CN101752948A - 马达异常检测保护装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种马达异常检测保护装置及其方法。该马达异常检测保护装置，电连接一马达，其包括一感测单元、一异常判断单元、一控制单元及一驱动单元。其中感测单元感测马达的一状态，并产生至少一第一感测信号及一第二感测信号输出至异常判断单元，异常判断单元具有一第一预设值，其中当第一感测信号及第二感测信号之间的变动量超出第一预设值时，该异常判断单元会判定马达为异常状态，并且产生一警示信号输出至控制单元，该控制单元即依据警示信号控制马达停止运转。本发明还揭示了一种马达异常检测保护方法。

Description

马达异常检测保护装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种马达异常检测保护装置及其方法，特别是涉及一种利用预设电压、电流或转速等变动量的参考条件作为马达瞬间异常变化的判断的检测保护装置及方法。

背景技术

随着电子装置朝向高性能、高频率、高速度与轻薄化的迅速发展，造成电子装置的发热温度越来越高，因而容易产生不稳定现象，影响产品可靠度，所以散热已成为目前电子装置的重要课题之一，常见的方式为通常利用一风扇作为散热结构，以维持电子装置能够正常运作。

当风扇或马达运作时，倘若电源于瞬间产生变化，则风扇或马达的电路受瞬间电流或电压的冲击，而发生电流或电压截断(shout down)现象，造成风扇本身的电路或马达损坏；又当风扇停止运转，但电子设备却继续运作，而造成电子设备过热现象。为解决上述问题，通常风扇会采用一过电压装置或是一过电流监视装置，以保护风扇不受到瞬间过电流或瞬间过电压的影响。

然而，当该风扇使用该过电压装置时，仅能检测过电压状况，而无法即时检测瞬间电压的变化，故无法有效保护风扇；而使用该过电流装置时，则因检测的反应速度慢，故无法瞬间抑制因电压改变而产生的突入电流，易损坏风扇组件。故不论使用该过电压装置或该过电流装置皆因无法即时检测电流或电压瞬间改变的状况，而无法有效保护风扇，更降低风扇的使用寿命。

发明内容

有鉴于上述缺陷，本发明的目的是提供一种马达异常检测保护装置及其方法，使本发明除了可以利用预设转速阈值或预设过电流阈值来达到检测转速过低或过电流等异常状态外，亦可以检测到一些尚未达到上述情形的预设判断点的异常状态，以避免马达造成非预期性的损害。

因此，为实现上述目的，依据本发明的一种马达异常检测保护装置，电连接马达，其包括感测单元、异常判断单元、控制单元及驱动单元。其中感测单元感测该马达的一状态，并产生至少一第一感测信号及一第二感测信号输出至异常判断单元，异常判断单元具有第一预设值，其中当第一感测信号及第二感测信号之间的变动量超出第一预设值时，该异常判断单元会判定马达为异常状态，并且产生警示信号输出至控制单元，该控制单元则在接收警示信号后依据该警示信号控制该马达停止运转。

为实现上述目的，依据本发明的另一种马达异常检测保护装置，电连接马达，其包括感测单元、异常判断单元、控制单元及驱动单元。其中感测单元感测该马达的一状态，并产生至少一第一感测信号及一第二感测信号输出至异常判断单元，异常判断单元具有一第一预设值，其中当接收的该第一感测信号及该第二感测信号之间的变动量超出该第一预设值时会判定为异常状态，并且产生一警示信号输出至控制单元；该控制单元具有一第二预设值，用以分别接收该第一感测信号、该第二感测信号及该警示信号，且当该第一感测信号或该第二感测信号低于该第二预设值或接收到该警示信号时控制该马达停止运转。

为实现上述目的，依据本发明的另一种马达异常检测方法，其首先感测马达的一状态，并产生至少一第一感测信号及一第二感测信号；再取得第一感测信号及第二感测信号之间的一变动量，并且判断变动量是否超出一第一预设值；若是，即产生一警示信号，以控制该马达停止运转。

附图说明

图1为依据本发明第一实施例的马达异常检测保护装置的电路方块图；

图2为依据本发明第二实施例的马达异常检测保护装置的电路方块图；

图3为依据本发明第一感测信号与第二感侧信号的转速变化关系图；以及

图4为依据本发明的一种马达异常检测保护方法的流程图。

附图符号说明

3马达                2马达异常检测保护装置

21感测单元        22异常判断单元

23控制单元        24驱动单元

221比较器         S701～S705步骤

具体实施方式

以下将参照附图说明依据本发明较佳实施例的一种马达异常检测保护装置及其方法，其中相同的元件将以相同的标号说明。

请参照图1所示，本发明第一实施例的马达异常检测保护装置2电连接一马达1。马达异常检测保护装置2包括一感测单元21、一异常判断单元22、一控制单元23及一驱动单元24；其中该马达异常检测保护装置2及马达1可应用于一风扇(图未示)。

于本实施例中，感测单元21具有第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃及电容器C，其中第一电阻R₁的第一端电连接马达1，且其第二端电连接异常判断单元22；第二电阻R₂的第一端电连接马达1及第一电阻R₁的第一端，且其第二端电连接异常判断单元22；第三电阻R₃的第一端电连接马达1、第一电阻R₁的第一端及第二电阻R₂的第一端，第二端则接地；而电容器C的第一端电连接第二电阻R₂的第二端，且其第二端接地；其中第一电阻R₁及第二电阻R₂分别接收通过该马达1的电流，以分别于第一电阻R₁及第二电阻R₂上产生第一电压V₁(第一感测信号)及第二电压V₂(第二感测信号)，且在本实施例中，其第一电阻R₁及第二电阻R₂的电阻值设计为相同，因此，在马达1正常情况下，第一电压V₁与第二电压V₂是相同的。

上述的异常判断单元22可以为一比较器221，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，该第一输入端电连接第一电阻R₁的第二端，该第二输入端电连接第二电阻R₂的第二端与电容器C的第一端，使第一输入端及第二输入端分别接收第一电压V₁及第二电压V₂；其中当通过马达1的电流发生变动时，该第一电压V₁及第二电压V₂亦跟着变动，第二电压V₂会因为电流对电容器C的充电而造成延迟作用，将使得第二电压V₂的变化为渐进式而非瞬间变化，据此，输入比较器221的第一电压V₁与第二电压V₂在产生变动的瞬间为不相等且具有差值，因此，比较器221(相当于第一预设值为0)会立即产生警示信号S_alarm输出。其中上述的异常判断单元22并无限制，亦可由微处理器(microprocessor)或微控制器(microcontroll-er)实现。

上述的控制单元23电连接异常判断单元22的输出端，且当控制单元23接收到自比较器221输出的警示信号S_alarm后，即停止输出一控制信号S_control至驱动单元24，使马达1的线圈组(图未示)在两个相邻的相位之间无法切换电流方向(换极)，而使马达停止运转。其中控制单元23可以为一马达驱动IC、一微处理器或一微控制器，而驱动单元24可以为一全桥电路或一半桥电路。

或者，本发明亦可以将异常判断单元22整合于控制单元23内(图未示)，其中控制单元23具有第一预设值，且控制单元23分别电连接第一电阻R₁的第二端及第二电阻R₂的第二端、电容器C的第一端，以分别接收第一电压V₁及第二电压V₂；本实施例中第一预设值为一电压变动量，其中当通过马达1的电流发生变动时，该第一电压V₁及第二电压V₂亦跟着变动，第二电压V₂会因为电流对电容器C的充电而造成延迟作用，将使得第二电压V₂的变化为渐进式而非瞬间变化，据此，输入控制单元23(异常判断单元22)的第一电压V₁与第二电压V₂在产生变动的瞬间为不相等且具有差值，且当第一电压V₁与第二电压V₂之间的差值大于第一预设值时，控制单元23会判定马达1为异常状态，即产生警示信号S_alarm，并且停止输出控制信号S_control至驱动单元24，而驱动单元24即会停止驱动马达1运转。其中上述的控制单元23可以为微处理器或微控制器，而异常判断单元22可以为微处理器或控制器可读取的计算机程序。

如图2所示，本发明第二实施例的马达异常检测保护装置2中的感测单元21亦可以为电流感测元件或电压感测元件，用以检测马达1并至少取得第一感测信号及第二感测信号，其中第一感测信号与第二感测信号之间的关系为不同时间(例如本次与下一次或本次与前一次)所感测马达1的电压或电流所取得的感测信号S_sensor；而异常判断单元22具有第一预设值，该第一预设值可以为电压的变动量或电流的变动量，当异常判断单元22自感测单元21所接收的第二感测信号(后者)较前一次接收的第一感测信号(前者)之间的差值(变动量)大于第一预设值时，即产生警示信号S_alarm输出至控制单元23，进而控制驱动单元24以停止马达1运转。此外，异常判断单元22同样亦可整合于控制单元23内。

再者，本发明的感测单元21亦可以为转速感测元件，用以检测马达1的转速，并至少取得包括第一感测信号及第二感测信号的转速回授信号，其中第一感测信号与第二感测信号之间的关系为转速回授信号中的不同时间感测马达1的转速所取得的感测信号；而异常判断单元22可以包括一计数器，电连接该转速感测元件213，用以接收该转速回授信号，并分别计算该转速回授信号中的第一感测信号及第二感测信号的时间长度(例如图3中本次相位切换(t1或t2)至下一次相位切换(t2或t3)的时间长度)，其中当第一感测信号(T1)及第二感测信号(T2)的时间长度(Ta及Tb)的差值(D)大于该第一预设值(为时间长度的变动量)时，产生警示信号输出至控制单元23，并控制驱动单元24以停止马达1运转。

请再参照图1及图2所示，本发明感测单元21亦可以直接电连接控制单元23，以将感测马达1所产生的至少一第一感测信号及一第二感测信号直接输出至控制单元23，而控制单元23还具有第二预设值，其中当感测单元21为电压感测元件、电流感测元件或转速感测元件及该第一感测信号、第二感测信号相应为电压值、电流值或转速值时，该第二预设值可以为马达1启动的电压最低容许值(例如预设过电压阈值)、电流最低容许值(例如预设过电流阈值)或转速最低容许值(例如预设转速阈值)，当第一感测信号或第二感测信号低于第二预设值时，该控制单元23会判定马达为异常状态，因此，进一步会控制驱动单元24以停止马达1运转。

再者，控制单元23还具有一重置预设值，该重置预设值至少包括一第一数值及一第二数值，而第一数值为决定马达1重新启动的次数，第二数值为决定马达1于每次重新启动之间隔时间，其中当控制单元23停止马达1运转后，该控制单元23会依据重置预设值而再次产生一控制信号S_control输出至驱动单元24，而驱动单元24即会再次重新驱动马达1运转，若达成重置预设值而仍无法启动(即马达1仍处于异常状态)时，该控制单元23即停止输出控制信号S_control至驱动单元24，以停止驱动马达1运转。

如图4所示，本发明马达异常检测保护方法的操作如下：其中感测单元21(例如是电压感测元件、电流感测元件或转速感测元件)感测马达1的一状态(例如是电压、电流或转速)，并产生至少一第一感测信号及一第二感测信号(例如是电压信号、电流信号或转速信号)S701输出至异常判断单元22，异常判断单元22具有一第一预设值(例如是电压的变动量、电流的变动量或转速(时间长度)的变动量)，其中当第一感测信号及第二感测信号之间的变动量超出第一预设值时S702a，该异常判断单元22会判定马达1为异常状态，并且产生一警示信号输出至控制单元23，控制单元23会停止输出控制信号S_control至驱动单元24，使驱动单元24停止驱动马达1运转S703。

本发明马达异常检测保护方法的作动还包括：将该感测单元21感测马达1的状态所产生的第一感测信号及第二感测信号(例如是电压信号、电流信号或转速信号)S701输出至控制单元23，控制单元23具有一第二预设值(例如是预设过电流阈值、预设过电压阈值或预设转速阈值)，其中当第一感测信号或第二感测信号超出第二预设值时S702b，该控制单元23会判定马达1为异常状态，并且停止输出控制信号S_control至驱动单元24，而驱动单元24即会停止驱动马达1运转S703。

本发明马达异常检测保护方法的作动还包括：当控制单元23停止马达运转S703后，依据一重置预设值而产生控制信号S_control输出至驱动单元24，以重新启动该马达1运转S704。其中该重置预设值包括第一数值及第二数值，分别用以决定该马达1重新启动的次数及马达1于每次重新启动之间隔时间S705。

综上所述，本发明的马达异常检测保护装置及其方法藉由感测该马达的丨即时状态，使本发明除了可以利用预设过电流阈值、预设过电压阈值或预设转速阈值(第二预设值)来达到检测过电流、过电压或转速过低等异常状态外，亦可以检测到一些尚未达到上述情形的预设判断点(第一预设值)的异常状态，于马达发生电流、电压或转速瞬间变化时，能够立即送出警示信号，以停止马达运转，避免马达造成非预期性的损害及保护马达组件，待该马达回复正常时，回复该马达的转速使风扇正常运作，提升马达的使用寿命。

以上所述仅为举例，而并非是对本发明的限制。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，均应包含于本发明的权利要求中。

Claims (21)

1.一种马达异常检测保护装置，电连接一马达，其包括：

一感测单元，感测该马达的一状态，并产生至少一第一感测信号及一第二感测信号输出；

一异常判断单元，电连接该感测单元，该异常判断单元具有一第一预设值，其中当接收的该第一感测信号及该第二感测信号之间的变动量超出该第一预设值时会判定为异常状态，并且产生一警示信号输出；以及

一控制单元，电连接该异常判断单元，用以接收该警示信号后，并依据该警示信号控制该马达停止运转。

2.如权利要求1所述的马达异常检测保护装置，其中该感测单元包括：

一第一电阻，其一端电连接该马达，用以接收一通过该马达的电流，且于该第一电阻上产生一第一电压；

一第二电阻，其一端电连接该第一电阻的该端及该马达，用以接收通过该马达的该电流，并于该第二电阻上产生一第二电压，以及；

一电容器，其一端电连接该第二电阻的一另一端；

其中该第一电压及该第二电压分别为该第一感测信号及该第二感测信号。

3.如权利要求2所述的马达异常检测保护装置，其中该异常判断单元为一比较器，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，该第一输入端电连接该第一电阻的另一端，该第二输入端电连接该第二电阻的该另一端与该电容器的该端，使该第一输入端及该第二输入端分别接收该第一电压及该第二电压；

其中当通过该马达的电流发生变动时，该第二电压藉由该电容器的延迟作用，将使得输入该比较器的该第一电压与该第二电压在产生变动的瞬间为不相等，进而使该比较器产生该警示信号输出。

4.如权利要求2所述的马达异常检测保护装置，其中该异常判断单元设置于该控制单元内，该控制单元分别电连接该第一电阻的另一端及该第二电阻的该另一端、该电容器的该端，以分别接收该第一电压及该第二电压；其中当通过该马达的电流发生变动时，该第二电压藉由该电容器的延迟作用，将使得输入该控制单元的该第一电压与该第二电压在产生变动的瞬间为不相等，进而使该控制单元产生该警示信号。

5.如权利要求4所述的马达异常检测保护装置，其中该控制单元具有该第一预设值，该第一预设值为一电压变动量，且当该控制单元接收的该第一电压与该第二电压之间的差值大于该第一预设值时产生该警示信号。

6.如权利要求1所述的马达异常检测保护装置，其中该异常判断单元设置于该控制单元内，且当该控制单元接收的该第二感测信号较前一次接收的该第一感测信号之间的差值大于该第一预设值时产生该警示信号，其中该第一感测信号与该第二感测信号之间的关系为不同时间感测该马达的该状态所取得的感测信号。

7.如权利要求6所述的马达异常检测保护装置，其中该感测单元为一电压感测元件或一电流感测元件，而该第一感测信号及该第二感测信号相应为一电压值或一电流值，而该第一预设值为电压变动量或电流变动量。

8.如权利要求1所述的马达异常检测保护装置，其中该感测单元为一转速感测元件，用以感测该马达的转速值，并产生一转速回授信号输出，而该转速回授信号至少包括该第一感测信号及该第二感测信号。

9.如权利要求8所述的马达异常检测保护装置，其中该异常判断单元至少包括一计数器，电连接该转速感测元件，用以接收该转速回授信号，并分别计算该转速回授信号中的该第一感测信号及该第二感测信号的时间长度，其中当该第一感测信号及该第二感测信号的时间长度的差值大于该第一预设值时产生该警示信号。

10.如权利要求8所述的马达异常检测保护装置，其中该异常判断单元至少包括一计数器，设置于该控制单元内，该控制单元电连接该转速感测元件，用以接收该转速回授信号，并分别计算该转速回授信号中的该第一感测信号及该第二感测信号的时间长度，其中当该第一感测信号及该第二感测信号的时间长度的差值大于该第一预设值时产生该警示信号。

11.如权利要求9或10所述的马达异常检测保护装置，其中该第一感测信号与该第二感测信号之间的关系为本次与下一次或本次与前一次所取得的感测信号，而该第一预设值为该时间长度的变动量。

12.如权利要求1所述的马达异常检测保护装置，其中该控制单元还具有一重置预设值，当该控制单元停止该马达运转后，该控制单元会依据该重置预设值而产生一控制信号，以重新启动该马达运转，其中该重置预设值至少包括一第一数值及一第二数值，分别用以决定该马达重新启动的次数及该马达于每次重新启动之间隔时间。

13.如权利要求1所述的马达异常检测保护装置，其中还包括一驱动单元，分别电连接该马达及该控制单元，用以接收该控制单元输出的一控制信号，并依据该控制信号以驱动该马达运转，反之，当该驱动单元未接收到该控制信号时，该马达停止运转。

14.如权利要求13所述的马达异常检测保护装置，其中该控制单元电连接该感测单元，用以分别接收该第一感测信号及该第二感测信号，且该控制单元具有一第二预设值，当该第一感测信号或该第二感测信号低于该第二预设值时，控制该马达停止运转。

15.如权利要求14所述的马达异常检测保护装置，其中该感测单元为一电压感测元件或一电流感测元件，该第一感测信号及该第二感测信号相应为一电压值或一电流值，而该第一预设值则为一电压的变动量或一电流变动量，该第二预设值则为该马达启动的一电压最低容许值或一电流最低容许值，或者该感测单元为一转速感测元件，该第一感测信号及该第二感测信号相应为一转速值，而该第一预设值则为一转速的变动量，该第二预设值则为该马达启动的一转速最低容许值。

16.如权利要求15所述的马达异常检测保护装置，其中当该感测单元为一转速感测元件，该异常判断单元至少包括一计数器，电连接该转速感测元件，用以接收该转速回授信号，并分别计算该转速回授信号中的该第一感测信号及该第二感测信号的时间长度，其中当该第一感测信号及该第二感测信号的时间长度的差值大于该第一预设值或当该第一感测信号或该第二感测信号低于该第二预设值时，藉由一驱动单元控制该马达停止运转。

17.一种马达异常检测保护方法，包括以下步骤：

感测一马达的一状态，并产生至少一第一感测信号及一第二感测信号；

取得该第一感测信号及该第二感测信号之间的一变动量；以及

判断该变动量是否超出一第一预设值；若是，即产生一警示信号，以控制该马达停止运转。

18.如权利要求17所述的马达异常检测保护方法，其中该第一感测信号与该第二感测信号之间的关系为不同时间感测该马达的该状态所取得的感测信号。

19.如权利要求17所述的马达异常检测保护方法，其中该第一感测信号及该第二感测信号为一电压值、一电流值或一转速值，而该第一预设值相应为一电压的变动量、一电流的变动量或一转速的变动量。

20.如权利要求17所述的马达异常检测保护方法，其步骤还包括：将该第一感测信号或该第二感测信号与一第二预设值比对，若该第一感测信号或该第二感测信号低于该第二预设值，即控制该马达停止运转，其中该第一感测信号及该第二感测信号为一电压值、一电流值或一转速值，而该第二预设值相应为一过电压阈值、一过电流阈值或一转速阈值。

21.如权利要求17或20所述的马达异常检测保护方法，其步骤还包括：当马达停止运转后，依据一重置预设值而产生控制信号以重新启动该马达运转，其中该重置预设值包括一第一数值及一第二数值，分别用以决定该马达重新启动的次数及该马达于每次重新启动之间隔时间。

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