CN101471619A - 马达驱动电路及马达驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种马达驱动电路包括一感测单元、一信号控制单元、一比较单元及一驱动单元。感测单元感测马达的转速而输出一转速信号。信号控制单元产生一基准信号。比较单元分别与感测单元及信号控制单元电性连接，且比较单元分别接收转速信号及基准信号，并据以输出一比较信号。驱动单元与比较单元电性连接，并接收比较信号以输出一驱动信号驱动马达。

Description

马达驱动电路及马达驱动方法
技术领域
本发明关于一种马达驱动电路，特别关于一种可提供稳定转速的马达驱动电路。
背景技术
随着科技的进步与计算机产业的发展，轻巧的电子产品，如笔记型计算机，已日渐成为市场主流。在此轻薄短小的电子产品中，散热能力的优劣往往影响到系统的稳定性，产品的效能，甚至是产品的使用年限。以计算机系统而言，为了能够使计算机系统所产生的热能能够快速地散逸，通常计算机系统配装风扇以作为散热装置，以使得计算机系统得以在适当的温度环境下正常运作。
一般来说，使用于计算机系统中用以散热的风扇多是由无刷直流马达来驱动。请参照图1所示，目前习用的直流马达驱动电路(开回路驱动电路)主要是由客户端系统6发送一脉宽调变信号SPWM给驱动电路4，以驱动马达5运转，如图2A及图2B所示，是分别表示转速及风压的特性曲线示意图，其中马达5工作于倍压区时，会随着其马达5扇叶的叶形不同而使转速不稳定，且不容易控制，而其风压的特性也相对较差。
发明内容
有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种能提供稳定的转速的马达驱动电路及马达驱动方法。
因此，为达上述目的，依据本发明的一种马达驱动电路，包括一感测单元、一信号控制单元、一比较单元及一驱动单元。感测单元是感测马达的转速而输出一转速信号。信号控制单元是产生一基准信号。比较单元分别与感测单元及信号控制单元电性连接，比较单元分别接收转速信号及基准信号，并据以输出一比较信号。驱动单元与比较单元电性连接，并接收比较信号，以输出一驱动信号驱动马达。
为达上述目的，依据本发明的一种马达驱动方法，其包括以下步骤：感测一马达的转速而输出一转速信号；输出一基准信号；依据转速信号及基准信号以输出一比较信号；以及依据比较信号以输出一驱动信号驱动马达。
承上所述，因依据本发明的一种马达驱动电路及马达驱动方法，藉由感测单元与比较单元产生一转速反馈，并藉以控制马达，使马达不受倍压区影响，而能输出稳定的转速，以维持工作效率。
附图说明
图1为公知马达驱动电路的电路方块图。
图2A至图2B为公知马达驱动电路的较佳实施例的马达特性曲线图。
图3为本发明马达驱动电路的第一实施例的电路方块图。
图4为本发明马达驱动电路的第一实施例中的比较单元的输入波形及输出波形示意图。
图5为本发明马达驱动电路的第二实施例的电路方块图。
图6为本发明马达驱动方法的较佳实施例的流程图。
图7A至图7B为本发明马达驱动方法及马达驱动电路较佳实施例的马达特性曲线图。
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依据本发明较佳实施例的一种马达驱动电路及马达驱动方法。
如图3所示，本发明第一实施例的一种马达驱动电路1是与马达2搭配应用，马达驱动电路1是包括一感测单元12、一信号控制单元13、一比较单元14以及一驱动单元15。其中马达2可为一直流无刷马达，但不限于直流无刷马达。
感测单元12是感测马达2的转速而输出一转速信号SS。该感测单元12是包括一转速感测组件121及一第一滤波组件122。转速感测组件121是用以感测马达2的转速值而输出一转速反馈信号SSF。其中该转速感测组件121例如为一转速计、一霍尔组件。第一滤波组件122是与转速感测组件121电性连接，并将转速反馈信号SSF转换成转速信号SS。该第一滤波组件122是可为一频率转电压IC，主要将该转速反馈信号SSF转换为一直流电压信号(转速信号SS)。
信号控制单元13产生一基准信号SB，其中该信号控制单元13是包括一信号产生组件133、一第二滤波组件132及一混频组件134。第二滤波组件132与一客户端系统3电性连接，该滤波组件可以接收来自于客户端系统3发送的脉宽调变信号SPWM，并将脉宽调变信号SPWM转换成一直流信号SDC1，而客户端可藉由改变脉宽调变信号SPWM的工作周期(duty cycle)而进一步改变基准信号SB，以达到控制风扇运转的目的。
如图3所示，混频组件134是与第二滤波组件132及信号产生组件133电性连接，信号产生组件133产生一载波信号SCR并输出至混频组件133，混频组件133将载波信号SCR与直流信号SDC1混频后输出基准信号SB。其中该信号产生组件133为一载波信号产生电路，其所产生的载波信号SCR具有一固定频率，该载波信号SCR的频率与该基准信号SB的频率相同，但其频率并不一定等于脉宽调变信号SPWM的频率，此外，载波信号SCR可为一三角波、一锯齿波或一弦波。在本实施例中，载波信号SCR以三角波为例说明，然非用以限制本发明。
比较单元14分别与感测单元12及信号控制单元13电性连接。其中该比较单元14是包括一比较组件141，其是分别接收转速信号SS及基准信号SB，以输出一比较信号SC1至驱动单元15，其中该比较信号SC1的频率与载波信号SCR的频率、该基准信号SB的频率相同。比较组件141是为一运算放大器，而比较信号SC1是为一脉宽调变信号。而驱动单元15是为一马达驱动IC。
如图4所示，比较单元14的操作方式举例如下：当三角波(基准信号SB)电平高于直流信号(感测信号SS)电平时，比较组件141输出高电压的比较信号SC1，而当三角波电平低于直流信号电平时，比较组件141输出低电压的比较信号SC1。当客户端的脉宽调变信号SPWM的频率及工作周期(dutycycle)固定时，则基准信号SB为固定的信号，而转速信号SS则会随着马达的转速不同而改变电平，因此，比较信号SC1的工作周期也会随着改变，故可据以控制马达2。上述比较单元14的操作仅为举例性而非为限制性，其可依照不同的比较单元而可能使其比较方式相反。
驱动单元15与比较单元14电性连接，并接收比较信号SC1，以输出一驱动信号SDV驱动马达2。当比较信号SC1的工作周期增加时，控制马达2提高风扇转速，而当比较信号SC1的工作周期降低时，控制马达2降低风扇转速，藉此达到动态转速控制的目的。
此外，请参照图5所示，其是本发明第二实施例的马达驱动电路1A，其与第一实施例不同处在于比较单元14A更包括一第三滤波组件142，其与比较组件141电性连接。其中该比较单元141输出一脉宽调变信号，而第三滤波组件142则将脉宽调变信号转换成一比较信号SC2并输出至驱动单元15，比较信号SC2是一直流信号。另外，当比较信号SC2的电平上升时，控制马达2提高风扇转速，而当比较信号SC2的电平下降时，控制马达2降低风扇转速，藉此达到动态转速控制的目的。
请参照图6所示，本发明较佳实施例的一种马达驱动方法包括步骤S1至步骤S4。
请参照图3及图6所示，步骤S1是感测马达2的转速而输出一转速信号SS。步骤S2是输出一基准信号SB。步骤S3是依据转速信号SS及基准信号SB以输出一比较信号SC1。步骤S4是依据比较信号SC1以输出一驱动信号SDV驱动马达2。
其中该马达驱动方法已于上述第一实施例及第二实施例中详述，故于此不再加以赘述。
请参照图7A及图7B所示，是分别表示电流、转速及风压的特性曲线示意图，值得一提的是，依据本发明的马达驱动电路及马达驱动方法，其中马达操作于倍压区时，其所感测的转速是稳定的，且在空气自由流通的条件下，本发明比公知驱动方式更能提升倍压区的静压-风量(P-Q)特性。
本发明的一种马达驱动电路及马达驱动方法利用产生具有固定频率的基准信号，再藉由转速信号与基准信号相互比较后，以判别马达的输出转速过高或过低，进而输出比较信号以控制马达的转速，因此能输出稳定转速。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于后附的权利要求范围中。

Claims (17)

1、一种马达驱动电路，连接一马达，其包括：
一感测单元，感测该马达的转速以输出一转速信号；
一信号控制单元，产生一基准信号；
一比较单元，分别与该感测单元及该信号控制单元电性连接，该比较单元分别接收该转速信号及该基准信号，并据以输出一比较信号；以及
一驱动单元，与该比较单元电性连接，并接收该比较信号，以输出一驱动信号驱动该马达。
2、如权利要求1所述的马达驱动电路，其中该感测单元包括：
一转速感测组件，用以感测该马达的转速值，并产生一转速反馈信号输出；以及
一第一滤波组件，与该转速感测组件电性连接，并将该转速反馈信号转换成该转速信号。
3、如权利要求2所述的马达驱动电路，其中该第一滤波组件为一频率转电压IC，该转速信号为一直流信号。
4、如权利要求1所述的马达驱动电路，其连接一系统控制端，并接收自该系统控制端传送的一脉宽调变信号，其中该信号控制单元包括：
一第二滤波组件，与该系统控制端电性连接，并将该脉宽调变信号转换成一直流信号；
一信号产生组件，产生一载波信号；以及
一混频组件，分别与该信号产生组件及该第二滤波组件电性连接，并将该载波信号与该直流信号混频后输出该基准信号。
5、如权利要求4所述的马达驱动电路，其中该信号产生组件为一载波信号产生电路，该载波信号具有一固定频率，且该载波信号为一三角波、一锯齿波或一弦波。
6、如权利要求1所述的马达驱动电路，其中该比较信号的频率、该载波信号的频率与该基准信号的频率相同。
7、如权利要求1所述的马达驱动电路，其中该比较单元包括一比较组件，其依据该转速信号及该基准信号而输出该比较信号，该比较组件为一运算放大器，该比较信号为一脉宽调变信号，以及该比较信号的频率、该载波信号的频率与该基准信号的频率相同。
8、如权利要求1所述的马达驱动电路，其中该比较单元包括：
一比较组件，依据该转速信号及该基准信号而输出一脉宽调变信号；以及
一第三滤波组件，与该比较组件电性连接，并将该脉宽调变信号转换成该比较信号。
9、如权利要求1或8所述的马达驱动电路，其中该比较组件为一运算放大器，该比较信号为一直流信号。
10、如权利要求1所述的马达驱动电路，其中该马达为一直流无刷式马达，该驱动单元为一马达驱动IC。
11、一种马达驱动方法，其包括以下步骤：
感测一马达的转速并输出一转速信号；
输出一基准信号；
依据该转速信号及该基准信号以输出一比较信号；以及
依据该比较信号以输出一驱动信号驱动该马达。
12、如权利要求11所述的马达驱动方法，其中感测该马达的该状态输出该转速信号包括以下步骤：
感测该马达的一转速值，并产生一转速反馈信号输出；以及
将该转速反馈信号经由滤波成该转速信号。
13、如权利要求11所述的马达驱动方法，其中该转速信号为一直流信号。
14、如权利要求11所述的马达驱动方法，其中于输出该基准信号前更包括以下步骤：
接收一脉宽调变信号；
将该脉宽调变信号经由滤波成一直流信号；
产生一载波信号；以及
将该载波信号与该直流信号混频后形成该基准信号。
15、如权利要求14所述的马达驱动方法，其中该脉宽调变信号经由一客户端系统发送。
16、如权利要求14所述的马达驱动方法，其中该载波信号具有一固定频率，且该载波信号为一三角波、一锯齿波或一弦波。
17、如权利要求11所述的马达驱动方法，其中该比较信号的频率、该载波信号的频率与该基准信号的频率相同，且该比较信号为一脉宽调变信号或一直流信号，而该直流信号是将该脉宽调变信号经由滤波而成。
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