CN100459408C

CN100459408C - 电机控制装置

Info

Publication number: CN100459408C
Application number: CNB2005100891026A
Authority: CN
Inventors: 谢宗融; 黄跃龙; 邱俊隆; 蔡明熹
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: CN1909357A

Abstract

一种电机控制装置是用以控制一电机，以使该电机进行旋转。该电机控制装置包括一相位波信号产生模组、一第一波形调变模组、一第二波形调变模组以及一控制信号整合模组。该相位波信号产生模组是依据该电机的旋转产生一第一相位波信号及一第二相位波信号；该第一波形调变模组是依据该第一相位波信号以产生一第一控制信号；该第二波形调变模组是依据该第二相位波信号以产生一第二控制信号；该控制信号整合模组是依据该第一控制信号及该第二控制信号以产生一转速控制信号，并将该转速控制信号输入到一驱动模组以控制该电机的转速。

Description

电机控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制装置，特别是一种电机控制装置。

背景技术

现今电机的控制技术已趋于成熟，利用电路来控制电机的技术，诸如改变电机的转速、控制电机的旋转方向等，已普遍存在于电机控制的各个应用领域中。

请参照图1所示，以控制一风扇电机14为例，常规的电机控制装置1包括一脉宽调变(PWM)产生回路11、一直流电压产生回路12及一驱动芯片13。脉宽调变产生回路11产生一脉宽调变信号PWM₁并输入到该直流电压产生回路12。而该直流电压产生回路12则依据该脉宽调变信号PWM₁以转换成一直流电压信号Vdc₁，并利用该直流电压信号Vdc₁与内建于驱动芯片13中的一个三角波信号比较后，产生一驱动信号Dri₁来驱动该风扇电机14旋转。

公知的作法，当脉宽调变信号PWM₁的工作周期(duty cycle)越大时，则转换出来的直流电压信号Vdc₁会越小，再将直流电压信号Vdc₁与驱动芯片13中的三角波信号比较后，则会产生不同的驱动信号以控制该风扇电机14的转速。

另外，请再参照图2所示，其显示输入于驱动芯片13的一电流波形I₁，可以观察到在该电流波形I₁的一换相点rev₁时，该电流波形I₁在短时间内换相，且该电机控制装置1在该换相点rev₁并没做任何补偿或处理，以致该风扇电机14在旋转时会产生相当大的噪音。如此一来，太大的噪音会限制电机的应用领域，也会降低消费者的购买意愿。因此，如何减少电机在旋转时产生噪音，实属当前重要课题之一。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种可减少电机在旋转时产生噪音的电机控制装置。

这样，为达上述目的，依据本发明的一种电机控制装置用以控制一电机，以使该电机进行旋转。该电机控制装置包括一相位波信号产生模组、一第一波形调变模组、一第二波形调变模组以及一控制信号整合模组。该相位波信号产生模组依据该电机的旋转产生一第一相位波信号及一第二相位波信号；该第一波形调变模组依据该第一相位波信号以产生一第一控制信号；该第二波形调变模组依据该第二相位波信号以产生一第二控制信号；该控制信号整合模组则依据该第一控制信号及该第二控制信号，以产生一转速控制信号，并将该转速控制信号输入到一驱动模组以控制该电机的转速。

如上所述，依据本发明的电机控制装置是将该第一相位波信号及该第二相位波信号，通过该第一波形调变模组、该第二波形调变模组及该控制信号整合模组，以产生一个不同于常规的直流电压的转速控制信号，而提供该驱动模组一个较适当的转速控制信号，以减少该电机在旋转时所发出的噪音。

另外，依据本发明的一种电机控制装置包括一相位波信号产生模组、一波形调变模组及一驱动模组。该相位波信号产生模组依据一电机的旋转而产生一第一相位波信号及一第二相位波信号；该波形调变模组依据该第一相位波信号及该第二相位波信号以产生一转速控制信号，且在该第一相位波信号及该第二相位波信号换相时，该转速控制信号为高电位输出；该驱动模组接收该转速控制信号以驱动该电机，且当输入的该转速控制信号为高电位时，该驱动模组以低速驱动该电机，而当输入的该转速控制信号为低电位时，该驱动模组以高速驱动该电机。

如上所述，依据本发明的该电机控制装置将该第一相位波信号及该第二相位波信号，通过该波形调变模组，而产生一个当该第一相位波信号及该第二相位波信号在换相时为高电位的转速控制信号，以提供该驱动模组一个较适当的转速控制信号，因此能够减少该电机在旋转时所发出的噪音。

附图说明

图1示出了常规电机控制装置的一方块示意图；

图2示出了常规输入于电机中的一电流波形图；

图3示出了依据本发明优选实施例的电机控制装置的一方块示意图；

图4示出了依据本发明优选实施例的电机控制装置的一电路示意图；

图5示出了依据本发明优选实施例的电机控制装置的另一电路示意图；和

图6示出了依据本发明优选实施例的电机控制装置的一时序图。

主要组件符号说明

1电机控制装置 11脉宽调变产生回路

12直流电压产生回路 13驱动芯片

14风扇电机 2电机控制装置

21相位波信号产生模组 22第一波形调变模组

23第二波形调变模组 24电源产生模组

25控制信号整合模组 26驱动模组

3电机 S₁第一控制信号

S₂第二控制信号 S₃转速控制信号

W₁第一相位波信号 W₂第二相位波信号

Vdc₁直流电压信号 Vdc₂直流电源信号

D₁、D₂二极管 Q₁、Q₂开关元件

C₁～C₆电容器 R₁～R₆电阻器

rev₁、rev₂换相点 Dri₁、Dri₂驱动信号

I₁、I₂电流波形 OP₁、OP₂运算放大器

PWM₁、PWM₂脉宽调变信号

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种电机控制装置，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图3所示，本发明优选实施例的一种电机控制装置2是用以控制驱动一电机3。本实施例中，电机3可为一风扇电机。

电机控制装置2包括一相位波信号产生模组21、一第一波形调变模组22、一第二波形调变模组23、一电源产生模组24、一控制信号整合模组25以及一驱动模组26。

该相位波信号产生模组21依据该电机3旋转一圈而产生一第一相位波信号W₁及一第二相位波信号W₂。本实施例中，该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂为大小相同、正负相反的方波信号(如图6所示)。另外，该相位波信号产生模组21可为一霍尔组件，以检测该电机3旋转一圈所产生的方波信号。

该第一波形调变模组22依据该第一相位波信号W₁，而产生一第一控制信号S₁。另外，该第一波形调变模组22可为一积分器回路、或是再搭配一微分器回路使用，而使一方波输入调变为一三角波输出或为一类三角波输出。

请参照图4所示，本实施例中，该第一波形调变模组22包括一开关元件Q₁、一电容器C₁及一电阻器R₁，其中该开关元件Q₁可为一场效晶体管(field effect transistor，FET)或为其它的功率开关组件。场效晶体管又可分为接面闸组件或绝缘闸组件。接面闸组件例如为接面闸场效晶体管(JFET)或为金属半导体场效晶体管(MESFET)；绝缘闸组件例如为E-MOSFET或为D-MOSFET。

该第一波形调变模组22亦可包括一运算放大器、至少一电容器及至少一电阻器。请再参照图5所示，在本实施例中，该第一波形调变模组22亦可包括一运算放大器OP₁、二电容器C₃、C₄及二电阻器R₃、R₄所组成的波形调变回路，其作用即是要达到如上述的该积分器回路或该微分器回路的效果，以将该方波输入调变为该三角波输出，其调变原理则为一般电子学的公知常识，在此不再赘述。

再请参照图3所示，该第二波形调变模组23依据该第二相位波信号W₂而产生一第二控制信号S₂。再请参照图4，本实施例中，该第二波形调变模组23包括一开关元件Q₂、一电阻器R₂及一电容器C₂，其与上述的该开关元件Q₁、该电阻器R₁及该电容器C₁具有相同的特性与功能；另外，该第二波形调变模组23亦可包括一运算放大器、至少一电容器及至少一电阻器，请再参照图5，本实施例中，该第二波形调变模组23包括一运算放大器OP₂、二电容器C₅、C₆及二电阻器R₅、R₆，其与上述的该运算放大器OP₁、该等电容器C₃、C₄及该等电阻器R₃、R₄具有相同的特性与功能。简而言之，该第二波形调变模组23与该第一波形调变模组22具有相同的特性与功能，故在此不再赘述。

该电源产生模组24接收一脉宽调变信号PWM₂而产生一直流电源信号Vdc₂，并且将该直流电源信号Vdc₂分别输入该第一波形调变模组22及该第二波形调变模组23。本实施例中，当该脉宽调变信号PWM₂的工作周期增加时，则该电源产生模组24所产生的该直流电源信号Vdc₂随之降低。另外，该直流电源信号Vdc₂为一电压值，用以分别限制该第一控制信号S₁及该第二控制信号S₂的最大值。

该控制信号整合模组25依据该第一控制信号S₁及该第二控制信号S₂，以产生一转速控制信号S₃，并将该转速控制信号S₃输入到一驱动模组26以产生一驱动信号Dri₂来控制该电机3的转速。请参照图4，本实施例中，该控制信号整合模组25可包括至少两个二极管D₁、D₂，以整合该第一控制信号S₁及该第二控制信号S₂。另外，该驱动模组26可为一数字信号处理器(Digital signal processor，DSP)或为一微处理机控制单元(Microprocessor Control Unit，MCU)。

此外，该驱动模组26可接收不同电位的转速控制信号S₃以对电机3作转速的控制。本实施例中，当该转速控制信号S₃为高电位时，则该驱动模组26会驱动该电机3以低速运转；当该转速控制信号S₃为低电位时，则该驱动模组26会驱动该电机3以高速运转。

请参照图6所示，显示依据本发明优选实施例的电机控制装置2的一时序图。其中，该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂为大小相同、正负相反的相位波信号；该第一控制信号S₁及该第二控制信号S₂即是分别由该第一相位波信号W₁经由该第一波形调变模组22调变，及由该第二相位波信号W₂经由该第二波形调变模组23调变之后的波形；该转速控制信号S₃则由该控制信号整合模组25依据该第一控制信号S₁及该第二控制信号S₂所产生的波形。

由时序图中可观察到，在输入该驱动模组26的一电流波形I₂的一换相点rev₂，所对应到的转速控制信号S₃拉高了一个电压值，如此该驱动模组26控制该电机3开启的能量即会近乎于零，而能够减少噪音的产生。

综上所述，依据本发明的该电机控制装置2利用该第一波形调变模组22及该第二波形调变模组23，将为方波的该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂，调变为三角波输出的该第一控制信号S₁及该第二控制信号S₂，再由该控制信号整合模组25依据该第一控制信号S₁及该第二控制信号S₂，而整合为该转速控制信号S₃，而在该电流波形I₂的该换相点rev₂提高一个准位的电压值，简而言之，当该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂在换相时，该转速控制信号S₃为高电位输出，使得该驱动模组26控制该电机3开启的能量近乎于零，而能够减少噪音的产生。

以下将再加以说明本发明优选实施例的电机控制装置的另一态样。

请再参照图3所示，依据本发明的一种电机控制装置2包括一相位波信号产生模组21、一波形调变模组及一驱动模组26。

该相位波信号产生模组21依据一电机3的旋转而产生一第一相位波信号W₁及一第二相位波信号W₂。

该波形调变模组依据该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂以产生一转速控制信号S₃，且在该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂换相时，该转速控制信号S₃为高电位输出。本实施例中，该波形调变模组整合有如上述实施例中的该第一波形调变模组22、该第二波形调变模组23及该控制信号整合模组25。而其动作方法皆与上述实施例相同，在此则不再赘述。

该驱动模组26接收该转速控制信号S₃以驱动该电机3，且当输入的该转速控制信号S₃为高电位时，该驱动模组26以低速驱动该电机3，而当输入的该转速控制信号S₃为低电位时，该驱动模组以高速驱动该电机3。

综上所述，依据本发明的该电机控制装置将该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂，通过该波形调变模组，而产生一个当该第一相位波信号W₁及该第二相位波信号W₂于换相时为高电位的转速控制信号S₃，以提供该驱动模组26一个较适当的转速控制信号，因此能够减少该电机3在旋转时所发出的噪音。

以上所述仅为举例性，而非限制性。任何未脱离本发明精神与范畴而对其进行的等效修改或变更，均应包含在权利要求保护范围中。

Claims

1.一种电机控制装置，是用以控制驱动一电机，该电机控制装置包括：

一相位波信号产生模组，依据该电机的旋转产生一第一相位波信号及一第二相位波信号；

一第一波形调变模组，依据该第一相位波信号以产生一第一控制信号；

一第二波形调变模组，依据该第二相位波信号以产生一第二控制信号；

一电源产生模组，其接收一脉宽调变信号而产生一直流电源信号，并将该直流电源信号分别输入该第一波形调变模组及该第二波形调变模组；以及

一控制信号整合模组，依据该第一控制信号及该第二控制信号以产生一转速控制信号，并将该转速控制信号输入到一驱动模组以控制该电机的转速。

2.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该第一相位波信号与该第二相位波信号，为大小相同且正负相反的相位波信号。

3.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该第一波形调变模组及该第二波形调变模组为一积分器回路或为一微分器回路。

4.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该第一波形调变模组及该第二波形调变模组包括一运算放大器、至少一电阻器及至少一电容器。

5.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该第一波形调变模组及该第二波形调变模组包括一开关组件、一电阻器及一电容器。

6.如权利要求5所述的电机控制装置，其中该开关组件为一场效晶体管。

7.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该第一波形调变模组及该第二波形调变模组将一方波输入调变为一三角波输出。

8.如权利要求1所述的电机控制装置，其中当该脉宽调变信号的工作周期增加时，该直流电源信号随之降低。

9.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该直流电源信号用以限制该第一控制信号及该第二控制信号的最大值。

10.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该相位波信号产生模组包括一霍尔组件。

11.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该控制信号整合模组包括至少两个二极管。

12.如权利要求1所述的电机控制装置，其中当该转速控制信号为高电位时，则该驱动模组会以低速驱动该电机，当该转速控制信号为低电位时，则该驱动模组会以高速驱动该电机。

13.如权利要求1所述的电机控制装置，其中该驱动模组为一数字信号处理器或一微处理机控制单元。

14.一种电机控制装置，其包括有：

一相位波信号产生模组，依据一电机的旋转而产生一第一相位波信号及一第二相位波信号；

一波形调变模组，依据该第一相位波信号及该第二相位波信号以产生一转速控制信号，且在该第一相位波信号及该第二相位波信号换相时，该转速控制信号为高电位输出；

一电源产生模组，其接收一脉宽调变信号而产生一直流电源信号，并将该直流电源信号输入该波形调变模组；以及

一驱动模组，接收该转速控制信号以驱动该电机，且当输入的该转速控制信号为高电位时，该驱动模组以低速驱动该电机，而当输入的该转速控制信号为低电位时，该驱动模组以高速驱动该电机。