CN100471030C - 无刷直流马达控制电路 - Google Patents

Abstract

一种无刷直流马达控制电路，包含一脉冲宽度调变单元，及一驱动单元。驱动单元具有一驱动线圈，及一电连接于驱动线圈的第一晶体管。脉冲宽度调变单元具有一脉冲宽度调变控制器、一与脉冲宽度调变控制器电连接的感应线圈，及一与感应线圈电连接的第二晶体管。在一转子因磁极交换而转速趋降时，感应线圈能通磁激电并触发第二晶体管，同时脉冲宽度调变控制器所输出脉宽调变信号能决定第一、二晶体管的交替通/断切换频率，迫使直流电流仍能间歇地输入驱动线圈，有效趋缓转子降速幅度，并促使整体平均转速与运转顺畅度有效提高。

Description

无刷直流马达控制电路

技术领域

本发明涉及一种无刷直流马达控制电路，特别是涉及一种不需利用霍尔元件感测转子磁极位置，而能改变流经定子绕组线圈的电流方向的无刷直流马达控制电路。

背景技术

以无刷直流马达而言，其基本构造主要是具有N、S磁极区分的永久磁铁转子，以及装设有绕组线圈的定子。在定子的绕组线圈通电后，会与永久磁铁转子间激磁而产生交变磁场，用以推斥永久磁铁转子持续转动(是指永久磁铁转子产生旋转扭矩)。而其中所涉及的驱动电路设计，大部分则是使用霍尔IC的非接触式位置感应机制以判断永久磁铁转子的N、S极位置，以转换流经定子的绕组线圈的电流方向，而控制永久磁铁转子持续旋转。

如图1所示，现有一无刷直流马达驱动电路设计，主要是以一感应线圈L₂来取代霍尔IC。利用感应线圈L₂能感知永久磁铁转子(图中未示)的磁极位置，以决定两串联的晶体管Q₁与一晶体管Q₂间呈交替开/关状态。

配合如图2与图3所示，举例来说，当该感应线圈L₂感测永久磁铁转子的磁极位置为S极时，便激升电流且触发该晶体管Q₂导通，使电流如图1的实线箭头所示均流往晶体管Q₂，而使晶体管Q₁呈截断；此时，绕组在定子(图中未示)上的一驱动线圈L₁并无电流通过，所以无法激磁推斥永久磁铁转子转动，永久磁铁转子的转速因而趋降；相反地，当该感应线圈L₂感测到永久磁铁转子的磁极位置为N极时，该晶体管Q₂截断且晶体管Q₁则导通，此时，电流则流通经该驱动线圈L₁(其电流方向如图1的虚线箭头所示)，使该驱动线圈L₁与永久磁铁转子间产生激磁推斥效应，永久磁铁转子得以受力以增速转动。因此，利用该感应线圈L₂只能感应永久磁铁转子的某一特定极性的方式，使电流间歇性输入该驱动线圈L₁(是指该定子的绕组线圈)，以控制永久磁铁转子持续定速旋转。

然而，透过上述该感应线圈L₂以连续切换晶体管Q₂的导通状况与定子的间歇激磁驱转，只能用以驱使永久磁铁转子持续定速转动，并无法调整其转速，特别是因其在该驱动线圈L₁未通电流时因转速降幅过大，造成整体平均转速(见图3)较低。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种免用霍尔元件检知转子磁极变换，利用脉波宽度调变技术，能间接调整转子转速且有效提升整体运转顺畅度的无刷直流马达控制电路。

为实现上述目的，本发明的无刷直流马达控制电路，能受一转子在磁极变换时所产生的反电动势控制，并包含一能持续输出一直流电流的电源、一与该电源电连接的驱动单元，以及一与该电源电连接的脉冲宽度调变单元。该驱动单元具有一可供该直流电流输入并驱使该转子转动的驱动线圈。该脉冲宽度调变单元具有一可通磁激电的感应线圈、一与该感应线圈的一端电连接且可输出一脉宽调变信号的脉冲宽度调变控制器；电连接于该驱动线圈与该脉冲宽度调变单元间的第一晶体管；以及一与该感应线圈的另一端电连接且是与该第一晶体管相配合交替启闭的第二晶体管。

本发明的功效是在于利用该转子为第二磁极位置时，该脉冲宽度调变单元的感应线圈能被通磁激电，并触发该第二晶体管。同时配合所输出脉宽调变信号能决定该第一、二晶体管的交替导/断切换频率，迫使直流电流仍能间歇地输入该驱动线圈，有效趋缓转子降速幅度，而促使整体平均转速与运转顺畅度有效提高。

附图说明

图1是一电路图，说明一现有无刷直流马达驱动电路；

图2是一电流波形图，说明该现有无刷直流马达驱动电路的一驱动线圈的电流量与一转子的磁极位置间关系；

图3是一转速波形图，说明该现有无刷直流马达驱动电路所致使转子的磁极位置与其转速的关系；

图4是一电路图，说明本发明无刷直流马达控制电路的一较佳实施例；

图5是一电流波形图，说明该较佳实施例的一驱动线圈的电流量与一转子的磁极位置间关系；

图6是一电流波形图，说明该较佳实施例的一感应线圈的电流量与一转子的磁极位置间关系；

图7是一转速波形图，说明该较佳实施例所致使转子的磁极位置与其转速的关系。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明无刷直流马达控制电路进行详细说明。

如图4所示，本发明无刷直流马达控制电路2的该较佳实施例是能受一无刷直流马达的永久磁铁转子在其第一、二磁极(相当于N、S极)变换时所产生的反电动势控制，并用以驱使该永久磁铁转子转动。该无刷直流马达控制电路2包含一能持续输出一直流电流的电源21、一与该电源21电连接的脉冲宽度调变单元22，以及一与该电源21电连接的驱动单元23。

该驱动单元23具有一可供该直流电流输入且能驱使该永久磁铁转子转动的驱动线圈231(是绕组于一定子上)、一与该驱动线圈231电连接的二极管232，以及两电连接于该驱动线圈231与该脉冲宽度调变单元22间的第一晶体管233，其中，该二极管232具有可防止电流逆流而造成该驱动线圈231被烧毁的保护作用。

该脉冲宽度调变单元22具有一可被通磁激电的感应线圈222、一与该感应线圈222的一端电连接且可输出一脉宽调变信号的脉冲宽度调变控制器221，以及一与该感应线圈222的另一端电连接且是与该第一晶体管233相配合交替启闭的第二晶体管223。

配合如图5～图7所示，在该永久磁铁转子的第一磁极位置(例如：N极)时，该感应线圈222并无感应且该第二晶体管223为截止状态，该第一晶体管233则呈导通状态且使该直流电流流通经过该驱动线圈231(其电流流向如图4中的虚线箭头者所示)，该驱动线圈231因而通电激磁以推斥该永久磁铁转子持续转动，永久磁铁转子的转速因而趋升。

在该永久磁铁转子的第二磁极位置(例如：S极)时，该感应线圈222能被通磁激电，并触发该第二晶体管223呈导通状态，进而迫使该第一晶体管233被截止，使得该驱动线圈231并无直流电流流经而无作用，永久磁铁转子的转速因而趋缓。

此时，配合该脉冲宽度调变控制器221所输出该脉宽调变信号(见图6中所示方波图形者)，便可强迫该第二晶体管223呈导通或截断：当该脉宽调变信号为低电平时，该第二晶体管223被迫截止，则该第一晶体管233旋便呈导通，直流电流则又流经该驱动线圈231，以趋使永久磁铁转子再开始受力运转，永久磁铁转子的转速于是趋升；而当该脉宽调变信号为高电平时，该第二晶体管223则被迫导通，该第一晶体管233便呈截止，直流电流不流经该驱动线圈231，永久磁铁转子的转速则趋降。依此持续反复循环下，能控制该第一、二晶体管233、223在预定频率时机下呈交替导通、截止，迫使该直流电压能间歇地流经该驱动线圈231，以趋缓该永久磁铁转子在第二磁极位置时的转速降幅，进而有效提升整体平均转速(见图7)，并增进整体的运转稳定性与顺畅度。

特别是，该永久磁铁转子的转速是取决于该脉宽调变信号的高低电平频率的大小而定，也就是说，当该脉宽调变信号的高电平频率高时，该永久磁铁转子的平均转速便低，而当脉宽调变信号的低电平频率高(如图6中所示方波图形者)时，该永久磁铁转子的平均转速便高。

因此，通过调整该脉宽调变信号的时序交替频率(是指该第一、二晶体管233、223的交替导/断频率)，便能调整该永久磁铁转子的转速，达到调整转速与提升平均转速的目的，明显改善现有无刷直流马达驱动电路(见图1)的转速无法调整，且整体平均转速过低的问题。

归纳上述，本发明的无刷直流马达控制电路2，利用在该永久磁铁转子为第二磁极位置时，该脉冲宽度调变单元22的感应线圈222能被通磁激电并触发该第二晶体管223，再配合该脉冲宽度调变控制器221所输出脉宽调变信号能决定第一、二晶体管233、223的交替通/断切换频率，迫使直流电流仍能间歇地输入该驱动线圈231，有效趋缓转子降速幅度，促使整体平均转速与运转顺畅度有效提高，且兼具转速调整的便利性，所以确实可达到本发明的目的。

Claims (2)

1、一种无刷直流马达控制电路，能受一转子在其磁极变换时所产生反电动势控制，包含一能持续输出一直流电流的电源，以及一与该电源电连接的驱动单元，该驱动单元具有一能供该直流电流输入且与驱使该转子转动的驱动线圈，其特征在于：

还包含一与该电源电连接的脉冲宽度调变单元，该脉冲宽度调变单元具有一能通磁激电的感应线圈、一与该感应线圈的一端电连接且能输出一脉宽调变信号的脉冲宽度调变控制器；

电连接于该驱动线圈与该脉冲宽度调变单元间的第一晶体管；

以及一与该感应线圈的另一端电连接且是与该第一晶体管相配合交替启闭的第二晶体管。

2、如权利要求1所述的无刷直流马达控制电路，其特征在于：该驱动单元还具有一与该驱动线圈电连接的二极管，防止电流逆流而造成该驱动线圈被烧毁。

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