CN115913003A - 马达控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种马达控制器，其具有一开关电路与一控制单元。该开关电路耦合至一马达以驱动该马达。该控制单元用以产生多个控制信号以控制该开关电路。该马达控制器根据一转动方向依序地决定出一第一相位、一第二相位、一第三相位以及一第四相位。当该马达控制器处于该第一相位且该马达控制器无法于一启动时间内侦测到一换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第二相位、该第三相位或该第四相位。该马达控制器用以提高启动该马达的一成功率。

Description

马达控制器

技术领域

本发明关于一种马达控制器，特别是关于一种可应用于一风扇马达系统的马达控制器。

背景技术

传统上马达的驱动方式可分为两种。一种是通过霍尔传感器以切换相位进而驱动马达运转。另一种则是无需霍尔传感器而驱动马达运转。由于霍尔传感器容易受外界环境的影响而造成感测准确度下降，且设置霍尔传感器会增加系统的体积与成本，因而无传感器的驱动方法便被提出以解决上述的问题。

在无传感器的驱动方法下，马达控制器可通过侦测一浮接相的反电动势以切换相位。然而，当马达控制器处于一启动状态且无法于一启动时间内侦测到一换相点时，此时就需要一换相机制以切换相位。因此，本发明提出一种新的换相机制以提高启动马达的成功率。

发明内容

有鉴于前述问题，本发明的目的在于提供一种可提高启动一马达的成功率的马达控制器。

依据本发明提供该马达控制器。该马达控制器具有一开关电路、一控制单元、一侦测单元以及一计数单元。该开关电路耦合至该马达以驱动该马达。该控制单元用以产生多个控制信号以控制该开关电路。该侦测单元耦合至该开关电路，用以产生一相位信号至该控制单元。该马达控制器根据一转动方向依序地决定出一第一相位、一第二相位、一第三相位以及一第四相位。当该马达控制器处于该第一相位且该马达控制器无法于一启动时间内侦测到一换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第二相位、该第三相位或该第四相位。

当该马达控制器的一输出负载为一轻载，该马达控制器处于该第一相位，且该马达控制器无法于该启动时间内侦测到该换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第二相位。当该马达控制器的一输出负载为一重载，该马达控制器处于该第一相位，且该马达控制器无法于该启动时间内侦测到该换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第三相位。当该马达控制器侦测到一反转状态，该马达控制器处于该第一相位，且该马达控制器无法于该启动时间内侦测到该换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第四相位。为了能更有效地执行一换相机制，至少有两种以上的实施例如下：

一、该启动时间为一固定值。设计者可使得该启动时间为一较大值，用以提高启动该马达的成功率。该计数单元耦合至该侦测单元，用以计算该启动时间。当该马达控制器切换相位时，该计数单元会被重置。

二、该启动时间为一非固定值。举例来说，一前次的该启动时间可为一当前的该启动时间的N倍，其中N大于0。根据本发明一较佳实施例，N可大于1。举例来说，N可等于2。该计数单元耦合至该侦测单元，用以计算该前次的该启动时间与该当前的该启动时间。当该马达控制器切换相位时，该计数单元会被重置。

附图说明

图1为本发明一实施例的马达控制器的示意图。

附图标记说明：10-马达控制器；100-开关电路；110-控制单元；120-侦测单元；130-计数单元；101-第一晶体管；102-第二晶体管；103-第三晶体管；104-第四晶体管；105-第五晶体管；106-第六晶体管；U-第一端点；V-第二端点；W-第三端点；VCC-第四端点；GND-第五端点；C1-第一控制信号；C2-第二控制信号；C3-第三控制信号；C4-第四控制信号；C5-第五控制信号；C6-第六控制信号；L1-第一线圈；L2-第二线圈；L3-第三线圈；M-马达；Vp-相位信号。

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1为本发明一实施例的马达控制器10的示意图。马达控制器10用以驱动一马达M，其中马达M可为一三相马达。马达控制器10可应用于一风扇马达系统。马达M具有一第一线圈L1、一第二线圈L2以及一第三线圈L3。马达控制器10具有一开关电路100、一控制单元110、一侦测单元120以及一计数单元130。开关电路100具有一第一晶体管101、一第二晶体管102、一第三晶体管103、一第四晶体管104、一第五晶体管105、一第六晶体管106、一第一端点U、一第二端点V以及一第三端点W，其中开关电路100耦合至马达M以驱动马达M。第一晶体管101耦合至一第四端点VCC与第一端点U而第二晶体管102耦合至第一端点U与一第五端点GND。第三晶体管103耦合至第四端点VCC与第二端点V而第四晶体管104耦合至第二端点V与第五端点GND。第五晶体管105耦合至第四端点VCC与第三端点W而第六晶体管106耦合至第三端点W与第五端点GND。第一晶体管101、第三晶体管103以及第五晶体管105可分别为一P型金氧半晶体管。第二晶体管102、第四晶体管104以及第六晶体管106可分别为一N型金氧半晶体管。

第一线圈L1的一端点耦合至第一端点U。第二线圈L2的一端点耦合至第二端点V。第三线圈L3的一端点耦合至第三端点W。此外，第一线圈L1的另一端点耦合至第二线圈L2的另一端点与第三线圈L3的另一端点。也就是说，第一线圈L1、第二线圈L2以及第三线圈L3为以一Y字型的方式配置。控制单元110产生一第一控制信号C1、一第二控制信号C2、一第三控制信号C3、一第四控制信号C4、一第五控制信号C5以及一第六控制信号C6，用以分别控制第一晶体管101、第二晶体管102、第三晶体管103、第四晶体管104、第五晶体管105以及第六晶体管106的导通情形。侦测单元120耦合至第一端点U、第二端点V以及第三端点W，用以产生一相位信号Vp至控制单元110。侦测单元120可用以侦测一浮接相的反电动势。

控制单元110可分别地产生一第一电压向量、一第二电压向量、一第三电压向量、一第四电压向量、一第五电压向量以及一第六电压向量至开关电路100，用以导通第一线圈L1、第二线圈L2以及第三线圈L3其中两个。当控制单元110产生第一电压向量至开关电路100，控制单元110会导通第一晶体管101与第四晶体管104，且不导通第二晶体管102、第三晶体管103、第五晶体管105以及第六晶体管106，用以导通第一线圈L1与第二线圈L2。此时浮接相形成于第三线圈L3。当控制单元110产生第二电压向量至开关电路100，控制单元110会导通第一晶体管101与第六晶体管106，且不导通第二晶体管102、第三晶体管103、第四晶体管104以及第五晶体管105，用以导通第一线圈L1与第三线圈L3。此时浮接相形成于第二线圈L2。当控制单元110产生第三电压向量至开关电路100，控制单元110会导通第三晶体管103与第六晶体管106，且不导通第一晶体管101、第二晶体管102、第四晶体管104以及第五晶体管105，用以导通第二线圈L2与第三线圈L3。此时浮接相形成于第一线圈L1。当控制单元110产生第四电压向量至开关电路100，控制单元110会导通第二晶体管102与第三晶体管103，且不导通第一晶体管101、第四晶体管104、第五晶体管105以及第六晶体管106，用以导通第二线圈L2与第一线圈L1。此时浮接相形成于第三线圈L3。当控制单元110产生第五电压向量至开关电路100，控制单元110会导通第二晶体管102与第五晶体管105，且不导通第一晶体管101、第三晶体管103、第四晶体管104以及第六晶体管106，用以导通第三线圈L3与第一线圈L1。此时浮接相形成于第二线圈L2。当控制单元110产生第六电压向量至开关电路100，控制单元110会导通第四晶体管104与第五晶体管105，且不导通第一晶体管101、第二晶体管102、第三晶体管103以及第六晶体管106，用以导通第三线圈L3与第二线圈L2。此时浮接相形成于第一线圈L1。因此，当控制单元110根据第一电压向量、第二电压向量、第三电压向量、第四电压向量、第五电压向量以及第六电压向量的顺序以切换相位时，将可带动马达M正转一圈。当控制单元110根据第六电压向量、第五电压向量、第四电压向量、第三电压向量、第二电压向量以及第一电压向量的顺序以切换相位时，将可带动马达M反转一圈。

具体而言，马达控制器10可根据一转动方向依序地决定出一第一相位、一第二相位、一第三相位、一第四相位、一第五相位以及一第六相位。转动方向可为一正转方向或一反转方向。为了提高启动马达M的成功率，马达控制器10可被设计成能于不同的输出负载下皆能成功地完成一启动程序。当马达控制器10处于第一相位且马达控制器10无法于一启动时间内侦测到一换相点时，马达控制器10可从第一相位切换至第二相位、第三相位或第四相位。举例来说，当马达控制器10处于第一相位且马达控制器10无法于启动时间内侦测到换相点时，假使马达控制器10的输出负载为一轻载，马达控制器10可从第一相位切换至第二相位以产生一较小的加速度。输出负载是否为轻载可依据输出负载的重量来判定。当马达控制器10处于第一相位且马达控制器10无法于启动时间内侦测到换相点时，假使马达控制器10的输出负载为一重载，马达控制器10可从第一相位切换至第三相位以产生一较大的加速度。输出负载是否为重载可依据输出负载的重量来判定。当马达控制器10处于第一相位且马达控制器10无法于启动时间内侦测到换相点时，假使马达控制器10侦测到一反转状态，马达控制器10可从第一相位切换至第四相位。此外，马达控制器10可通过侦测浮接相的反电动势以获得换相点。举例来说，当浮接相的反电动势大于一第一电压或小于一第二电压时，侦测单元120可输出相位信号Vp以通知控制单元110切换相位。马达控制器10可通过一迟滞比较器以侦测换相点。根据本发明一较佳实施例，启动时间可介于1毫秒至1000毫秒范围内。马达控制器10可利用一六步方波驱动机制与启动时间以切换相位。为了能更有效地执行一换相机制，至少有两种以上的实施例如下：

一、启动时间为一固定值。设计者可使得启动时间为一较大值，用以提高启动马达M的成功率。计数单元130耦合至侦测单元120，用以计算启动时间。当马达控制器10切换相位时，计数单元130会被重置。此时计数单元130会重新计数以重新计算启动时间。

二、启动时间为一非固定值。举例来说，一前次的启动时间可为一当前的启动时间的N倍，其中N大于0。根据本发明一较佳实施例，N可大于1。举例来说，N可等于2。计数单元130耦合至侦测单元120，用以计算前次的启动时间与当前的启动时间。当马达控制器10切换相位时，计数单元130会被重置。马达控制器10可利用非固定的启动时间，用以完成启动程序并使得侦测换相点变得更容易。

根据本发明一实施例，马达控制器10可应用于一无传感器马达系统、一直流马达系统以及一无刷马达系统。当马达控制器10处于第一相位且马达控制器10无法于一启动时间内侦测到一换相点时，马达控制器10可从第一相位切换至第二相位、第三相位或第四相位。通过一新的换相机制，马达控制器10可用以提高启动马达M的成功率。此外，马达控制器10可应用于一风扇马达系统。

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：本发明不限于此被公开的实施例。相反地，本发明意欲涵盖对于熟习此项技艺的人士而言为明显的各种修改与相似配置。因此，本发明的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，凡依本发明范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (41)

1.一种马达控制器，其特征在于，包含：

一开关电路，耦合至一马达以驱动该马达；以及

一控制单元，用以产生多个控制信号以控制该开关电路，其中该马达控制器根据一转动方向依序地决定出一第一相位、一第二相位、一第三相位以及一第四相位，当该马达控制器处于该第一相位且该马达控制器无法于一启动时间内侦测到一换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第二相位、该第三相位或该第四相位。

2.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，当该马达控制器的一输出负载为一轻载，该马达控制器处于该第一相位，且该马达控制器无法于该启动时间内侦测到该换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第二相位。

3.如权利要求2所述的马达控制器，其特征在于，该输出负载是否为该轻载为依据该输出负载的一重量来判定。

4.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，当该马达控制器的一输出负载为一重载，该马达控制器处于该第一相位，且该马达控制器无法于该启动时间内侦测到该换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第三相位。

5.如权利要求4所述的马达控制器，其特征在于，该输出负载是否为该重载为依据该输出负载的一重量来判定。

6.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，当该马达控制器侦测到一反转状态，该马达控制器处于该第一相位，且该马达控制器无法于该启动时间内侦测到该换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第四相位。

7.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器用以提高启动该马达的一成功率。

8.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该开关电路包含一第一端点、一第二端点以及一第三端点，该马达控制器还包含一侦测单元，该侦测单元耦合至该第一端点、该第二端点以及该第三端点，用以产生一相位信号至该控制单元。

9.如权利要求8所述的马达控制器，其特征在于，该开关电路还包含：

一第一晶体管，耦合至一第四端点与该第一端点；

一第二晶体管，耦合至该第一端点与一第五端点；

一第三晶体管，耦合至该第四端点与该第二端点；

一第四晶体管，耦合至该第二端点与该第五端点；

一第五晶体管，耦合至该第四端点与该第三端点；以及

一第六晶体管，耦合至该第三端点与该第五端点。

10.如权利要求8所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器还包含一计数单元，该计数单元耦合至该侦测单元，用以计算该启动时间。

11.如权利要求10所述的马达控制器，其特征在于，当该马达控制器切换相位时，该计数单元被重置。

12.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该转动方向为一正转方向。

13.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该转动方向为一反转方向。

14.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一固定值。

15.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一非固定值。

16.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，一前次的该启动时间为一当前的该启动时间的N倍，且N大于0。

17.如权利要求16所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器还包含一计数单元，该计数单元用以计算该前次的该启动时间与该当前的该启动时间。

18.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，一前次的该启动时间为一当前的该启动时间的N倍，且N大于1。

19.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器利用一六步方波驱动机制与该启动时间以切换相位。

20.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器通过侦测一浮接相的一反电动势以获得该换相点。

21.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器还包含一侦测单元，当一浮接相的一反电动势大于一第一电压或小于一第二电压时，该侦测单元输出一相位信号以通知该控制单元切换相位。

22.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器通过一迟滞比较器以侦测该换相点。

23.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间介于1毫秒至1000毫秒范围内。

24.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器为应用于一风扇马达系统。

25.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器为应用于一直流马达系统。

26.如权利要求1所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器为应用于一无刷马达系统。

27.一种马达控制器，其特征在于，包含：

一开关电路，耦合至一马达以驱动该马达；

一控制单元，用以产生多个控制信号以控制该开关电路；

一侦测单元，耦合至该开关电路，用以产生一相位信号至该控制单元；以及

一计数单元，其中该马达控制器根据一转动方向依序地决定出一第一相位、一第二相位、一第三相位以及一第四相位，当该马达控制器处于该第一相位且该马达控制器无法于一启动时间内侦测到一换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第二相位，该计数单元耦合至该侦测单元，用以计算该启动时间。

28.如权利要求27所述的马达控制器，其特征在于，当该马达控制器切换相位时，该计数单元被重置。

29.如权利要求27所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一固定值。

30.如权利要求27所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一非固定值。

31.如权利要求27所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器利用一六步方波驱动机制与该启动时间以切换相位。

32.一种马达控制器，其特征在于，包含：

一开关电路，耦合至一马达以驱动该马达；

一控制单元，用以产生多个控制信号以控制该开关电路；

一侦测单元，耦合至该开关电路，用以产生一相位信号至该控制单元；以及

一计数单元，其中该马达控制器根据一转动方向依序地决定出一第一相位、一第二相位、一第三相位以及一第四相位，当该马达控制器处于该第一相位且该马达控制器无法于一启动时间内侦测到一换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第三相位，该计数单元耦合至该侦测单元，用以计算该启动时间。

33.如权利要求32所述的马达控制器，其特征在于，当该马达控制器切换相位时，该计数单元被重置。

34.如权利要求32所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一固定值。

35.如权利要求32所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一非固定值。

36.如权利要求32所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器利用一六步方波驱动机制与该启动时间以切换相位。

37.一种马达控制器，其特征在于，包含：

一开关电路，耦合至一马达以驱动该马达；

一控制单元，用以产生多个控制信号以控制该开关电路；

一侦测单元，耦合至该开关电路，用以产生一相位信号至该控制单元；以及

一计数单元，其中该马达控制器根据一转动方向依序地决定出一第一相位、一第二相位、一第三相位以及一第四相位，当该马达控制器处于该第一相位且该马达控制器无法于一启动时间内侦测到一换相点时，该马达控制器从该第一相位切换至该第四相位，该计数单元耦合至该侦测单元，用以计算该启动时间。

38.如权利要求37所述的马达控制器，其特征在于，当该马达控制器切换相位时，该计数单元被重置。

39.如权利要求37所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一固定值。

40.如权利要求37所述的马达控制器，其特征在于，该启动时间为一非固定值。

41.如权利要求37所述的马达控制器，其特征在于，该马达控制器利用一六步方波驱动机制与该启动时间以切换相位。

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