CN104682785B - 具有校正功能的驱动芯片及其应用的马达驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种具有校正功能的驱动芯片，其是通过切换式感测单元的感测元件感测外部磁场的变化，并通过自动更正电路产生的补偿电流通过调整增益倍率，将感测单元的感测元件自身存在的不期许偏移量校正归零，让感测元件可以精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达相对应的换相，得以减少直流马达产生的噪音，并达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。

Description

具有校正功能的驱动芯片及其应用的马达驱动系统

技术领域

本发明是有关于一种驱动系统，特别是有关于一种具有校正功能的驱动芯片的马达驱动系统，其是通过校正的方式将霍尔元件所产生的偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达进行换相，得以降低马达运转的噪音，以使本发明的能够达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。

背景技术

由于科技不断进步，电子产品日益普及，具有强大功能的集成电路芯片也不断被推出，在这些电子产品中，如通讯装置、笔记本电脑及家电用品等等，皆广泛使用到体积小且效率高的直流马达驱动芯片，常见应用于计算机CPU、光驱及硬盘等等。

一般来说，现行的直流马达驱动多是采用霍尔元件来检测出马达转子的位置，使得驱动器能送出适当的换相信号驱使马达正常旋转。而换相的优劣会直接影响整体系统的性能表现，所以必须提高霍尔元件感测外部磁场的变化的精确度，以增加换相控制的准确度。

然而，霍尔元件实际在马达驱动后，会因IC封装时，IC表面产生应力而影响霍尔元件，或因在晶圆工艺时受到工艺变动(例如：掺杂深度或浓度不一致)及外在环境温度的影响，使得霍尔元件产生一个不期许的偏移量，造成霍尔元件可靠性降低，而无法准确指出转子位置进行相对应换相，会引起马达运转时产生扰人的噪音，进而影响使用上的舒适度。

综上所述，如何将霍尔元件产生的不期许偏移量消除，让霍尔元件精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达相对应的换相，提高换相控制的可靠度，并减少直流马达所产生的噪音，是本发明所欲解决的问题。

发明内容

为了解决上述有关的问题，本发明的一主要目的在于提供一种具有校正功能的驱动芯片，通过感测单元的霍尔元件感测一外部磁场的变化，并通过自动更正电路产生的补偿电流通过调整增益倍率，将感测单元的感测元件自身存在的不期许偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确地感测外部磁场的变化，进而驱动外部装置动作。

为了解决上述有关的问题，本发明的另一主要目的在于提供一种马达驱动系统，通过感测单元的霍尔元件感测一外部磁场的变化，并通过自动更正电路产生的补偿电流通过调整增益倍率，将感测单元的感测元件自身存在的不期许偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达装置相应的换相，得以减少直流马达产生的噪音，并达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。

依据上述的目的，本发明提供一种具有校正功能的驱动芯片，包括：一感测单元，用以感测一外部磁场的变化，并产生一第一感测电压信号与一第二感测电压信号；一前置处理单元，用以接收第一感测电压信号与第二感测电压信号进行放大，并输出一电压偏移量；一运算处理单元，其一端与前置处理单元电性连接，而其另一端则与一参考电压连接，运算后输出一第一运算信号或一第二运算信号；一增益调节单元，与前置处理单元连接，用以产生一第一电压控制信号与一第二电压控制信号；以及一控制单元，具有一电源启动延迟电路、一比较器与一自动更正电路，其中比较器的一正输入端与增益调节单元所产生的第一电压控制信号连接，一负输入端则与增益调节单元所产生的第二电压控制信号连接，比较后得知电压偏移量属于一正电压偏移量或一负电压偏移量，而输出一控制信号至自动更正电路，当电源启动延迟电路依据内部的一计数器计数至一预先设定的延迟时间后，产生一启动信号触发自动更正电路动作，同时通过一致能信号触发增益调节单元进行一增益倍率的调整，以驱动自动更正电路产生一补偿电流回馈至前置处理单元，将正电压偏移量或负电压偏移量校正归零。

依据上述的目的，本发明提供一种马达驱动系统，由一具有校正功能的驱动芯片与一马达装置连接所形成，其中驱动芯片包括：一感测单元，用以感测一外部磁场的变化，并产生一第一感测电压信号与一第二感测电压信号；一前置处理单元，用以接收第一感测电压信号与第二感测电压信号进行放大，并输出一电压偏移量；一运算处理单元，其一端与前置处理单元电性连接，而其另一端则与一参考电压连接，运算后输出一第一运算信号或一第二运算信号；一增益调节单元，与前置处理单元连接，用以产生一第一电压控制信号与一第二电压控制信号；以及一控制单元，具有一电源启动延迟电路、一比较器与一自动更正电路，其中比较器的一正输入端与增益调节单元所产生的第一电压控制信号连接，一负输入端则与增益调节单元所产生的第二电压控制信号连接，比较后得知电压偏移量属于一正电压偏移量或一负电压偏移量，而输出一控制信号至自动更正电路，当电源启动延迟电路依据内部的一计数器计数至一预先设定的延迟时间后，产生一启动信号触发自动更正电路动作，同时通过一致能信号触发增益调节单元进行一增益倍率的调整，以驱动自动更正电路产生一补偿电流回馈至前置处理单元，将正电压偏移量或负电压偏移量校正归零。

经由本发明所提供具有校正功能的驱动芯片及其应用的马达驱动系统，用以将霍尔元件所产生的偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达进行换相，得以降低马达运转的噪音，以使本发明的能够达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下，其中：

图1是本发明的具有校正功能的驱动芯片方块图。

图2是本发明的马达驱动系统架构图。

图3A与图3B是本发明的感测单元内部架构图。

图4是本发明的自动更正电路实际控制电路的架构图。

图5是本发明的启动自动更正电路动作图。

图6是本发明的正电压偏移量校正动作图。

图7是本发明的负电压偏移量校正动作图。

具体实施方式

由于本发明主要是揭露一种马达驱动系统，通过自动更正电路产生的补偿电流通过调整增益倍率，将霍尔元件产生的不期许电压偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达相对应的换相，其中由于工艺变动、封装应力及操作温度改变等影响下，感测元件(例如：霍尔元件)等效四边阻值会不均等，因而造成感测元件在无外部磁场下，会存在一电压偏差量，使得感测元件在感应外部磁场变化时，所产生的感测电压信号，将包含本身的电压偏差量，会降低感测元件感应的精确度，故本文将此电压偏差量称的为不期许电压偏移量；然而，马达的基本原理与功能，已为相关技术领域具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，仅针对与本发明其特征处进行详细说明。此外，于下述内文中的附图，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发明特征有关的示意图。

首先，请参阅图1，是为本发明的具有校正功能的驱动芯片方块图。如图1所示，具有校正功能的驱动芯片1包括：一个感测单元10、一个前置处理单元12、一个运算处理单元121、一个增益调节单元122以及一个控制单元14。

在本实施例中，感测单元10内部具有多组切换开关(CK1与CK2与CK3与CK4与一个感测元件101与一个电源供应单元102，其中电源供应单元102是通过多组切换开关中的第一组切换开关(CK1、与感测元件101的一端电性连接，用以提供一个稳定电流予感测元件101感测一个外部磁场2的变化，以产生一个第一感测电压信号S1与一个第二感测电压信号S2，分别经由多组切换开关中的第二组切换开关(CK2、与第三组切换开关(CK3、控制输出，而感测元件101的另一端则与多组切换开关中的第四组切换开关(CK4、电性连接并耦接至一个接地端；其中，感测单元10的感测元件101可等效于一个惠斯登组态的电阻电桥(Resistive Wheatstone Bridge)(显示于图3A与图3B中)，由四个端点(a、b、c、d)分别连接一个等效电阻组成一个桥式回路，其四个端点(a、b、c、d)亦会分别与多组切换开关(CK1与CK2与CK3与CK4与连接，通过上述多组切换开关(CK1与CK2与CK3与CK4与之间周期性的以90度相位差相互切换，在无外部磁场下，由于感测元件101等效四边电阻值不一致的关系，使得感测元件101所输出的第一感测电压信号S1与第二感测电压信号S2的电压差(V_diff)不为零而产生一个电压偏移量(V_offset)，此时电压差(V_diff)即等于电压偏移量(V_offset)；在此要说明的是，本发明的感测元件10是为一霍尔元件。

因此，通过上述感测单元10可将感应外部磁场2所产生的第一感测电压信号S1与第二感测电压信号S2，输入至该驱动芯片1所包含的前置处理单元12，通过其第一输入端与第二输入端用以接收感测单元10输出的第一感测电压信号S1与第二感测电压信号S2进行放大，产生一个第一放大电压信号L1及一个第二放大电压信号L2，并通过第一输出端与第二输出端输出一个不期许的电压偏移量(V_offset)，再通过运算处理单元121一端的第一组控制开关(A、)与第二组控制开关(B、)与前置处理单元12连接，决定导通第一放大电压信号L1及第二放大电压信号L2的电性极性，另一端则与一参考电压信号(V_ref)连接，进行运算后输出一第一运算信号或一第二运算信号，分别输入至一外部装置3，在本发明的一较佳实施例中，外部装置3是为一马达装置；而增益调节单元122亦会与前置处理单元12的第一输出端与第二输出端连接，用以产生一第一电压控制信号(A1_O)与一第二电压控制信号(A1_N)供控制单元14运用；其控制单元14具有一个电源启动延迟电路141、一个比较器142与一个自动更正电路143，其中比较器142的一正输入端与增益调节单元122所产生的第一电压控制信号(A1_O)连接，一负输入端则与增益调节单元122所产生的第二电压控制信号(A1_N)连接，用以比较其第一电压控制信号(A1_O)与第二电压控制信号(A1_N)的大小，以决定不期许的电压偏移量(V_offset)属于一正电压偏移量(V_offset ⁺)或一负电压偏移量(V_offset ^-)，再经一输出端输出一个控制信号(COS)至自动更正电路143，当电源启动延迟电路141依据内部的一个计数器1411计数至一个预先设定的延迟时间后，会产生一个启动信号(P_{on_D})以触发自动更正电路143，在电源启动后，至自动更正电路143动作结束期间，将产生一致能信号(CE)去触发增益调节单元122调节第一放大信号L1与第二放大信号L2的增益倍率，且自动更正电路143会依据比较器142输出的控制信号(COS)驱动一补偿电流产生单元(未显示于图1)，选择导通内部多个电流控制开关(未显示于第1图)，以加载相对应的电流并将其电流加总而得到一补偿电流(Icomp)回馈至前置处理单元12，将产生的不期许正电压偏移量(V_offset ⁺)或负电压偏移量(V_offset ^-)校正归零。

请继续参阅图2，是为本发明的马达驱动系统架构图。如图2所示，马达驱动系统是由一个具有校正功能的驱动芯片1与一个马达装置3连接所形成，其中具有校正功能的驱动芯片1的架构与前述图1结构相同，由感测单元10、前置处理单元12、运算处理单元121、增益调节单元122以及控制单元14所组成，其中感测单元10内部具有多组切换开关(CK1与CK2与CK3与CK4与感测元件101与电源供应单元102，其中电源供应单元102是通过多组切换开关中的第一组切换开关(CK1、与感测元件101的一端电性连接，用以提供一个稳定电流予感测元件101感测外部磁场2的变化，以产生第一感测电压信号S1与第二感测电压信号S2，分别经由多组切换开关中的第二组切换开关(CK2、与第三组切换开关(CK3、控制输出，而感测元件101的另一端则与多组切换开关中的第四组切换开关(CK4、电性连接并耦接至一个接地端；由多组切换开关中的第二组切换开关(CK2、与第三组切换开关(CK3、输出的第一感测电压信号S1与第二感测电压信号S2，则输入至前置处理单元12进行放大，产生第一放大电压信号L1及第二放大电压信号L2，并通过第一输出端与第二输出端输出一个不期许的电压偏移量(V_offset)，再通过运算处理单元121一端的第一组控制开关(CK5、与第二组控制开关(CK6、与前置处理单元12连接，决定导通第一放大电压信号L1及第二放大电压信号L2的电性极性，另一端则与参考电压信号(V_ref)连接，进行运算后输出第一运算信号或第二运算信号，分别输入至外部装置3，在本发明的一较佳实施例中，外部装置3是为一马达装置，其外部装置3包括一个输出控制单元30以及与输出控制单元30连接的一个马达32；而增益调节单元122亦会与前置处理单元12的第一输出端与第二输出端连接，用以产生一第一电压控制信号(A1_O)与一第二电压控制信号(A1_N)供控制单元14运用；其控制单元14具有一个电源启动延迟电路141、一个比较器142与一个自动更正电路143，其中比较器142的一正输入端与增益调节单元122所产生的第一电压控制信号(A1_O)连接，一负输入端则与增益调节单元122所产生的第二电压控制信号(A1_N)连接，用以比较第一电压控制信号与第二电压控制信号的大小，以决定不期许的电压偏移量(V_offset)属于一正电压偏移量(V_offset ⁺)或一负电压偏移量(V_offset ^-)，再经一输出端输出一个控制信号(COS)至自动更正电路143，当电源启动延迟电路141依据内部的一个计数器1411计数至一个预先设定的延迟时间后，会产生一个启动信号(P_{on_D})以触发自动更正电路143，在电源启动后，至自动更正电路143动作结束期间，将产生一致能信号(CE)去触发增益调节单元122调节第一放大信号L1与第二放大信号L2的增益倍率。自动更正电路143依据比较器142输出的控制信号(COS)驱动一补偿电流产生单元(未显示于图1)，选择导通内部多个电流控制开关(未显示于图1)，以加载相对应的电流并将其电流加总而得到一补偿电流(Icomp)回馈至前置处理单元12，将产生的不期许正电压偏移量(V_offset ⁺)或负电压偏移量(V_offset ^-)校正归零。

在本实施例中，增益调节单元122则是由一个第一电阻R₁、一个第一控制电阻R_A、一个第二控制电阻R_B与一个第二电阻R₂串连而成，其中第一电阻R₁具有一第一端耦接至控制单元14的比较器142的正输入端，第二端则耦接至控制单元14的比较器142的负输入端，而第一控制电阻R_A具有一第一端耦接至第一电阻R₁的第二端，第二控制电阻R_B则具有一第一端耦接至第一控制电阻R_A的第二端，以及第二电阻R₂具有一第一端耦接至第二控制电阻R_B的第二端；由四个电阻串连而成的增益调节单元122会与前置处理单元12的第一放大器A₁与第二放大器A₂连接，换言之，前置处理单元12的第一放大器A1具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中正输入端耦接于多组切换开关中的第三组切换开关(CK3、用以接收第二感测电压信号S2，负输入端则连接增益调节单元122中第一电阻R₁的第二端，经第一放大器A1放大第二感测电压信号S2，而由输出端输出第一放大电压信号L1；前置处理单元12的第二放大器A2一样具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中正输入端耦接于多组切换开关中的第二组切换开关(CK2、用以接收第一感测电压信号S1，负输入端则连接增益调节单元122中第二电阻R₂的第一端，经第二放大器A2放大第一感测电压信号S1，而由输出端输出第二放大信号L2；在此要说明的是，第一电阻R₁的电阻值与第二电阻R₂的电阻值相同，故其电阻特性亦相同；经由第一放大器A1与第二放大器A2放大后的第一放大电压信号L1与第二放大电压信号L2，会通过运算处理单元121一端的第一组控制开关(CK5、与第二组控制开关(CK6、决定要导通第一放大电压信号L1及第二放大电压信号L2的电性极性；再者，由于运算处理单元121是为一运算放大器，故其具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中正输入端通过一个第三电阻R₃接收参考电压信号(V_ref)，并通过一个第四电阻R₄串联于第一组控制开关(CK5、中的开关及第二组控制开关(CK6、中的开关CK6，负输入端则通过一个第五电阻R₅串联于第一组控制开关(CK5、中的开关CK5及第二组控制开关(CK6、中的开关而输出端则通过一个第六电阻R₆与负输入端连接，将第一放大电压信号L1或第二放大电压信号L2输入至运算处理单元121与参考电压信号(V_ref)一同运算而产生第一运算信号或第二运算信号，分别输入至外部装置3；在此要说明的是，第三电阻R₃的电阻值与第六电阻R₆的电阻值相同，而第四电阻R₄的电阻值与第五电阻R₅的电阻值亦相同，故上述电阻其电阻特性亦相同。

另外，在本实施例中，外部装置3包括一个输出控制单元30以及与输出控制单元30连接的一个马达32，而输出控制单元30是由一个取样与保持电路301、一个低通滤波器302、一个磁滞比较器303、一个逻辑控制器304以及一个负载驱动电路305所构成，其中取样与保持电路301是通过一个第一组选择开关(CK7、CK8)电性连接于运算处理单元121，用以选择将第一运算信号与第二运算信号分别储存于一第一电容(C1)及一第二电容(C2)，其中第一电容(C1)第一端耦接至第一组选择开关的一端(CK7)，第一电容(C1)第二端则耦接至接地端，用以储存第一运算信号，或由第二电容(C2)第一端耦接至第一组选择开关的另一端(CK8)，第二端耦接至接地端，用以储存第二运算信号；而低通滤波器302则是通过一个第二组选择开关(CK9、CK10)电性连接于取样与保持电路301，将分别存放于第一电容C1及第二电容C2的第一运算信号与第二运算信号耦合成一转换电压信号，其第二组选择开关的一端(CK9)是链接于取样与保持电路301的第一组选择开关的一端(CK7)与第一电容(C1)间的节点，第二组选择开关的另一端(CK10)则是链接于取样与保持电路301的第一组选择开关的另一端(CK8)与第二电容(C2)间的节点；磁滞比较器303则电性连接于低通滤波器302，具有一第一磁滞准位与一第二磁滞准位，其中一正输入端会接收低通滤波器302产生的转换电压信号，一负输入端则接收参考电压信号(V_ref)，依据两输入端所接收的信号进行第一磁滞准位与第二磁滞准位之间的切换，而输出一个相位控制信号；再由逻辑控制器304电性连接于磁滞比较器303，将相位控制信号转换为一第一驱动信号(V_out1)与一第二驱动信号(V_out2)；最后由负载驱动电路305的第一负载驱动器(DR1)3051与第二负载驱动器(DR2)3052的输入端，分别接收第一驱动信号(V_out1)与第二驱动信号(V_out2)，藉以产生一第一输出电压信号(V_Driver1)与一第二输出电压信号(V_{Dr iver2})以及一输出电流(I_load)，用以控制马达32转动。

此外，驱动芯片1另包含控制单元14，具有一个电源启动延迟电路141、一个比较器142与一个自动更正电路143，其中比较器142的一正输入端与增益调节单元122所产生的第一电压控制信号(A1_O)连接，一负输入端则与增益调节单元122所产生的第二电压控制信号(A1_N)连接，以决定电压偏移量(V_offset)属于一正电压偏移量(V_offset ⁺)或一负电压偏移量(V_offset ^-)，经一输出端输出一个控制信号(COS)至自动更正电路143，当电源启动延迟电路141依据内部的一个计数器1411计数至一个预先设定的延迟时间后，会产生一个启动信号(P_{on_D})以触发自动更正电路143，在电源启动后，至自动更正电路143动作结束期间，将产生一致能信号(CE)去触发增益调节单元122调节第一放大信号L1与第二放大信号L2的增益倍率；并且自动更正电路143会依据比较器142输出的控制信号(COS)驱动一补偿电流产生单元(未显示于图2)，选择导通内部多个电流控制开关(未显示于图2)，以加载相对应的电流并将其电流加总而得到一补偿电流(Icomp)，再通过一个第一电流流通控制开关(未显示于图2中)或一个第二电流流通控制开关(未显示于图2中)控制一个第一输入电流(A1_Iin)、一个第二输入电流(A2_Iin)、一个第一输出电流(A1_Iout)与一个第二输出电流(A2_Iout)间的流向，亦即决定其补偿电流的流向，将补偿电流回馈至前置处理单元12的第一放大器A1及第二放大器A2；并且再次产生第一电压控制信号(A1_O)与第二电压控制信号(A1_N)，提供于比较器142以输出一控制信号(COS)，去控制自动更正电路143动作，将产生的不期许正电压偏移量(V_offset ⁺)或负电压偏移量(V_offset ^-)校正归零。

接着，关于自动更正电路143实际控制电路的架构(显示于图4中)，由图4中显示自动更正电路143是由内部一个补偿电流产生单元1431来操控运作，其补偿电流产生单元1431具有多个可供连接的脚位(Pin)，其中包含与控制单元14的比较器142连接的脚位、与电源启动延迟电路141连接的脚位，分别用以接收比较器142输出的控制信号(COS)以及电源启动延迟电路141依据内部的计数器1411，计数至一个预先设定的延迟时间后产生的启动信号(P_{on_D})；在电源启动后，至自动更正电路143动作结束期间，将产生一致能信号(CE)，并依据比较器142输出的控制信号(COS)驱动补偿电流产生单元1431，选择导通内部多组电流控制开关(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)，以加载相对应的电流(2⁰I、2¹I、2²I、2³I、2⁴I)加总得到一个补偿电流，再通过第一电流流通控制开关(SW_A)及一个第二电流流通控制开关(SW_B)控制第一输入电流(A1_Iin)、第二输入电流(A2_Iin)、第一输出电流(A1_Iout)与第二输出电流(A2_Iout)间的流向，将产生的补偿电流(Icomp)回馈至前置放大电路12的第一放大器A1及第二放大器A2。

请继续参阅图5，是为本发明启动自动更正电路动作图。如图5所示，当电源启动后，因每个外部电源供应器电压上升时间(T1)不一样，为了避免电源的电压信号(Vcc)尚未稳定时，造成自动更正电路产生误动作，故当电源启动时会通过电源启动延迟电路依据内部的计数器计数至预先设定的延迟时间(T2)后，启动信号(P_{on_D})将由低电压准位转变为高电压准位，表示电源的电压信号(Vcc)达到稳定，即通知自动更正电路可以开始动作，此时自动更正电路会在校正时间(T3)内完成校正；因此在电源启动后，至自动更正电路动作结束期间(T2+T3)，致能信号(CE)会一直保持在低电压准位，其目的有二：第一是由此关闭负载驱动电路的第一负载驱动器(DR1)与第二负载驱动器(DR2)，使第一输出电压信号(V_Drive1)与第二输出电压信号(V_Drive2)保持在低电压准位，避免去驱动马达定子而使转子运转让磁场改变，造成自动更正电路产生误动作；第二是使第一放大器A1的增益倍率大幅减少，避免转子磁通量大小累加于偏移量上，影响自动更正电路的校正精确度。当外部磁场的磁通量等于零(B＝0)时，表示霍尔元件所产生的电压偏移量(V_offset)理想为零，此时第一电压控制信号(A1_O)会等于第二电压控制信号(A1_N)，自动更正电路将不会产生补偿电流供给第一放大器A1及第二放大器A2；然而，霍尔元件实际上是会有电压偏移量(V_offset)的，代表第一电压控制信号(A1_O)不会等于第二电压控制信号(A1_N)，且两端电压差会为增益倍率乘上电压偏移量(即R1/(RA+RB)*V_offset)，此时再由比较器提供控制信号(COS)至自动更正电路，利用控制信号(COS)去判断目前电压偏移量(V_offset)属于一正电压偏移量(V_offset ⁺)或一负电压偏移量(V_offset ^-)，适当控制第一电流流通控制开关(SW_A)及第二电流流通控制开关(SW_B)，提供补偿电流供给第一放大器A1及第二放大器A2，进而将霍尔元件产生的不期许电压偏移量(V_offset)校正归零(V_offset-0)。当自动更正电路完成校正动作后，致能信号(CE)会由低电压准位转变为高电压准位，马达的驱动系统会产生第一驱动信号(V_out1)及第二驱动信号(V_out2)，致能负载驱动电路的第一负载驱动器(DR1)与第二负载驱动器(DR2)，使输出的第一输出电压信号(V_Drive1)与第二输出电压信号(V_Drive2)能驱使马达转子进行换相，并同时将第一放大器A1增益倍率更改为R₁/R_B。直到下一次电源启动，自动更正电路将重置，重新对霍尔元件产生的不期许电压偏移量(V_offset)进行校正并归零。

接着，请再参阅图6，是为本发明的正电压偏移量校正动作图。依据前面所述，当电源启动时会通过电源启动延迟电路依据内部的计数器计数至预先设定的延迟时间后，启动信号(P_{on_D})将由低电压准位转变为高电压准位，即通知自动更正电路可以开始动作，而比较器提供控制信号(COS)至自动更正电路后，控制信号(COS)会保持在一高电压准位，且比较器的控制信号(COS)判断目前电压偏移量(V_offset)属于正电压偏移量(V_offset ⁺)时，即表示第一电压控制信号(A1_O)大于第二电压控制信号(A1_N)，两端电压差为增益倍率乘上偏移量(即R₁/(R_A+R_B)*V_offset ⁺)，此时，依据比较器输出的控制信号(COS)选择导通内部多组电流控制开关(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)，加载相对应的电流(2⁰I、2¹I、2²I、2³I、2⁴I)加总得到一个补偿电流，其多组电流控制开关(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)的相对应的开关时序图请参阅图6中TU1、TU2、TU3、TU4、TU5的波形，而在本实施例补偿电流为2⁰I*TU1+2¹I*TU2+2²I*TU3+2³I*TU4+2⁴I*TU5，再通过第一电流流通控制开关(SW_A)及一个第二电流流通控制开关(SW_B)控制第一输入电流(A1_Iin)、第二输入电流(A2_Iin)、第一输出电流(A1_Iout)与第二输出电流(A2_Iout)间的流向，将产生的补偿电流20I*TU1+21I*TU2+22I*TU3+23I*TU4+24I*TU5回馈至前置处理单元的第一放大器A1及第二放大器A2，将霍尔元件所产生的不期许正电压偏移量(V_{off set} ⁺)周期性地校正归零(V_offset ⁺-0)，亦即每一周期T(T＝48μ)校正约0.4毫伏特(mV)的霍尔元件正电压偏移量(V_offset ⁺)，另外为避免将电压偏移量校正变为负，可通过自动更正电路内含的一最小设定电压偏移量(COMP_FB)，预先设定最小1位(bit)的电压偏移量，当自动更正电路校正至最小1位(bit)时将会停止校正；而当自动更正电路完成校正动作后，多组电流控制开关(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)会保持最后一次所设定的电压准位，持续提供补偿电流给第一放大器A1与第二放大器A2。

请继续参阅图7，是为本发明的负电压偏移量校正动作图。如图7所示，当电源启动时会通过电源启动延迟电路依据内部的计数器计数至预先设定的延迟时间后，启动信号(P_{on_D})将由低电压准位转变为高电压准位，即通知自动更正电路可以开始动作，而比较器提供控制信号(COS)至自动更正电路后，控制信号(COS)会保持在一低电压准位，与前述图6不同之处在于，比较器的控制信号(COS)判断目前电压偏移量(V_offset)属于负电压偏移量(V_offset ^-)时，即表示第二电压控制信号(A1_N)大于第一电压控制信号(A1_0)，两端电压差为增益倍率乘上电压偏移量(即R₁/(R_A+R_B)*V_offset ^-)，此时同样地，依据比较器输出的控制信号(COS)选择导通内部多组电流控制开关(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)，加载相对应的电流(2⁰I、2¹I、2²I、2³I、2⁴I)加总得到一个补偿电流，其多组电流控制开关(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)的相对应的开关时序图请参阅图7中TU1、TU2、TU3、TU4、TU5的波形，而在本实施例补偿电流为2⁰I*TU1+2¹I*TU2+2²I*TU3+2³I*TU4+2⁴I*TU5，再通过第一电流流通控制开关(SW_A)及一个第二电流流通控制开关(SW_B)控制第一输入电流(A1_Iin)、第二输入电流(A2_Iin)、第一输出电流(A1_Iout)与第二输出电流(A2_Iout)间的流向，将产生的补偿电流2⁰I*TU1+2¹I*TU2+2²I*TU3+2³I*TU4+2⁴I*TU5回馈至前置处理单元的第一放大器A1及第二放大器A2，将霍尔元件所产生的不期许负电压偏移量(V_offset ^-)周期性地校正归零(V_offset ^--0)，亦即每一周期T(T＝48μ)校正约0.4毫伏特(mV)的霍尔元件负电压偏移量(V_offset ^-)；而当自动更正电路完成校正动作后，多组电流控制开关(TU1、TU2、TU3、TU4、TU5)会保持最后一次所设定的电压准位，持续提供补偿电流给第一放大器A1与第二放大器A2。

综上所述，本发明的马达驱动系统可针对不同操作环境温度，对霍尔元件产生的偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确地感应外部磁场的变化，驱动马达定子驱使马达转子进行换相，提高了运转效率并降低马达运转噪音，藉以达到较佳的系统稳定性。

虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (14)

1.一种具有校正功能的驱动芯片，包括：

一感测单元，用以感测一外部磁场的变化，并产生一第一感测电压信号与一第二感测电压信号；

一前置处理单元，用以接收该第一感测电压信号与该第二感测电压信号进行放大，并输出一电压偏移量；

一运算处理单元，其一端与该前置处理单元电性连接，而其另一端则与一参考电压连接，运算后输出一第一运算信号或一第二运算信号；

一增益调节单元，与该前置处理单元连接，用以产生一第一电压控制信号与一第二电压控制信号；以及

一控制单元，具有一电源启动延迟电路、一比较器与一自动更正电路，其中该比较器的一正输入端与该增益调节单元所产生的该第一电压控制信号连接，一负输入端则与该增益调节单元所产生的该第二电压控制信号连接，比较后得知该电压偏移量属于一正电压偏移量或一负电压偏移量，而输出一控制信号至该自动更正电路，当该电源启动延迟电路依据内部的一计数器计数至一预先设定的延迟时间后，产生一启动信号触发该自动更正电路动作，同时通过一致能信号触发该增益调节单元进行一增益倍率的调整，以驱动该自动更正电路产生一补偿电流回馈至该前置处理单元，将该正电压偏移量或该负电压偏移量校正归零。

2.根据权利要求1所述的具有校正功能的驱动芯片，其中该感测单元还包括：

多组切换开关，其中的一第一组切换开关其一端与一电源供应端连接，另一端与一感测元件的一端电性连接，一第二组切换开关与一第三组切换开关则是用以控制该感测元件产生的该第一感测电压信号与该第二感测电压信号的输出，一第四组切换开关则与该感测元件的另一端电性连接并耦接至一接地端。

3.根据权利要求2所述的具有校正功能的驱动芯片，其中该感测元件 为一霍尔元件。

4.根据权利要求1所述的具有校正功能的驱动芯片，其中该增益调节单元还包括：

一第一电阻，具有一第一端，耦接至该控制单元的该比较器的该正输入端，以及一第二端，耦接至该控制单元的该比较器的该负输入端；

一第一控制电阻，具有一第一端，耦接至该第一电阻的该第二端，以及一第二端；

一第二控制电阻，具有一第一端，耦接至该第一控制电阻的该第二端，以及一第二端；以及

一第二电阻，具有一第一端，耦接至该第二控制电阻的该第二端，以及一第二端。

5.根据权利要求1所述的具有校正功能的驱动芯片，其中该前置处理单元还包括：

一第一放大器，具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中该正输入端耦接于多组切换开关中的一第三组切换开关，用以接收该第二感测电压信号，该负输入端则连接该增益调节单元中的一第一电阻的一第二端，经该第一放大器放大该第二感测电压信号，而由该输出端输出一第一放大信号；以及

一第二放大器具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中该正输入端耦接于所述组切换开关中的一第二组切换开关，用以接收该第一感测电压信号，该负输入端则连接该增益调节单元中的一第二电阻的一第一端，经该第二放大器放大该第一感测电压信号，而由该输出端输出一第二放大信号。

6.根据权利要求1所述的具有校正功能的驱动芯片，其中该运算处理单元输出的该第一运算信号或该第二运算信号，分别输入至一外部装置。

7.根据权利要求6所述的具有校正功能的驱动芯片，其中该外部装置为一马达装置。

8.一种马达驱动系统，由一具有校正功能的驱动芯片与一马达装置连接所形成，其中该驱动芯片包括：

一感测单元，用以感测一外部磁场的变化，并产生一第一感测电压信 号与一第二感测电压信号；

一前置处理单元，用以接收该第一感测电压信号与该第二感测电压信号进行放大，并输出一电压偏移量；

一运算处理单元，其一端与该前置处理单元电性连接，而其另一端则与一参考电压连接，运算后用以输出一第一运算信号或一第二运算信号；

一增益调节单元，与该前置处理单元连接，用以产生一第一电压控制信号与一第二电压控制信号；以及

一控制单元，具有一电源启动延迟电路、一比较器与一自动更正电路，其中该比较器的一正输入端与该增益调节单元所产生的该第一电压控制信号连接，一负输入端则与该增益调节单元所产生的该第二电压控制信号连接，比较后得知该电压偏移量属于一正电压偏移量或一负电压偏移量，而输出一控制信号至该自动更正电路，当该电源启动延迟电路依据内部的一计数器计数至一预先设定的延迟时间后，产生一启动信号触发该自动更正电路动作，同时通过一致能信号触发该增益调节单元进行一增益倍率的调整，以驱动该自动更正电路产生一补偿电流回馈至该前置处理单元，将该正电压偏移量或该负电压偏移量校正归零。

9.根据权利要求8所述的马达驱动系统，其中该马达装置包括一输出控制单元以及与该输出控制单元连接的一马达，其中该输出控制单元包括：

一取样与保持电路，通过一第一组选择开关电性连接于该运算处理单元，用以选择将该第一运算信号与该第二运算信号分别储存于一第一电容及一第二电容；

一低通滤波器，通过一第二组选择开关电性连接于该取样与保持电路，将分别存放于该第一电容及该第二电容的该第一运算信号与该第二运算信号耦合成一转换电压信号；

一磁滞比较器，电性连接于该低通滤波器，具有一第一磁滞准位与一第二磁滞准位，其中一正输入端接收该转换电压信号，一负输入端则接收该参考电压信号，依据两输入端所接收的信号进行该第一磁滞准位与该第二磁滞准位之间的切换，而输出一相位控制信号；

一逻辑控制器，电性连接于该磁滞比较器，将该相位控制信号转换为 一第一驱动信号与一第二驱动信号；以及

一负载驱动电路，其输入端接收该第一驱动信号与该第二驱动信号，以产生一第一输出电压信号与一第二输出电压信号以及一输出电流，用以控制该马达转动。

10.根据权利要求8所述的马达驱动系统，其中该感测单元还包括：

多组切换开关，其中的一第一组切换开关其一端与一电源供应端连接，另一端与一感测元件的一端电性连接，一第二组切换开关与一第三组切换开关则用以控制该感测元件产生的该第一感测电压信号与该第二感测电压信号的输出，一第四组切换开关则与该感测元件的另一端电性连接并耦接至一接地端。

11.根据权利要求10所述的马达驱动系统，其中该感测单元中的该感测元件为一霍尔元件。

12.根据权利要求8所述的马达驱动系统，其中该增益调节单元还包括：

一第一电阻，具有一第一端，耦接至该控制单元的该比较器的该正输入端，以及一第二端，耦接至该控制单元的该比较器的该负输入端；

一第一控制电阻，具有一第一端，耦接至该第一电阻的该第二端，以及一第二端；

一第二控制电阻，具有一第一端，耦接至该第一控制电阻的该第二端，以及一第二端；以及

一第二电阻，具有一第一端，耦接至该第二控制电阻的该第二端，以及一第二端。

13.根据权利要求8所述的马达驱动系统，其中该前置处理单元还包括：

一第一放大器，具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中该正输入端耦接于多组切换开关中的一第三组切换开关，用以接收该第二感测电压信号，该负输入端则连接该调节单元中的一第一电阻的一第二端，经该第一放大器放大该第二感测电压信号，而由该输出端输出一第一放大信号；以及

一第二放大器具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中该正输 入端耦接于所述组切换开关中的一第二组切换开关，用以接收该第一感测电压信号，该负输入端则连接该调节单元中的一第二电阻的一第一端，经该第二放大器放大该第一感测电压信号，而由该输出端输出一第二放大信号。

14.根据权利要求8所述的马达驱动系统，其中该运算处理单元为一运算放大器，具有一正输入端、一负输入端与一输出端，其中该正输入端通过一第三电阻接收该参考电压信号，并通过一第四电阻串联的一第一组控制开关，该负输入端则通过一第五电阻串联的一第二组控制开关，而该输出端则通过一第六电阻与该负输入端连接。