CN101320948A - 马达控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种马达控制方法及其装置，首先接收一检测马达旋转时其线圈组所产生的切换相位信号，再取得一分隔信号，接着比较相位信号及分隔信号并产生一第一控制信号，再取得等效第一控制信号输入的一电流反馈信号；最后比较电流反馈信号及分隔信号并产生一第二控制信号以控制马达的运转。

Description

马达控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种马达控制方法及其装置，特别是涉及一种改善马达转速控制信号，使马达运转时达到降低噪音及提高效率的控制方法及其装置。

背景技术

现今控制马达的技术已经成熟，早已有利用电路来控制马达转动的技术，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等。

一种已知的马达控制装置如图1所述，该马达控制装置1包括一马达驱动电路10、一霍尔检测组件12、一线圈切换电路14以及一脉宽调制产生电路16。霍尔检测组件12用以检测马达运转时所产生的一相位信号，其中相位信号与马达中的一线圈组20运转切换的相位相同；而马达驱动电路10电连接于霍尔检测组件12，用以接收来自霍尔检测组件12的相位信号后，可以产生一马达转速控制信号，其中马达转速控制信号通常是由多个规则且连续的方波所组成；请参考图2，其为马达转速控制信号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，通常马达驱动电路10为一特定集成电路(ASIC)所构成，这样的特定集成电路已成为本领域技术人员所熟悉且容易取得的规格品；此外，线圈切换电路14通常为两个MOS开关所组成，当马达驱动电路10所产生的马达转速控制信号21输入至线圈切换电路14后，线圈切换电路14会依序将马达转速控制信号21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，使马达达到持续运转的目的；除此之外，脉宽调制产生电路16还可以将马达转速控制信号21以脉宽调制的方式(PWM)切成多个规则分布的小方波，请参考图3所示，当马达转速控制信号21被切成多个小方波后，可以由等效原则得知，原先马达转速控制信号21的振幅会被等效成较小的振幅，当等效的马达转速控制信号21输入至马达的线圈组20时，可以直接使马达的转速降低。但是以这样的马达转速控制信号21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，例如在图二中的P点，其方波会在极短的时间内切换成不同电流方向，这样的现象会造成马达在运转时产生非常大的噪音；特别是当应用至风扇马达时，太大的噪音会使得其风扇马达的应用受限制。

发明内容

因此，本发明的目的在提供一个马达控制方法及其装置，以可以产生出一种新的马达转速控制信号来控制马达的转速，使马达在运转时，经过其线圈组的相位转换时，可以降低其噪音，并具有更佳的效率。

于是，本发明提供一种马达控制方法，其主要改善马达转速控制信号，以提升马达运转效率，其步骤包括：首先接收一检测马达旋转时其线圈组所产生的切换相位控制信号，再取得一分隔信号，接着比较相位信号及分隔信号并产生一第一控制信号，再取得等效第一控制信号输入的一电流反馈信号；最后比较电流反馈信号以及分隔信号并产生一第二控制信号以控制马达的运转。

本发明揭示一种马达控制装置，其包括：一相位信号取样电路、一分隔信号产生电路、一第一比较电路、一马达驱动电路、一线圈切换电路、一电流检测取样电路及一第二比较电路。其中经由相位信号取样电路检测马达运转时所产生的一切换相位信号，并取得对应的一相位信号，结合分隔信号产生电路产生的分隔信号，再通过第一比较电路比较相位信号及分隔信号并产生一第一控制信号输出至马达驱动电路，经处理后并将第一控制信号输出至线圈切换电路，且通过电流检测取样电路于线圈切换电路上取得等效第一控制信号输入的一电流反馈信号，最后再经由第二比较电路比较电流反馈信号及分隔信号并产生一第二控制信号，以输出至马达驱动电路，进而通过第二控制信号驱动线圈切换电路以控制马达的运转。

本发明还揭示一种马达控制装置，其包括：一相位信号取样电路、一线圈切换电路、一可编程集成电路及一马达驱动电路。其中相位信号取样电路用以检测马达运转时所产生的一切换相位信号，并取得对应的一相位信号；而可编程集成电路用以接收该相位信号，且结合可编程集成电路产生的一分隔信号，并比较相位信号与分隔信号后产生一第一控制信号输出至马达驱动电路及线圈切换电路；可编程集成电路可再自线圈切换电路上取得等效第一控制信号输入的一电流反馈信号，以及比较电流反馈信号与分隔信号并产生一第二控制信号，以输出至马达驱动电路及线圈切换电路，进而控制马达的运转。

附图说明

图1为已知马达控制装置的电路方块图。

图2为已知马达转速控制信号的波形示意图。

图3为已知加入脉宽调制信号后的马达转速控制信号的波形示意图。

图4为本发明马达控制装置较佳实施例的电路方块图。

图5为本发明较佳实施例中产生第一马达转速控制信号的波形示意图。

图6为本发明较佳实施例中等效第一马达转速控制信号输入的电流波形示意图。

图7为本发明较佳实施例中产生第二马达转速控制信号的波形示意图。

图8为本发明较佳实施例中等效第二马达转速控制信号输入的电流波形示意图。

图9为本发明马达控制装置另一较佳实施例的电路方块图。

图10为本发明较佳实施例的马达控制方法的流程图。

附图符号说明

1   马达控制装置            10  马达驱动电路

12  霍尔检测组件            14  线圈切换电路

16  脉宽调制产生电路        20  线圈组

21  马达转速控制信号        5   马达控制装置

50  马达驱动电路            51  霍尔检测组件

52  线圈切换电路            53  脉宽调制产生电路

54  分隔信号产生电路        55  第一放大电路

56  第一比较电路            57  电流检测取样电路

58  第二放大电路            59  第二比较电路

510 可编程集成电路          60  线圈组

61  分隔信号                62  相位信号

63  第一控制信号            64  电流反馈信号

65  分隔信号            66  第二控制信号

67  电流反馈信号        S101a、S101b、S102-S107步骤

具体实施方式

请参考图4，其为本发明较佳实施例的马达控制装置5的电路方块图，其中该马达控制装置5包括一马达驱动电路50、一相位信号取样电路(本实施例以一霍尔检测组件51为例)、一线圈切换电路52、一脉宽调制产生电路53、一分隔信号产生电路54、一第一放大电路55、一第一比较电路56、一电流检测取样电路57、一第二放大电路58以及一第二比较电路59；其中该马达驱动电路50、霍尔检测组件51、脉宽调制产生电路53以及线圈切换电路54与已知技术并无不同，故不再赘述。

本发明所提供的分隔信号产生电路54用以产生一分隔信号。该第一放大电路55分别电连接于霍尔检测组件51及第一比较电路56，用以接收自霍尔检测组件51产生的相位信号并放大处理后，而输出至第一比较电路56的其中一输入端；第一比较电路56的两输入端分别电连接于第一放大电路55及分隔信号产生电路54，用以比较相位信号以及分隔信号后，其输出端产生一第一控制信号并输出至马达驱动电路50，并经马达驱动电路50处理后以将第一控制信号输出至线圈切换电路52。电流检测取样电路57电连接于线圈切换电路52及第二放大电路58，自线圈切换电路52上取得一等效第一控制信号输入的电流反馈信号，并输出至第二放大电路58。第二放大电路58分别电连接于电流检测取样电路57与第二比较电路59，用以接收电流检测取样电路输出的电流反馈信号并放大处理后，输出至第二比较电路59。第二比较电路59同时电连接于第二放大电路58及分隔信号产生电路54，用以比较电流反馈信号以及分隔信号后，产生一第二控制信号并输出至马达驱动电路50中，且经马达驱动电路50处理后以将第二控制信号输出至线圈切换电路52，而线圈切换电路52会将第二控制信号分别切换输出至马达的一线圈组60中，以达到控制马达持续运转的目的。

上述马达驱动电路50也可以自一脉宽调制产生电路53取得一脉宽调制信号以调制马达转速控制信号，进而改变马达的转速。

请参考图5，图中所示为一个相位范围之内的波形示意图，其中纵轴A表示波形的振幅，在此可以表示为电压(由于电压与电流及功率之间呈正比关系，故于其它实施例中其纵轴部分亦可以表示为电流或功率)，而横轴t表示为时间。由图中所示可以看出上述的分隔信号产生电路54所产生的分隔信号61为多个连续性且规则分布的三角波所组成；然而该分隔信号61并不限于此，也可以由多个规则分布的梯形波、正弦波或多边形波组成，或是依据设计者的需要而定。此外，当第一放大电路56将霍尔检测组件51所产生的相位信号62放大处理后输出，其中相位信号62的相位与马达的线圈组60运转时所切换的相位相同；当上述分隔信号61与相位信号62经由第一比较电路56比较后，可以得到第一控制信号63，也就是第一马达转速控制信号，比较电路运作的方式是当相位信号62的值大于分隔信号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，即可以产生上述的第一控制信号63。该第一控制信号63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。

请参考图6，在该线圈切换电路52上输入的第一控制信号63会等效于一电流反馈信号64，该电流反馈信号64在马达的线圈组60相位转换的时候，例如在图7中的Q点，其电流反馈信号64的振幅会平滑地反转，线圈组60也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，相较于习用的马达控制装置，可以具有明显降低其噪音的功效；由图6中可以看出其电流反馈信号64的振幅较低部分(即略呈凹陷的A区域)，且与理想输出的弦波波形仍有微小幅度差距。

因此，本发明再利用电流检测取样电路57自该线圈切换电路52上取得上述的电流反馈信号64，并经第二放大电路58将电流反馈信号64放大处理后输出；请参考图7所示，输出的电流反馈信号64会再与一分隔信号65经由第二比较电路59比较后，可以得到第二控制信号66，也就是第二马达转速控制信号，其第二比较电路59运作的方式与上述第一比较电路56相反，当分隔信号65的值大于电流反馈信号64的值时，可以输出一高电平信号，反之则输出一低电平信号，藉此方式即可以产生上述的第二控制信号66。其中第二控制信号66由多个方波所组成，在一相位范围之中，相对于电流反馈信号64的振幅较低的部份(呈凹陷的A区域)，其方波的波宽(沿着时间轴的波形宽度)会较宽，而振幅较高的部份，其波宽则相对较窄，且随振幅的高低(即电压的大小)，其方波的波宽会随之改变；请参考图8所示，上述的第二控制信号66经线圈切换电路也会等效输出一电流反馈信号67，且电流反馈信号67会较上述的电流反馈信号64的波形更趋近于理想输出的弦波波形，因此马达可以获得较佳的效率。再者，由于上述的马达控制装置5会不断地发送马达转速控制信号至马达的线圈组60，因此，上述的电流反馈信号67会再与分隔信号进行调制以产生新的控制信号(即新的马达转速控制信号)，所以通过不断地调制电流反馈信号以产生新的控制信号，将使马达运转效率会不断地趋近最佳化。

请参考图9，图中所示为本发明第二较佳实施例的马达控制装置5的电路方块图，包括一霍尔检测组件51、一线圈切换电路52、一可编程集成电路510、一马达驱动电路50及一脉宽调制产生电路53。其中第一实施例中的分隔信号产生电路54、第一放大电路55、第一比较电路56、电流检测取样电路57、第二放大电路58及第二比较电路59的功能可利用上述的可编程集成电路510达成。其中可编程集成电路510分别电连接于霍尔检测组件51及线圈切换电路52，并可以储存有一编程而供加载执行，首先可编程集成电路510自霍尔检测组件51接收一相位信号后，结合可编程集成电路510产生的一分隔信号61，进而比较相位信号62与分隔信号61后产生一第一控制信号63并输出至马达驱动电路50及线圈切换电路52；可编程集成电路510再自线圈切换电路52上取得等效第一控制信号63输入的一电流反馈信号64；以及再次比较电流反馈信号64与分隔信号65后产生一第二控制信号66并输出至马达驱动电路50及线圈切换电路52，进而控制该马达的运转。

通过上述的可编程集成电路510处理，即可以提供第二控制信号66给马达的线圈组60，使马达在旋转时，其线圈组60在相位切换时，除了可以有效降低噪音及提升马达运转的效率外，并可以减少繁杂的电路结构。

如图10所示，本发明提供一种马达控制方法，其主要改善一马达转速控制信号，以提升马达运转效率，其步骤如下所述。

首先，接收相位信号62，其中相位信号62的相位与马达的线圈组60运转切换的相位相同，且相位信号62可以自霍尔检测组件51检测取得(如步骤S101a)。

取得分隔信号61，其中分隔信号61自分隔信号产生电路54取得，而分隔信号61为多个连续性且规则分布的分隔波所组成，例如三角波、正弦波、梯形波或多边形波(如步骤S101b)。

比较相位信号62及分隔信号61后，产生一第一控制信号63，亦即第一马达转速控制信号(如步骤S102及S103)。

取得等效第一控制信号63输入的一电流反馈信号64，其中电流反馈信号64的取得，是当第一控制信号63输入至线圈切换电路52，并利用电流检测取样电路57检测线圈切换电路52上等效输出的一电流信号(如步骤S104)。

再经由第二比较电路比较电流反馈信号64及分隔信号61后，产生第二控制信号65，亦即第二马达转速控制信号(如步骤S105及S106)。

其中第二控制信号65输出至马达驱动电路，且马达驱动电路通过第二控制信号以驱动线圈切换电路，进而控制马达的线圈组，使马达运转(如步骤S107)。

利用上述的方式，即可以提供第二马达转速控制信号给马达的线圈组60，使马达在旋转时，其线圈组60在相位切换时，除了可以有效降低其噪音外，并可以提升马达运转的效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，上述实施例仅用来说明而非用以限定本发明的权利要求，本发明的范围由权利要求所界定。凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1、一种马达控制方法，其步骤包括：

接收一相位信号，其中该相位信号的相位与该马达的一线圈组运转切换的相位相同；

产生一分隔信号；

比较该相位信号及该分隔信号并产生一第一控制信号；

取得等效该第一控制信号输入的一电流反馈信号；

比较该电流反馈信号及该分隔信号并产生一第二控制信号，以控制该马达的运转。

2、如权利要求1所述的马达控制方法，其中该相位信号自一相位信号取样电路检测该马达旋转时其线圈组所产生的一切换相位信号。

3、如权利要求1所述的马达控制方法，其中该分隔信号自一分隔信号产生电路取得。

4、如权利要求1或3所述的马达控制方法，其中该分隔信号为多个连续性且规则分布的三角波、正弦波、梯形波或多边形波信号。

5、如权利要求1所述的马达控制方法，其中该电流反馈信号的取得，是当该第一控制信号输入至一线圈切换电路，并利用一电流检测取样电路检测该线圈切换电路上等效输出的一电流信号。

6、如权利要求1所述的马达控制方法，其中该第一控制信号由多个方波所组成，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波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波波宽。

7、如权利要求1所述的马达控制方法，其中该第二控制信号由多个方波所组成，且在一特定的相位范围之中，相对于该电流反馈信号的振幅较低区域，其方波波宽会较宽，而相对于该电流反馈信号的振幅较高区域，其方波波宽会较窄。

8、一种马达控制装置，其包括：

一相位信号取样电路，检测该马达运转时所产生的一切换相位信号，并取得对应的一相位信号输出；

一分隔信号产生电路，产生一分隔信号，并输出；

一第一比较电路，电连接于该相位信号取样电路及该分隔信号产生电路，是用以比较该相位信号及该分隔信号并产生一第一控制信号输出的；

一马达驱动电路，分别电连接于该相位信号取样电路及该第一比较电路，是用以接收自该第一比较电路输出的该第一控制信号，并经处理后输出的；

一线圈切换电路，电连接于该马达驱动电路，用以接收该马达驱动电路输出的该第一控制信号，并依据该第一控制信号进行该马达的相位切换；

一电流检测取样电路，电连接于该线圈切换电路，是自该线圈切换电路上取得等效该第一控制信号输入的一电流反馈信号并输出的；以及

一第二比较电路，电连接于该电流检测取样电路、该分隔信号产生电路及该马达驱动电路，用以比较该电流反馈信号及该分隔信号并产生一第二控制信号，以输出至该马达驱动电路，进而通过该第二控制信号驱动该线圈切换电路，以控制该马达的运转。

9、如权利要求8所述的马达控制装置，其中该第一比较电路运作的方式是当相位信号的值大于分隔信号的值时，可以输出一高电平信号，反之则输出一低电平信号。

10、如权利要求8所述的马达控制装置，其中该第二比较电路运作的方式是当分隔信号的值大于电流反馈信号的值时，可以输出一高电平信号，反之则输出一低电平信号。

11、如权利要求8所述的马达控制装置，其还包括一第一放大电路，分别电连接于该相位信号取样电路及该第一比较电路，用以接收该相位信号并放大处理后，输出至该第一比较电路。

12、如权利要求8所述的马达控制装置，其还包括一第二放大电路，分别电连接于该电流检测取样电路及该第二比较电路，用以接收该电流检测取样电路输出的该电流反馈信号并放大处理后，输出至该第二比较电路。

13、如权利要求8所述的马达控制装置，其还包括一脉宽调制产生电路，电连接于该马达驱动电路，用以调制该马达驱动电路所接收的该第一控制信号及该第二控制信号，进而改变该马达的转速。

14、一种马达控制装置，其包括：

一相位信号取样电路，检测该马达运转时所产生的一切换相位信号，并取得对应的一相位信号；

一线圈切换电路；

一可编程集成电路，分别电连接于该相位信号取样电路及该线圈切换电路，用以接收该相位信号，该可编程集成电路产生一分隔信号，并且比较该相位信号与该分隔信号以产生一第一控制信号输出至该线圈切换电路；再自该线圈切换电路上取得等效该第一控制信号输入的一电流反馈信号；以及比较该电流反馈信号与该分隔信号并产生一第二控制信号，以输出至该线圈切换电路，进而控制该马达的运转。

15、如权利要求8或14所述的马达控制装置，其中该相位信号取样电路为一霍尔检测组件。

16、如权利要求8或14所述的马达控制装置，其中该分隔信号为多个连续性且规则分布的三角波、正弦波、梯形波或多边形波信号。

17、如权利要求8或14所述的马达控制装置，其中该第一控制信号由多个方波所组成，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波宽大于远离该相位范围中央处的另一方波波宽。

18、如权利要求8或14所述的马达控制装置，其中该第二控制信号由多个方波所组成，且在一特定的相位范围之中，相对于该电流反馈信号的振幅较低区域，其方波波宽会较宽，而相对于该电流反馈信号的振幅较高区域，其方波波宽会较窄。

19、如权利要求14所述的马达控制装置，其还包括一马达驱动电路，分别电连接于该可编程集成电路及该线圈切换电路，用以接收该可编程集成电路输出的该第一控制信号及该第二控制信号，并通过该第一控制信号及该第二控制信号驱动该线圈切换电路，进而控制该马达的运转。

20、如权利要求14所述的马达控制装置，其还包括一脉宽调制产生电路，电连接于该可编程集成电路，用以调制该第一控制信号及该第二控制信号，进而改变该马达的转速。

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