TW523973B - Activation circuit and method - Google Patents

Description

年_Ά 523973 _案號 87116464 五、發明說明（1) 本案為一種啟動電路及方法， 達之啟動電路及方法。 直流馬達（D C Μ 〇 t 〇 r )在啟動時 的突波電流，此電流往往是造成馬 的主因。現行的解決方法係利用電 式’將此突波電流減低。同時藉著 速減少馬達在突然起動時所造成的 的損壞。 現行直流馬達驅動電路不是任 的保遵電路，就是利用複雜且昂貴 如’使用脈波寬度調變（PWM，Pulse 式做驅動，而此方式在啟動時會造 内部電子零件在多次衝擊下也會造 實在不符合現今電子市場在可靠度 音等特點的要求。 本案的目的即於提供一可解決 使馬達啟動的突波能消減到最小， 電磁干擾及異音等方面的需求。 為了達上述目的，本案提出一 一具一回授信號之電感性電路於啟 其包含·· 一比較電路，係電連接至 入4回授h號，而因應一該回授信 結果以產生一控制信號；以及一控 比較電路及該電感性電路，藉由該 曰 修正 尤指一種用於一直流馬 ’都會在瞬間產生極大 達内部或使用系統損壞 路控制，以多段啟動方 控制起動的瞬間最大轉 頓力，也可減少機械上 由突波發生再花費較多 的電路來做啟動。例 Width Modulation)方 成極大的電氣聲，且對 成可靠度方面的問題， 、電磁干擾（EMI)及異 上述習用問題的方案， 以符合市場的可靠度、 種啟動電路，用以消減 動時輸出之突波電流， 該電感性電路，用以輸 鉍與一設定信號比較之 制電路，係電連接至該 控制信號控制該電感性

第4頁 523973 案號 87]1fUR>d 五、發明說明（2) 電路’分段啟動該電感 其中，該電感性電 為' 該直流馬達輸出之^ 方波信號。該方波信號 達輸出之一速度成正比 啟動電流之突波電流。 该比較電路係包含 感性電路’猎以將該電 第四信號；以及一觸發 藉以於該第四信號大於 以使該控制電路分段啟 如上述，該回授信 一直流馬達，該直流馬 號之頻率係與該直流馬 該直流馬達之速度 路改變該控制信號時， 度。該觸發電路係為一 邊電壓轉換電路係 回授信號之頻率轉換為 濾波器，用以濾除該回 生一第一信號；一第一 波器’使該第一信號與 號；一第二比較器，係 第一 h號與一第二參考^

性電路，以消減該突波電流。 路係為一直流馬達。該回授信號係 週期性信號。該週期性信號係為一 係具一頻率。該頻率係與該直流馬 。该突波電流係為一該直流馬達之 :一電 感性電 電路， 該設定 動該電感性電路。 號係具一頻率。該 達係輸出該回授信 達之一速度成正比 係啟動 該直流 比較器 壓轉換電路 路輸出之迴 係電連接該 仏5虎時’改 於一低速度 馬達之速度 ’係電連接該電 授信號轉換為一 電壓轉換電路， 變該控制信號， 電感性電路係為 號，而該回授信 〇 ’而於該觸發電 改變為一高速 為一頻率電壓轉換 電路，用以將 信號，其包含：一第一低 兩頻成份，以 該第四 授信號之頻率之 至該第一低發 以輸出一第 至該第一比較器，藉以 較，使該第二信號反相 比較器’係電連接 一參考信號比較， 電連接 信號比

第5頁 曰 523973 ‘ 五、發明說明一 出一第三信號；、 ^^ " 二比較器，“壚波器，係電連接至該第 第四信號。 W矛、該第一 k #u之一高頻成份，以輪出該 該第一信號 4- 號係為-具i二：該：-參考信號時，輸出之該第二作 號時，冑出之“之信说。該第一信號小於該第—參考^ 為一低電位。Z〜仏唬係為一固定電位。該固定電位係 該控制電路传Α φ ^ ^ _ 包含：—電子η:為一電流控制電路’該電流控制電路 感性電路之一；U以因應該控制信號之改變而使該 、私机交大，以及一限流裝置，係電連接該 二，以於啟動該電感性電路時，限制該電感性電路 I k °士該電子開關係為一電晶體，以於該控制信號為一 電位時動作，使該電感性電路之電流變大。該電感性電 係為一直流馬達。該限流裝置係為一電阻器，係於該電 性電路啟動時，限制該電感性電路之電流。當然，該電 性電路係為一直流馬達。 Μ 本案更包含一種啟動方法，藉以多段啟動一電感性電 路，其方法為：因應該電感性電路之一回授信號，增加該 電感性電路之/電流’以多段啟動該電感性電路。 其中，該電感性電路係為一馬達，例如直流馬達，其 回授信號係為/具一頻率對應於該直流馬達之一轉速之方 波信號，而該方波信號之該頻率更藉由一頻率電壓轉換電 路，以轉換為/等效該直流馬達轉速之電位，以與一對應 於該直流馬達之一設定轉速之參考電位比較，於大於該參

第6頁 523973. ____ 案號 87116464_年月日___ 五、發明說明（4) 考電位時，增加該直流馬達之該電流。 增加該直流馬達之該電流係用以提升該直流馬達之該 轉速。當然，該等效該直流馬達轉速之電位更用以與多個 對應於該直流馬達之各設定轉速之參考電位比較，而於每 次大於該等參考電位時，增加該直流馬達之該電流一次， 以提升至該直流馬達全速運轉為止。 本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之了解： 圖一 本 案 系 統 方 塊 圖 〇 圖二 本 案 之 較 佳 實 施 例。 圖三 本 案 之 擴 充 例 〇 圖四 本 案 擴 充 例 之 控 制流 .程圖。 以上 圖 式 之 主 要 構件 如 下： 11 ： 直 流 馬 達 12 ： 電流控制電路 13 ： 比 較 電 路 131 :頻率電壓轉換器 132 :比較器 21 ： 第一低通濾波器 22 :第一比較器 23 :第二比較器 24 :第二低通濾波器vi :第一參考信號 V 2 ·第二參考信號 V r e f :設定信號 S1 ·第一信號 S2 :第二信號 S3 :第三信號 S4 :第四信號 2 :控制信號 FG :回授信號 請參見圖一。直流馬達11之方波回授信號FG透過頻率 電壓轉換電路 131(FVC，Frequency Voltage 、

Converter)，將其頻率轉換為第四信號S4。第四信號^為

第7頁 523973‘ 案號 87116464 五、發明說明（5) -直流偏壓’在比較器132之觸發電路中與設定信號矸“ 之電壓進行比較。在啟動時’直流馬達的轉速小，相對由 回授信號轉換而來的第四信號S4電位較小（成正比），因此 在比較器132進行比較時，第四信號S4會因為大於設定信 號Vref，而輸出一低電位之控制信號S5，使得電流控制電 路1 2控制直流馬達11在一較低的啟動電流I下運轉。 直流馬流的轉速會漸漸加速，其可由回授信號FG的方 波檢測到，當回授信號的頻率變大，代表直流馬達的轉速 變快。直到回授信號的頻率經頻率電壓轉換器丨3 i轉換之 第四信號的電位大於設定信號V r e f，比較器1 3 2會改變其 輸出之控制信號，由高電位變為低電位輸出至電流控制電 路12，控制直流馬達11的電流I，使電流加大，進而使直 流馬達1 1進入啟動的第二段，且以較快的速度運轉。 圖二為圖一的較佳實施例。直流馬達1 1之回授信號F G 回授至比較電路1 3的第一低通濾波器2 1，將回授信號的高 頻部份濾除，再與第一比較器2 2之第一參考信號進行比 較0 直流馬達在啟動時，其轉速低，回授信號F G的頻率亦 較低，所以在第一低通濾波器的電容C1中可得到充份的充 電（charge)與放電（discharge)，使得電容二端的電壓會 有一段時間大於第一參考信號V1的電位，因此第一比較器 22輸出之第二信號S2為一方波。 第二信號S2的方波經電晶體T1的驅動轉移至第二比較 器2 3的負輸入端，與第二參考信號V 2比較後，取反相經電

第8頁 五、發明說明（6) 晶體T 2輸出一第三信號。 π $ ^二t號^此時仍為一變動的方波，經過第二低通濾 ^ 、‘波，會彳于到第四信號S4。此時第四信號係為低 t於比？器132的設定信號計“，輸出之控制信號 ”'、间’位。咼電位之控制信號S5驅動電晶體T3(〇FF)及 用來當電子開關之電流控制電路的電晶體T4(〇ff)。電流工 二能流經用來限流的電阻R1及^，而得到—較小之啟動電 柄ΐ i ΐ達的轉速上昇，回授信號fg的頻率加快，在第 一低通滤波器的電容01得不到充份的充 =的：：rL會大於第一比較器22的第-參考信= 電位所以第-比較器輸出之第二信號以為一低電位。 低，，的第二信號32使得電晶體τι開 ， 在第二比較器23的負輸入端出現低電位，小於第二表 =得㈡二1器23 I輪出端為高電位。高電位心 rm: ( ff)’其射極端的第三信編 由於高電位的第三信號本身只右 二低通濾波器並不會對其造成任何影塑：古：，因此’第 現在當作觸發用的比較器i 32的反向轸曰入端1^立乃然能出 號此時的電位。由於比較器132的輪：阻抗相：：弟：信 電源Vcc經二電阻後呈現的第四信 ^ 所以 四信號可視為等電位於電源電位/U坚p很小，此時第 1 32正向輸入端設定信號vref的電伤此必。έ大於比較器 幻電位，而使得比較器132輸 523973 ^ i號 87116464 五、發明說明（7) 出之控制信號S5為低電位，用來控制電流控制電路Μ。 低電位的控制信號S5經電晶體T3的 ，極端為低電位而開啟（turn 〇η)。直流馬二；；電電日= 此時會以較大的電流流入電晶體，亦即，啟動的電流由前 述的小電流轉為較大的電流。如此一來，即可達到分段啟 動直流馬達的目的，進而消減啟動時的突波電流。 明參見圖二。上述的直流馬達啟動電路只有二段的啟 動，但事實上若有需要，可變更設計即可達到更多段的啟 動。只要以多組的啟動電路，加入不同的設定信號 Vref2…Vref ’使得回授信號j?g在各淡較電路13大於各設 疋仏號日守，一啟動電流控制電路，即可使啟動電流由小 變大：多段啟動，以消減突波現象。 ' 請參見圖四。上述擴充後的啟動電路其控制流程如 下： 31 :當馬達在運轉時，會產生與轉速相同頻率的方 波’用來使其他回授控制（如本案之啟動電路）知道馬達運 轉的速度’進加以控制在所需要的設定值。 3 2 :當然，振盪的方波本身並無法進行比較，一般會 藉由上述頻率電壓轉換器，將頻率的大小轉換為一等效的 直流電壓，才方便進行比較。 3 3 :當馬達的轉速上昇，必須進行比較，看看是否有 大於設定信號Vrefl，Vref2…VrefN。 3 4 :每超過一次就會觸發一組啟動電路。 35 :直到最後一個設定信號計60比較完畢為止，代

第10頁 523973 ^ _案號87116464_年月日__ 五、發明說明（8) 表啟動完成。 3 6 :最後當然是以全部的電流加到全速運轉。 當然，上述直流馬達的啟動只是本案的實施例而已，對於 會產生突波電流的電感性電路，亦運用本案的原理加以變 更設計而致之。 綜上所述，本案實現了藉由回授信號，分段啟動一電 感性電路，使得其啟動電流的突波可大為消除，進而符合 市場的在可靠度、電磁干擾及異音等方面的需求。

本案得由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾， 然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

第11頁 523973.、 _案號87116464_年月日_修正 圖式簡單說明

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Claims (1)

1. 523973 ^ --87116464__Α 月 曰 攸 m _ 1 · 一種啟動電路，係使用多段啟動方法，以消減一電感 性電路於啟動時輸出之突波電流，其電路包含： 二比較電路，係電連接至該電感性電路，用以輸入該該電 感性電路之一回授信號，而因應該回授信號與一設定信號 比較之結果以產生一控制信號；以及 一控制電路，係電連接至該比較電路及該電感性電路，藉 由滅控制信號控制該電感性電路，分段啟動該電感性電 路’以消減該突波電流。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之啟動電路，其中該電 感性電路係為一直流馬達。 3 如申請專利範圍第2項所述之啟動電路，其中該回 授信號係為一該直流馬達輸出之週期性信號。 4 如申請專利範圍第3項所述之啟動電路，其中該週 期性信號係為一方波信號。 5 如申請專利範圍第4項所述之啟動電路，其中該方 波L 5虎係具《—頻率。 6 如申請專利範圍第5項所述之啟動電路，其中該頻 率係與該直流馬達輸出之一速度成正比。 7 *如申請專利範圍第2項所述之啟動電路，其中該突 波電流係為一該直流馬達之啟動電流之突波電流。 8 如申請專利範圍第1項所述之啟動電路，其中該比 較電路係包含·· 、一電壓轉換電路，係電連接該電感性電路，藉以將該電 感性電路輸出之迴授信號轉換為一第四信號；以及 523973 ^ 案號 87116464 年 月一 曰 修正 六、申請專利範圍 一觸發電路，係電連接該電壓轉換電路，藉以於該第 信號大於該設定信號時，改變該控制信號，以使該抑四 路分段啟動該電感性電路。 上制電 9 · 如申請專利範圍第8項所述之啟動電路，其中士 授信號係具一頻率。 。亥回 10·如申請專利範圍第9項所述之啟動電路，其 電感性電路係為一直流馬達，該直流馬達係輪出該回，上 號，而該回授信號之頻率係與該直流馬達之一迷^ 授信 比。 &成正 11·如申請專利範圍第1 〇項所述之啟動電路，其中 該直流馬達之速度係啟動於一低速度，而於該觸發電、 、交遠控制信號時，該直流馬達之速度改變為一高逮度。改 1 2 如申請專利範圍第1 1項所述之啟動電路，盆丄 該觸發電路係為一比較器。 ，、中 ^ 如申凊專利範圍第9項所述之啟動電路，其中社 讲，，，電路係為一頻率電壓轉換電路，用以將該回#二 頻率轉換為該第四信號。 … 該ϊ率電m專利範圍第13項所述之啟動電路，其中 _夷羊電壓轉換電路係包含·· 頻忐a一低通渡波器’用以濾除該回授信號之頻率之一古 第一，以產^一第一信號·， 阿 一作啼伽比較器’係電連接至該第一低通濾、波器，使該第 一第厂參考信號比較，以輸出一第二信號； 一比較器，係電連接至該第一比較器，藉以使該第 523973， --一案號8711B似 六、申請專利範圍 n第二參考信號比較，使該第二信號反相 第二k就；以及 j出 該第二#比較丄器，籍以遽 •其中 信號係 一第二低通濾波器，係電連接至該第二比較器， f3亥第三信號之一高頻成份，以輸出該第四信鱿， 5 . 1如申請專利範圍第1 4項所述之啟動電路 ^ 一信號大於該第一參考作辦時，輸出之該第-為一具週期性之信號。 。⑴ '其中 信號係 i 1 i如申請專利範圍第1 4項所述之啟動電路 =f 一信號小於該第一參考信號時，輸出之該第二 馮一固定電位。 σ儿 如申請專利範圍第1 6頊所述之啟動電路，其中 H疋電位係為一低電位。 控制啻如申請專利範圍第1項所述之啟動電路，其中該 一电路係為一電流控制電路，該電流控制電路係包含： 電路之開關，用以因應該控制信號之改變而使該電感性 _ 電流變大；以及 電路艮日裝置，係電連接該電子開關，以於啟動該電感性 1 9可限制該電感性電路之電流。 該電如申請專利範圍第1 8項所述之啟動電路，其中 ^ 開關係為一電晶體，以於該控制信號為一高電位時 該雷戌如申請專利範圍笫丄y項川地 < 紙初％ —，六τ 2 1 =生電路係為一直流馬達。 如申請專利範圍第1 8項所述之啟動電路，其中 2 〇 “兔感性電路之電流變大。 第1 9項所述之啟動電路，其中

   申請專利範固 ____ °亥限流裝置係 制該電感“ί —電阻S ’係於該電感性電路啟動時，限 2 2 ·如電路之電流0 Π感性電申二專流第t 其方法為一種啟動方法’係藉以多段啟動一電感性電路， 因應該曹# t ’ 1流，：Λ電路之一回授信號，增加該電感性電踗 2 4 乂夕段啟動該電感性電路。 电路之 該電残性t申明專利範圍第2 3項所述之啟動方法， 2 =饮性電路係為一馬達。 其中 該馬達#如/請專利範圍第2 4項所述之啟動方法，^ 2 1運係為一直流馬達。 其中 哕| 士如申請專利範圍第2 5項所述之啟動方法， &馬達之該回授信號係為一具一頻率對應於該亩、中 建之一轉速之方波信號。 直、馬 其中 以轉換 ^ ^ 如申請專利範圍第2 6項所述之啟動方法 广方波彳§號之該頻率更藉由一頻率電壓轉換電路， 為一等效該直流馬達轉速之電位。 2 8 ·如申請專利範圍第2 6項所述之啟動方法，其 破等效該直流馬達轉速之電位係用以與一對應於該吉、中 、去 具流 :之-設定轉速之參考電位比較，而於大於該參考電位.、、、 時，增加該直流馬達之該電流。 2 9 ·如申請專利範圍第2 8項所述之啟動方法，其中 増加該直流馬達之該電流係用以提升該直流馬達之讀轉

   第16頁 523973 案號 87116464 曰 修正 六、申請專利範圍 速。 3 0· 如申請專利範圍第2 8項所述之啟動方法，其中 該等效該直流馬達轉速之電位更用以與多個對應於該直流 馬達之各設定轉速之參考電位比較，而於每次大於該等參 考電位時，增加該直流馬達之該電流一次，以提升至該直 流馬達全速運轉為止。

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