CN114389508B - 马达控制器 - Google Patents

Abstract

一种马达控制器，具有一开关电路、一前置驱动器、一工作周期控制电路、一限电流电路、一脉宽调变控制单元以及一电阻。该马达控制器用以驱动一马达，其中该马达具有一马达线圈与一最大额定电流值。该开关电路用以提供一马达电流至该马达线圈。该前置驱动器产生多个驱动信号以控制该开关电路。该限电流电路储存一限电流曲线图。该马达控制器通过多个限电流值而达到维持一固定输出功率的功能，其中该多个限电流值小于或等于该最大额定电流值。

Description

马达控制器

技术领域

本发明关于一种马达控制器，特别是关于一种通过多个限电流值而达到维持固定输出功率的功能的马达控制器。

背景技术

图1为现有的马达控制器10的示意图。马达控制器10用以驱动一马达，其中该马达具有一马达线圈L。马达线圈L具有一第一端点O1与一第二端点O2。马达控制器10具有一开关电路100、一前置驱动器110以及一工作周期(Duty Cycle)控制电路120。开关电路100耦合至一端点VCC与一端点GND。开关电路100具有一晶体管101、一晶体管102、一晶体管103以及一晶体管104，用以提供一马达电流IL至马达线圈L。晶体管101与晶体管103分别为一P型金氧半晶体管，且晶体管102与晶体管104分别为一N型金氧半晶体管。工作周期控制电路120接收一命令信号Vc，用以产生一脉宽调变信号Vp至前置驱动器110，其中命令信号Vc具有一输入工作周期Di而脉宽调变信号Vp具有一输出工作周期Do。图2为现有的输出工作周期曲线图。工作周期控制电路120根据输入工作周期Di以产生输出工作周期Do。当输出工作周期Do接近1时，马达控制器10可驱动马达全速运转。马达控制器10可通过输出工作周期Do以调整马达的转速。前置驱动器110根据脉宽调变信号Vp以产生一第一驱动信号D1、一第二驱动信号D2、一第三驱动信号D3以及一第四驱动信号D4，用以分别控制晶体管101、晶体管102、晶体管103以及晶体管104的开关情形。

马达控制器10可应用于一涡流扇(Blower Fan)。当风流流道有异物阻碍时，会使涡流扇呈现风压降低，造成马达的转速上升而马达电流IL下降的现象。当想通过更大的风流来排除异物时，由于马达控制器10无法得知目前马达电流IL的数值，即使利用转速闭回路的控制方法，也无法达到系统想要的最大输出功率。

发明内容

有鉴于前述问题，本发明的目的在于提供一种可通过多个限电流值而达到维持一固定输出功率的功能的马达控制器。

依据本发明提供该马达控制器。该马达控制器用以驱动一马达，其中该马达具有一马达线圈与一最大额定电流值。马达线圈具有一第一端点与一第二端点。该马达控制器具有一开关电路、一前置驱动器、一工作周期控制电路、一限电流电路、一脉宽调变控制单元以及一电阻。该开关电路耦合至一端点VCC及一端点S。该电阻耦合至该端点S与一端点GND，其中该端点S可耦合至一感测脚位。该开关电路具有一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管以及一第四晶体管，用以提供一马达电流至该马达线圈。该端点S与该电阻可用以感测马达电流。

该前置驱动器产生多个驱动信号以控制该开关电路。该限电流电路接收一命令信号，用以产生一输出信号至该脉宽调变控制单元。该工作周期控制电路根据该命令信号，用以产生一第一脉宽调变信号至该脉宽调变控制单元。该脉宽调变控制单元根据该第一脉宽调变信号与该输出信号，用以产生一第二脉宽调变信号至该前置驱动器。该工作周期控制电路可储存一输出工作周期查询表或一输出工作周期曲线图。该限电流电路可储存一限电流查询表或一限电流曲线图。该马达控制器可根据该输出工作周期查询表与该限电流查询表以驱动该马达运转。该马达控制器亦可根据该输出工作周期曲线图与该限电流曲线图以驱动该马达运转。该马达控制器通过多个限电流值而达到维持一固定输出功率的功能，其中该多个限电流值小于或等于该最大额定电流值。该马达控制器根据该多个限电流值而操作于一闭回路控制模式。

附图说明

图1为现有的马达控制器的示意图。

图2为现有的输出工作周期曲线图。

图3为本发明一实施例的马达控制器的示意图。

图4为本发明一实施例的输出工作周期曲线图与限电流曲线图。

附图标记说明：10-马达控制器；100-开关电路；101,102,103,104-晶体管；110-前置驱动器；120-工作周期控制电路；Vp-脉宽调变信号；20-马达控制器；VCC-端点；GND-端点；200-开关电路；210-前置驱动器；220-工作周期控制电路；230-限电流电路；231-参考电压产生器；232-比较器；240-脉宽调变控制单元；R-电阻；Vc-命令信号；Vr-参考电压；Vo-输出信号；Vp1-第一脉宽调变信号；Vp2-第二脉宽调变信号；201-第一晶体管；202-第二晶体管；203-第三晶体管；204-第四晶体管；D1-第一驱动信号；D2-第二驱动信号；D3-第三驱动信号；D4-第四驱动信号；L-马达线圈；IL-马达电流；S-端点；O1-第一端点；O2-第二端点；Di-输入工作周期；Do-输出工作周期；CL-限电流；Di1-第一输入工作周期值；Di2-第二输入工作周期值；Di3-第三输入工作周期值；Do1-第一输出工作周期值；Do2-第二输出工作周期值；Do3-第三输出工作周期值；CL1-第一限电流值；CL2-第二限电流值。

具体实施方式

下文中的说明将使本发明的目的、特征、与优点更明显。兹将参考图式详细说明依据本发明的较佳实施例。

图3为本发明一实施例的马达控制器20的示意图。马达控制器20用以驱动一马达，其中马达具有一马达线圈L。此外，马达更具有一最大额定电流值(Maximum RatedCurrent)，以避免马达线圈L于长时间流过超过最大额定电流值的电流而造成马达伤害。马达线圈L具有一第一端点O1与一第二端点O2。马达控制器20具有一开关电路200、一前置驱动器210、一工作周期控制电路220、一限电流电路230、一脉宽调变控制单元240以及一电阻R。开关电路200耦合至一端点VCC及一端点S。电阻R耦合至端点S与一端点GND，其中端点S可耦合至一感测脚位。开关电路200具有一第一晶体管201、一第二晶体管202、一第三晶体管203以及一第四晶体管204，用以提供一马达电流IL至马达线圈L。端点S与电阻R可用以感测马达电流IL。第一晶体管201耦合至端点VCC与第一端点O1而第二晶体管202耦合至第一端点O1与端点S。第三晶体管203耦合至端点VCC与第二端点O2而第四晶体管204耦合至第二端点O2与端点S。第一晶体管201与第三晶体管203可分别为一P型金氧半晶体管而第二晶体管202与第四晶体管204可分别为一N型金氧半晶体管。前置驱动器210产生一第一驱动信号D1、一第二驱动信号D2、一第三驱动信号D3以及一第四驱动信号D4，用以分别控制第一晶体管201、第二晶体管202、第三晶体管203以及第四晶体管204的开关情形。

前置驱动器210轮流由一第一驱动模式与一第二驱动模式以提供电能给马达。于第一驱动模式下，前置驱动器210通过控制第一驱动信号D1与第四驱动信号D4，用以导通第一晶体管201与第四晶体管204。此时电流从端点VCC依序流经第一晶体管201、马达线圈L、第四晶体管204以及端点GND，以此模式将电能传送给马达。于第二驱动模式下，前置驱动器210通过控制第二驱动信号D2与第三驱动信号D3，用以导通第二晶体管202与第三晶体管203。此时电流从端点VCC依序流经第三晶体管203、马达线圈L、第二晶体管202以及端点GND，以此模式将电能传送给马达。通过重复地于第一驱动模式与第二驱动模式中切换，即可使马达正常运转。

工作周期控制电路220接收一命令信号Vc，用以产生一第一脉宽调变信号Vp1至脉宽调变控制单元240，其中命令信号Vc具有一输入工作周期Di而第一脉宽调变信号Vp1具有一输出工作周期Do。命令信号Vc可用以调整马达的转速。限电流电路230具有一参考电压产生器231与一比较器232。限电流电路230接收命令信号Vc，用以产生一输出信号Vo至脉宽调变控制单元240。脉宽调变控制单元240根据第一脉宽调变信号Vp1与输出信号Vo，用以产生一第二脉宽调变信号Vp2至前置驱动器210，其中第二脉宽调变信号Vp2具有一最后工作周期Df。前置驱动器210根据最后工作周期Df以分别控制第一晶体管201、第二晶体管202、第三晶体管203以及第四晶体管204的开关情形。工作周期控制电路220可储存一输出工作周期曲线图，其中输出工作周期曲线图定义输出工作周期Do与输入工作周期Di之间的对应关系。限电流电路230可储存一限电流曲线图，其中限电流曲线图定义马达电流IL的限电流CL与输入工作周期Di之间的对应关系。系统可选择同时利用输出工作周期曲线图与限电流曲线图以驱动马达运转，或是单独使用限电流曲线图以驱动马达运转。

本发明一实施例的马达控制器20可应用于一涡流扇。图4为本发明一实施例的输出工作周期曲线图与限电流曲线图。请同时参照图3与图4。具体而言，当输入工作周期Di小于或等于一第一输入工作周期值Di1时，输出工作周期Do设定为一第一输出工作周期值Do1。当输入工作周期Di大于第一输入工作周期值Di1且小于或等于一第二输入工作周期值Di2时，输出工作周期Do随着输入工作周期Di线性地增加，其中第二输入工作周期值Di2对应至一第二输出工作周期值Do2。当风流流道有异物阻碍时，会使涡流扇呈现风压降低，造成马达的转速上升而马达电流IL下降的现象。当想通过更大的风流来排除异物时，输出工作周期Do可被设定为一第三输出工作周期值Do3，其中第三输出工作周期值Do3可为1或一接近于1的数值。

根据限电流曲线图，系统可通过调整输入工作周期Di以获得一第一限电流值CL1、一第二限电流值CL2、或一介于第一限电流值CL1与第二限电流值CL2之间的限电流值，其中第一限电流值CL1对应于第二输入工作周期值Di2，而第二限电流值CL2对应于一第三输入工作周期值Di3。本发明一实施例可设计限电流CL具有64个限电流值，其中所有64个限电流值皆小于或等于最大额定电流值，以避免造成马达损毁。也就是说，第一限电流值CL1与第二限电流值CL2之间有62个限电流值(CL01-CL62)。参考电压产生器231接收命令信号Vc，用以产生一参考电压Vr至比较器232。参考电压产生器231可储存限电流曲线图。参考电压产生器231根据限电流曲线图与输入工作周期Di，使得参考电压Vr具有64个电压位准(VL01-VL64)，其中64个电压位准(VL01-VL64)分别对应于64个限电流值(CL1、CL01-CL62以及CL2)。端点S与电阻R可用以感测马达电流IL。比较器232通过比较端点S的电压与参考电压Vr，用以产生输出信号Vo至脉宽调变控制单元240。当输出信号Vo为一低位准L时，脉宽调变控制单元240持续增加最后工作周期Df。当输出信号Vo为一高位准H时，表示发生限电流的现象，脉宽调变控制单元240会降低最后工作周期Df。此控制方式会使得限电流持续发生且形成一闭回路控制模式。当端点VCC的电压为一固定值时，系统可通过输入工作周期Di与限电流曲线图去控制一目标限电流值，而达到维持一固定输出功率的功能。此外，系统可根据不同的应用去调整第二输入工作周期值Di2、第三输入工作周期值Di3、第二输出工作周期值Do2以及第三输入工作周期值Di3。

根据本发明的另一实施例，工作周期控制电路220可储存一输出工作周期查询表以置换输出工作周期曲线图，其中输出工作周期查询表定义多个输出工作周期值与多个输入工作周期值之间的对应关系。限电流电路230可储存一限电流查询表以置换限电流曲线图，其中限电流查询表定义马达电流IL的多个限电流值与多个输入工作周期值之间的对应关系。系统可选择同时利用输出工作周期查询表与限电流查询表以驱动马达运转，或是单独使用限电流查询表以驱动马达运转。输出工作周期查询表的功能可相似于输出工作周期曲线图的功能。限电流查询表的功能可相似于限电流曲线图的功能。

本发明一实施例的马达控制器20可应用于一涡流扇。马达控制器20用以驱动一马达，其中马达具有马达线圈L与最大额定电流值。马达控制器20具有开关电路200、前置驱动器210、工作周期控制电路220、限电流电路230、脉宽调变控制单元240以及电阻R。开关电路200用以提供马达电流IL至马达线圈L。前置驱动器210产生多个驱动信号以控制开关电路200。限电流电路230接收命令信号Vc，用以产生输出信号Vo至脉宽调变控制单元240。工作周期控制电路220根据命令信号Vc，用以产生第一脉宽调变信号Vp1至脉宽调变控制单元240。脉宽调变控制单元240根据第一脉宽调变信号Vp1与输出信号Vo，用以产生第二脉宽调变信号Vp2至前置驱动器210。工作周期控制电路220可储存输出工作周期查询表或输出工作周期曲线图。限电流电路230可储存限电流查询表或限电流曲线图。马达控制器20可根据输出工作周期查询表与限电流查询表以驱动马达运转。马达控制器20亦可根据输出工作周期曲线图与限电流曲线图以驱动马达运转。马达控制器20通过多个限电流值而达到维持一固定输出功率的功能，其中多个限电流值小于或等于最大额定电流值。马达控制器20根据多个限电流值而操作于一闭回路控制模式。

虽然本发明业已通过较佳实施例作为例示加以说明，应了解者为：本发明不限于此被揭露的实施例。相反地，本发明意欲涵盖对于本领域技术人员而言明显的各种修改与相似配置。因此，保护范围应根据最广的诠释，以包含所有此类修改与相似配置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种马达控制器，用以驱动一马达，该马达具有一马达线圈与一最大额定电流值，其特征在于，该马达控制器包含：

一开关电路，用以提供一马达电流至该马达线圈；

一限电流电路；以及

一前置驱动器，用以产生多个驱动信号以控制该开关电路，其中该马达控制器通过多个限电流值而达到维持一固定输出功率的功能，该限电流电路储存一限电流查询表以驱动该马达运转，该限电流电路接收一命令信号以产生一输出信号，该命令信号具有一输入工作周期，该命令信号用以调整该马达的一转速，该限电流查询表定义该马达电流的一限电流与该输入工作周期之间的一对应关系。

2.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器根据该多个限电流值而操作于一闭回路控制模式。

3.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该多个限电流值小于或等于该最大额定电流值。

4.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器应用于一涡流扇。

5.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器更包含一工作周期控制电路，该工作周期控制电路储存一输出工作周期查询表。

6.如权利要求5所述的马达控制器，其特征在于，该工作周期控制电路根据该命令信号以产生一第一脉宽调变信号，该第一脉宽调变信号具有一输出工作周期。

7.如权利要求6所述的马达控制器，其特征在于，该输出工作周期查询表定义该输出工作周期与该输入工作周期之间的一对应关系。

8.如权利要求6所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器更包含一脉宽调变控制单元，该脉宽调变控制单元根据该第一脉宽调变信号与该输出信号以产生一第二脉宽调变信号，该第二脉宽调变信号具有一最后工作周期。

9.如权利要求8所述的马达控制器，其特征在于，该前置驱动器根据该最后工作周期以控制该开关电路。

10.如权利要求8所述的马达控制器，其特征在于，该限电流电路包含一参考电压产生器，该参考电压产生器根据该输入工作周期与该限电流查询表以产生一参考电压。

11.如权利要求10所述的马达控制器，其特征在于，该限电流电路更包含一比较器，该比较器通过该参考电压以产生该输出信号。