CN101686031A

CN101686031A - 改变输出电压以调整一马达的转速的马达驱动电路

Info

Publication number: CN101686031A
Application number: CN200810168068A
Authority: CN
Inventors: 陈科闵; 黎清胜; 陈昆民; 罗慎民; 卢青山
Original assignee: Anpec Electronics Corp
Current assignee: Anpec Electronics Corp
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2010-03-31

Abstract

本发明是一种改变输出电压以调整一马达的转速的马达驱动电路，该马达的一端耦接于一可变电压源，该马达驱动电路包含一马达驱动单元、一电路控制单元及一判断单元。马达驱动单元包含一第一端耦接于该马达的另一端、一第二端耦接于一接地端，及一第三端，用来驱动该马达。电路控制单元耦接于该马达驱动单元的该第一端与该第三端间，用以控制该马达驱动单元的该第一端与该第三端间的电压。判断单元耦接于该可变电压源与该电路控制单元间，用以根据该可变电压源的电压大小，控制该电路控制单元以改变该马达驱动单元的该第一端与该第三端间的电压。

Description

改变输出电压以调整一马达的转速的马达驱动电路

技术领域

本发明是指一种马达驱动电路，尤指一种用以驱动一马达且可减少功率消耗的马达驱动电路。

背景技术

近年来计算机运算技术的发展，带动了3C产品朝更人性化、更多功能的方向发展；而数据运算能力提高的同时，运算芯片所发出的热能也越来越高，因此散热上的需求也越显重要。目前所使用的众多散热方式中仍以散热风扇为主，但使用风扇来散热容易产生噪音的问题，因此仍有改善的空间。

请参考图1，图1为现有技术用以驱动一风扇马达12的一驱动电路10的示意图。如图1所示，驱动电路10耦接于一输入电压源VIN与风扇马达12之问，主要包含有一控制单元100、一电阻102及一功率开关元件104。电阻102及功率开关元件104两者是并联，且跨压为VIN1。控制单元100是耦接于功率开关元件104的基极，用来选择驱动电路10的导通路径是由电阻102导通或由功率开关元件104导通，以改变跨压VIN1，从而改变风扇马达12间的跨压VIN2，以改变风扇马达12的转速。换句话说，当控制单元100导通功率开关元件104时，跨压VIN1相对较低，因此风扇马达12的跨压VIN2变高，使得风扇马达12的转速增快，以增加散热；当控制单元100关闭功率开关元件104时，此时电路的导通路径是通过电阻102，跨压VIN1相对较高，因此风扇马达12的跨压VIN2变低，使得风扇马达12的转速减慢，如此降低了风扇产生的噪音。

现有的驱动电路10虽可顺利解决散热风扇的噪音问题，但仍存在许多缺点，例如，由于驱动电路10是使用电阻102来降低跨压VIN2，其缺点是降压大小会随着负载电流变化。在低压时负载电流较小调降的电位较少，使得在低压时调整转速的能力受到负载电流的限制；在高压时负载电流较大，调降的电位较大，调整转速下降速度不线性。另外，不管电流是经过电阻102或功率开关元件104，都会产生很大的功率消耗，不但降低了电源的使用效率，而且使得驱动电路10不容易集成电路化。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种改变输出电压以调整一马达的转速的马达驱动电路，以改善前述先前技术的缺点。

本发明揭露一种改变输出电压以调整一马达的转速的马达驱动电路，该马达的一端耦接于一可变电压源，该马达驱动电路包含有一马达驱动单元、一电路控制单元及一判断单元。马达驱动单元包含有一第一端耦接于该马达的另一端、一第二端耦接于一接地端，及一第三端，用来驱动该马达。电路控制单元是耦接于该马达驱动单元的该第一端与该第三端之间，用以控制该马达驱动单元的该第一端与该第三端之间的电压。判断单元是耦接于该可变电压源与该电路控制单元之间，用以根据该可变电压源的电压大小，控制该电路控制单元以改变该马达驱动单元的该第一端与该第三端之间的电压。

附图说明

图1为现有技术用以驱动一风扇马达的驱动电路的示意图。

图2为本发明实施例改变输出电压以调整一马达的转速的马达驱动电路的示意图。

图3为本发明实施例马达驱动单元的第一端与第三端之间的电压相对于可变电压源的变化曲线的示意图。

图4为马达的转速相对于可变电压源的变化曲线的示意图。

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明实施例改变输出电压以调整一马达28的转速的马达驱动电路2的示意图。马达28可适用于一散热风扇或其它装置，其一端耦接于一可变电压源VIN，另一端受控于马达驱动电路2。马达驱动电路2包含有一马达驱动单元20、一电路控制单元22及一判断单元24。

马达驱动单元20为一N型双截子接面晶体管(BJT)，且其集电极200耦接于马达28，发射极202耦接于一接地端GND，及基极204耦接于电路控制单元22。

电路控制单元22耦接于马达驱动单元20的集电极200与基极204之间，用以控制马达驱动单元20的集电极200与基极204之间的电压，其包含有一降压元件220、一第一开关元件222及一第二开关元件224。降压元件220为一N型双截子接面晶体管(BJT)，其集电极2200耦接于第一开关元件222及第二开关元件224之间；基极2204耦接于足以使降压元件220导通的一电压，使得降压元件220保持导通的状态以提供一导通压降V_CE2；而发射极2202则耦接于马达驱动单元20的基极204，用来导通马达驱动单元20，使得马达驱动单元20提供一导通压降V_CE1。第一开关元件222是耦接于马达驱动单元20的集电极200与降压元件220的集电极2200之间，第二开关元件224则耦接于降压元件220的集电极2200，第一开关元件222及第二开关元件224皆受控于判断单元24。

判断单元24是耦接于可变电压源VIN与电路控制单元22之间，用以根据可变电压源VIN的电压大小，控制电路控制单元22以改变马达驱动单元20的集电极200与基极204之间的电压。具体说，当可变电压源VIN的电压大于一默认值时，判断单元24会开启(turn on)第二开关元件224，并关闭(turn off)第一开关元件222，此时，马达驱动单元20的集电极200与发射极202之间的电压为V_CE1，而横跨马达28两端的输出电压V_OUT则为(VIN-V_CE1)。反的，当可变电压源VIN的电压小于该默认值时，判断单元24会开启第一开关元件222，并关闭第二开关元件224，使得马达驱动单元20的集电极200与基极204之间的电压为(V_SW1+V_CE2)，再加上马达驱动单元20的基极204与发射极202之间的导通压降V_BE1，因此，集电极200与发射极202之间的电压为(V_SW1+V_CE2+V_BE1)，在此情形下，横跨马达28两端的输出电压V_OUT变成了(VIN一(V_SW1+V_CE2+V_BE1))。由上可知，当可变电压源VIN的电压大于一默认值时，横跨马达28两端的输出电压V_OUT较大，为(VIN-V_CE1)，因此此时马达28的转速较快；而当可变电压源VIN的电压小于该默认值时，横跨马达28两端的输出电压V_OUT较小，为(VIN-(V_SW1+V_CE2+V_BE1))，因此此时马达28的转速较慢，可以减低马达28所产生的噪音。所以，判断单元24可根据可变电压源VIN的电压大小，切换第一开关元件222及第二开关元件224，以调整马达驱动单元20的集电极200与基极204之间的电压，来改变马达28的转速快慢，适时地减低马达28所产生的噪音。

相较于习知技术，本发明是通过切换第一开关元件222及第二开关元件224以改变电路的路径，从而改变马达驱动单元20的集电极200与基极204间的电压，其所改变的电位差不易受到负载电流的影响，较为理想线性。请参考图3，图3为本发明实施例马达驱动单元20的集电极200与基极204之间的电压相对于可变电压源VIN的变化曲线的示意图。由图3可看出，当可变电压源VIN大于默认值时，马达驱动单元20的集电极200与发射极202之间的电压下降，之后随着可变电压源VIN的变大而线性变大；而当可变电压源VIN小于默认值时，马达驱动单元20的集电极200与发射极202之间的电压上升，之后随着可变电压源VIN的变小而线性变小，因此，本发明马达驱动单元20的集电极200与发射极202间的电压变化为理想线性。请参考图4，图4为马达28的转速相对于可变电压源VIN的变化曲线的示意图。与图3相对应，当可变电压源VIN大于默认值时，马达28的转速上升，之后随着可变电压源VIN的变大而线性变大；而当可变电压源VIN小于默认值时，马达28的转速下降，之后随着可变电压源VIN的变小而线性变小，因此，对应着图3的电压变化，马达28的转速的变化也相当线性。

另外，相较于现有技术，本发明未使用电阻即可改变输出电压V_OUT，因此可以避免使用电阻会产生的较大的功率消耗，再加上流经降压元件220的电流为小电流，更可减少功率消耗，提升电源的使用效率。再者，本发明不需使用功率元件，仅需使用小尺寸的开关元件，如此可节省元件面积，更适合集成电路化。

需要注意的是，在图2中，马达驱动单元20为N型双截子接面晶体管(BJT)，但亦可为N型金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)等元件；相同地，降压元件220也可用N型金属氧化物半导体场效晶体管或齐纳二极管(Zener diode)等来取代之。另外，第一开关元件222及第二开关元件224则可用双截子接面晶体管、金属氧化物半导体场效晶体管或继电器(relay)来实现。

综上所述，本发明马达驱动电路所改变的电位差不易受到负载电流的影响，较为理想线性，并且避免使用电阻会产生的较大的功率消耗，再加上流经降压元件的电流为小电流，更可减少功率消耗，提升电源的使用效率；再者，本发明不需使用功率元件，仅需使用小尺寸的开关元件，如此可节省元件面积，更适合集成电路化，故确实能达成本发明的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种改变输出电压以调整一马达的转速的马达驱动电路，该马达的一端耦接于一可变电压源，该马达驱动电路包含有：

一马达驱动单元，包含有一第一端耦接于该马达的另一端、一第二端耦接于一接地端，及一第三端，用来驱动该马达；

一电路控制单元，耦接于该马达驱动单元的该第一端与该第三端之间，用以控制该马达驱动单元的该第一端与该第三端之间的电压；以及

一判断单元，耦接于该可变电压源与该电路控制单元之间，用以根据该可变电压源的电压大小，控制该电路控制单元以改变该马达驱动单元的该第一端与该第三端之间的电压。

2.根据权利要求1所述的马达驱动电路，其特征在于该电路控制单元包含有：

一降压元件，包含有一第一端及一第二端，该第二端耦接于该马达驱动单元的该第三端，用来导通该马达驱动单元并提供一导通压降；

一第一开关元件，耦接于该马达驱动单元的该第一端与该降压元件的该第一端之间；以及

一第二开关元件，耦接于该降压元件的该第一端；

其中，该判断单元是根据该可变电压源的电压大小，切换该第一开关元件及该第二开关元件，以控制该电路控制单元来改变该马达驱动单元的第一端与第三端之间的电压。

3.根据权利要求2所述的马达驱动电路，其特征在于该判断单元是于该可变电压源的电压大于一默认值时，开启该第二开关元件，并关闭该第一开关元件。

4.根据权利要求2所述的马达驱动电路，其特征在于该判断单元是于该可变电压源的电压小于一默认值时，关闭该第二开关元件，并开启该第一开关元件。

5.根据权利要求2所述的马达驱动电路，其特征在于该马达驱动单元为一N型双截子接面晶体管，且该马达驱动单元的该第一端是集电极，该第二端是发射极，及该第三端是基极。

6.根据权利要求2所述的马达驱动电路，其特征在于该马达驱动单元为一N型金属氧化物半导体场效晶体管，且该马达驱动单元的第一端为漏极，该第二端是源极，及该第三端是栅极。

7.根据权利要求2所述的马达驱动电路，其特征在于该降压元件为一N型双截子接面晶体管、一N型金属氧化物半导体场效晶体管及一齐纳二极管的其中之一。

8.根据权利要求2所述的马达驱动电路，其特征在于该第一开关元件为一双截子接面晶体管、一金属氧化物半导体场效晶体管及一继电器的其中之一。

9.根据权利要求2所述的马达驱动电路，其特征在于该第二开关元件为一双截子接面晶体管、一金属氧化物半导体场效晶体管及一继电器的其中之一。