换的相位相同；一分隔波信号产生电路，产生出一分隔波信号；一比较器，同时电连接至霍尔组件以及分隔波信号产生电路，用以比较第一相位波信号以及分隔波信号后，产生一第一控制信号；一线圈切换电路，电连接于比较器，是用以接收第一控制信号后，进而控制该马达的一线圈组，使马达运转。

根据上述构想，本发明的马达控制电路更包含一相位波信号产生电路，产生出一第二相位波信号，其中该第二相位波信号的相位与马达的线圈组旋转切换的相位相同，此时，比较器可以同时电连接至相位波信号产生电路以及分隔波信号产生电路，用以比较第二相位波信号以及分隔波信号后，产生一第一控制信号。

根据上述构想，第二相位波信号可选自于下列群组之一：三角波、正弦波、梯形波与多边形波等。

根据上述构想，分隔波信号是为多个连续性且规则分布的分隔波所组成，其中分隔波可选自于下列群组之一：三角波、正弦波、梯形波与多边形波等。

根据上述构想，本发明的马达控制电路更包含一放大电路，分别电连接于霍尔组件与比较器，是用以接收第一相位波信号并放大处理后，输出至比较器。

根据上述构想，本发明的马达控制电路更包含一放大电路，分别电连接于相位波信号产生电路与比较器，是用以接收第二相位波信号并放大处理后，输出至比较器。

根据上述构想，第一控制信号是为一第一马达转速控制波信号，是由多个方波所组成，且在一特定的相位范围之中，位于靠近该相位范围中央处的一方波的波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波的波宽。

根据上述构想，本发明的马达控制电路更包含一马达驱动电路，分别电连接于霍尔组件与线圈切换电路，是用以接收第一相位波信号，提供一第二控制信号至该线圈切换电路；其中，第二控制信号包含一功能控制信号以及一第二马达转速控制波信号；而功能控制信号可选自于下列群组：锁定控制信号、测试控制信号与重新激活控制信号等。

根据上述构想，本发明的马达控制电路更包含一脉波调制产生装置，电连接于线圈切换电路，是用以调制线圈切换电路所接收的信号，进而改变马达的转速。

根据上述构想，本发明所述的马达是为一风扇马达。

根据上述构想，本发明提供一种马达控制方法，是用以控制一马达的一线圈组，使马达进行旋转运动，该方法的步骤包含：接收一相位波信号，其中相位波信号的相位与马达的线圈组旋转切换的相位相同；产生一分隔波信号，其中分隔波信号是为多个连续性且规则分布的分隔波所组成；比较相位波信号以及分隔波信号后，并产生一马达转速控制波信号；马达转速控制波信号藉由一线圈切换电路进而控制马达的一线圈组，使马达运转。

根据上述构想，分隔波可选自于下列群组之一：三角波、正弦波、梯形波与多边形波等。

根据上述构想，其中控制信号是为一马达转速控制波信号，是由多个方波所组成，且在一特定的相位范围之中，位于靠近该相位范围中央处的一方波的波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波的波宽。

根据上述构想，本发明的马达控制方法的步骤更包含：提供一脉宽调制信号至线圈切换电路，使调制控制信号进而降低马达的转速。

根据上述构想，本发明的马达控制方法所述的马达是一风扇马达。

附图说明

图1为现有技艺的马达控制电路的功能方块示意图。

图2为现有技艺中的马达转速控制波信号的波形示意图。

图3为现有技艺中加入脉宽调制产生装置后的马达转速控制波信号的波形示意图。

图4为现有技艺中加入脉宽调制产生装置后的等效马达转速控制波信号的波形示意图。

图5为本发明第一实施例的马达控制电路的功能方块示意图。

图6为本发明第一实施例中的一种产生第一马达转速控制波信号的波形示意图。

图7为本发明第一实施例中的另一种产生第一马达转速控制波信号的波形示意图。

图8为本发明第一实施例中等效的第一马达转速控制波信号的波形示意图。

图9为本发明第二实施例的马达控制电路的功能方块示意图。

图10为本发明第二实施例中的一种产生第一马达转速控制波信号的波形示意图。

图11为本发明第二实施例中的另一种产生第一马达转速控制波信号的波形示意图。

附图符号说明

1  马达控制电路          10 马达驱动电路

12 霍尔组件              14 线圈切换电路

16 脉宽调制产生装置      20 线圈组

21 马达转速控制波信号    5  马达控制电路

51 相位波信号产生电路    52 霍尔组件

53 放大电路              54 线圈切换电路

55 分隔波信号产生电路    56 脉宽调制产生装置

57 比较器                60 线圈组

61 分隔波信号                62 第一相位波信号

63 第一马达转速控制波信号    64 第二相位波信号

65 第一马达转速控制波信号    71 分隔波信号

72 第一相位波信号            73 第一马达转速控制波信号

74 第二相位波信号            75 第一马达转速控制波信号

80 等效的第一马达转速控制波信号

具体实施方式

本发明的第一实施例请参照图5，图中所示为一种马达控制电路5的功能方块图，其中，马达控制电路5包含一马达驱动电路50、一霍尔组件52、一线圈切换电路54、一脉宽调制产生装置56、一放大电路53、一分隔波产生装置55以及一比较器57等；其中，马达驱动电路50、霍尔组件52以及线圈切换电路54与现有技艺中所述的马达驱动电路10、霍尔组件12以及线圈切换电路14并无不同，但本发明更进一步提供一分隔波信号产生电路55，是用以产生一分隔波信号；一放大电路53，电连接于霍尔组件52，用以接收霍尔组件52所产生的第一相位波信号并放大处理，之后输出至比较器57；而比较器57是同时电连接至放大电路53以及分隔波信号产生电路55，是用以比较第一相位波信号以及分隔波信号后，产生出一第一控制信号，输出至线圈切换电路54中，线圈切换电路54会将第一控制信号分别切换输出至马达(图中未显示)的一线圈组60中，使达到控制马达持续旋转的目的。

更进一步说明本案的技术内容如下，上述的分隔波信号产生电路55所产生的分隔波信号，是为多个连续性且规则分布的分隔波所组成，请参照图6，图中所表示的是为一个相位范围之内的波形示意图，可以看出分隔波信号61是为多个相互分隔的三角波所组成，且为连续性并规则分布；此外，当放大电路53将霍尔组件52所产生的第一相位波信号放大处理后输出，即成为一第一相位波信号62，其中，第一相位波信号62的相位是与马达的线圈组60旋转时所切换的相位相同；当上述分隔波信号61与第一相位波信号62经由比较器57比较后，可以得到一第一控制信号，也就是第一马达转速控制波信号63，比较器运作的方式例如是规范当第一相位波信号62的值大于分隔波信号61的值时，可以输出一高电平信号，反之则输出一低电平信号，藉此方式，即可以计算输出成第一马达转速控制波信号63，如图6所示，第一马达转速控制波信号63是由多个方波所组成，且在一相位范围之中，位于靠近相位范围中央处的一方波的波宽(沿着时间轴的波形宽度)会大于远离相位范围中央处的另一方波的波宽，如图8所示，这样的第一马达转速控制波信号63会等效于第一马达转速控制波信号80，等效的第一马达转速控制波信号80在马达的线圈组60旋转时的相位转换的时候，例如在图8中的Q点，其马达转速控制波信号80的振幅会平滑地反转，线圈组60会平滑地切换成不同电流方向，如此现象，马达的线圈组60在切换电流方向径行旋转时，会更为顺畅，相较于现有技艺的马达控制电路，可以具有明显降低其噪音的功效。

上述的马达控制电路5中，由于本发明的放大电路53、分隔波信号产生电路55以及比较器57的构建，可以使产生一第一控制信号(即是第一马达转速控制波信号)来提供给线圈切换电路54，进而降低马达旋转时的噪音；但是，本实施例中的马达驱动电路50亦具备有如现有技艺所述的相同功能，同时亦提供一第二控制信号给线圈切换电路54，其中第二控制信号包含功能控制信号以及第二马达转速控制波信号；其中功能控制信号即是提供马达锁定控制信号、测试控制信号与重新激活控制信号等，来控制马达停止、限制马达的转速、甚至于其它的控制马达的功能信号；而第二马达转速控制波信号即是如图2所示的现有技艺的转速控制波信号；本实施例的线圈切换电路54可以具有选择第一马达转速控制波信号或是第二马达转速控制波信号来控制马达的线圈组的功效，至于何时采用或是如何采用的设计方式，可以取决于马达的设计人员；例如当马达应用为一风扇马达时，若是将该风扇马达应用于非常需要安静的场合时，线圈切换电路54可以运用上述第一马达转速控制波信号来进入马达的线圈组，这样达到获得较低噪音的目的；但是，若是没有这样的考量，线圈切换电路54可以切换成运用第二马达转速控制波信号来控制马达的线圈组，马达因此可以获得较佳的效能。

此外，上述的分隔波信号产生电路55所产生的分隔波信号，并不限于由多个规则分布的三角波所组成，亦可以由例如多个规则分布的梯形波组成，请参照图7所示，依据设计者的需要，分隔波信号产生电路55可以产生由多个相互分隔的梯形波所组成的分隔波信号71，加上与第一相位波信号72再经由比较器57比较后，其中比较的方式可与上述方式相同，则可以得到另一个第一马达转速控制波信号73，第一马达转速控制波信号73在一相位范围之中，位于靠近相位范围中央处的一方波的波宽同样会大于远离相位范围中央处的另一方波的波宽，基本上，第一马达转速控制波信号73亦具备有与上述的第一马达转速控制波信号63相类似的功效，不同处仅仅在于其所组成的多的方波的波宽略有不同而已；同理，依据设计者的要求，分隔波信号产生电路55所产生的分隔波信号亦可以由其它形状的多个波形所组成，例如方波、正弦波与多边形波等，亦可以达到类似的功效。

本实施例为了进一步控制马达的转速，本发明的马达控制电路5可以更包含一脉宽调制产生装置56，电连接于线圈切换电路54，脉宽调制产生装置56可以将第一马达转速控制波信号(或是第二马达转速控制波信号)以脉宽调制的方式(PWM，Pulse Width Modulation)切成多个小方波，等效处理后，即可以进而降低马达的转速。

本发明的第二实施例请参照图9，由图中所示可知，本实施例中的大部分组件与其连接方式皆与上述第一实施例相同，惟不同处在于本实施例的马达控制电路5更进一步包含一相位波信号产生电路51，用以产生出一第二相位波信号，其中第二相位波信号的相位与霍尔组件52所产生的第一相位波信号的相位相同，也就是说，第二相位波信号的相位亦与马达的线圈组60旋转时所切换的相位相同；因此，第二相位波信号经过放大电路53放大处理后，比较器57比较第二相位波信号以及分隔波信号产生电路所产生的分隔波信号后，产生出一第一控制信号，输出至线圈切换电路54中，线圈切换电路54会将第一控制信号分别切换输出至马达(图中未显示)的一线圈组60中，使达到控制马达持续旋转的目的。

其中，上述的第一控制信号亦即为第一马达转速控制波信号，是由比较器57比较第二相位波信号以及分隔波信号后产生的，同理，分隔波信号可以为多个连续性且规则分布的分隔波所组成，其中分隔波可为三角波、正弦波、梯形波与多边形波等；而第二相位波信号可以为与第一实施例相同的正弦波，但依据设计者的需求，亦可以为其它形状的波形来替代，请参照图10，第二相位波信号64可为一三角波，而分隔波信号61则是与图6相同，这样经由比较器57的比较处理后，可以产生出第一马达转速控制波信号65；当然，若是采用与图7相同的分隔波信号71，比较器57比较第二相位波信号74以及分隔波信号71后，可以获得另一种第一马达转速控制波信号75，如图11所示，同理，第二相位波信号亦可以为例如梯形波与多边形波等来替代；由此可知，上述第一马达转速控制波信号65或是第一马达转速控制波信号75皆具有与第一实施例所产生的第一马达转速控制波信号相类似的功效，在此不再赘述。

依据上述构想，本发明提供一种马达控制方法，是用以控制一马达的一线圈组，使马达进行旋转运动，其步骤如下所述：

首先，接收一相位波信号，其中，该相位波信号的相位与马达的线圈组旋转切换的相位相同，其中，该相位波信号可以直接自一霍尔组件取得，或是可以由一相位波信号产生电路取得；

产生一分隔波信号，其中该分隔波信号是为多个连续性且规则分布的分隔波所组成，其中，分隔波可为三角波、正弦波、梯形波与多边形波等；

比较相位波信号以及分隔波信号后，并产生一马达转速控制波信号；

该马达转速控制波信号藉由一线圈切换电路进而控制马达的一线圈组，使该马达持续进行旋转运动。

上述的马达转速控制波信号是由多个方波所组成，且在一特定的相位范围之中，位于靠近该相位范围中央处的一方波的波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波的波宽。

上述线圈切换电路亦可以自一脉宽调制产生装置取得一脉宽调制信号，使调制该马达转速控制波信号进而降低该马达的转速。

利用上述的方式，即可以提供一马达转速控制波信号给马达的线圈组，使马达在旋转时，其线圈组在相位切换时，可以有限降低其噪音，当然，若是将马达应用为一风扇马达，即可以依据设计者的要求，有效降低其风扇马达的噪音。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，上述实施例仅是用来说明而非用以限定本发明的申请专利范围，本发明的范畴是由以下的申请专利范围所界定。凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (21)

1. 一种马达控制电路，是用以控制一马达的一线圈组，使该马达运转，其包含：

一霍尔组件，产生出一第一相位波信号；

一分隔波信号产生电路，产生出一分隔波信号；

一比较器，同时电连接至该霍尔组件以及该分隔波信号产生电路，分别接收来自该霍尔组件及该分隔波信号产生电路的该第一相位波信号及该分隔波信号，并比较该第一相位波信号以及该分隔波信号后，产生一第一控制信号来控制该马达的转速；

一线圈切换电路，电连接于该比较器，是用以接收该第一控制信号后，进而控制该线圈组，使该马达运转，且透过该第一控制信号可以使该线圈组相位转换时降低其噪音，

其中，该马达控制电路更包含一放大电路，分别电连接于该霍尔组件与该比较器，是用以接收该第一相位波信号并放大处理后，输出至该比较器。

2. 如权利要求1所述的马达控制电路，其中，该分隔波信号是为多个连续性且规则分布的分隔波所组成。

3. 如权利要求2所述的马达控制电路，其中，该分隔波为正弦波或多边形波。

4. 如权利要求3所述的马达控制电路，其中，该多边形波为三角波或梯形波。

5. 如权利要求1所述的马达控制电路，其中，该第一控制信号是为一第一马达转速控制波信号，是由多个方波所组成，且在一相位范围之中，位于靠近该相位范围中央处的一方波的波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波的波宽。

6. 如权利要求1所述的马达控制电路，其中，该马达控制电路更包含一马达驱动电路，分别电连接于该霍尔组件与该线圈切换电路，是用以接收该第一相位波信号，提供一第二控制信号至该线圈切换电路。

7. 如权利要求6所述的马达控制电路，其中，该第二控制信号包含一功能控制信号以及一第二马达转速控制波信号，其中该功能控制信号为锁定控制信号、测试控制信号或重新激活控制信号。

8. 如权利要求1所述的马达控制电路，其中，该马达控制电路更包含一脉波调制产生装置，电连接于该线圈切换电路，是用以调制该线圈切换电路所接收的信号，进而改变该马达的转速。

9. 一种马达控制电路，是用以控制一马达的一线圈组，使该马达运转，其包含：

一相位波信号产生电路，产生出一第一相位波信号，其中，该第一相位波信号的相位与该马达的该线圈组旋转切换的相位相同；

一分隔波信号产生电路，产生出一分隔波信号；

一比较器，同时电连接至该相位波信号产生电路以及该分隔波信号产生电路，比较该第一相位波信号以及该分隔波信号后，产生一第一控制信号；

一线圈切换电路，电连接于该比较器与一马达驱动电路，是用以接收该第一控制信号后，进而控制该线圈组，使该马达运转，

其中，该第一控制信号是为一第一马达转速控制波信号，是由多个方波所组成，且在一相位范围之中，位于靠近该相位范围中央处的一方波的波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波的波宽。

10. 如权利要求9所述的马达控制电路，其中，该分隔波信号是为多个连续性且规则分布的分隔波所组成，其中，该分隔波为正弦波或多边形波。

11. 如权利要求9所述的马达控制电路，其中，该第一相位波信号为正弦波或多边形波。

12. 如权利要求10或11所述的马达控制电路，其中，该多边形波为三角波或梯形波。

13. 如权利要求9所述的马达控制电路，其中，该马达控制电路更包含一放大电路，分别电连接于该相位波信号产生电路与该比较器，是用以接收该第一相位波信号并放大处理后，输出至该比较器。

14. 如权利要求9所述的马达控制电路，其中，该马达控制电路更包含：

一霍尔组件，产生出一第二相位波信号，其中，该第二相位波信号的相位与该第一相位波信号的相位相同；

所述马达驱动电路，电连接于该霍尔组件，是用以接收该第二相位波信号，并输出一第二控制信号，其中，该线圈切换电路选择接收该第一控制信号或是该第二控制信号，进而控制该线圈组，使该马达运转。

15. 如权利要求14所述的马达控制电路，其中，该第二控制信号包含一功能控制信号以及一第二马达转速控制波信号，其中该功能控制信号为锁定控制信号、测试控制信号或重新激活控制信号。

16. 如权利要求9所述的马达控制电路，其中，该马达控制电路更包含一脉波调制产生装置，电连接于该线圈切换电路，是用以调制该线圈切换电路所接收的信号，改变该马达的转速。

17. 如权利要求1或9所述的马达控制电路，其中，该马达是一风扇马达。

18. 一种马达控制方法，是用以控制一马达的一线圈组，使该马达运转，该方法的步骤包含：

接收一相位波信号，其中，该相位波信号的相位与该马达的该线圈组旋转切换的相位相同；

产生一分隔波信号；

比较该相位波信号以及该分隔波信号后，并产生一马达转速控制波信号；

该马达转速控制波信号藉由一线圈切换电路进而控制该马达的一线圈组，使该马达运转，

其中，该方法的步骤更包含：

提供一脉宽调制信号至该线圈切换电路，使调制该马达转速控制波信号进而降低该马达的转速。

19. 如权利要求18所述的马达控制方法，其中，该分隔波信号是由多个连续性且规则分布的分隔波所组成，其中，该分隔波为正弦波或多边形波。

20. 如权利要求18所述的马达控制方法，其中，该马达转速控制波信号是由多个方波所组成，且在一相位范围之中，位于靠近该相位范围中央处的一方波的波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波的波宽。

21. 如权利要求18所述的马达控制方法，其中，该马达是一风扇马达。

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