TW201916570A - 多相直流無刷馬達驅動電路 - Google Patents

多相直流無刷馬達驅動電路 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種多相直流無刷馬達驅動電路。於此多相直流無刷馬達驅動電路中，驅動級電路包括多組並聯之橋臂電路，其分別包括上臂電晶體與下臂電晶體。複數個電流偵測電路偵測流經各橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之間一節點的電流，並產生電流偵測訊號。控制電路根據該些電流偵測訊號控制脈寬調變產生器，以產生複數個脈寬調變訊號來控制各橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之導通與關閉，進而提供驅動電流來驅動一多相直流無刷馬達。

Description

多相直流無刷馬達驅動電路
本發明乃是關於一種多相直流無刷馬達驅動電路，特別是指一種能夠針對停滯時間(或稱死區；Dead Time)進行補償的多相直流無刷馬達驅動電路。
請參照圖1，圖1為傳統之多相直流無刷馬達驅動電路的示意圖。傳統多相直流無刷馬達驅動電路在驅動多相直流無刷(Brushless Direct Current；BLDC)馬達MT時，會先偵測多相直流無刷馬達MT中轉子(即，線圈Cu、線圈Cv與線圈Cw)的當前位置，接著由微控制器(Micro Control Unit；MCU)3根據一轉速訊號與表示線圈Cu、線圈Cv與線圈Cw當前位置的一偵測訊號來控制脈寬調變(Pulse Width Modulation；PWM)產生器2以產生脈寬調變訊u~w與x~z來控制驅動級電路1中多組上下臂電晶體U~W與X~Z的導通與關閉。
考量到電晶體由導通至關閉或由關閉至導通時會有一段轉換時間，為了避免驅動級電路1中上下臂電晶體U~W與X~Z因同時導通而造成大電流燒毀電路的情況，在產生用以控制上下臂電晶體U~W與X~Z之脈寬調變訊號u~w與x~z時，會使上下臂電晶體U~W與X~Z之脈寬調變訊號u~w與x~z為互補訊號且將上下臂電晶體U~W與X~Z之脈寬調變訊號u~w與x~z的轉態緣延遲一段時間。一般來說，此段延遲時間稱為停滯時間(或稱死區；Dead Time)。
請參照圖2A與圖2B，圖2A與圖2B為傳統之多相直流無刷馬達驅動電路的波形圖。
如圖2A所示，提供給上臂電晶體U與下臂電晶體X的脈寬調變訊號u與x其上緣均被延遲了一段停滯時間Td，以輪流導通上臂電晶體U與下臂電晶體X。當多相直流無刷馬達MT被驅動時，在電流由多相直流無刷馬達MT流向節點UO的期間，節點UO的電壓VUO即如圖2A所示(其中，Vd為下臂電晶體X之本體二極體的導通電壓，且VDD為驅動級電路1的供應電壓，於此不多加描述)。另一方面，圖2B也顯示了，提供給上臂電晶體U與下臂電晶體X的脈寬調變訊號u與x其上緣均被延遲了一段停滯時間Td，以輪流導通上臂電晶體U與下臂電晶體X。當多相直流無刷馬達MT被驅動時，電流由節點UO流向多相直流無刷馬達MT的期間，節點UO的電壓VUO即如圖2B所示(其中，Vd為上臂電晶體U之本體二極體的導通電壓，且VDD為驅動級電路1的供應電壓，於此不多加描述)。
假設未經調整之脈寬調變訊號的週期為T且其中高電位的時間為Ton，則由圖2A中節點UO的電壓VUO可知，當多相直流無刷馬達MT被驅動時，在電流由節點UO流向多相直流無刷馬達MT的期間，驅動級電路的等效責任週期為(Ton-Td)/T；另外，由圖2B中節點UO的電壓VUO可知，當多相直流無刷馬達MT被驅動時，在電流由多相直流無刷馬達MT流向節點UO的期間，驅動級電路的等效責任週期為(Ton+Td)/T。
由於提供給上臂電晶體U與下臂電晶體X之脈寬調變訊號u與x為互補訊號，因此若上臂電晶體U的責任週期為D%(即，圖2A中的Ton/T)，下臂電晶體X的責任週期即為(100-D)%(即，圖2B中的Ton/T)。於是，當多相直流無刷馬達MT被驅動時，驅動級電路整體的等效責任週期為(D%-Td%)-[(100-D)%+Td%]，即(2D-100-2Td)%。
據此可知，將上下臂電晶體之脈寬調變訊號的轉態緣延遲一段停滯時間的作法雖然避免了驅動級電路中之上下臂電晶體同時導通的情況，但卻會驅動級電路整體的等效責任週期因為該段停滯時間而縮短，進而使得馬達的運轉效率降低。
為了避免驅動級電路中之上下臂電晶體同時導通，並且維持馬達的運轉效率，本發明提供了一種能使驅動級電路的等效責任週期不會因為停滯時間而縮短的多相直流無刷馬達驅動電路。
本發明所提供之多相直流無刷馬達驅動電路，用以提供驅動電流來驅動一多相直流無刷馬達。此多相直流無刷馬達驅動電路包括驅動級電路、脈寬調變產生器、控制電路與複數個電流偵測電路。脈寬調變產生器連接於驅動級電路，控制電路連接於脈寬調變產生器，且該些電流偵測電路分別連接於驅動級電路與控制電路之間。驅動級電路包括多組並聯之橋臂電路，其中該些橋臂電路分別包括上臂電晶體與下臂電晶體。該些電流偵測電路分別用以偵測流經各橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之間一節點的電流，並產生一電流偵測訊號。控制電路根據該些電流偵測訊號控制脈寬調變產生器，以產生複數個脈寬調變訊號來控制各橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之導通與關閉，進而提供驅動電流來驅動該多相直流無刷馬達。
於本發明所提供之此多相直流無刷馬達驅動電路的一實施例中，若電流偵測訊號為低電位，則表示有電流流出對應之橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之間的該節點。此時，控制電路控制脈寬調變產生器產生預設脈寬調變訊號給對應之橋臂電路中上臂電晶體，同時控制脈寬調變產生器產生一校正脈寬調變訊號給對應之橋臂電路中下臂電晶體。另一方面，若電流偵測訊號為高電位，則表示有電流流入對應之橋臂電路中上臂電晶體與下臂電 晶體之間的節點。此時，控制電路控制脈寬調變產生器產生與預設脈寬調變訊號互補之一脈寬調變訊號給對應之橋臂電路中下臂電晶體，同時控制脈寬調變產生器產生另一校正脈寬調變訊號給對應之橋臂電路中上臂電晶體。
另外，本發明提供了另一種多相直流無刷馬達驅動電路，用以提供驅動電流來驅動一多相直流無刷馬達。此多相直流無刷馬達驅動電路包括驅動級電路、脈寬調變產生器、控制電路與電流偵測電路。脈寬調變產生器連接於驅動級電路，控制電路連接於脈寬調變產生器，且電流偵測電路連接於驅動級電路與控制電路之間。驅動級電路包括多組並聯之橋臂電路，其中該些橋臂電路分別包括上臂電晶體與下臂電晶體。電流偵測電路用以偵測流經該些橋臂電路之一中上臂電晶體與下臂電晶體之間一節點的電流，並產生一電流偵測訊號。控制電路根據該電流偵測訊號進行計算，以控制脈寬調變產生器產生複數個脈寬調變訊號來控制各橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之導通與關閉，進而提供驅動電流來驅動該多相直流無刷馬達。
於本發明所提供之此多相直流無刷馬達驅動電路的一實施例中，控制電路根據電流偵測訊號計算其餘該些橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之間的該節點的一電流訊號。根據電流偵測訊號與電流訊號的電位高低，控制電路判斷有電流流入或流出該些橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之間的節點。當有電流流出橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之間的節點時，控制電路控制脈寬調變產生器產生預設脈寬調變訊號給對應之橋臂電路中上臂電晶體，同時控制脈寬調變產生器產生一校正脈寬調變訊號給對應之橋臂電路中下臂電晶體。另一方面，當有電流流入橋臂電路中上臂電晶體與下臂電晶體之間的節點時，控制電路控制脈寬調變產生器產生與預設脈寬調變訊號互補之一脈寬調變訊號給對 應之橋臂電路中下臂電晶體，同時控制脈寬調變產生器產生另一校正脈寬調變訊號給對應之橋臂電路中上臂電晶體。
1、10‧‧‧驅動級電路
3‧‧‧微控制器
10a、10b、10c‧‧‧橋臂電路
2、20‧‧‧PWM產生器
30‧‧‧控制電路
40、40a、40b、40c‧‧‧電流偵測電路
U、V、W‧‧‧上臂電晶體
X、Y、Z‧‧‧下臂電晶體
UO、VO、WO‧‧‧節點
Cu、Cv、Cw‧‧‧線圈
MT‧‧‧多相直流無刷馬達
VDD‧‧‧供應電壓
PWM‧‧‧預設脈寬調變訊號
u、v、w、x、y、z‧‧‧脈寬調變訊號
VUO‧‧‧電壓
Ton‧‧‧脈寬調變訊號高電位的時間
Td‧‧‧停滯時間
T‧‧‧脈寬調變訊號的週期
Vd‧‧‧導通電壓
D‧‧‧責任週期
T1‧‧‧第一三角波
T2‧‧‧第二三角波
T3‧‧‧第三三角波
REF‧‧‧參考訊號
圖1為傳統之多相直流無刷馬達驅動電路的示意圖。
圖2A與圖2B為傳統之多相直流無刷馬達驅動電路的波形圖。
圖3為根據本發明一例示性實施例繪示之多相直流無刷馬達驅動電路的示意圖。
圖4A與圖4B為圖3所繪示之多相直流無刷馬達驅動電路的波形圖。
圖5A與圖5B為根據本發明一例示性實施例繪示之多相直流無刷馬達驅動電路中脈寬調變產生器運作時的波形圖。
圖6為根據本發明另一例示性實施例繪示之多相直流無刷馬達驅動電路的示意圖。
大體而言，本發明所提供之多相直流無刷馬達驅動電路的特色在於，在利用停滯時間(或稱死區；Dead Time)避免驅動級電路中之上下臂電晶體同時導通的同時，驅動級電路的等效責任週期不會因為停滯時間而縮短，使得馬達的運轉效率不須因停滯時間而犧牲。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，類似數字始終指示類似元件。
將理解的是，雖然第一、第二、第三等用語可使用於本文中用來描述各種元件或組件，但這些元件或組件不應被這些用語所限制。這些用語僅用以區分一個元件或組件與另一元件或組件。因此，下述討論之第一元件或組件，在不脫離本發明之教示下，可被稱為第二元件或第二組件。
[多相直流無刷馬達驅動電路的一實施例]
請參照圖3，圖3為根據本發明一例示性實施例繪示之多相直流無刷馬達驅動電路的示意圖。
如圖3所示，本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路用以提供一驅動電流來驅動一多相直流無刷馬達MT。為便於說明，於此將多相直流無刷馬達MT以一三相直流無刷馬達作舉例，但本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路並非僅可用以驅動三相直流無刷馬達。
本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路包括驅動級電路10、脈寬調變(Pulse Width Modulation；PWM)產生器20、控制電路30與複數個電流偵測電路40。脈寬調變產生器20連接於驅動級電路10，控制電路30連接於脈寬調變產生器20，且複數個電流偵測電路40分別連接於驅動級電路10與控制電路30之間。
驅動級電路10包括多組並聯之橋臂電路10a~10c。橋臂電路10a包括上臂電晶體U與下臂電晶體X，橋臂電路10b包括上臂電晶體V與下臂電晶體Y，且橋臂電路10c包括上臂電晶體W與下臂電晶體Z。驅動級電路10透過上臂電晶體U與下臂電晶體X之間的節點UO連接於多相直流無刷馬達MT中的線圈Cu，透過上臂電晶體V與下臂電晶體Y之間的節點VO連接於多相直流無刷馬達MT中的線圈Cv，且透過上臂電晶體W與下臂電晶體Z之間的節點WO連接於多相直流無刷馬達MT中的線圈Cw。
複數個電流偵測電路40a~40c分別連接於驅動級電路10，更精確地說，電流偵測電路40a連接於橋臂電路10a中上臂電晶體U與下 臂電晶體X之間的節點UO，電流偵測電路40b連接於橋臂電路10b中上臂電晶體V與下臂電晶體Y之間的節點VO，且電流偵測電路40c連接於橋臂電路10c中上臂電晶體W與下臂電晶體Z之間的節點WO。電流偵測電路40a~40c分別用以偵測流經節點UO、節點VO與節點WO的電流，並產生一電流偵測訊號。
最後，電流偵測電路40a~40c所產生之該些電流偵測訊號由控制電路30接收。根據該些電流偵測訊號，控制電路30會控制脈寬調變產生器20，以產生複數個脈寬調變訊號u~w與x~z來控制各橋臂電路10a~10c中上臂電晶體U、V、W與下臂電晶體X、Y、Z之導通與關閉，進而提供一驅動電流至線圈Cu、Cv、Cw來驅動多相直流無刷馬達MT。
接著，將進一步說明控制電路30根據該些電流偵測訊號來控制脈寬調變產生器20產生複數個脈寬調變訊號u~w與x~z來控制各橋臂電路10a~10c中上臂電晶體U、V、W與下臂電晶體X、Y、Z之導通與關閉的細節。
於本實施例中，由該些電流偵測訊號中可得知各橋臂電路10a~10c之電流零交越點發生的時間。也就是說，由該些電流偵測訊號中可得知流經橋臂電路10a~10c中節點UO、節點VO與節點WO的電流之電流方向。就節點UO而言，舉例來說，若電流偵測電路40a產生的電流偵測訊號為高電位，則表示有電流流入橋臂電路10a中的節點UO；相反地，若電流偵測電路40a產生的電流偵測訊號為低電位，則表示有電流流出橋臂電路10a中的節點UO。
請參照圖4A與圖4B，圖4A與圖4B為圖3所繪示之多相直流無刷馬達驅動電路的波形圖。須說明地是，由於控制電路30根據該些電流偵測訊號來控制脈寬調變產生器20產生脈寬調變訊號u與x給橋臂電路10a、產生脈寬調變訊號v與y給橋臂電路10b以及產生脈寬調變訊號w與z給橋臂電路10c的原理相同，故為了便於說明， 於以下的敘述中，將僅針對流經橋臂電路10a中的節點UO之電流作說明。
圖4A繪示了當電流偵測電路40a產生的電流偵測訊號為低電位時(即，當有電流由橋臂電路10a中的節點UO流向多相直流無刷馬達MT時)，脈寬調變產生器20的預設脈寬調變訊號PWM、脈寬調變產生器20由控制電路30控制而產生的脈寬調變訊號u與x，以及橋臂電路10a中的節點UO之電壓VUO的波形圖。
另一方面，圖4B繪示了當電流偵測電路40a產生的電流偵測訊號為高電位時(即，當有電流由多相直流無刷馬達MT流向橋臂電路10a中的節點UO時)，脈寬調變產生器20的預設脈寬調變訊號PWM、脈寬調變產生器20由控制電路30控制而產生的脈寬調變訊號u與x，以及橋臂電路10a中的節點UO之電壓VUO的波形圖。
如圖4A與圖4B所示，當控制電路30由電流偵測電路40a接收到電流偵測訊號時，控制電路30會根據所接收到的電流偵測訊號調整脈寬調變產生器20的預設脈寬調變訊號PWM，並以調整後的脈寬調變訊號u或脈寬調變訊號x控制橋臂電路10a中上臂電晶體U與下臂電晶體X之導通與關閉。
於圖4A可見，當控制電路30由電流偵測電路40a接收到低電位之電流偵測訊號時，控制電路30會控制脈寬調變產生器20提供預設脈寬調變訊號PWM以做為脈寬調變訊號u來控制上臂電晶體U之導通與關閉。同時，控制電路30會控制脈寬調變產生器20提供脈寬調變訊號x來控制下臂電晶體X之導通與關閉。須說明地是，控制電路30會控制脈寬調變產生器20將與預設脈寬調變訊號PWM互補之脈寬調變訊號的正緣延遲停滯時間Td並將預設脈寬調變訊號PWM的負緣提早停滯時間Td，以產生一校正脈寬調變訊號來作為脈寬調變訊號x。須說明地是，Vd為下臂電晶體X之本體二極體的導通電壓，且VDD為驅動級電路10的供應電壓，於此不多加描述。
於此運作下，由圖4A中橋臂電路10a中的節點UO之電壓VUO的波形可以看出，當多相直流無刷馬達MT被驅動時，在電流由節點UO流向多相直流無刷馬達MT的期間，驅動級電路10的等效責任週期為Ton/T。也就是說，此時驅動級電路10的等效責任週期等於脈寬調變產生器20之預設脈寬調變訊號PWM的責任週期。
另一方面，於圖4B可見，當控制電路30由電流偵測電路40a接收到高電位之電流偵測訊號時，控制電路30會控制脈寬調變產生器20提供與預設脈寬調變訊號PWM互補之脈寬調變訊號以做為脈寬調變訊號x來控制下臂電晶體X之導通與關閉。同時，控制電路30會控制脈寬調變產生器20提供脈寬調變訊號u來控制上臂電晶體U之導通與關閉。須說明地是，控制電路30會控制脈寬調變產生器20將預設脈寬調變訊號PWM的正緣延遲停滯時間Td並將預設脈寬調變訊號PWM的負緣提早停滯時間Td，以產生一校正脈寬調變訊號來作為脈寬調變訊號u。須說明地是，Vd為下臂電晶體U之本體二極體的導通電壓，且VDD為驅動級電路10的供應電壓，於此不多加描述。
於此運作下，由圖4B中橋臂電路10a中的節點UO之電壓VUO的波形可以看出，當多相直流無刷馬達MT被驅動時，在電流由多相直流無刷馬達MT流向節點UO的期間，驅動級電路10的等效責任週期為Ton/T。也就是說，此時驅動級電路10的等效責任週期也等於脈寬調變產生器20之預設脈寬調變訊號PWM的責任週期。
假設上臂電晶體U的責任週期為D%(即，圖4A中的Ton/T)，下臂電晶體X的責任週期即為(100-D)%(即，圖4B中的Ton/T)。於是，當多相直流無刷馬達MT被驅動時，驅動級電路10整體的等效責任週期即為D%-(100-D)%，即(2D-100)%。由此可見，於本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路中，驅動級電路10整體的等效責任週期與停滯時間Td無關。因此，即便本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路利用了停滯時間來避免驅動級電路中之上 下臂電晶體同時導通，但是驅動級電路的等效責任週期不會因而縮短，如此一來便不會影響到多相直流無刷馬達MT的運轉效率。換句話說，相較於傳統作法，於本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路中，由於用以控制驅動級電路的脈寬調變訊號被調整了，使得因停滯時間而縮短之驅動級電路的等效責任週期被補償了。
除此之外，於本實施例中，由於因停滯時間而縮短之驅動級電路10的等效責任週期被補償了，使得驅動級電路10中的上下臂電晶體U~W與X~Z被導通與關閉時所產生之驅動電流的變動量縮小，於是便改善了多相直流無刷馬達MT的震動現象。
接下來，於以下的敘述中，將說明脈寬調變產生器20如何利用停滯時間來產生前述之脈寬調變訊號u或脈寬調變訊號x。
請參照圖5A與圖5B，圖5A與圖5B為根據本發明一例示性實施例繪示之多相直流無刷馬達驅動電路中脈寬調變產生器運作時的波形圖。
如圖5A與圖5B所示，脈寬調變產生器20是根據參考訊號REF與第一三角波T1、第二三角波T2或第三三角波T3來前述之預設脈寬調變訊號PWM、脈寬調變訊號u或產生脈寬調變訊號x。須說明地是，如圖5所示，第一三角波T1較第二三角波T2大一電壓差Vtd，第三三角波T3較第二三角波T2小一電壓差Vtd，且此電壓差Vtd相關於停滯時間Td。
圖5A顯示了當控制電路30接收到低電位之電流偵測訊號時(即，有電流由橋臂電路10a中的節點UO流向多相直流無刷馬達MT時)，脈寬調變產生器20運作的波形圖。由圖5A可看出，此時脈寬調變產生器20是根據參考訊號REF與第二三角波T2產生脈寬調變訊號u，同時也根據參考訊號REF與第三三角波T3產生脈寬調變訊號x。另一方面，圖5B顯示了當控制電路30接收到高電位之電流偵測訊號時(即，有電流由橋臂電路10a中的多相直流無刷馬達MT流 向節點UO時)，脈寬調變產生器20運作的波形圖。由圖5B可看出，此時脈寬調變產生器20是根據參考訊號REF與第二三角波T2產生脈寬調變訊號x，同時也根據參考訊號REF與第一三角波T1產生脈寬調變訊號u。
[多相直流無刷馬達驅動電路的另一實施例]
本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路與圖3所繪示之多相直流無刷馬達驅動電路具有大致相同的電路架構與工作原理。因此，於以下的敘述中將僅就本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路與圖3所繪示之多相直流無刷馬達驅動電路之間的差異處作說明，其餘未描述到的細節請參照本文對於前述實施例的描述。
請參照圖6，圖6為根據本發明另一例示性實施例繪示之多相直流無刷馬達驅動電路的示意圖。
如圖6所示，本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路包括驅動級電路10、脈寬調變產生器20、控制電路30與電流偵測電路40。本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路與圖3所繪示之多相直流無刷馬達驅動電路之間最主要的差別在於，於本實施例中，僅設置有一個電流偵測電路40，且此偵測電路40是設置於控制電路30與橋臂電路10a、橋臂電路10b或橋臂電路10c之間。依據不同的電路設計需求，偵測電路40可被設置於控制電路30與橋臂電路10a之間，以偵測流經橋臂電路10中節點UO的電流並產生一電流偵測訊號至控制電路30；或者，偵測電路40可被設置於控制電路30與橋臂電路10b之間，以偵測流經橋臂電路10中節點VO的電流並產生一電流偵測訊號至控制電路30；又或者，偵測電路40可被設置於控制電路30與橋臂電路10c之間，以偵測流經橋臂電路10中節點WO的電流並產生一電流偵測訊號至控制電路30。
為便於說明，於以下的敘述中將假設偵測電路40是設置於控制電路30與橋臂電路10a之間，即如圖6所示。
當控制電路30接收到電流偵測訊號時，便會由此電流偵測訊號獲得橋臂電路10a之電流零交越點發生的時間。也就是說，由此電流偵測訊號，控制電路30可計算出流經橋臂電路10a中節點UO的電流之電流方向。接著，由於流經橋臂電路10a中節點UO的電流、流經橋臂電路10b中節點VO的電流與流經橋臂電路10c中節點WO的電流彼此的相位相差120度，因此在計算出流經橋臂電路10a中節點UO的電流之電流方向後，控制電路30便可推算出橋臂電路10b中節點VO上的電流訊號與橋臂電路10c中節點WO上的電流訊號。由橋臂電路10b中節點VO上的電流訊號可獲得橋臂電路10b與橋臂電路10c之電流零交越點發生的時間。也就是說，由該些電流訊號，控制電路30可計算出流經橋臂電路10b中節點VO的電流之電流方向與流經橋臂電路10c中節點WO的電流之電流方向。
最後，控制電路會根據流經橋臂電路10a中節點UO的電流、流經橋臂電路10b中節點VO的電流與流經橋臂電路10c中節點WO的電流三者的電流方向產生複數個脈寬調變訊號u~w與x~y來控制各橋臂電路10a、10b與10c中上臂電晶體U、V、W與下臂電晶體X、Y、Z之導通與關閉，進而提供驅動電流來驅動多相直流無刷馬達MT。
由於控制電路30根據電流偵測訊號來控制脈寬調變產生器20產生脈寬調變訊號u與x給橋臂電路10a的原理，以及根據該些電流訊號來控制脈寬調變產生器20產生脈寬調變訊號v與y給橋臂電路10b以及產生脈寬調變訊號w與z給橋臂電路10c的原理相同，故為了便於說明，於以下的敘述中，將僅針對流經橋臂電路10a中的節點UO之電流作說明。
大致來說，復如圖4A與圖4B所示，就節點UO而言，當有電流流出橋臂電路10a中上臂電晶體U與下臂電晶體X之間的節點UO時，控制電路30便會控制脈寬調變產生器20產生預設脈寬調變訊號PWM給橋臂電路10a中上臂電晶體U，同時還會控制脈寬調變產 生器20將與預設脈寬調變訊號PWM互補之脈寬調變訊號其正緣延遲停滯時間並將其負緣提早停滯時間Td，以產生校正脈寬調變訊號給橋臂電路10a中的下臂電晶體X。另一方面，當有電流流入橋臂電路10a中上臂電晶體U與下臂電晶體X之間的節點UO時，控制電路30便會控制脈寬調變產生器20產生與預設脈寬調變訊號PWM互補之脈寬調變訊號給橋臂電路10a中的下臂電晶體X，同時還會控制脈寬調變產生器30將預設脈寬調變訊號PWM的正緣延遲一停滯時間Td並將預設脈寬調變訊號PWM的負緣提早停滯時間Td，以產生校正脈寬調變訊號給橋臂電路10a中上臂電晶體U。
於此運作下，即便本實施例所提供之多相直流無刷馬達驅動電路利用了停滯時間來避免驅動級電路中之上下臂電晶體同時導通，驅動級電路的等效責任週期不會因此縮短，如此一來便不會影響到多相直流無刷馬達MT的運轉效率。
[實施例的可能功效]
綜上所述，本發明所提供之所提供之多相直流無刷馬達驅動電路能利用停滯時間(或稱死區；Dead Time)避免驅動級電路中之上下臂電晶體同時導通而造成電路損壞。同時，本發明所提供之所提供之多相直流無刷馬達驅動電路還能透過偵測驅動級電路中各橋臂電路的電流零交越點來判斷電流流向，進而適當地調整用以控制各橋臂電路中上下臂電晶體之導通與關閉的脈寬調變訊號。
由於驅動級電路中各橋臂電路的上下臂電晶體能以適當的脈寬調變訊號來控制，因此即便利用了停滯時間來避免驅動級電路中之上下臂電晶體同時導通，驅動級電路的等效責任週期也不會因此縮短，多相直流無刷馬達的運轉效率也不會因此犧牲。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (18)

  1. 一種多相直流無刷馬達驅動電路，用以提供一驅動電流來驅動一多相直流無刷馬達，包括：一驅動級電路，包括多組並聯之橋臂電路，其中該多組橋臂電路分別包括一上臂電晶體與一下臂電晶體；一脈寬調變產生器，連接於該驅動級電路；一控制電路，連接於該脈寬調變產生器；以及複數個電流偵測電路，分別連接於該驅動級電路與該控制電路之間，分別用以偵測流經各該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間一節點的電流，並產生一電流偵測訊號；其中，該控制電路根據該些電流偵測訊號控制該脈寬調變產生器，以產生複數個脈寬調變訊號來控制各該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之導通與關閉，進而提供該驅動電流來驅動該多相直流無刷馬達。
  2. 如請求項1所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中，若該電流偵測訊號為低電位，則表示有電流流出對應之該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點，而若該電流偵測訊號為高電位，則表示有電流流入對應之該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點。
  3. 如請求項2所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中，當該控制電路接收到低電位之該電流偵測訊號時，該控制電路控制該脈寬調變產生器產生一預設脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該上臂電晶體，同時控制該脈寬調變產生器產生一校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該下臂電晶體；其中，當該控制電路接收到高電位之該電流偵測訊號時，該控制電路控制該脈寬調變產生器產生與該預設脈寬調變訊 號互補之一脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該下臂電晶體，同時控制該脈寬調變產生器產生另一校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該上臂電晶體。
  4. 如請求項3所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中，當該控制電路接收到低電位之該電流偵測訊號時，該控制電路控制該脈寬調變產生器將與該預設脈寬調變訊號互補之該脈寬調變訊號其正緣延遲一停滯時間並將其負緣提早該停滯時間，以產生該校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該下臂電晶體；其中，當該控制電路接收到高電位之該電流偵測訊號時，該控制電路控制該脈寬調變產生器將該預設脈寬調變訊號的正緣延遲該停滯時間並將該預設脈寬調變訊號的負緣提早該停滯時間，以產生另一該校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該上臂電晶體。
  5. 如請求項4所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中該些脈寬調變訊號是根據一參考訊號與一第一三角波、一第二三角波或一第三三角波所產生，該第一三角波較該第二三角波大一電壓差，該第三三角波較該第二三角波小該電壓差，且該電壓差相關於該停滯時間。
  6. 如請求項5所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中當該控制電路接收到低電位之該電流偵測訊號時，該控制電路根據該參考訊號與該第二三角波產生該預設脈寬調變訊號，並根據該參考訊號與該第三三角波產生該校正脈寬調變訊號；其中當該控制電路接收到高電位之該電流偵測訊號時，該控制電路根據該參考訊號與該第二三角波產生該預設脈寬調變訊號，並根據該參考訊號與該第一三角波產生該校正脈寬調 變訊號。
  7. 如請求項1所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中該多相直流無刷馬達為一三相直流無刷馬達。
  8. 如請求項4所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中該驅動級電路的等效責任週期不相關於該停滯時間。
  9. 一種多相直流無刷馬達驅動電路，用以提供一驅動電流來驅動一多相直流無刷馬達，包括：一驅動級電路，包括多組並聯之橋臂電路，其中該多組橋臂電路分別包括一上臂電晶體與一下臂電晶體；一脈寬調變產生器，連接於該驅動級電路；一控制電路，連接於該脈寬調變產生器；以及一電流偵測電路，連接於該驅動級電路與該控制電路之間，用以偵測流經該些橋臂電路之一中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間一節點的電流，並產生一電流偵測訊號；其中，該控制電路根據該電流偵測訊號進行計算，以控制該脈寬調變產生器產生複數個脈寬調變訊號來控制各該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之導通與關閉，進而提供該驅動電流來驅動該多相直流無刷馬達。
  10. 如請求項9所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中，若該電流偵測訊號為低電位，則表示有電流流出對應之該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點，而若該電流偵測訊號為高電位，則表示有電流流入對應之該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點。
  11. 如請求項10所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中該控制電路根據該電流偵測訊號計算其餘該些橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點的一電流訊號，進而判斷有 電流流入或流出其餘該些橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點。
  12. 如請求項11所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中，該些電流訊號與該電流偵測訊號彼此的相位相差120度角；其中，若該電流訊號為低電位，則表示有電流流出對應之該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點，而若該電流訊號為高電位，則表示有電流流入對應之該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點。
  13. 如請求項12所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中，當有電流流出該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點時，該控制電路控制該脈寬調變產生器產生一預設脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該上臂電晶體，同時控制該脈寬調變產生器產生一校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該下臂電晶體；其中，當有電流流入該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點時，該控制電路控制該脈寬調變產生器產生與該預設脈寬調變訊號互補之一脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該下臂電晶體，同時控制該脈寬調變產生器產生另一校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該上臂電晶體。
  14. 如請求項13所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中，當有電流流出該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂電晶體之間的該節點時，該控制電路控制該脈寬調變產生器將與該預設脈寬調變訊號互補之該脈寬調變訊號其正緣延遲一停滯時間並將其負緣提早該停滯時間，以產生該校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該下臂電晶體；其中，當有電流流入該橋臂電路中該上臂電晶體與該下臂 電晶體之間的該節點時，該控制電路控制該脈寬調變產生器將該預設脈寬調變訊號的正緣延遲該停滯時間並將該預設脈寬調變訊號的負緣提早該停滯時間，以產生另一該校正脈寬調變訊號給對應之該橋臂電路中該上臂電晶體。
  15. 如請求項14所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中該些脈寬調變訊號是根據一參考訊號與一第一三角波、一第二三角波或一第三三角波所產生，該第一三角波較該第二三角波大一電壓差，該第三三角波較該第二三角波小該電壓差，且該電壓差相關於該停滯時間。
  16. 如請求項15所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中當該控制電路接收到低電位之該電流偵測訊號時，該控制電路根據該參考訊號與該第二三角波產生該預設脈寬調變訊號，並根據該參考訊號與該第三三角波產生該校正脈寬調變訊號；其中當該控制電路接收到高電位之該電流偵測訊號時，該控制電路根據該參考訊號與該第二三角波產生該預設脈寬調變訊號，並根據該參考訊號與該第一三角波產生該校正脈寬調變訊號。
  17. 如請求項9所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中該多相直流無刷馬達為一三相直流無刷馬達。
  18. 如請求項14所述之多相直流無刷馬達驅動電路，其中該驅動級電路的等效責任週期不相關於該停滯時間。
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