CN101800511A - 具有节能模块的单相马达驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有配置节能模块的单相马达驱动装置，包括一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，经由一感应线圈来驱动单相马达旋转，其中单相马达驱动装置的特征在于：一控制接口，提供至少一个控制信号；一节能模块，其输入端与控制信号连接，而其输出端与输出级控制电路连接；通过控制接口所提供的控制信号，使得节能模块的输出端可役使输出级控制电路关闭或再启动多个驱动信号，使得单相马达停止旋转或再旋转。

Description

具有节能模块的单相马达驱动装置

技术领域

本发明涉及一种单相马达的驱动装置，特别是涉及一种具有节省能源及增进单相马达运转效率的驱动装置，是通过节能控制模块役使单相马达停止旋转或再旋转，同时通过控制单相马达转动至磁极换相区域时，继续提供多个驱动电压脉波，以防止驱动电流在换相区域产生一整段零电流的状态。

背景技术

首先，请参考图8A及图8B，涉及现有技术中的单相马达驱动装置及其驱动信号的示意图，其中图8A现有技术的单相马达驱动电路示意图，而图8B相应为图8A的单相马达驱动电路的驱动波形(或称驱动信号)示意图。

如图8A所示，第一驱动晶体管是由NPN型的双极性晶体管2及NPN型的双极性晶体管4所组成，并通过驱动信号A及驱动信号D来驱动第一驱动晶体管。当驱动信号A及驱动信号D均为高电位时，使得NPN型的双极性晶体管2及NPN型的双极性晶体管4均导通(ON)，驱动电流会从电源VCC流经NPN型的双极性晶体管2，然后经过电感线圈6以及NPN型的双极性晶体管4后，最后至接地电位VSS。此时，电感线圈6会依安培右手定则，在出纸面的方向形成封闭磁场。而当驱动信号B及驱动信号C均为高电位时，使得NPN型的双极性晶体管8及NPN型的双极性晶体管10(即第二驱动晶体管)均导通；同样地，驱动电流会从电源VCC流经NPN型的双极性晶体管8，然后经过电感线圈6以及NPN型的双极性晶体管10后，最后至接地电位VSS。很明显地，此时电感线圈6也会依据安培右手定则，在进纸面的方向形成封闭磁场。通过适宜地改善电感线圈6的驱动电流方向而使单相马达旋转。

此外，如图8B所示，当驱动信号A及驱动信号D均为高电位时，驱动信号B及驱动信号C均保持在低电位；因此，当第一驱动晶体管导通(ON)时，第二驱动晶体管则为不导通(OFF)；当驱动信号B及驱动信号C均为高电位时，驱动信号A及驱动信号D则均保持在低电位；所以当第二驱动晶体管导通(ON)时，第一驱动晶体管则为不导通(OFF)。很明显地，可以经由图8B的驱动信号来控制第一驱动晶体管与第二驱动晶体管互补地导通(ON)或不导通(OFF)。

然而，在实施的电路操作过程中，驱动信号A、B、C、D会产生偏移的变化，使得NPN型的双极性晶体管2、4及NPN型的双极性晶体管8、10在进行互补地导通(ON)或不导通(OFF)时，可能会使得NPN型的双极性晶体管2、10或是NPN型的双极性晶体管8、4产生短暂的同时导通。此时，在通过电感线圈6上的驱动电流会有几乎无助于转距的斜线无效电流产生，使得电感线圈6的驱动电流的方向急剧地产生变化，如图8B所示。此一驱动电流的方向急剧变化的现象，会使得单相马达产生振动、杂音及电力消耗大等问题。

为解决图8B的问题，美国第7,009,351专利，即提出一种在换相时关闭驱动电流的方法，如图9A、图9B及图9C所示，其中图9A为现有技术的单相马达驱动电路示意图；图9B为相应图9A的防锁保护电路122的驱动信号示意图；而图9C为相应图9A的单相马达驱动电路的驱动信号示意图。

如图9A所示，防锁保护电路122是由电容124、定电流源126、NPN型的双极性晶体管128、比较电路130和基准电压VREF所组成，其主要目的在主动地检测单相马达是处于旋转或是停止的状态。防锁保护电路122由电容124及定电流源126构成充电电路以及由电容124及双极性晶体管128构成放电电路，而在电容124的非接地侧会出现锯齿形的充放电电压。当比较电路130的+(非反转输入)端子与基准电压VREF连接，而-(反转输入)端子与电容124的非接地侧连接时，比较电路130通过比较电容124的非接地侧的充放电电压与基准电压VREF的大小，即可输出″H″的信号至控制电路132，以表示单相马达是转动状态；而当输出是″L″信号至控制电路132时，即表示单相马达是停止状态，防锁保护电路122的操作过程如图9B所示。

当防锁保护电路122将单相马达转动的信号送至控制电路132后，接着，控制电路132提供多个驱动信号(例如：A1、B1、C1及D1)来互补地驱动第一驱动晶体管及第二驱动晶体管，通过适宜地改变电感线圈106的驱动电流方向而使单相马达继续旋转，其中第一驱动晶体管由NPN型双极性晶体管102及NPN型双极性晶体管104所组成，而第二驱动晶体管由NPN型双极性晶体管108及NPN型双极性晶体管110所组成。接着，再经由绝对值电路120来驱动并输出驱动信号A2、B2、C2及D2，使得在电感线圈106上的驱动电流方向的切换点的稍前的固定期间，控制第一驱动晶体管以及第二驱动晶体管的导通(ON)或不导通(OFF)时序，使得电感线圈106的驱动电流再生。通过此单相马达驱动装置，电感线圈106的驱动电流的方向会缓慢地变化(SOFT SWITCHINGE作用)，如图9C的粗黑色线的驱动电流。如此，可以抑制单相马达的振动，杂音和电力消耗大的问题。

然而，当单相马达处于转动状态下，单相马达的驱动电流因驱动电路急速的关闭，造成电流的不平滑，有可能会于换相点附近产生一整段零电流的状态，如图9C中的驱动电流图所示，会明显造成单相马达于换相点附近突然失去驱动能力，只能利用剩余惯性跨越过磁极换相区域，易造成单相马达速度不稳定的缺点。

发明内容

为了解决前述单相马达的振动、杂音和电力消耗大的问题，本发明首先即针对现有技术中的缺乏电流平滑的问题，提供一种驱动装置来补偿；此外，基于节能的考虑，本发明亦同时提供一种节能模块，其可以选择性地役使防锁保护电路及控制电路关闭，故可于适当时刻使得单相马达停止，以节省能源消耗。

依据背景技术中的缺点及问题，本发明的主要目的在提供一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，可以经由控制界面选择性地役使单相马达停止旋转或再旋转，以达到节省能源的目的。

本发明的另一主要目的在提供一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，其可以选择性地关闭或启动输出级控制电路，以役使单相马达停止旋转或再旋转，以达到节省能源的目的。

本发明的再一主要目的在提供一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，其可以选择性地关闭或启动输出级控制电路及防锁保护电路，以役使单相马达停止旋转或再旋转，以达到节省能源的目的。

本发明的还有一主要目的在提供一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，用以消除磁极换相时产生的电流突波，达到单相马达驱动电流平滑切换的目的，让单相马达转动时，可以较平顺安静及有效率的方式进行转动。

本发明的另一主要目的在提供一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，用以改善现有技术所造成磁极换相时的零电流状态，让单相马达转动时，以较快速顺畅的状态进行转动。

本发明的再一主要目的在提供一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，让单相马达转动时，使其可以由内部的调整电路(平滑系数调整电路)来调整位于磁极换相区域中的驱动电压脉波。

根据上述的目的，本发明首先提供一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与感应线圈电性连接并提供给感应线圈一与第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动一单相马达旋转，其中单相马达驱动装置的特征在于：一控制接口，提供至少一控制信号；一节能模块，其输入端与控制接口的控制信号连接，而其输出端与输出级控制电路连接；其中由控制接口所提供的控制信号，使得节能模块的输出端可役使输出级控制电路关闭或再启动多个驱动信号，使得单相马达停止旋转或再旋转。

本发明接着提供一种配置节能模块的单相马达驱动装置，单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动一单相马达旋转，其中单相马达驱动装置的特征在于：一防锁保护电路，用以检测该单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至该输出级控制电路；一控制接口，提供至少一控制信号；以及一节能模块，其输入端与该控制接口的该控制信号连接，而其输出端与该防锁保护电路及该输出级控制电路连接；由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端可役使该防锁保护电路除能(disable)并且同时役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转。

本发明接着再提供一种配置节能模块的单相马达驱动装置，单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与感应线圈电性连接并提供给感应线圈一与第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动一单相马达旋转，其中单相马达驱动装置的特征在于：一换相点取样电路，用以产生一周期性的特定时间宽度的信号；一PWM控制电路，于特定时间宽度期间产生多个PWM信号；一控制接口，提供至少一控制信号至该PWM控制电路；一节能模块，其输入端与控制接口的控制信号连接，而其输出端与输出级控制电路连接；由控制接口所提供的控制信号，使得节能模块的输出端可役使输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得单相马达停止旋转或再旋转；当该单相马达旋转时，多个PWM信号经过输出级控制电路后，于每一特定时间宽度的范围中，对多个驱动信号进行调变，由这些PWM信号使得感应线圈上的驱动电流在该特定时间宽度中形成对称且平滑的驱动电流。

本发明继续提供一种单相马达，包括一定子，其具有多个极臂，一金属导线依序不同方向卷绕于奇数极臂后，再以一第二方向依序卷绕于偶数极臂，一转子，其与定子相互配合，一霍尔元件配置于转子的一侧边上，一单相马达驱动装置与霍尔元件连接，而单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，与第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对电性连接，以提供多个驱动信号来驱动第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动单相马达旋转，其中单相马达的特征在于：一防锁保护电路，用以检测单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至输出级控制电路；一控制接口，提供至少一控制信号；以及一节能模块，其输入端与控制接口的控制信号连接，而其输出端与防锁保护电路及输出级控制电路连接；由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端可役使该防锁保护电路除能(disable)并且同时役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转。

本发明再提供一种单相马达，包括一定子，其具有多个极臂，一金属导线依序不同方向卷绕于奇数极臂后，再以一第二方向依序卷绕于偶数极臂，一转子，其与定子相互配合，一霍尔元件配置于该转子的一侧边上，一单相马达驱动装置与霍尔元件连接，而单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与感应线圈电性连接并提供给感应线圈一与第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，与第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对电性连接，以提供多个驱动信号来驱动第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动单相马达旋转，其中该单相马达的特征在于：一换相点取样电路，用以产生一周期性的特定时间宽度的信号；一PWM控制电路，于特定时间宽度期间产生多个PWM信号；一防锁保护电路，用以检测单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至输出级控制电路；一控制接口，提供至少一控制信号至PWM控制电路；一节能模块，其输入端与控制接口的控制信号连接，而其输出端与防锁保护电路及输出级控制电路连接；由控制接口所提供的该控制信号，使得节能模块的输出端可役使防锁保护电路除能并且同时役使输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得单相马达停止旋转或再旋转；当单相马达旋转时，多个PWM信号经过该输出级控制电路后，于每一特定时间宽度的范围中，对驱动信号进行调变，由多个PWM信号使得感应线圈上的驱动电流在特定时间宽度中形成对称且平滑的驱动电流。

附图说明

图1A为本发明的一较佳实施例的电路方块示意图；

图1B为本发明的一较佳实施例的输出级电路示意图；

图2A为本发明的一较佳实施例的换相信号的示意图；

图2B为本发明的一较佳实施例的取样逻辑电路的示意图；

图3为本发明的一较佳实施例的输出PWM控制电路的示意图；

图4A～图4C为图1A各节点的波形示意图；

图5为本发明的配置节能模块的单相马达驱动装置实施例的电路方块示意图；

图6为相对图5的模拟信号驱动单相马达停止或旋转的示意图；

图7为相对图5的数字信号驱动单相马达停止或旋转的示意图；

图8A为现有技术的单相马达的驱动电路示意图；

图8B为图8A的单相马达的驱动方式的波形示意图；

图9A为另一种现有技术的单相马达的驱动电路示意图；

图9B为图9A的单相马达的检测装置的波形示意图；以及

图9C为图9A的单相马达的驱动方式的波形示意图。

【主要元件符号说明】

霍尔元件                    10

霍尔信号比较电路            20

霍尔比较器正输出端          201

霍尔比较器负输出端          202

换相点取样电路              30

补偏电压比较电路            31

取样逻辑断路                32

换相信号                    33

锁闩电路                    35

平滑系数调整电路            40

三角波振荡电路              60

PWM控制电路                 70

输出级控制电路              80

输出级电路                  90

双极性晶体管                91、92、93、94

感应线圈                    95

驱动信号                    H1、H2、L1、L2

节能模块                    300

防锁保护电路                400

控制接口                    500

模拟信号                    501

数字信号                    502

具体实施方式

由于本发明是揭露一种配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，特别是于一单相马达驱动装置中配置一节能控制模块，同时可以再由配置于单相马达驱动装置中的换相点取样电路来产生一周期性的特定时间宽度，并于此特定时间宽度的范围中，至少选择一个控制信号进行调变，以使得感应线圈上的驱动电流在特定时间宽度中形成对称且平滑驱动电流，以使单相马达速度更稳定并且更节省能源。然由于，本发明用以驱动单相马达驱动装置产生驱动电流的控制信号与图8B及图9B所示的相同，故在下述说明中，并不作完整描述；此外，本发明中所提及的单相马达与背景技术所使用的相同，故对单相马达的详细结构并未显示于图中。而且下述内文中的附图，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本创作特征有关的示意图。

首先，请参考图1A及图1B，为本发明的单相马达驱动的电路方块示意图。如图1A所示，本发明的单相马达驱动装置包括霍尔元件10、比较电路20、换相点取样电路30，平滑系数调整电路40，三角波振荡电路60，PMW控制电路70，及输出级控制电路80及输出级电路90等，其中换相点取样电路30由补偏压比较电路31(由比较电路31A及比较电路31B所组成)以及取样逻辑电路32(由一锁闩电路35及一开关元件34所组成)组合而成；而输出级电路90由第一驱动晶体管对91、94及第二驱动晶体管对92、93以及一个感应线圈95，同时，与第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对电性连接，如图1B所示。

接着，为了详细说明本发明的单相马达旋转时的单相马达驱动装置动作，请一并参考图2A、图2B及图3。请先参考图2B，霍尔元件10配置于单相马达(未显示于图中)的旋转位置上，例如：将霍尔元件10配置于转子的一侧边上；用以输出一正向正弦波信号(H+)和一反向正弦波信号(H-)，其中正向正弦波信号和一反向正弦波信号的交叉点称为换相点(phase changing point)。接着，此正弦波信号经由比较电路20将正弦波信号转换成方波信号201及202，用以判断单相马达所在的位置；很明显地，此方波信号201及202在相对于正弦波信号的换相点处，也会有相应的换相点。此外，霍尔元件10除了提供正弦波信号之外，其也可以提供单相马达的转速以及提供判断单相马达相关位置的信息。

同时，方波信号201及202也会传送至换相点取样电路30之中，并且与配置于换相点取样电路30中的一对比较电路31A及31B的输入端电性连接，并且将比较电路31A及31B的比较结果经过一个取样逻辑电路32中的锁闩电路35后，产生一换相信号33(OSL)，然后，由换相信号33驱动开关元件34；最后，由输出端73输出一换相平滑电压(VMIN)信号。此换相平滑电压(VMIN)的产生与单相马达转速以及驱动电流的大小相关，在理想状况下，单相马达磁极的切换点会恰巧为感应线圈电流反向的切换点，如图3所示。

特别要说明，前述换相信号是取决于当输入的正向正弦波信号(H+)和一反向正弦波信号(H-)的电压差小于某一电压VOS(Voltage Off-Set)所定义出来，用以产生一个时间宽度为TOS(Time Off-Set)的脉波。例如：当想要获得TOS脉波的时间宽度为10us时，即可由正向正弦波信号(H+)与反向正弦波信号(H-)的电压差小于某一电压VOS所定义出来；例如：当设定VOS在1mv～10mv时，可以获得TOS脉波的时间宽度为1us～100us。此外，定义出此TOS脉波的时间宽度的目的，即在定义出单相马达转动时的换相区间的范围，在一般状况下，换相平滑电压(VMIN)是以低电平输出，但是当马达磁极位于换相区间时，换相平滑电压(VMIN)便会转换成一较高的电平，以便能切割三角波，用以在此范围中产生经过调变的PWM电压输出(亦可称为PWM信号；例如：经过调变的PWM信号)；使得在此换相区间的范围仍然可以提供多个瞬间的驱动信号，故在此换相区间中的感应线圈95上，仍然可以保持有驱动电流，以防止驱动电流在换相点附近产生一整段零电流的状态。

请再参考图1A，当换相点取样电路30的输出端已经输出换相平滑电压(VMIN)信号至PWM控制电路70的输入端73，同时也将三角波振荡电路60所产生的三角波输出至PWM控制电路70的输入端72以及将参考电压Vth也输入至PWM控制电路70的输入端74后，即可在PWM控制电路70中，由切割三角波的电压来产生PWM信号，此PWM信号可以经由PWM控制电路70的输出端71输出。在此要特别强调的是，当马达磁极位于换相区间时，换相平滑电压(VMIN)便会在TOS脉波的时间宽度范围中转换成一较高的电平，使得转换成较高的电平的换相平滑电压(VMIN)便能切割三角波以产生经过调变的PWM信号。换句话说，当马达磁极尚未到达换相区间时，其会由参考电压Vth与三角波产生PWM信号，而在马达磁极进入换相区间时，转换成较高的电平的换相平滑电压(VMIN)便能切割三角波以产生调变的PWM信号。因此，可以使得在此换相区间的范围仍然可以提供多个调变的PWM信号，故在此换相区间中的感应线圈95上，可以保持有驱动电流，以防止驱动电流在换相点附近产生一整段零电流的状态，用以消除马达于磁极换相时产生的电流突波，达到单相马达驱动电流平滑切换的目的，让单相马达以较平顺安静及有效率的方式进行转动。

由于，换相平滑电压(VMIN)的产生与马达转速以及驱动电流的大小相关，例如：当马达转速变慢时，TOS的宽度也会渐渐变宽，使得马达在换相区间的零电流时间变长，容易造成马达在换相时的产生不平稳的情形。为了解决此一现象，本发明还可以在换相点取样电路30中再进一步配置一个平滑系数调整电路40，使平滑系数调整电路40的输出端41与取样逻辑电路32的输入端电性连接；其中，平滑系数调整电路40最主要的功能为调整TOS的宽度。因此，当马达转速由快变慢时，平滑系数调整电路40，可在马达转速由快变慢时提供一转换系数β，来维持TOS宽度在一固定值，使马达在换相时不会产生一零电流，进而达到最佳的电流平滑效果。

接着，请同时参考图1A及图4A，其中图4A是图1A各节点的波形示意图。如图A1所示，于单相马达转动的过程中，方波信号201及202会送至输出级控制电路80的输入端；其中，输出级控制电路80所提供的驱动信号H1、H2、L1及L2与图9A中的A1、B1、C1及D1的驱动信号相同，同时驱动信号H1、H2、L1及L2与输出级电路90上相对的NPN型双极性晶体管电性连接。因此，输出级电路90的第一驱动晶体管对(包括NPN型双极性晶体管91及NPN型双极性晶体管94)与感应线圈95电性连接，用以提供感应线圈95一个向右方向的驱动电流；而第二驱动晶体管对(包括NPN型双极性晶体管92及NPN型双极性晶体管93)与感应线圈95电性连接，并提供感应线圈95一个与向左方向的驱动电流。因此，输出级电路90上的第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通。

接着，请参考图4A，当PWM控制电路70将换相平滑电压(VMIN)送到输出级控制电路80的输入端之后，即会选择性地对驱动信号(即H1、H2、L1及L2)进行调变，例如：当感应线圈95需要有较快的放电时间时，即可依序对驱动信号H1及H2进行调变，如图4A所示，其中黑色实线为实际的驱动电流，而虚线及斜线部份为可以节省的无效电流。另外，当感应线圈95需要有较长的放电时间时，其也可以只对TOS和换相点区间的前半段进行驱动，也就是说，分别驱动信号H1与H2的前半段，此时图1A各节点的波形示意图，如图4B所示，其中黑色实线为实际的驱动电流，而虚线及斜线部份为可以节省的无效电流。反之也可只对TOS和换相点区间的后半段进行驱动，以分别驱动信号H1与H2的后半段，此时图1A各节点的波形示意图，如图4C所示，其中黑色实线为实际的驱动电流，而虚线及斜线部份为可以节省的无效电流。很明显地，本发明可由调整三角波振荡电路60的三角波周期以及平滑系数调整电路40的转换系数β来决定最后的换相平滑电压(VMIN)的数量及电压宽度，使得在此换相区间的范围内，仍然可以提供多个瞬间的驱动电流，以达到最佳的电流平滑效果，用以防止驱动电流在换相点附近产生一整段零电流的状态。

当本发明的单相马达驱动装置被制造成一颗集成电路的芯片后，即可将此芯片配置在一个单相马达(未显示于图中)上，此单相马达至少包括：一定子，其具有多个极臂，一金属导线依序不同方向卷绕于奇数极臂后，再以一第二方向依序卷绕于偶数极臂；以及一转子，其与该定子相互配合；然后，将一霍尔元件配置于转子的一侧边上，并且与一比较器20电性连接。接着，将具有本发明的单相马达驱动装置的功能的芯片与霍尔元件10及比较器20连接后，即可使得单相马达能够在换相区间的范围中，仍然可以提供多个瞬间的驱动电流，以达到最佳的电流平滑效果，用以防止驱动电流在换相点附近产生一整段零电流的状态。此外，本发明的单相马达驱动装置在制造成一颗集成电路的过程中，其可以选择将此感应线圈95一起形成在集成电路中；然而，其也可以选择将感应线圈95配置在集成电路之外，此时，就需要将集成电路进一步与感应线圈95电性连接在一起；以上均为本发明的实施方式。

依据上述的说明，本发明接着提供一种单相马达的驱动方法。首先，提供一霍尔元件10，用以输出一正向正弦波信号(H+)和一反向正弦波信号(H-)，且正向正弦波信号和反向正弦波信号会形成一为换相点；接着，提供一比较电路20，此比较电路20与霍尔元件10的输出端电性连接，用以将霍尔元件10所产生的正向正弦波信号和反向正弦波信号转换成方波信号201及202；然后，提供一换相点取样电路30，此换相点取样电路30与正向正弦波信号(H+)和反向正弦波信号(H-)连接，用以产生一换相信号(OSL)，以定义出一换相区间的脉波信号，并且由该换相点取样电路30的输出端73输出一换相平滑电压(VMIN)信号。在此要再强调，换相信号33(OSL)是取决于当输入的正向正弦波信号(H+)和一反向正弦波信号(H-)的电压差小于某一电压VOS(Voltage Off-Set)所定义出来，用以产生一个特定的时间宽度TOS(Time Off-Set)。此外，定义出此特定的时间宽度TOS的目的，即在定义出单相马达转动时的换相区间的范围。在一般状况下，换相平滑电压(VMIN)是以低电平输出，但是当马达磁极位于换相区间时，换相平滑电压(VMIN)便会转换成一较高的电平，以便能切割三角波，用以在此范围中产生经过调变的PWM电压输出(亦可称为PWM信号)。

再接着，提供一PWM控制电路70，此PWM控制电路70的输入端与换相平滑电压(VMIN)信号、三角波信号以及选择性地与一参考电压Vth连接，用以输出一PWM信号；然后，提供一输出级控制电路80，其输入端与方波信号及PWM控制电路70所输出的PWM信号连接，用以输出多个控制信号；最后，再提供一输出级电路90，此输出级电路90由第一驱动晶体管对91、94及第二驱动晶体管对92、93以及一个感应线圈95所组成，且第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对上的每一个晶体管均与多个控制信号电性连接。很明显地，当正向正弦波信号(H+)和反向正弦波信号(H-)进入至换相区间后，换相平滑电压(VMIN)信号改变状态至一较高的电平，以便能在此换相区间中切割三角波，使得至少一个控制信号在换相区间中产生多个经过调变的PWM电压。由此位于换相区间中的多个经过调变的PWM电压，使得在此换相区间的范围仍然可以提供多个瞬间的驱动信号，故在此换相区间中的感应线圈95上，仍然可以保持有驱动电流，以防止驱动电流在换相点附近产生一整段零电流的状态。

此外，本发明还可以在换相点取样电路30中再进一步提供一个平滑系数调整电路40，使平滑系数调整电路40的输出端41与取样逻辑电路32的输入端电性连接；其中，平滑系数调整电路40最主要的功能为调整TOS的宽度。因此，当马达转速由快变慢时，平滑系数调整电路40，可在马达转速由快变慢时提供一转换系数β，来维持TOS宽度在一固定值，使马达在换相时不会产生一零电流，进而达到最佳的电流平滑效果。

接着，请参考图5，为本发明的另一较佳实施例，其于上述的单相马达驱动装置中，再进一步配置一个节能模块300，此节能模块300的输入端与一个控制接口500连接，而其输出端则可以与输出级控制电路80或是防锁保护电路400连接。此外，控制接口500可以提供至少一个控制信号，此控制信号可以是一种模拟信号501，其也可以是一种数字信号502，或可以同时提供一种模拟信号501及一种数字信号502。如图5所示，节能模块300的输入端与一个控制接口500所提供的控制信号连接，同时，节能模块300的输入端还与-参考电压Vref连接。当控制接口500所提供的控制信号与参考电压Vref经过节能模块300比较为”H”时(例如：控制接口所提供的控制信号电压大于Vref)，节能模块300会输出一控制信号至输出级控制电路80及防锁保护电路400。

当控制接口500所提供的控制信号是一种模拟信号501并且与参考电压Vref经过节能模块300比较为”H”时，节能模块300会将模拟信号501输出至输出级控制电路80，以役使输出级控制电路80关闭多个驱动信号，使得单相马达停止旋转；当单相马达驱动装置亦配置有防锁保护电路400时，节能模块300会将模拟信号501同时输出至防锁保护电路400，以使防锁保护电路400除能(disable)，以避免节能模块300关闭输出级控制电路80并已使单相马达停止旋转后，防锁保护电路400又再驱动单相马达旋转的情形发生。此外，当模拟信号501舆参考电压Vref经过节能模块300比较为”L”时(例如：控制接口所提供的模拟信号电压小于Vref)，则输出级控制电路80会再启动多个驱动信号，以再驱动单相马达旋转。然而，当单相马达驱动装置亦配置有防锁保护电路400时，节能模块300会将此模拟信号501同时输出至防锁保护电路400，以使防锁保护电路400致能(enable)，使防锁保护电路400恢复其主动检测单相马达是处于旋转或是停止的功能。以上所述的信号驱动状态，请参考图6，其中图6中的PWM信号是由图5中的三角波振荡电路60所提供。特别要说明的是，当控制接口500所提供的控制信号是一种大于PWM信号的模拟信号501时，单相马达是在停止旋转的状态；而当模拟信号501由”H”状态转变成”L”状态后，也就是当模拟信号501低于停止旋转参考电压下限后，模拟信号501会与PWM信号切割直到模拟信号501会小于PWM信号，如此，会使得单相马达从停止旋转的状态，转变成逐渐加速至全速旋转的方式操作。

另外，当控制接口500所提供的控制信号是一种数字信号502并且与参考电压Vref经过节能模块300比较为”H”时，节能模块300会将数字信号502输出至输出级控制电路80，以控制输出级控制电路80关闭多个驱动信号，使得单相马达停止旋转；当单相马达驱动装置亦配置有防锁保护电路400时，节能模块300会将数字信号502同时输出至防锁保护电路400，以使防锁保护电路400除能(disable)，以避免节能模块300关闭输出级控制电路80并已使单相马达停止旋转后，防锁保护电路400又再驱动单相马达旋转的情形发生。很明显地，当数字信号502与参考电压Vref经过节能模块300比较为”L”时(例如：控制接口所提供的数字信号电压小于Vref)，则输出级控制电路80会再启动多个驱动信号，以再驱动单相马达旋转。然而，当单相马达驱动装置亦配置有防锁保护电路400时，节能模块300会将数字信号502同时输出至防锁保护电路400，以使防锁保护电路400致能(enable)，使防锁保护电路400恢复其主动检测单相马达是处于旋转或是停止的功能。以上所述的信号驱动状态，请参考图7，其中图7中的PWM信号是由图5中的三角波振荡电路6比较器70的输出端71所提供。特别要说明的是，当控制接口500所提供的控制信号是一种大于PWM信号的数字信号502时，单相马达是在停止旋转的状态；而当数字信号502由”H”状态转变成”L”状态后，也就是当数字信号502低于停止旋转电压下限后，会使得单相马达从停止旋转直接至全速旋转的方式操作。

请继续参考图5，当控制接口500所输出的控制信号(即模拟信号501及数字信号502)与节能模块300及PWM控制电路70连接时，控制信号会取代图1A中的参考电压(Vth)74。因此，当控制接口500所提供的模拟信号501或是数字信号502输出至PWM控制电路70的输入端74时，由于换相点取样电路30的输出端已经输出一个换相平滑电压(VMIN)信号至PWM控制电路70的输入端73，同时也将三角波振荡电路60所产生的三角波输出至PWM控制电路70的输入端72，此时，即可在PWM控制电路70中，由换相平滑电压(VMIN)的电平转换来切割三角波以产生调变的PWM信号，此调变的PWM信号可以经由PWM控制电路70的输出端71输出至输出级控制电路80，使得输出级控制电路80至少有一个驱动信号在换相区间中产生多个经过调变的PWM电压。由此位于换相区间中的多个经过调变的PWM电压，使得在此换相区间的范围仍然可以提供多个瞬间的驱动信号，故在此换相区间中的感应线圈95上，仍然可以保持有驱动电流，以防止驱动电流在换相点附近产生一整段零电流的状态，如图4A至图4C所示。因此，当节能模块300将控制接口500所提供的模拟信号501或是数字信号502输出至防锁保护电路400或是输出级控制电路80时，即可役使输出级控制电路80关闭多个驱动信号或再启动多个驱动信号，使得单相马达停止旋转或再旋转，其中，当单相马达旋转时，即可通过多个调变的PWM信号使得感应线圈95上的驱动电流在特定时间宽度中形成对称且平滑的驱动电流，以防止驱动电流在换相点附近产生一整段零电流的状态。

此外，如图5所示，本发明还可以在换相点取样电路30中再进一步提供一个平滑系数调整电路40，使平滑系数调整电路40的输出端41与取样逻辑电路32的输入端电性连接；其中，平滑系数调整电路40最主要的功能为调整TOS的宽度。因此，当马达转速由快变慢时，平滑系数调整电路40，可在马达转速由快变慢时提供一转换系数β，来维持TOS宽度在一固定值，使马达在换相时不会产生一零电流，进而达到最佳的电流平滑效果。

当本发明的配置节能模块的单相马达驱动装置被制造成一颗集成电路的芯片后，即可将此芯片配置在一个单相马达(未显示于图中)上，此单相马达至少包括一定子，其具有多个极臂，一金属导线依序不同方向卷绕于奇数极臂后，再以一第二方向依序卷绕于偶数极臂，一转子，其与定子相互配合，一霍尔元件配置于该转子的一侧边上，一单相马达驱动装置与霍尔元件连接，而单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对(例如：包括NPN型双极性晶体管91及NPN型双极性晶体管94)与一感应线圈95电性连接并提供给感应线圈95一个第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对(例如：包括NPN型双极性晶体管92及NPN型双极性晶体管93)与感应线圈95电性连接并提供给感应线圈95一个与第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，与第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对电性连接，以提供多个驱动信号来驱动第一驱动晶体管对及第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动单相马达旋转，其中单相马达的特征在于：一换相点取样电路30，用以产生一周期性的特定时间宽度的信号；一PWM控制电路70，于特定时间宽度期间产生多个调变的PWM信号；一防锁保护电路400，用以检测单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至输出控制电路输出级控制电路80；一控制接口500，提供至少一控制信号至PWM控制电路70；一节能模块300，其输入端与控制接口的控制信号连接，而其输出端与防锁保护电路400及输出控制电路输出级控制电路80连接；由控制接口所提供的控制信号，使得节能模块300的输出端可役使防锁保护电路400除能(disable)并且同时役使输出控制电路输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得单相马达停止旋转或再旋转。当单相马达旋转时，PWM控制电路70所产生的多个调变的PWM信号经过输出级控制电路80后，使得驱动信号于每一特定时间宽度的范围中，产生的多个调变的PWM；由多个经过调变的PWM信号的产生，使得感应线圈上的驱动电流在特定时间宽度中形成对称且平滑的驱动电流，如图4A至图4C所示。此外，本发明的配置节能模块的单相马达驱动装置在制造成一颗集成电路的过程中，其可以选择将此感应线圈95一起形成在集成电路中；然而，其也可以选择将感应线圈95配置在集成电路之外，此时，就需要将集成电路进一步与感应线圈95电性连接在一起；以上均为本发明的实施方式。

综合上述，当本发明的配置节能模块的单相马达驱动装置用以驱动一个配置于可携式产品的单相马达时；例如：可携式计算机(Portable Computer)；为了达到节省能源的目的，可以在可携式计算机进入休眠时，通过控制界面(例如：主机板或是北桥芯片或是南桥芯片)输出模拟信号501或是数字信号502至节能模块300，使得节能模块300可以选择性地关闭输出级控制电路80的多个驱动信号，使得单相马达停止旋转；当需要时，亦可节能模块300可以选择性地开启输出级控制电路80的多个驱动信号，使得单相马达旋转。因此，本发明的配置有节能控制模块的单相马达驱动装置，可以经由控制界面选择性地役使单相马达停止旋转或再旋转，以达到节省能源的目的。

以上针对本发明较佳实施例的说明为阐明的目的，而无意限定本发明的精确应用形式，由以上的教导或由本发明的实施例学习而作某种程度修改是可能的。因此，本发明的技术思想将由权利要求及其均等来决定。

Claims (9)

1.一种配置节能模块的单相马达驱动装置，该单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与该感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与该第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动一单相马达旋转，其中该单相马达驱动装置的特征在于：

一控制接口，提供至少一控制信号；

一节能模块，其输入端与该控制接口的该控制信号连接，而其输出端与该输出级控制电路连接；其中

由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转。

2.如权利要求2所述的单相马达驱动装置，其特征在于：该控制接口所提供的控制信号由下列组合中选出：模拟信号、数字信号及模拟信号与数字信号。

3.如权利要求2所述的单相马达驱动装置，其特征在于：该控制接口提供的该控制信号为模拟信号时，该节能模块的该输出端役使该输出级控制电路关闭或开启该多个驱动信号，当该输出级控制电路关闭该多个驱动信号时，使得该单相马达停止旋转，当该输出级控制电路开启该多个驱动信号，使该输出级控制电路再驱动该多个驱动信号时，使得该单相马达以逐渐加速的方式旋转。

4.如权利要求2所述的单相马达驱动装置，其特征在于：该控制接口提供的该控制信号为数字信号时，该节能模块的该输出端役使该输出级控制电路关闭或开启该多个驱动信号，当该输出级控制电路关闭该多个驱动信号时，使得该单相马达停止旋转，当该输出级控制电路开启该多个驱动信号，使该控制电路再驱动该多个驱动信号时，该单相马达以最大速度方式旋转。

5.一种配置节能模块的单相马达驱动装置，该单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与该感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与该第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动一单相马达旋转，其中该单相马达驱动装置的特征在于：

一防锁保护电路，用以检测该单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至该输出级控制电路；

一控制接口，提供至少一控制信号；以及

一节能模块，其输入端与该控制接口的该控制信号连接，而其输出端与该防锁保护电路及该输出级控制电路连接；

由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端役使该防锁保护电路除能并且同时役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转。

6.一种配置节能模块的单相马达驱动装置，包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与该感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与该第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动一单相马达旋转，其中该单相马达驱动装置的特征在于：

一换相点取样电路，用以产生一周期性的特定时间宽度的信号；

一PWM控制电路，于该特定时间宽度期间产生多个调变PWM信号；

一控制接口，提供至少一控制信号至该PWM控制电路；

一节能模块，其输入端与该控制接口的该控制信号连接，而其输出端与该输出级控制电路连接；

由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转；

当该单相马达旋转时，该多个调变PWM信号经过该输出级控制电路后，使该多个驱动信号于每一特定时间宽度的范围中，产生的多个调变PWM，由该多个调变PWM信号使得该感应线圈上的驱动电流在该特定时间宽度中形成对称且平滑的驱动电流。

7.一种配置节能模块的单相马达驱动装置，包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与该感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与该第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，提供多个驱动信号来驱动该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动一单相马达旋转，其中该单相马达驱动装置的特征在于：

一换相点取样电路，用以产生一周期性的特定时间宽度的信号；

一PWM控制电路，于该特定时间宽度期间产生多个PWM信号；

一防锁保护电路，用以检测该单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至该输出级控制电路；

一控制接口，提供至少一控制信号至该PWM控制电路；

一节能模块，其输入端与该控制接口的该控制信号连接，而其输出端与该防锁保护电路及该输出级控制电路连接；

由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端役使该防锁保护电路除能并且同时役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转；

当该单相马达旋转时，该多个PWM信号经过该输出级控制电路后，使该多个驱动信号于每一特定时间宽度的范围中，产生的多个调变PWM，由该多个调变PWM信号使得该感应线圈上的驱动电流在该特定时间宽度中形成对称且平滑的驱动电流。

8.一种单相马达，包括一定子，其具有多个极臂，一金属导线依序不同方向卷绕于奇数极臂后，再以一第二方向依序卷绕于偶数极臂，一转子，其与该定子相互配合，一霍尔元件配置于该转子的一侧边上，一单相马达驱动装置与该霍尔元件连接，而该单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与该感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与该第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，与该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对电性连接，以提供多个驱动信号来驱动该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动该单相马达旋转，其中该单相马达的特征在于：

一防锁保护电路，用以检测该单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至该输出级控制电路；

一控制接口，提供至少一控制信号；以及

一节能模块，其输入端与该控制接口的该控制信号连接，而其输出端与该防锁保护电路及该输出级控制电路连接；

由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端役使该防锁保护电路除能并且同时役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转。

9.一种单相马达，包括一定子，其具有多个极臂，一金属导线依序不同方向卷绕于奇数极臂后，再以一第二方向依序卷绕于偶数极臂，一转子，其与该定子相互配合，一霍尔元件配置于该转子的一侧边上，一单相马达驱动装置与该霍尔元件连接，而该单相马达驱动装置包括一第一驱动晶体管对与一感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一第一方向驱动电流，一第二驱动晶体管对与该感应线圈电性连接并提供给该感应线圈一与该第一方向相反方向的第二方向驱动电流，一输出级控制电路，与该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对电性连接，以提供多个驱动信号来驱动该第一驱动晶体管对及该第二驱动晶体管对进行互补地导通与不导通，以驱动该单相马达旋转，其中该单相马达的特征在于：

一换相点取样电路，用以产生一周期性的特定时间宽度的信号；

一PWM控制电路，于该特定时间宽度期间产生多个PWM信号；

一防锁保护电路，用以检测该单相马达的旋转或是停止，并输出旋转信号或是停止信号至该输出级控制电路；

一控制接口，提供至少一控制信号至该PWM控制电路；

一节能模块，其输入端与该控制接口的该控制信号连接，而其输出端与该防锁保护电路及该输出级控制电路连接；

由该控制接口所提供的该控制信号，使得该节能模块的该输出端役使该防锁保护电路除能并且同时役使该输出级控制电路关闭或再启动该多个驱动信号，使得该单相马达停止旋转或再旋转；

当该单相马达旋转时，该多个PWM信号经过该输出级控制电路后，使该多个驱动信号于每一特定时间宽度的范围中，产生的多个调变PWM，由该多个调变PWM信号使得该感应线圈上的驱动电流在该特定时间宽度中形成对称且平滑的驱动电流。

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