TWI226746B

TWI226746B - Motor driving device and motor driving method

Info

Publication number: TWI226746B
Application number: TW091135235A
Authority: TW
Inventors: Taishi Iwanaga; Yasunori Tamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2005-01-11
Also published as: EP1318595A2; JP3672866B2; CN1298103C; TW200301992A; US20030102832A1; DE60212049T2; EP1318595B1; DE60212049D1; KR100588711B1; KR20030045650A; CN1423411A; EP1318595A3; JP2003174789A; US6940239B2

Description

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一、【發明所屬之技術頷域】本發明係關於:馬達的驅動技術之馬達驅動技術。特別是關於PWM控制二、【先前技術】及w相"ΓΓ、童來控Λ對馬達、線圈的通電以驅動3相（u相、v相先前的I、查,刖的馬達驅動裝置的構成如圖2 2中所示。處理部2、、:區雷動裝置包括··驅動馬達的電源1、霍爾信號 fi PWM松電切換部3、位準轉換部4、振盪器5、比較哭 K 及放大其兩端電壓之放大器a。干趙ϊ ί號處理部2從霍爾元件輸入霍爾信號，產生指 ;m置之邏輯信號。通電切換部3輪入此邏輯信號來電及圖Λ3:…通電切換部3來決定通電相二i 23(t)V:f 流的電流值之扭力指令信號Μ。圖 ° 目電流、圖2 3 (b )說明v相電流、圖2 3 (c )戈明w :”、圖23⑷說明扭力指令信號TQ。圖(兄明抽上方為通Wee電流，在下方為(通、二f圖23中’因為扭力指令信號7 :夂 =電流作為一電流或Slnk電流來流時的電流值各 1?0。的的馬達驅動衣置中對馬達線圈的通電’在電氡角 20的，間，對應到扭力指令信號tq之電流值來流礼角

Source電流（或sink電流）。在接著的電氣請。的期間，

1226746 五、發明說明（2) 不進行通電，電流值成為零。然後，換成S i n k電流（或 S 〇 u r c e電流）’進行相同的通電。此種矩形波的相電流的3 相差電氣角1 20 °來通電，在任意的時刻中，source電流1 相及S i nk電流1相合計2相被通電，剩下的1相則不通電。先前的馬達驅動裝置中之通電切換部3，決定S〇urce電流側的1相及Si nk電流側的1相的合計2相作為通電相。每隔電氣角60°來決定通電相。 PWM控制部7 ’對通電切換部3所決定之通電相使用pwm 控制信號P來進行PWM控制。當PWM控制信號P開啟（αΝ)時，經由通電切換部3及位準轉換部4，半橋電路的電晶體被鎖住（La t ch On )，從電源1對馬達線圈流電流。當pi%控制信號P關閉時，半橋電路的電晶體被解鎮，停止從電源1流入電流。PWM控制信號p所控制的可以是s〇urce電流側或。^ 電流側中的任一者的電晶體，未被pwM控制側的電晶體被固疋在開啟。在此係對S〇ur ce電流侧的電晶體做"Μ控制，將Sink電流側的電晶體固定在開啟。因此，圖23U) (b ) (c )中’斜線的部分被p魏控制。三、【發明内容】發明所欲解決的誤韻先前的馬達驅動裝置，如圖23中所示，在相電流切換的地方會產生相電流的急劇的變化。此種相電流的急劇變化會使馬達產生振動，亦是馬達產生嗓音的原因。有鑑於上述的問題，本發明的課題是在控制之馬

1226746 五、發明說明（3) 達：動技術中，實現不會發生急劇相電流變化之通電相的刀換，以降低馬達:的振動及馬達產生的噪音。的方式為了解決上述課題之本發明中之裝置，是一種使用 PWM來控制對馬達線圈通電以驅動馬達之馬達驅動裝置，其中包括：在每個特定週期決定要進行PWM控制之第1及第 2通電相之通電切換部、輸入原扭力指令信號，產生對應 =該原扭办指令信號振幅的第i及第2扭力指令信號之扭力，令仏號產生部、輸入上述第丨及第2扭力指令信號及檢測供給到上述馬達之電流之電流檢測信號，將該第丨及第2 扭力扣令^唬與該電流檢測信號分別比較，輸出第1及第2 =較結果之比較器、產生第丨及第2設定脈衝信號之振盪态、及輸入上述第1及第2設定脈衝信號及上述第j及第2比 ^結果，依據該第丨設定脈衝信號及該第丨比較結果來產生第1 PWM控，信號，依據該第2設定脈衝信號及該第2比較結果來產生第2 PWM控制信號之pwm控制#;對上述通電切換部所決定之第1及第2通電相的通電，分別依據上述pwM控制部所產生之第1及第2 PWM控制信號並聯地進行pWM控制。依據本發明的馬達驅動裝置，對通電切換部所決定之第1及第2通電相，可以依據扭力指令信號產生部所產生之相異扭力指令之第1及第2扭力指令信號的電流值，並聯地進行以PWM控制之通電。藉此可以平順地進行相電流的切

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上述扭力指令:信號產生部最好可以成 p 5 11 弟指令信號，上述比較器比較 _^弟3扭力各令信號與上述電流檢測信號，輸出第3比較 t 發明的馬達驅動裝置中具有遮蔽部，對其輸入上述第1及弟2P WM控制作號及上诚笛】也 ^ ^ ^ ^ , 让市'1乜现及上述弟1、第2及第3比較結果，依據该苐1及第2 P W Μ控制作赛男兮始。丨+ 卜 M M权刺乜派及该第3比較結果，來控制該第1及第2的比較結果之有無遮蔽。藉此，例如在以高扭力來控制以PWM控制來通雷砗r LV价祕，。 ^ 了以依據此2相上所通電之電流值來進行P W Μ控制。 >具體而吕’上述遮蔽部最好是當上述第1及第2ρ觀控制信號全都是開啟狀、能Μ _ j段狀恶的期間，將上述第1及第2比較結果加以遮蔽。此外，上述遮蔽部，當上述第1及第2PWM控制信號都開啟狀恶的期間，從上述第3比較結果檢測到上述電流 :咖虎的電位達到上述第3扭力指令信號的電位時，解 :亡述第1及第2比較結果中的任一者的遮&，對另一邊的遮叙則在特定的期間内不予解除。此=，在上述特定週期中，最好持續增加上述第i扭 %二:仏號，同時持續減少上述第2扭力指令信號，上述遮敝4則在^述檢測時，解除上述第2比較結果的遮蔽。此1 ’最好在上述特定週期中，持續增加上述第1扭曰7 k #b，同時持續減少上述第2扭力指令信號，上述

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五、發明說明（5) 遮蔽部’在上述檢測時，當此時是在〜、時解除上述第1比較結果的遮蔽，當在上’述、特V1期的前半半時則解除上述第2比較結果的遮蔽。^、疋週期的後另一方面，具體而言，上述比車交以各別的比較器將上述第i、第2及第：較器，述電流檢測信號分別加以比較。曰7化號與上、具體而言，本發明中之馬達為3相民、* ^ 達驅動裝置中之上述通電切換部對上、…’本發明的馬線圈上所通電之相電流的週期，二:達之各相的馬達第1及第2通電相。電氣肖6 0。切換上述具體而言，本發明中之馬達為4 達驅動裝置中之上述通電切換部^相馬達，本發明的馬馬達線圈上所通電之相電流的週、亡述馬達中之各相的上述第1及第2通電相。 ’ ’母隔電氣角90。切換 ^ J扭力指令信號產生部，最好產生相當於該轉子檢測信號的週期翰入轉子檢測信號，週期的上述第1及第2扭力指令信號。之上述電氣角期間之上述扭力指令信號產生部f最°杯曰號，使用將該轉子檢洌信號依上述J =輪入轉子檢測信號來產生上述第1及第2扭力指令^ $氣角加以分割後之信另一方面，具體而言，本發明的u 述振盪器會產生週期相互獨立 J馬達驅動裝置中之上號。、述第1及第2設定脈衝信具體而f，本發明的馬達驅置中之上述振盪器，画第10頁 1226746 五、發明說明（6) 使第1及第2設定脈衝信號的相位差隨著上述馬達的轉速來變化，來產生上述:第1及第2設定脈衝信號。具體而言，本發明的馬達驅動裝置中之上述pwM控制部，隨著上述第1設定脈衝信號，開啟上述第丨pWM控制信唬，隨著上述第2設定脈衝信號，開啟上述第2pwM控制信號。具體而言，本發明的馬達驅動裝置中之上述pwM控制 ^、田從上述第1比較結果檢測出上述電流檢測信號的電

位達=十述第1扭力指令信號的電位時，關閉上述第1 pWM =制L旒，當從上述第2比較結果檢測出上述電流檢測信 ::位達到上述第2扭力指令信號的電位時，關閉上述弟2PWM控制信號。部本發明的馬達驅動裝置中之上述PWM控制 „ gt μ二*述第1 P龍控制信號時開始經過特定期間之後，二妒婉2第1^WM控制信號’從關閉上述第2PWM控制信號時歼。:=特疋期間之後，開啟上述第控制信號。 PWM來為了解決上述課題，本發明中之裝置是以在各個胜？達線圈通電之馬達驅動方法，其中包括： ΓΛΞΓ;:產生對應到所加上之原扭力指令丄號之扭力指令信號產生步驟、將上述第電流檢、、|彳f ΐ k號與所檢測出供給到上述馬達之電流之 :定加以比較之比較步驟、及依據第1及第2 °又脈衝“虎及上述比較步驟的比較結果來產生第i及第

1226746 五、發明說明（7) 2PWM控制，號之pwM控制步驟；分別依據上述pwM控制步驟所產生之第1及第2 pWM控制信號，並聯地MM控制對上電切換步驟所決定之對第1及第2通電相之通電。一依據本發明的馬達驅動方法，對通電切換步驟宗 =第1及第2，電相，可以依據扭力指令信號產生步驟所產之目異之第1及第2扭力指令信號的電流值，並聯 PWM控制之通電。藉此可以平順地切換相電流。P也進仃 j述扭力指令信號產生步驟最好是可以產生將上述第 H弟!扭力指令信號加以合成之第3扭力指令信號，比較：上述第3扭力指令信號與上述電流檢測信號加以比 .驅動方法具有遮蔽步驟，依據上述第1及第工，h唬及上述比較步驟的比較結果來控制有盔比較結果的遮蔽。 … ^ IUPWM據十例如當以高扭力來控制馬達時，當同時對2相乂PWM控制來通電時，可以依據通電到做PWM控制。 4 心电机值來 =而t，本發明中之馬達為3相馬彡，而本發明的馬違驅動方法中之上述通電切換步驟，對上述馬達中之各 :目達線圈所通電之相電流的週期，每隔切換上述第1及第2通電相。木 3達2::由本發明中之馬達為4相馬達，而本發明的 m方法中之上述通電切換步驟，對上述馬達中之各達線圈所通電之相電流的週期，每隔電氣角9〇。來切換上述第1及第2通電相。

1226746 五、發明說明（8) 四、【實施方式】：· 以下參照圖面來說明本發明的實施形態。 (第1實施形態）圖1—說明本發明的第1實施形態中之馬達驅動裝置的成。本實施形態中之馬達驅動裝置，藉著PWM控制對馬' 線圈的通電來驅動3相（u相、V相及W相）馬達，其包括''有· 驅動馬達的電源1、霍爾信號處理部2A、通電切換部3 A、· 位準轉換部4、振盪器5A、比較部6A、PWM控制部7A、扭Λ 私令^唬產生部8、遮蔽部9、並聯連接之3組半橋電路、電流檢測電阻R及放大其兩端電壓之放大器Α。控制對U相馬達線圈C1通電之半橋電路包括··控制 Source電流通電之電晶體TrU，及控制。肚電流通電之晶體Tr 12。同樣地，控制對v相馬達線圈C2通電之半橋電路包括··控制Source電流通電之電晶體Tr21，及控制。^ 電流通電之電晶體Tr22。控制對W相馬達線圈㈡通電之半橋電路包括：控制Source電流通電之電晶體Tr31，及控制 Sink電、流通電之電晶體Tr32。 "" 在電晶體Tr 11及Trl2的汲極與源極之間，與加上閘極電壓後的電流方向相反方向上分別連接二極體Du及〇12。同樣地，在電晶體Tr21及Tr22的汲極與源極之間，與加上閘極電壓後的電流方向相反方向上分別連接二極體D2i及 D22。在電晶體Tr31及Tr32的汲極與源極之間，與加上閘 1226746 五、發明說明（9) 極電壓後的電流方向相反方向上分別連接二極體D3 1及 D3 2 ° : 霍爾信號處理部2 A輪入來自霍爾元件的霍爾信號，產生指示轉子位置之邏輯信號。通電切換部3 A輸入此邏輯信號來決定通電相。圖2中說明通電切換部3 A所決定之通電相上所通電之相電流及決定相電流的電流值之各種扭力指 •令信號。圖2 (a )說明U相電流、圖2 ( b )說明v相電流、圖 2 ( c )說明W相電流。圖2 ( a ) ( b ) 電Source電流，其下方為通電S i nk電流。

圖2(d)中說明相當於本發明的第1扭力指令信號之增加扭力指令信號TQ1、相當於第2扭力指令信號之減少扭\ 指令信號TQ2及相當於第3扭力指令信號之合計扭力指令七 JTQ3。這些扭力指令信號TQ1、TQ2&TQ3係以扭力指令^ U:8來產生’對相電流的週期相當於電氣角60。的。二期；ϊ ί t ϊ丨“】加扭力指令信號tqi在電氣角60 少。人: : 1咕TnQ扭力指令信號TQ2則持續減扭力指令信號TQ2的合成。扭力^々信號TQ1與減少

對本實施形態中之馬達驅動壯里ώ b ^ c2及C3的通電，在電氣㈣。 S⑽電流）跟據增加扭力指令信^ S〇Ur=電流（或值’接著的電氣角6。。的期間之電流如來減少電流值。然後，改$據^少&扭力指令信號成Sink電流（或Source電

1226746 五、發明說明（10) 流），進行同樣的通電。此種梯形波相電流的3相，互相平移電氣角1 2 0。來通電，全體來說’依據增加扭力指令信號T Q1之通電相、依據減少扭力指令彳s 5虎T Q 2之通電相及依據合計扭力指令信號TQ3之通電相，每隔電氣角60。來切換。通電切換部3 A選擇S 〇 u r c e電流側的2相及S i n k電流側的1相作為某個電氣角6 0 °的區間中之通電相。在接著的電氣角60 °的區間中，選擇Source電流侧的1相及Sink電流側的2相作為通電相。Source電流侧或Sink電流側所選擇之2相的通電相，相當於依據增加扭力指令信號τ q 1之通電相及依據減少扭力指令信號TQ2之通電相，對這些通電相的通電是以PWM來控制。這些的相反側的Sink電流侧或 Source電流側所選擇的1相的通電相，相當於依據合計扭力指令信號TQ3之通電相，控制此通電相之電晶體固定在開啟。因此，圖2(a) (b) (c)中，斜線的部分是被PWM控制。位準轉換部4與先前的馬達驅動裝置中的具有相同的構成，根據來自通電切換部^的信號，加到半橋電路的各電晶體，的閘極電壓。振盪器5 A產生相當於本發明的第1及第2設定脈衝信號之設定脈衝信號SP1及SP2，輸出到PWM控制部7A。此設脈衝信號SP1及SP2是使PWM控制部7A所產生之PWM控制传 P1及P2開啟之時序。 °〜比較部6A具有3個比較器61、62及63。比較器61比較

弟15頁 1226746 五、發明說明（11) --- =指令信號TQ1與電流檢測信规，輪出相當於本發明二弟，較結果之比較結果CR1。比較器62比較扭力指令信號TQ2與電流檢測信號“，輸出相當於本發明的較社 :之比較結果CR2。比較器63比較扭力指令信號TQ3與電；核測信號DS的比較，輸出相當於本發明的第3比較結果之 =較結果CR3。電流檢測信號DS是馬達線圈上通電之電流流經電流檢測電阻R時電流檢測電阻r兩端的電壓經放大器 A放大後之信號。 PWM控制部7 A輸入來自振盪器5A的設定脈衝信號sp 1及 SP2 ’及來自比較部6A的比較結果CR1及CR2，產生用來實現圖2所示之相電流通電的pwm控制信號pi及P2。PWM控制信號P1及P2相當於本發明的第1及第2PWM控制信號。PWM控制部7A將PWM控制信號P1及P2輸出到通電切換部3A，對通電切換部3A所決定之Source電流側或Sink電流侧的2相的通電相並聯地進行PWM控制。扭力指令信號產生部8輸入相當於本發明的原扭力指令信號之扭力指令信號TQ，及經霍爾信號處理部2A波形整形後之霍爾信號DT21、DT22及DT23，產生增加扭力指令信號TQ1、減少扭力指令信號TQ2、及合計扭力指令信號 TQ3。霍爾信號DT21、DT22及DT23相當於本發明的轉子檢測信號。 . 圖3是說明扭力指令信號產生部8的内部構成。扭力指令信號產生部8包括區間分割部8 1、合成部82、及調幅部 83，直接利用霍爾信號DT21、DT22及DT23的波形來產生各

第16頁 1226746 五、發明說明（12) 種扭力指令信號TQ1、TQ2及TQ3。首先，區間分：割部81輸入霍爾信號DT21、DT22及 DT23(圖4(a))，產生每隔電氣角60 °分割後之分割信號 DT811、DT 812、DT813、DT814、DT815 及DT816C 圖 4(b))。接著，合成部82分別以分割信號DT811、DT812、 DTT813、DT814、DT815 及DT816 來切割霍爾信號DT21、DT22 及DT23，透過差動電路來產生遞增之三角波DT821及遞減之三角波DT8 22 (圖4(c))。而且將三角波DT821及DT822加以合成來產生固定值之合成波DT 823 (圖4(c))。最後，調幅部83對合成部82所產生之三角波DT821及DT82 2與合成波 DT823，根據扭力指令信號tq來調幅，從三角波DT82i產生增加扭力指令信號TQ1，從三角波DT822產生減少扭力指令信號TQ2，及從合成波DT823產生合計扭力指令信號TQ3。遮蔽部9輸入來自比較部6A的比較結果CR1、CR2及 CR3 ’及來自p麗控制部7 a之PWM控制信號P1及P2，根據PWM 控制信號P1及P2與比較結果CR3來進行比較結果CR1 &CR2 的遮蔽處理。此遮蔽處理將在後面詳細地說明。以下，使用圖5的流程圖來說明上述構成中之馬達驅動裝置，所進行之PWM控制。以下的說明是假設馬達被以低扭力^驅動，PWM控制信號p丨及？ 2都不會成為開啟狀態。一當PWM控制開始時，在步驟S 1確認是否被輸入設定脈，仏就SP 1 ’若未被輸入則前進到步驟S2，若有被輸入則則進到步驟s 3。在步驟S 2確認是否被輸入設定脈衝信號 SP2 ’若未被輸入則回到步驟§1 ’若被輸入則前進到步驟

1226746 五、發明說明（13) " — " ' ' S7 〇在步驟S3中使PWM控制信號P1開啟。然後前進到步驟 —、’確認PWM控制信號ρ〗&P2是否都是開啟狀態。在此的况明由於假設都不會成為開啟狀態，所以前進到步驟s 5。在步驟S5中破認電流檢測信號Ds的電位是否達到增加 =f指令信號TQ1的電位，若是沒有達到則回到步驟S4曰， 4尺達到則鈾進到步驟S6。在步驟S6中，使PWM控制信號關閉，然後回到步驟S i。口儿在步驟S7中使PWM控制信號P2開啟。然後前進到步驟 ―、，確認PWM控制信號pi及P2是否都在開啟狀態。在此的 α兄明由於假設都不會成為開啟狀態，所以前進到步驟s 9。在步驟S9中確認電流檢測信號Ds的電位是否達到減少，力指令信號TQ2的電位，若是沒有達到則回到步驟S8，則前進到步驟Sl0。然後，在步驟sl〇使pwM控制 L號P2關閉，回到步驟s 1。接著，使用將圖2之時刻11的前後在時間軸上放大後 ^6的時序圖來說明上述以PWM來控制對馬達線圈通電的狀恶。在時刻tl所屬於之電氣角6〇。的區間中的通電相， fs〇urce電流側選擇v相及¥相，在Sink電流側選擇u相。v =是依據pwm控制信號？1來進行PWM控制，W相電流是依據PWM控制信號P2來進行PWM控制。，一圖6(a)中說明設定脈衝信號spi及sp2。此處的設定脈衝仏#uSPl及SP2為週期相同’相互偏移半週之脈衝。圖6(b)中說明PWM控制信號^及”。圖6(c)中說明電

1226746 五、發明說明（14) 流檢測號D S。圖6 ( d )中說明V相電流，圖6 (e )中說明w相電流。圖6(b) (c): (d)中之期間a相當於PWM控制信號P1開啟的期間，圖6 ( b) ( c ) ( e)中之期間b相當於pWM控·制信號 P 2開啟的期間。在圖6 (d ) ( e )中之期間c，流動回生電流。 PWM控制部7A輸入設定脈衝信號SPi使PWM控制信號？1 開啟。藉著開啟PWM控制信號P1，通電切換部3A透過位準轉換部4，使對應到PWM控制信號？1之通電相之v相的 Source電流側的電晶體Tr21鎖住，從電源1流入s〇urce電流。控制Sink電流側的通電相之u相之電晶體Trl2在時刻 ΐ 1所屬於之電氣角6 0。的區間中，被固定在開啟。圖7說明此時馬達線圈上所流的電流。當pWM控制信號 P1 0開啟時，如圖7中的實線所示一般，依電源卜電晶體 Tr21\馬達線圈C2 -馬達線圈ci -電晶體Trl2的方向流動電流。最後流入電流檢測電阻R，產生電流檢測信號D s。圖7 中虛線所示的電流，此時，作為回生電流流到馬達線圈。電流檢測信號DS的電位漸漸地增大，然後達到增加扭力指令彳§ ^TQ1的電位（圖6 ( c ))。此時，比較部6 a中之比較器61'的比較結果“1的輸出發生變化。遮蔽部9在此並不進行遮蔽處理，而將比較結果CR1直接輸出到pwM控 7A。 · PWM控制部7A輸入比較結果⑻，當檢測出電流檢測传號DS的電位達到增加扭力指令信號TQ1的電位時，使pwM 制信號P1關閉。藉此，電晶體Tr21被解鎖。藉著殘存在^

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達線圈上之電能，依馬達線圈C2_馬達線圈Cl_電晶體 T r 1 2 -二極體D 2 2的:方向流動回生電流。接著，PWM控制部7A輸入設定脈衝信號sp2，使pwM俨制信號P2開啟。當PWM控制信號P2成為開啟，通電切換ς 3Α透過位準轉換部4，使對應到PWM控制信號“之通電相之 W相的Source電流側的電晶體“”鎖住，從電源1流入 Source電流。控制Sink電流侧的通電相之^^ =電\

Trl2接著開啟。日日股圖8說明此時的馬達線圈所流的電流。當pwM控制俨號 P2開啟，如圖8中的實線所示一般，依電源卜電晶體τ/3ι_ 馬達線圈C3-馬達線圈C1_電晶體Trl2的方向流動電流。最後流^電流檢測電阻R，產生電流檢測信號DS。圖8中以虛線所不的電流，是剛才當PWM控制信號ρι關閉後， 1 達線圈的回生電流。 …、電流檢測信號DS的電位漸漸地増大，然後達到力指令信號TQ2的電位（圖6(c))。此時，比較部6八中之比較器62的比較結果CR2的輸出發生變化。遮蔽部9在此並不進订遮敝處理，而將比較結果CR2直接輪出到pwM控制 7 A 〇 PWM控制部7A輸入比較結果CR2，當檢測出電流檢測信號DS的電位達到減少扭力指令信號TQ2的電位時，使"Μ 制信號P2關閉。藉此，電晶體。31被解鎖。藉著殘存在= 達線圈上之電能，依馬達線圈C 3 _馬達線圈[1 _電晶體… T r 1 2 -二極體D 3 2的方向流動回生電流。 _

第20頁 1226746 五、發明說明（16) 接著，說明圖2中時刻t 2所屬於之電氣角6 0 °的區間中之PWM控制。此區間是時刻11所屬的區間的下一個區間。在時刻t 2所屬之電氣角6 0。的區間中的通電相，在 Source電流側選擇v相，在Sink電流側選擇U相及W相。W相電流依據PWM控制信號P1進行PWM控制，U相電流依據PWM控制信號P2進行PWM控制。再次使用圖6作為將時刻12的前後在時間軸放大後之時序圖。圖6 ( d )中說明W相的S i n k電流，圖6(e)中說明U相的Sink電流。

?^^控制部7八輸入設定脈衝信號3?1，使？11«控制信號 P1開啟。當PWM控制信號P1開啟，通電切換部3A透過位準轉換部4使對應到PWM控制信號P1之通電相之w相的Sink電流側的電晶體Tr32鎖住。控制Source電流側的通電相之V 相之電晶體Tr21在時刻t2所屬之電氣角60。的區間中被固定在開啟。圖9中說明此時馬達線圈上流的電流。當pWM控制信號 P1被開啟，如圖9中的實線所示一般，依電源卜電晶體& Tr21-馬達線圈C2-馬達線圈㈡―電晶體Tr32的方向流動電流。最後流入電流檢測電阻R，產生電流檢測信號Ds。中以虛，線所示之電流，為馬達線圈上的回生電流。電流檢測信號DS的電位漸漸地增大，然後達到择力，令信號TQ1的電.位（圖6(c))。此時，比較部6人中曰之ϋ比丑較裔6 1的比較結果cri的輸出發生變化。遮蔽部g在此進灯遮蔽處理，而將比較結果CR1直接輸出到pWM控制部不

第21頁 I _ 1226746 五、發明說明（17)

Fd/aH控制部7A輸入比較結果CR1 ’ f檢測出電流檢測信 ‘二到增:加扭力指令信_的電位時，使PWM控 m 藉此，電晶體㈣被解鎖。藉著殘存在馬 ί,ίΛ,電能，依馬達線圈C2-馬達線圈.二極細卜冤日日體Tr21的方向流動回生電流。接著，PWM控制部7A輸入設定脈衝信號sp2，使pwM杵制:號P2開啟。當PWM控制信號？2成為開啟，通電切換； ϋ相位部4，使對應到PWM控制信號？2之通電相之 = 電晶體TH2鎖住。控制s〇urce電流侧的通電相之v相之電晶體Tr2丨也接著被開啟。 _^，〇 == ”線圈上流的電流。當剛控制信號幵 ° 中的貫線所示一般，依電源1 -電晶體馬Λ線圈C2—馬達線圈C1—電晶體Tri2的方向流電二二ί:公電流檢測電Μ，產生電流檢測信細。圖 ^ ^不的電流，是剛才當PWM控制信號Pl關閉後，流入馬達線圈之回生電流。的電位漸漸地增大，然後達到減少扭力和令WTQ2的電位（圖6(c))。此時’比較部^中 :父器62'=結果CR2的輸出發生變化。遮蔽則在此並不 7A <丁 ’成敝地5 ，而將比較結果CR2直接輸出到PWM控制部 PJM控制部7A輸入比較結果CR2，檢測出電流檢測信號 DS的電位達到減少扭力指令信號: 號_。藉此’電晶體Trl2被解鎖。藉著殘存在= 第22頁 1226746 五、發明說明（18) 圈上之電能，依馬達線圈C2-馬達線圈C1-二極體DU-電晶體T r 2 1的方向流動:·回生電流。以上是假設馬達被以低扭力驅動來說明PWM信號P1及 P2都不會成為開啟狀態之PWm控制。接著，假設馬達被以同扭力來驅動的情況。當馬達被以高扭力來驅動時，對馬達線圈的通電量增加。因此，PWM控制信號？1及“都成為開啟狀態，對Source電流侧或Sink電流側的2相將同時發生通電。以下，使用圖5的流程圖來說明當ρψΜ控制信號pi 及P2都開啟的狀態時之PWM控制。，當PWM控制信號pi及P2都成為開啟狀態，從步驟S4或 S8 $進到步驟si }。在步驟8丨1，以比較部β Α的比較結果 CR1及CR2作為遮蔽前進到步驟S1 2。以比較結果cri及CR2 作，遮蔽的理由如下。當PWM控制信號P1 &P2都成為開啟 $態時’電流檢測信號DS成為顯示s〇urce電流側4Sink電 ^側中2相同時通電時之合計電流。因此，增加扭力指令信號TQ1及減少扭力指令信號TQ2並非此時的電流檢測信號 DS的比較對象，若加以比較則會輸出錯誤的比較結果。在步驟S 1 2中確認電流檢測信號Ds的電位是否達到合什扭力 '指令信號TQ3的電位，在達到為止將重複步驟S1 2。一旦達到則前進到步驟S 1 3。在步驟S1 3使PWM控制信號P2關閉，只解除比較結果 CR2的遮蔽，然後前進到步驟S14。此處，在PWM控制信號 P1 f W關閉PWM控制信號P2的理由如下。因為PWM控制信號 P1疋用來對依據增加扭力指令信號Ml之相電流做pWM控

第23頁 1226746 1、發明說明（19) " ' "" ' — -- 制，另一方面，PWM控制信號P2是甩來對依據減少扭力浐令信號TQ2之相電流做PWM控制。因此·，控制電力漸漸增曰大之PWM控制信號？1會較控制漸漸減少之pwM控制信號μ，㊉，較長的開啟時間。於是，為了使PWM控制信號？1的開啟7" 日寸間盡可能長，先使PWM控制信號P2關閉。在步驟S14，從步驟S12中電流檢測信號])3的電位達到合計扭力指令信號TQ3的電位時開始，經過特定期間tmi 後，解除比較結果CR1的遮蔽後回到步驟S4。此處，直到解除比較結果CR1的遮蔽為止，間隔特定期間tml之理由如下。在步驟S13中關閉PWM控制信號P2之後，電流檢測信號 DS成為表示PWM控制信號？1開啟時通電之電流。但是，在，閉PWM控制信號P2之後，因為關閉前的電力殘留在放大内，可能造成比較結果CR1發生錯誤。此特定期間敢好是數百ns左右。以下使用圖2中之時刻t丨的前後在時間軸上放大後之圖11的時序圖來說明上述以PWM來控制對馬達線圈通電之狀態。在時刻tl所屬之電氣角60。的區間中的通電相，在 Source電流側是選擇V相及w相，在Sink電流側是選擇u 相。V相電流是以PWM控制信號p 1進行ρψΜ控制，w相電流是以PW.M控制信號P2進行PWM控制。圖11 (a)說明設定脈衝信號SP1及SP2。此處之設定脈衝彳a號S P1及S P 2為週期相同’相互偏移半週期所產生之脈衝。圖11 (b)說明P WM控制信號p 1及p 2。圖11 ( c)說明電流

第24頁 1226746 五、發明說明（20) ---- 檢測信號D S。圖1〗（却、BB P 1 rtTir , 口 1 1、况明V相電流，圖11 ( e )說明W相電 ^ °圖1 1 (b) (c) (d)中之期間a相當於開啟pwM控制信號

Pl$期間’圖i1(b) (c)(幻中之期間b相當於開啟pw控素J L號P 2的期間。在圖丨丨（d )(㊀）中之期間[流動回生電 /；，L圖11 (C)中之期間D相當於開啟PWM控制信號P1及P2的期間。。PWM斧制部7A輸入設定脈衝信號SP1，開啟PWM控制信唬P1。s PWM控制信號pi開啟，通電切換部3A透過位準轉換部4，使對應到PWM控制信號？1之通電相之v相的電流側的電晶體Tr21鎖住，從電源}流入s〇urce電流。控制Sink電流側的通電相之u相之電晶體Trl2在時刻所屬之電氣角6 0的區間中被固定在開啟。電流檢測信號DS的電位漸漸地增大，而接近增加扭、力指=信號TQ1的電位（圖11(c))。但是，在達到增加扭力指令信號TQ1的電位之前，PWM控制部7A輸入設定脈衝信號 SP2，使PWM控制信號P2開啟。當pWM控制信號？2開啟，通電切換部3A透過位準轉換部4，使對應到pWM控制信號p2之通電相之W相的Source電流側的電晶體7^31鎖住，從電源1 流入Source電流。從此時開始，開始同時通電¥相及w相的 2相。當遮蔽部9檢測出PWM控制信號ρι及”都成為開啟狀態’以比較部6A的比較結果CR1及(^2作為遮蔽，輸出到 PWM控制部7A。因為比較結果CR1及CR2被遮蔽，所以控制部7A不關閉PWM控制信號P1及？2，持續對v相及w相通

第25頁 1226746 五、發明說明（21) 電。電流檢測信號DS的電位漸漸地增大，然後達到合計扭力指令信號TQ3的電位。此時，比較部^中之比較器63的比較結果CR3的輸出發生變化。遮蔽部9輸入比較結果 CR3 ’當檢測出電流檢測信號…的電位達到合計扭力指令信號TQ3的電位時，解除比較結果CR2的遮蔽。 PWM控制部7A輸入比較結果(^2，當檢測出電流檢測信號DS的電位達到減少扭力指令信號Tq2的電位時，關閉控制信號P2。藉此，電晶體。31被解鎖。以殘存在馬達線圈上之電力來流動回生電流。遮蔽部9，從檢測出電流檢測信號DS的電位達到合計扭力指令信號TQ3的電位開始經過特定期間tml後，解除比較結果CR1的遮蔽。此時電流檢測信號DS的電增加扭力指令信號TQ1。 d未違到力指的電位漸漸地增大，然後達到增加扭比較社果d二：位。此時’比較部6Α中之比較器61的 C 1 ^ ^ 〇 PWM ^ flJ ,P7A ^ , tb ^ 檢測信_的電位達到增加扭力指令 Q的電位時，關閉PWM控制信號以。藉此， . 以馬達線圈上殘留的電力來流動回生電流。接者况明圖2中時刻t2所屬之電氣角6〇。沾广卩目士 PWM控制。此F θ 口士 ” s电乱角60的區間中之此（he間疋時刻t丨所屬之區一時刻12所屬之雷翁备n。的下個區間。在尾亂角60 的&間中的诵雷i曰，—p 流側選擇V相，在Sink雷、、、電相在Source電在hnk電相及w相。w相電流依據

第26頁 1226746 五、發明說明（22) 控制信號？1來進行pfM控制，u相電流依據pwM控制信號仃PWM控制..以下再次使用圖n作為將時刻七2的前 ^日守間軸上放大後之時序圖。圖π (d)表示W相的Sink電 /;,L 圖U ( e )表示U相的s i n k電流。口 PWM控制部7A輸入設定脈衝信號SP1，開啟pwm控制信號pi。當pwm控制信號？1開啟，通電切換部3A透過位準轉換邛4，使對應到ρ ψΜ控制信號p 1之通電相之界相的s丨nk電級側的電晶體Tr32鎖住。控制s〇urce電流側的通電相之v 相之電晶體Tr21在時刻t2所屬之電氣角6〇。的區間中，被固定在開啟。電/’IL檢測指號D S的電位漸漸地增大，接近增加扭力指令信號TQ1的電位（圖U(c))。但是在達到增加扭力指令信號TQ1的電位前，PWM控制部7A輸入設定脈衝信號SP2，使 PWM控制信號P2開啟。當PWM控制信號？2開啟，通電切換部 3A透過位.準轉換部4，使對應到PWM控制信號？2之通電相之 U相的S 1 nk電流側的電晶體τ Γ丨2鎖住。從此時開始同時對u 相及W相的2相通電。當遮蔽部9檢測出pwm控制信號pi及Ρ2都成為開啟狀態，以比較部6Α的比較結果CR1及CR2作為遮蔽，輸出到 PWM控制部7A。因為比較結果CIU及CR2被遮蔽，所以pWM控制部7A不會關閉PWM控制信號P1及？2，持續對u相及w相通電。 . 電流檢測號〇8的電位漸漸地增大’然後達到合計扭力指令信號TQ3的電位。此時，比較部6人中之比較器63的

第27頁 1226746 五、發明說明（23) 比較結果C R 3的輪φ &丄織# a a CR3，當檢測出電二二二。的：：9輸入比較結果电机檢測#號DS的電位達到合古+ j a 信號TQ3的電位時，解除比較結果CR2的遮蔽。。十扭力心令 σ PWM控制部7Α輸入比較結果CR2，當檢 =DS的電位達到減少扭力指令信號二圈上之”來流動回生電流。〜存在馬達線扭力：：;:9號二：測出電流檢測信細的電位達到合計達至1 3力Λ蔽。此時的電流檢測信細的電位尚未 J曰加扭力指令信號TQ1。比較姓2 &時’比較部6Α中之比較器61的 CRi ，當檢測出ΐ =生變化°PWM控制部7Α輸入比較結果信號m的電位Γ 測信號DS的電位達到增加扭力指令解鎖；V、關閉剛控制信射1。藉此，電晶體以片馬達線圈上殘留的電力來流動回生電流。制通電，ΐΐίΓ施形態’對2相的通電相並聯地以ρ籠控的振動並降低危平順地變藉此’可以抑制馬達力遷移到古紐2達卡音。且因為可以平順地控制從低扭间#力，對所有的扭力都可以得到相同的效果。態之“Γ兒：：，在PWM控制信號P1及Ρ2同時在開啟狀信#Ten & φ田電流檢測信號Μ的電位達到合計扭力指令〜、電位時’是關閉PWM控制信號Ρ2，但也可以使

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PWM控制信號？1先關閉。但若是使控制控制信㈣先眺，會使得依據增加扭力指令信^ = Μ ::通：$不*，所以最好是使P髓控制信號P2先關閉：二二流檢測信號DS的電位達到☆計扭力指令“唬TQ3的電位時，在人蚪如 7 ^ 半關閉PWM控制信號pi，:後丰H?TQ3的週期的前在後+關閉PWM控制信號P2 〇祕u i上ί的馬達驅動裝置中具有放大^，但也可以去 f此放大裔A ’而將電流檢測電阻R的

;檢測信號DS。上述圖示中的電流檢測電阻U連接接^ 笔位側、’但也可以連接在例如電源丨之後的高電位侧。一上述的比較部6A具有3個比較器61、62及63，但也可 = PWM控制信^1ΑΡ2同步，藉著選擇與電流檢測信號 DS做比較之扭力指令信號，而只用一個比較器。

上述馬達線圈的回生電流是透過半橋電路的各電晶體的源極與汲極間所連接之二極體來流動。但也可以取代二極體’對與開啟之電晶體串聯之電晶體，移動時序使得半橋電路上不會流貫通電流，來進行相位反轉同步控制。藉此’可以去掉對二極體通電時的壓降損失，以降^馬達驅動裝置的消耗電力。此處之電晶體也可以是功率BJT、功率MOS、IGBT 等。上述中’是輸入來自霍爾元件的霍爾信號來檢測轉子位置，但霍爾信號之外，也可以在使用無感測馬達時，從馬達線圈的逆起電力來檢測轉子的位置。

1226746 五、發明説明（25) (第2實施形態）本發明的第2實施形態中之馬達驅動裝置，具有與第】實施形態甲之馬達驅動裝置中之扭力指令信號產生部8的構成不同之扭力指令信號產生部8 A。其他的構成及動作因為與第1實施形態相同故省略其說明。本實施形態中之馬達驅動裝置的各構成要素及各種信號標示可以參照圖1中之符號。本貫施形悲中之馬達驅動裝置是使用正弦波的相電流來驅動馬達。圖1 2中說明通電切換部3 a所決定之通電相上通電之相電流及決定相電流的電流值之各種扭力指令信號。圖1 2 (a )中說明U相電流、V相電流及w相電流。圖 1 2 (a)中’在時間轴的上方是通電S 〇 u r c e電流，下方則通電S i π k電流。圖1 2 (b)中說明相當於本發明的第1扭力指令信號之增加扭力指令信號TQ 1、相當於第2扭力指令信號之減少扭力指令信號T Q 2及相當於第3扭力指令信號之合計扭力指令作號TQ3。扭力指令信號TQ1、TQ2及TQ3是扭力指令信號2 ^ 部8A所產生，以相當於相電流週期的電氣角6〇。的^間作為週期之信號。增加扭力指令信號TQ1在電氣角6〇。/的期間内持續增加，而減少扭力指令信號TQ2則持續減少。合计扭力指令信號T Q 3是增加扭力指令信號τ q 1與減少扭力指令信號TQ2的合成。扭力指令信號產生部8 A輸入相當於本發明的原扭力指令信號之扭力指令信號T Q ’及經霍爾信號處理部2 a波形整

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形後之霍爾信號DT21、D丁^ . Μ以及U 1 z 3，產生增加扭力指令信號T Q1、減少扭力指令作缺τ π 9 , ? u曰7 L就1 Q2、及合計扭力指令信號 TQ3。圖3說明扭力指令信號產生部8八的内部構成。扭力指令信號產生部8A包括：區間分割部81、合成部82A、及調幅部83 ;直接利用霍爾信號DT21、DT22及〇123的波形來產生各種扭力指令信號。首先’區間分割部8 1輸入霍爾信號DT21、DT22及 DT23(圖13(a))，產生每隔電氣角6〇。來分割後之分割信號DT811 、DT812 、DT813 、DT814 、DT815及DT816(圖 13(b)) °接著，合成部82a對分割信號DT8U、DT81 2、 DT813、DT814、DT815 及DT8 16，從霍爾信號DT21、DT22 及 DT23切出從電氣角〇。到60。的第1正弦波DT821、從電氣角120到180 °的第2正弦波DT8 22及從電氣角60。到120 的第3正弦波DT8 23 (圖13(c))。最後，調幅部83將合成部82A所產生之第i正弦波DT8n、第2正弦波DT822及第3正弦波DT8 23 ’以扭力指令信號Tq加以調幅，從第1正弦波 DT821來產生增加扭力指令信號τ<31，從第2正弦波DT822來產生減少扭力指令信號TQ2，從第3正弦波DT823來產生合計扭力指令信號TQ3。如同上述’依據本實施形態可以對馬達線圈通電正弦波的相電流’進一步實現馬達的低振動化及低噪音化。上述中’是輸入來自霍爾元件的霍爾信號來檢測轉子位置，但霍爾信號之外，也可以在使用無感測馬達時，從

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馬達線圈的逆起電力來檢測轉子的位置。 (第3實施形態）本發明的第3實施形態中之馬達驅動裝置，1 灵&形態中之馬達驅動裝置中之扭力指令信號產生部8 f ^異之扭力指令信號產生部8B。其他的構成及動& ”第1實施形態相同故省略其說明。而且，本實施形能中馬之馬達驅動裝置的各構成要素及各種信號可以參照梗厂、圖1中的符號。 ^ ’、、、不不在扭力指令信號產生部8Β輸入相當於本發明的原扭力指令信號之扭力指令信號TQ，及經霍爾信號處理部2Α波形^ 形後之霍爾信號DT21、DT22及DT23，來產生增加扭力^ = L號T Q 1、減少扭力指令信號T Q 2、及合計扭力指令作夢 TQ3。這些扭力指令信號為步階波。圖1 4說明扭力指令信號產生部8 Β的内部構成。扭力指令k 5虎產生部8 Β包括有：區間分割部8 1、區間細分部8 4、及步階波產生部8 5。首先，區間分割部81輸入霍爾信號DT21、DT22及 DT23 ’產生每隔電氣角6 0 °分割後之分割信號DT8 1 1、 DT812、DT813、DT814、DT8 15 及DT816。接著，區間細分部 84 將各分割信號 DT811、DT812、DT813、DT814、DT815 及DT81 6進一步8分割，產生細分信號0 Ο、θ \、Θ1、Θ 3、04、05、06、及<97。圖15是將其中的分割信號 DT811及DT812取出後的時序圖。圖1 5 (a)中說明分割信號

1226746 五、發明說明（28) -- DT8H及DT812。m5(b)說明對分割信號1^811及肘812之細分信號（9 0到<9 7 :。圖16中說明步階波產生部85的電路構成。步階波產生部85包括有：串聯連接之複數個電阻、對這些電阻供給電流之放大器及電晶體、及用來對與細分信號〇〇到〇 7串聯連接之電阻供給各電壓之開關及邏輯電路；輸入細分信號Θ 0到0 7及扭力^曰令彳§號T Q ’產生增加扭力指令信號τ q 1、減少扭力指令信號TQ2及合計扭力指令信號TQ3 (圖~ 15(c))。 ~ 以上’依據本貫^形悲’錯者改變步階波產生部8 5中串聯連接之複數個電阻的電阻比，可以產生各種不同的扭力指令信號。上述區間細分部8 4是將區間分割信號分別8分割後來產生細分k 3虎’但也可以更細分為1 6分割或3 2分宝ij等。若是更加細分割’可以產生更接近正弦波的步階波之各種扭力指令信號。先前的扭力指令信號產生部8 B是輸入霍爾信號，但不限於霍爾信號，只要可以顯示轉子位置信號即可。例如，也可以在無感測馬達中，輪入馬達線圈的逆起電力。， (第4實施形態） · 本發明的第4實施形態中之馬達驅動裝置，具有與第1 實施形態中之馬達驅動裝置中之振盪器5 A構造不同之振蘯器5 B。其他的構成及動作因為與第1實施形態相同故省略

第33頁 1226746 發明說明（29) 其說明。本實施形r 種信號可以來昭中之馬達驅動裝置的各構成要素及各 #中所標示之符號。振盡姦5 B產峰讷杉

Sp2。圖17中戈明4期相互獨立的設定脈衝信號SP1及卯2的幾個例;。器⑽所產生之設定脈衝信號SP1及相同之例子。圖中說明設定脈衝信號SP1及SP2為率為相異之例:（b)中說明設定脈衝信號SP1及SP2的頻圖1 7 (c)中說明阵^ SP1及SP2間的相位罢思者馬達的轉速來改變設定脈衝信號 dl -般地加大相位差之，子：的轉速為低速時，如差。雜装々丨古、，®成為尚速時如d 2 —般地縮小相位 ^ P $日栌§ 、回速轉動時的相位差，可以加長以PWM來控制2相同時通電的期間。 + t 十、t以上所述’依據本實施形態，例如隨著馬達的轉速來改變設定脈衝隹缺J ^ ^ w化S P1及P 2間的相位差，可以調節以p界μ 來控制對2相同時通電之期間。 (第5實施形態）一本，明的第5實施形態中之馬達驅動裝置，具有與第j 實施形態中之馬達驅動裝置中之pWM控制部7Α構造相異之 PWM控制部JB。其他的構成及動作因為與第1實施形態相同故省略其說明。本實施形態中之馬達驅動裝置的各構成要素及各種信號可以參照圖1中所標示之符號。 PWM控制部7Β，關閉PWM控制信定期間後開啟。舉例來說，圖18(a)中說明設定脈衝;;虎特

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中說明PWM控制信號？1、圖18(c)中說明計數計數脈衝信號CP的週斯較設定脈衝信號SP1 〇五、發明說明（30) spl、圖 18(b) 脈衝信號CP。的週期短許多 PWM控制部7B，從關閉PWM控制信號？1開始數脈衝信體的脈衝到特定數為止，·賴信-號十 Η，間隔一定的PWM關閉期間。當計算計數脈衝脈衝到特定數後，開啟pWM控制信號P1。 β儿勺

_ t =上所㉛，依據本實施形態，藉著保持-定的PWM 門：：日曰士所I Γ抑：：如在低扭力控制時，當PWM開啟時間很短4所產生之馬達轉動不穩。可以低振動化及低噪音化。 Γ /貝現馬達的在PWM關閉期間PWM控制信mpi&p2並不需 19(a)中PWM控制信號pi的PWM關閉期 ^ PWM控制信號？2的？0關閉期間之以可以不同，、圖19〇)中 (第6實施形態）圖20說明本發明的第6實施形嫉杰。太每#…此丄 ^ r i馬運駆動I置的曰以PWM 之馬達驅動裝置’對馬達線圈的通電二Λ驅動4相(u相、v相、w相及χ相)馬達，其包 Ϊ3Β::Ϊ;;之電源1、霍爾信號處理部2Β、通電切換部3 Β 位準轉換部4 A、振邊哭' 5 A、ix h 、 7A、杻力於八户各女丄比較部6A、PWM控制部 7A、租力才日令信號產生部8C、遮 ' 捧雪路、另脸+ +认， t蚊# 9、亚聯連接之4組半橋包路及將電流檢測電阻R及JL而# + r , 亍 A。汉/、兩端電壓放大之放大器

第35頁 1226746 五、發明說明（31) 控制對X相馬達線圈C4通電之半橋電路是由控制 Source電流通電之:電晶體Tr41，及控制Sink電流通電之電晶體Tr42所形成。在電晶體Tr41、Tr42的汲極與源極之間’在與加上閘極電壓之電流的相反方向上分別連接二極體D41與D42。U相、V相及W相因為與第i實施形態相同故省略其說明。振盪器5 A、比較部6A、PWM控制部7A及遮蔽部9 因為與第1實施形態相同，故省略其說明。[ 雈爾#號處理部2 Β輸入來自霍爾元件之霍爾信號，產生顯示轉子位置之邏輯信號。通電切換部3Β輪入^輯戶號來決定通電相。圖21(a)令說明由通電切換部3Β所決定 =通電相上通電之U相f流、V相電流1相電流及χ相電 &。圖21(&)中，在時間軸上方為通電3〇叮(^電流，方為通電S i n k電流。圆^Hb)中說明相當於本發明的第i扭力指令信號之挣 =力指令信號TQ1、相當於第2扭力指令信號之減少扭^ ^k號TQ2及相當於第3扭力指令信號之合計扭力指八 JTQ3。這些扭力指令信號TQ1、⑽及⑽是在扭力指^ 產…相當於相電流週期的電氣角9。。㈣間為週期之信號。增加扭力指令信號TQ1在電 =月續增大，減少扭力指令信號TQ2則持續減少。人呀扭力扣令信號TQ3是增加扭力指令信號TQ1盥 σ 信號TQ2的合成。 /、减〆扭力指令 4相馬達的驅動中，將位相差18()。對合計2對進行p㈣制。亦即，在圖21(a)l；mw

1226746 五、發明說明（32) 相為第1對，V相及X相為第2對，當第〗對依據增加令信號TQ1之電流值被PWM控制時，對控制〇相的s〇urj = 流（或Sink電流）通電之電晶體TrU(或。12)及控制？相二 Sink電流（或Source電流）通電之電晶體Tr32 (或Tr3 士 =關。因此，4相馬達的驅動在實質上成為2相馬達的驅％通電切換部3B選擇第1對作為某電氣角9〇。的區增加扭力指令信號TQ1之通電相，選擇第2對作為減少指令信號TQ2之通電相。選擇第2對作為接著的電力的區間中增加扭力指令信號邝丨之通電相，選擇第丨對減少扭力指令信號TQ2之通電相。才乍為位準轉換部4A根據來自通電切換部3B的信號，加上橋電路中之各電晶體的閘極電壓。、、，牛 ^力，令信號產生部8C輸入相當於本發明的原扭力令信號TQ，及經霍爾信號處理部2B波形^ 指令信號TQ1、竑小如L 士社入α 從土曰刀口扭力，於屮^ 令信號TQ2、及合計扭力指令信 „ 9 ^1比較部6 A。各種扭力指令信號的產生因為與第2貫施形態袓同故省略其說明。為 &叙ί二述；般來構成之馬達驅動裝置中之PWM控制，因為與弟1貝施形態相同故省略其說明。口 f I，依據本實施形態來驅動4相馬達時，對2對進侧控制，可以使相電流平順地變化。曰馬達的振動，並降低來自馬達的噪音。而 1226746 五、發明說明（33) " -~--- 且，因為可以平順地控制從低扭力轉移到高扭力，對的扭力都可以得到郝同的效果。上，的馬達驅動裝置中具有放大器A，但也可以去掉此^，器A，將電流檢測電阻R的兩端電壓直接作為電流測仏號DS。上述圖示中的電流檢測電阻R是連接在低電位侧’但也可以連接在例如電源1後的高電位側。、上述比較部6A中具有3個比較器61、62及63，但也可 1使PWM控制信號P1及？2同步，藉著選擇與電流檢測信號故比車乂之扭力指令信號，可以只用一個比較器。 /述馬達線圈的回生電流是透過半橋電路的各電晶體極源極與汲極間所連接之二極體來流動。但也可以取代二 =對與開啟之電晶體串聯之電晶體，移動時序使半橋此，^不會流通貫通電流，來進行相位反轉同步控制。藉裝w可=去掉對二極體通電時的壓降損失，降低馬達驅^ 1 的消耗電力。或者，此處的電晶體也可以是功率、功率MOS、IGBT等。置述中’是輸入來自霍爾元件的霍爾信號來檢測轉子位 ’但霍爾信號之外，也可以在使用無感測馬達時，從馬線圈，的逆起電力來檢測轉子的位置。力匕此外’對多於4相的馬達，藉著使用本發明的各種扭制心令信號TQ 1、Tb2及TQ3，藉由2相並聯方式以pWM來控曰通電’可以平順地實現相電流的切換。因此，依據本發 ’對多相馬達驅動裝置也可以降低馬達的振動及馬達的噪音。

1226746 五、發明說明（34) 發明效果：如以上所述，依據本發明，對2相的通電相並聯地以 PWM來控制通電，可以避免發生相電流的急劇變化。藉由採用梯形波或正弦波的扭力指令信號，可以對馬達線圈以梯形波或正弦波來通電。藉此可以抑制馬達的振動，並降低馬達所產生的噪音。

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圖式簡單說明到第5實施形態中之馬達驅動裝置五、【圖式簡單說明】 [圖1 ]本發明的第1 的構成圖。 [圖2 (a)〜(d)]含穿日日4 7」况明本發明的第1、第4及中之馬達驅動裝置中之弟焉知形態 [圖3 ]本發明的第1乃馇9杏a1观之圖。 , ,.t 及弟2 κ方也幵> 悲中之馬達驅動梦中之扭力指令信號產生部的構成圖。動衣置 [圖4(a)~(d)]以本發明的第J實施形態中之圖3 指令信號產生部來產生各種扭力指令信號時的時序圖。

[圖5 ]本發明的第1到第6實施形態中之馬達驅動中之PWM控制的流程圖。 "^ [圖6(a)〜（e)]說明本發明的第1到第5實施形態中之馬達驅動裝置中在低扭力時的PWM控制時序圖。 [圖7 ]說明對本發明的第i到第5實施形態中之馬達驅動裝置中之馬達線圈的通電的狀態圖。 [圖8 ]說明對本發明的第1到第5實施形態中之馬達驅動裝置中之馬達線圈的通電的狀態圖。

[圖9 ]說明對本發明的第1到第5實施形態中之馬達驅動裝置中之馬達線圈的通電的狀態圖。 [圖1 0 ]說明對本發明的第1到第5實施形態中之馬達驅動裝置中之馬達線圈的通電的狀態圖。 [圖11 (a )〜（e)]說明本發明的第1到第5實施形態中之馬達驅動裝置中在高扭力時的PWM控制時序圖。 [圖1 2 ( a )〜（b)]說明本發明的第2實施形態中之馬達驅

第40頁 1226746 圖式簡單說明動裝置中之相電流及各種扭力指令信號之圖。 [圖1 3 (a )〜（d)]本發明的第2實施形態中之圖3的扭力指令信號產生部所產生之各種扭力指令信號的時序圖。 [圖1 4 ]本發明的第3實施形態中之馬達驅動裝置中之扭力指令信號產生部的構成圖。 [圖1 5 (a )〜（c)]圖1 4的扭力指令信號產生部所產生各種扭力指令信號的時序圖。 [圖1 6 ]圖1 4的扭力指令信號產生部中之步階波產生部的電路圖。 [圖17 (a )〜（c )]說明本發明的第4實施形態中之馬達驅動裝置中之設定脈衝信號的例子之圖。 [圖1 8 (a )〜（c)]說明本發明的第5實施形態中之馬達驅動裝置中之設定脈衝信號、PWM控制信號及計數脈衝信號之圖。 [圖1 9 (a )〜（b)]說明本發明的第5實施形態中之馬達驅動裝置中之PWM控制信號之圖。 [圖2 0 ]本發明的第6實施形態中之馬達驅動裝置的構成圖。 [圖1 (a )〜（b)]說明本發明的第6實施形態中之馬達驅動裝置中之相電流及各種扭力指令信號之圖。 Γ圖2 2 ]先前的馬達驅動裝置的構成圖。 [圖2 3 ( a )〜（d)]說明先前的馬達驅動裝置中之相電流及扭力指令信號之圖。

第41頁 1226746 圖式簡單說明元件符號說明： 3 A、3 B〜通電切換部 8、8 A、8 B、8 C〜扭力指令信號產生部 6A〜比較部 6 1、6 2、6 3〜比較器 5A、5B〜振盪器 7A、7B〜PWM控制部 1 0〜遮蔽部 T Q〜原扭力指令信號 DS〜電流檢測信號 TQ1〜增加扭力指令信號（第1扭力指令信號） TQ2〜減少扭力指令信號（第2扭力指令信號） TQ3〜合計扭力指令信號（第3扭力指令信號） CR1〜比較結果（第1比較結果） CR2〜比較結果（第2比較結果） CR3〜比較結果（第3比較結果） S P1〜設定脈衝信號（第1設定脈衝信號） SP2〜設定脈衝信號（第2設定脈衝信號） P1〜PWM控制信號（第1PWM控制信號） P2〜PWM控制信號（第2PWM控制信號） DT21、DT2 2、DT23 <霍爾信號（轉子檢測信號）

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Claims

六曰 b號 91135235 申請專利範圍修正來控制對馬達仃PWM控制之 1 · 一種馬達驅動裝置，使用PWM (脈寬調變）線圈通電以驅動馬達，包括：通電切換部，在每個特定週期決定要進第1及第2通電相；扭力指令信號產生部，輸入原扭力指令信號，斜給令應到該原扭力指令信號振幅的第1及第2扭力指今 f生 7 15 號· 比較器，輸入該第1及第2扭力指令信號及檢剛出’ 到該馬達之電流之電流檢測信號，將該第1及第2挺力$ 信號與該電流檢測信號分別比較，輸出第1及第2 指田· 比較結振盪器，產生第1及第2設定脈衝信號；及 PWM控制部，輸入該第1及第2設定脈衝信號及該第第2比較結果，依據該第1設定脈衝信號及該第1比^妹1及來產生苐1 P W Μ控制信號，依據該第2卩又疋脈衝信號及兮比較結果來產生第2PWM控制信號； w第2 對該通電切換部所決定之第1及第2通電相的通電別依據該PWM控制部所產生之第1及第2 PWM控制信號分地進行PWM控制。 Η 2.如申請專利範圍第1項之馬達驅動裝置，其中，該扭力指令信號產生部可以產生合成該第1及第2 指令信號之第3扭力指令信號，力該比較器可以比較該第3扭力指令信號與該電流、、信號，輸出第3比較結果；利該馬達驅動震置更具有遮蔽部，用以對其輪入該第1

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91135235 年月 _曰六、申請專利範圍及第2P WM控制信號及該第1、第2及第3比較結 ^ 第1及第2PWM控制信號及該第3比較結果，來，依據该第2的比較結果之有無遮蔽。來控制該第!及 3 ·如申請專利範圍第2項之馬達驅動叢置，其中，該遮蔽部於該第}及第2PWM控制信號全都\ ’ 的期間’將該第1及第2比較結果加以遮蔽。疋幵 ^ 4·如申請專利範圍第3項之馬達驅動装置，其中期間該Ξ ί=第1及第2PWM控制信號都在開啟狀態的 ^—攸忒弟3比較結果檢測到該電流檢測信號到該第3扭力指令信號的電位時，即解除-第者的遮蔽，對另-邊的遮蔽則= 内不予解除。 5 ·如申請專利範圍第4項之馬達驅動裝置，其中， ?該特定週期t，持續增加該第i扭力指令信號，同 =持績減少該第2扭力指令信號，該遮蔽部則在該檢測 k ’解除該第2比較結果的遮蔽。 6 ·如申請專利範圍第4項之馬達驅動裝置其中，於該特定週期中，持續增加該第1扭力指令信號，同時持續減少該第2扭力指令信號；义一=遮蔽部，於該檢測時，若此時點是在該特定週期的 #半時即解除該第1比較結果的遮蔽，若此時點是在該特定週期的後半時則解除該第2比較結果的遮蔽。 7·如申請專利範圍第2項之馬達驅動裝置，其中，该比較器具有3個比較器，以各別的比較器將該第1、

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年月日修正六、申請專利範圍第2及第3扭力指令信號與該電流檢測信號分別加以比較。 8. 如申請專利範圍第1項之馬達驅動裝置，其中，該馬達為3相馬達；該通電切換部對該馬達之各相的馬達線圈上所通電之相電流的週期，每隔電氣角6 0 °即切換該第1及第2通電相。 9. 如申請專利範圍第1項之馬達驅動裝置，其中，該馬達為4相馬達；該通電切換部，對該馬達中之各相的馬達線圈上所通電之相電流的週期，每隔電氣角9 0 °即切換該第1及第2通電相。 10. 如申請專利範圍第8項或第9項之馬達驅動裝置，其中，該扭力指令信號產生部，輸入轉子檢測信號，而產生相當於該轉子檢測信號的週期中之該電氣角期間之週期的該第1及第2扭力指令信號。 11. 如申請專利範圍第8項或第9項之馬達驅動裝置，其中，該扭力指令信號產生部，輸入轉子檢測信號，使用將該轉子檢，測信號依該電氣角逐一加以分割後之信號來產生該第1及第2扭力指令信號。 12. 如申請專利範圍第1項之馬達驅動裝置，其中，該振盪器產生週期相互獨立的該第1及第2設定脈衝信號0

第45頁申請專利範圍、 ^ --------修正__ 13·該1:1利J5第1項之馬達„裝置’其中’ 第2設定脈衝信靜/亥第1及第2 δ又疋脈衝信號，使第1及 14.如申請專C差隨著：：達的轉速來變化。該PWM控制部战朴 —凌置其中， 1PWM控制作f卢，奴者該第1設疋脈衝信號而開啟該第 k刺L就，且隨著該脈 2PWM控制信號。 $乜唬而開啟忒第 15· f申請專利範圍第1項之馬達驅動裳置，其中， π # 4 f彳邛，當從該第1比較結果檢測出該電流檢測到該第1扭力指令信號的電位時，即關閉該玉彳仏號；當從該第2比較結果檢測出該電流檢測信號的電位達到該第2扭力指令信號的電位時，即關閉該第2PWM控制信號。 16·如申請專利範圍第1項之馬達驅動裝置，其中， 4PWM控制部自關閉該第1PWM控制信號時開始經過特定期間之後，開啟該第1 PWM控制信號；自關閉該第2pwM控制信號時開始經過特定期間之後，開啟該第2PWM控制信號。 17· 一種馬達驅動方法，以PWM來控制對馬達線圈的通電方式而驅動馬達，包括：通電切換步騍，在每個特定週期決定要進行PWM控制之弟1及第2通電相；扭力指令信號產生步驟’產生對應到所加上之原扭力指令信號之第1及第2扭力指令信號；

第46頁年月曰修正案號 91135235 六、申請專利範圍比較步驟，將該第];^ I 9 & 士 4t a 1 1及第2扭力4曰令信號與所檢測出供給到該馬達之電流之電声私、日,丨π @八电w檢測#唬分別加以比較；及 PWM控制步驟，依據筮】菸笙9 μ〜 .^ ^ , ^ ., s ^ .嚴弟1及弟2扠疋脈衝信號及該比較步驟的比U來產生第1及第2PWM控制信號；分別依據該PWM控制牛挪痛立a ϋ σ. 4f _ k Μ 1 f步驟所產生之第1及第2PWM控制信万虎’並和地P W Μ控制由該播雷+搞jk _ 第2通電相之通電。通電切換步驟所決定之對於第1及 18. 如申請專利範圍第17項之馬達驅動方法，其中，该扭力指令信號產生步驟產座 f4 A # 驟產生將该第1及第2扭力指令 4吕號加以合成之第3扭力指令信號；該比較步驟將該第3紐六井t .|V .,,. 弟扭力扣7 “唬與該電流檢測信號加u比較，其中’该馬達驅動方法更包括遮蔽信號及該比較步驟的比較結果來控:有:遮 19. 如申請專利範圍第17項之馬達驅動方法，盆該馬達為3相馬達；〃該通電切換步驟’對該馬達中電之相電流的週期，备隔雪韻备βη。十丄’運深圈所通電相。』母^電孔角60來切換該第1及第2通 20·如申請專利範圍第17項之馬達驅動方法，，該馬達為4相馬達·，該通電切換步驟，對該馬達中之各電之相電流的週期，备隗雷氣备qn。七 ’運綠圈所通瑕期，母隔電虱角90來切換該第工及第2通

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