CN110868126A - 用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路 - Google Patents

Abstract

一种用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路包含感测单元、控制单元、脉宽调变单元、升压单元及驱动单元。感测单元感测一个交流风扇马达并产生一个至少指示所述交流风扇马达当前转速的感测输出，控制单元接收一个指示一个目标转速的输入信号，且包括一个查找表，查找表含有多个转速差值及多个分别对应转速差值的控制信号，控制单元根据该输入信号、该感测输出及查找表，产生一个转速控制信号，脉宽调变单元根据该转速控制信号产生一个调变信号，升压单元对该调变信号进行升压以产生一个升压信号，驱动单元根据该升压信号产生一个相关于该目标转速的驱动信号，且将该驱动信号输出至交流风扇马达，以降低生产成本。

Description

用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路

技术领域

本发明涉及一种驱动集成电路，特别是涉及一种用于驱动交流风扇马达无段变速的驱动集成电路。

背景技术

现有技术主要是利用现有变频驱动装置接收来自一个电源的一个电源信号，并通过一种变频驱动技术来控制一个交流马达的转速。详细来说，现有变频驱动装置包含一个控制单元、一个驱动单元及其他相关单元。该控制单元用来根据一个外部转速指令产生一个控制信号，该转速指令指示一个目标转速。该驱动单元电连接在该电源与该控制单元间，并根据该控制信号及该电源信号产生一个频率及电压已调整的驱动信号，该驱动信号相关于该目标转速。现有变频驱动装置将该驱动信号输出至该交流马达，使得该交流马达根据该驱动信号而转动并驱动一个风扇以该目标转速旋转，以使得该风扇产生所欲风量。

然而，在现有变频驱动装置中，该控制单元及该驱动单元被设计在两个分开的集成电路，导致现有变频驱动装置的电路面积较大且所需制造成本较高。因此，现有变频驱动装置仍有改进的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服背景技术缺点的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路。

本发明的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路适用于接收来自一个电源的一个电源信号并据以产生一个驱动信号来驱动一个交流风扇马达无段变速。所述用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路包含感测单元、控制单元、脉宽调变单元、升压单元，及驱动单元。

所述感测单元感测所述交流风扇马达并产生一个感测输出，该感测输出指示所述交流风扇马达当前转速及所述交流风扇马达的一个转子位置。

所述控制单元接收一个指示一个目标转速的输入信号，并电连接所述感测单元以接收该感测输出，所述控制单元包括一个存储一个查找表的存储模块，所述查找表含有多个转速差值及多个分别对应所述转速差值的控制信号，所述控制单元根据该输入信号、该感测输出及所述查找表，产生一个相关于该目标转速的转速控制信号，该转速控制信号为所述控制信号中的一者。

所述脉宽调变单元电连接所述控制单元以接收该转速控制信号，并根据该转速控制信号产生一个电压大小已调整的调变信号，且该调变信号的脉波宽度随该转速控制信号的变化而改变。

所述升压单元电连接所述脉宽调变单元以接收该调变信号，并对该调变信号进行升压，以产生一个升压信号。

所述驱动单元电连接在所述升压单元与所述交流风扇马达间，且接收来自所述升压单元的该升压信号，并根据该升压信号产生该相关于该目标转速的驱动信号，且将该驱动信号输出至所述交流风扇马达。

本发明的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，所述感测单元为一个霍尔感测单元，且所述感测单元是连续地感测所述交流风扇马达。

本发明的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，所述控制单元为一个可编程控制单元，所述驱动单元为一个耐高压规格的单元。

本发明的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，所述控制单元将该输入信号所指示的该目标转速减掉该感测输出所指示的所述交流风扇马达当前转速，以得到一个当前转速差值，并根据该当前转速差值自所述查找表中进行查表比对，且将所述转速差值中的一个与该当前转速差值相对应的转速差值所对应的一个控制信号作为该转速控制信号。

本发明的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，所述驱动单元包括：

信号切换器，具有第一接脚至第八接脚，所述第一接脚接收该电源信号，所述第二接脚及第三接脚电连接所述升压单元且相配合接收该升压信号，所述第四接脚电连接至地；

第一电容器，电连接在所述第一接脚及第四接脚间；

二极管，具有一个电连接所述第一接脚的阳极，及一个电连接所述第八接脚的阴极；

第二电容器，电连接在所述第六接脚及第八接脚间；

第一电阻器，具有一个电连接所述第七接脚的第一端，及一个第二端；

第二电阻器，具有一个电连接所述第五接脚的第一端，及一个第二端；

第一晶体管，具有一个接收一偏压电压的第一端、一个电连接所述第六接脚的第二端，及一个电连接所述第一电阻器的所述第二端的控制端；及

第二晶体管，具有一个第一端、一个电连接至地的第二端，及一个电连接所述第二电阻器的所述第二端的控制端，所述第二晶体管的所述第一端与所述第一晶体管的所述第二端的输出作为该驱动信号。

本发明的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，所述第一电容器为一个极性电容器，所述第一电阻器及第二电阻器各自为一个限流电阻器。

本发明的有益效果在于：所述感测单元、所述控制单元、所述脉宽调变单元、所述升压单元，及所述驱动单元被整合在单一个所述驱动集成电路中，以致本实施例所述驱动集成电路具有较小的电路面积且所需制造成本较低。

附图说明

图1是一个方块示意图，说明本发明用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路的一个实施例；及

图2是一个电路方块图，说明该实施例的一个驱动单元。

具体实施方式

参阅图1，本发明用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路20适用于电连接在一个电源11与一个包括一个转子121的交流风扇马达12间，接收来自该电源11的一个电源信号VCC并据以产生一个驱动信号Ds来驱动该交流风扇马达12无段变速。该驱动集成电路20包含一个感测单元2、一个控制单元3、一个脉宽调变单元4、一个升压单元5，及一个驱动单元6。

该感测单元2连续地(或定期地)感测该交流风扇马达12与该转子121的SN极性变换所产生的信号，以产生一个感测输出Ss，该感测输出Ss指示该交流风扇马达12当前转速及该交流风扇马达12的该转子121的一个转子位置。在本实施例中，该感测单元2为一个霍尔感测单元。

该控制单元3接收一个指示一个目标转速的输入信号Is，并电连接该感测单元2以接收该感测输出Ss。该控制单元3包括一个存储一个查找表311的存储模块31，该查找表311含有多个转速差值及多个分别对应所述转速差值的控制信号。该控制单元3根据该输入信号Is、该感测输出Ss及该查找表311，产生一个相关于该目标转速的转速控制信号Cs，该转速控制信号Cs为所述控制信号中的一者。详细来说，该控制单元3先将该输入信号Is所指示的该目标转速减掉该感测输出Ss所指示的该交流风扇马达12当前转速，以得到一个当前转速差值，接着再根据该当前转速差值自该查找表311中进行查表比对，且将所述转速差值中的一个与该当前转速差值相对应的转速差值所对应的一个控制信号作为该转速控制信号Cs。

需说明的是，在本实施例中，该控制单元3为一个可编程控制单元。该输入信号Is是由一用户自一个用户输入接口(图未示)响应于一个对应该目标转速的输入操作而产生，也就是说，该用户可任意调整该目标转速，而根据该输入信号Is产生该驱动信号Ds的该驱动集成电路20可据以驱动该交流风扇马达12达到无段变速。该查找表311所含有的所述转速差值及所述控制信号是由该用户经由一个编程设定而预先建立的表格，该用户可不断更新该查找表311。该转速控制信号Cs用来使该交流风扇马达12提高转速、降低转速，或维持转速。举例来说，当该当前转速差值为负数(或正数)时，代表该交流风扇马达12当前转速大于(或小于)该目标转速，该控制单元3根据该当前转速差值自该查找表311中所得到的该转速控制信号Cs用来使该交流风扇马达12降低转速(或提高转速)。当该当前转速差值为零时，代表该交流风扇马达12当前转速等于该目标转速，该控制单元3所产生的该转速控制信号Cs用来使该交流风扇马达12维持转速。

该脉宽调变单元4电连接该控制单元3以接收该转速控制信号Cs，并根据该转速控制信号Cs产生一个电压大小已调整的调变信号Ms(该调变信号Ms的电压大小为12V)，且该调变信号Ms的脉波宽度随该转速控制信号Cs的变化而改变。举例来说，当该当前转速差值为负数且该转速控制信号Cs用来使该交流风扇马达12降低转速时，该调变信号Ms的脉波宽度随该转速控制信号Cs的变化而变窄。相反地，当该当前转速差值为正数且该转速控制信号Cs用来使该交流风扇马达12提高转速时，则该调变信号Ms的脉波宽度随该转速控制信号Cs的变化而变宽。

该升压单元5电连接该脉宽调变单元4以接收该调变信号Ms，并对该调变信号Ms进行升压，以产生一个升压信号Bs(该升压信号Bs的电压大小为24V～48V)，使得该升压信号Bs的电压大小足以驱动该驱动单元6。

该驱动单元6电连接在该升压单元5与该交流风扇马达12间，且接收来自该升压单元5的该升压信号Bs，并根据该升压信号Bs产生该相关于该目标转速的驱动信号Ds，且将该驱动信号Ds输出至该交流风扇马达12，以致该交流风扇马达12根据该驱动信号Ds而转动并驱动一个风扇(图未示)以该目标转速旋转，以使得该风扇产生所欲风量。在本实施例中，该驱动单元6为一个耐高压规格的单元。该驱动信号Ds的电压大小为110V或220V，频率大小为50Hz或60Hz。该驱动单元6可驱动所需功率为20W～90W的高功率交流风扇马达转动。

进一步参阅图2，该驱动单元6包括一个信号切换器61、第一及第二电容器62、63、一个二极管64、第一及第二电阻器65、66，及第一及第二晶体管67、68。

该信号切换器61具有第一至第八接脚P1～P8，该第一接脚P1接收该电源信号VCC，所述第二及第三接脚P2、P3电连接该升压单元5且相配合接收该升压信号Bs，该第四接脚P4电连接至地。

该第一电容器62电连接在所述第一及第四接脚P1、P4间。该第二电容器63电连接在所述第六及第八接脚P6、P8间。该二极管64具有一个电连接该第一接脚P1的阳极，及一个电连接该第八接脚P8的阴极。该第一电阻器65具有一个电连接该第七接脚P7的第一端，及一个第二端。该第二电阻器66具有一个电连接该第五接脚P5的第一端，及一个第二端。该第一晶体管67具有一个接收一偏压电压VDD的第一端、一个电连接该第六接脚P6的第二端，及一个电连接该第一电阻器65的该第二端的控制端。该第二晶体管68具有一个第一端、一个电连接至地的第二端，及一个电连接该第二电阻器66的该第二端的控制端。该第二晶体管68的该第一端与该第一晶体管67的该第二端的输出作为该驱动信号Ds。

需说明的是，在本实施例中，该第一电容器62为一个极性电容器，所述第一及第二电阻器65、66各自为一个限流电阻器。所述第一及第二晶体管67、68各自为一个N型金氧半场效晶体管，其中该N型金氧半场效晶体管的漏极、源极与栅极分别为所述第一及第二晶体管67、68中的每一者的该第一端、该第二端及该控制端。此外，该信号切换器61的作用为将其所接收到的该升压信号Bs经由其自身内部开关进行切换来错开该升压信号Bs的频率，以分成从该第七接脚P7输出一个信号来驱动该第一晶体管67，及从该第五接脚P5输出另一个信号来驱动该第二晶体管68。另外，该信号切换器61经由该第六接脚P6持续侦测该第一晶体管67是正常输出或遭锁住，若该第一晶体管67遭锁住，则该信号切换器61将一个重置信号经由该第六接脚P6及该第二电容器63输出至该第八接脚P8以进行重置。该信号切换器61的细部电路结构具有多种不同的实施态样且为本领域具通常知识者所熟知，所以于此不赘述。

综上所述，由于该感测单元2、该控制单元3、该脉宽调变单元4、该升压单元5，及该驱动单元6是被整合在单一个该驱动集成电路20中，如此一来，该驱动集成电路20相较于现有变频驱动装置具有较小的电路面积，且所需制造成本较低。此外，由于该感测单元2连续地感测该交流风扇马达12所得到的该感测输出Ss可得知该交流风扇马达12当前转速及该转子121的转子位置，因此该驱动集成电路20根据该感测输出Ss所产生的该驱动信号Ds可使该交流风扇马达12中的晶体管(图未示)达到零点切换，进而该交流风扇马达12不会产生反变电动势给该驱动单元6，如此可避免该驱动单元6因反变电动势而损坏，使得本实施例该驱动集成电路20的使用寿命得以延长。再者，该感测单元2是一直持续感测该交流风扇马达12，以致该驱动集成电路20得以根据该感测单元2所持续输出的该感测输出Ss而一直自动调整该驱动信号Ds，如此该驱动集成电路20对该交流风扇马达12可达到真实转速侦测及控速，并避免因该交流风扇马达12自身质量差异或老化而造成其转速未达该目标转速的情况发生。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (6)

1.一种用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，适用于接收来自一个电源的一个电源信号并据以产生一个驱动信号来驱动一个交流风扇马达无段变速，其特征在于，所述用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路包含：

感测单元，感测所述交流风扇马达以产生一个感测输出，该感测输出指示所述交流风扇马达当前转速及所述交流风扇马达的一个转子位置；

控制单元，接收一个指示一个目标转速的输入信号，并电连接所述感测单元以接收该感测输出，所述控制单元包括一个存储一个查找表的存储模块，所述查找表含有多个转速差值及多个分别对应所述转速差值的控制信号，所述控制单元根据该输入信号、该感测输出及所述查找表，产生一个相关于该目标转速的转速控制信号，该转速控制信号为所述控制信号中的一者；

脉宽调变单元，电连接所述控制单元以接收该转速控制信号，并根据该转速控制信号产生一个电压大小已调整的调变信号，且该调变信号的脉波宽度随该转速控制信号的变化而改变；

升压单元，电连接所述脉宽调变单元以接收该调变信号，并对该调变信号进行升压，以产生一个升压信号；及

驱动单元，电连接在所述升压单元与所述交流风扇马达间，且接收来自所述升压单元的该升压信号，并根据该升压信号产生该相关于该目标转速的驱动信号，且将该驱动信号输出至所述交流风扇马达。

2.根据权利要求1所述的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，其特征在于，所述感测单元为一个霍尔感测单元，且所述感测单元是连续地感测所述交流风扇马达。

3.根据权利要求1所述的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，其特征在于，所述控制单元为一个可编程控制单元，所述驱动单元为一个耐高压规格的单元。

4.根据权利要求1所述的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，其特征在于，所述控制单元将该输入信号所指示的该目标转速减掉该感测输出所指示的所述交流风扇马达当前转速，以得到一个当前转速差值，并根据该当前转速差值自所述查找表中进行查表比对，且将所述转速差值中的一个与该当前转速差值相对应的转速差值所对应的一个控制信号作为该转速控制信号。

5.根据权利要求1所述的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，其特征在于，所述驱动单元包括：

信号切换器，具有第一接脚至第八接脚，所述第一接脚接收该电源信号，所述第二接脚及第三接脚电连接所述升压单元且相配合接收该升压信号，所述第四接脚电连接至地；

第一电容器，电连接在所述第一接脚及第四接脚间；

二极管，具有一个电连接所述第一接脚的阳极，及一个电连接所述第八接脚的阴极；

第二电容器，电连接在所述第六接脚及第八接脚间；

第一电阻器，具有一个电连接所述第七接脚的第一端，及一个第二端；

第二电阻器，具有一个电连接所述第五接脚的第一端，及一个第二端；

第一晶体管，具有一个接收一偏压电压的第一端、一个电连接所述第六接脚的第二端，及一个电连接所述第一电阻器的所述第二端的控制端；及

第二晶体管，具有一个第一端、一个电连接至地的第二端，及一个电连接所述第二电阻器的所述第二端的控制端，所述第二晶体管的所述第一端与所述第一晶体管的所述第二端的输出作为该驱动信号。

6.根据权利要求5所述的用于交流风扇马达无段变速的驱动集成电路，其特征在于，所述第一电容器为一个极性电容器，所述第一电阻器及第二电阻器各自为一个限流电阻器。

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