TWI393343B - 直流無刷馬達之驅動系統及具有此驅動系統之藍光光碟機 - Google Patents

直流無刷馬達之驅動系統及具有此驅動系統之藍光光碟機 Download PDF

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Description

直流無刷馬達之驅動系統及具有此驅動系統之藍光光碟機
本發明係有關於一種直流無刷馬達之驅動系統，特別是有關於一種具有良好線性度直流無刷馬達之驅動系統，用以達到良好的低轉速輸出表現以及線性化馬達轉速控制，使得直流無刷馬達之驅動系統可以使用在藍光光碟機或是光雕光碟機上。
在與三相馬達驅動方法有關的先前技術中，已知的相關專利如：CN1989689A及CN1914789A，係分別在述說馬達控制方法以及峰值保護電路，其係利用PWM(Pulse Width Modulation)控制訊號，透過合成電路作相位調變，輸出不同之相位調變訊號，最後再透過PWM輸出比較器，將放大訊號輸出到馬達控制電路，驅動外部電源驅動電晶體，最後驅動馬達線圈電路，達到馬達控制的功能。另外，為了達到馬達轉速恆定的功能，當馬達線圈中流過的電流增加，馬達的轉速也跟著增加，霍爾元件即會感測出線圈中的電流，再將此感測電流轉換成感測電壓，並將此感測電壓回授至霍爾差分控制電路，進行PWM控制訊號的調整，這時檢測電壓會透過回授比較器與參考電壓以及輸入轉速控制電壓做比較，並進而達到穩定的轉速控制。
如第1圖所示，為一種習知的PWM控制方式的馬達控制電路，係由驅動馬達2、電源驅動電晶體7及PWM驅動控制電路6，所組成；其中PWM驅動控制電路6由霍爾差分放大器16、PWM合成電路17、PWM比較放大器18、參考電壓比較器24、輸入轉速比較器13、電流檢測電阻12、震盪防止用電容器22以及馬達驅動控制電路20所組成。其主要特徵在於：為了去除防止系統震 盪用電容器22因延遲所產生的多餘導通時間，將輸入馬達驅動控制電路20的PWM訊號減去參考電壓比較器的輸出RL，而得到較為真實的PWM驅動控制訊號。其中，參考電壓比較器的輸出RL，則是藉由峰值保持電路的輸出與參考電壓的差值所產生，而峰值保持電路的電壓輸入則是藉由電流檢測電阻12，以及PWM控制信號的導通電流來決定，藉由PWM導通的期間，峰值保持電路決定了峰值電壓的偵測值，並在PWM的截止期間以一定的時間常數放電。
此外，輸入轉速比較器13之輸入端與峰值偵測電壓、參考電平電壓、輸入控制電壓(SIG)連接，使得參考電平電壓和輸入控制電壓(SIG)中的較低方波則與峰值偵測電壓做比較；當輸入控制電壓(SIG)高於峰值保持電路14的峰值電壓時，輸出電壓則會上升，使得從合成電路輸出的電壓(U,V,W)也跟隨增加，而PWM輸出比較器18輸出的PWM控制訊號佔空比中的導通時間也會拉長，並通過馬達驅動控制電路20到達電源驅動電晶體7，進而驅動馬達上三相線圈，因此流過線圈上的驅動電流也會增加，同時馬達的轉速也會增加；接著，驅動電流也會流經電流檢測電阻12並輸出一個電壓與轉速控制電壓作比較，如此經過一連串的循環，最後使得峰值電壓會與轉速控制電壓趨於穩定。
反之亦然，當輸入訊號(SIG)控制電壓降低，則驅動馬達2的轉數也隨之降低，重複上述相同的工作循環，則降低的峰值電壓與轉速控制電壓也將趨於一致。
然而，當驅動馬達2發生過載時，轉速計速器偵測到的轉速會減少，為了增加驅動馬達的轉速，輸入控制訊號(SIG)的訊號會增強，故驅動馬達2轉速也跟隨增加，轉速控制電壓就會異常的升高；當轉速控制電壓超過參考控制電壓時，參考電壓即會取 代轉速控制電壓成為輸入轉速比較器13中峰值電壓的比較對象，進而限制了最高轉速，避免因為驅動電流過大，導致驅動馬達上的電流線圈燒毀。另外，當轉速電壓過高時，一旦峰值保持電路的輸出電壓超過參考電壓，參考電壓比較器的輸出即會處於高電平，並削減馬達驅動控制電路PWM輸出訊號多餘的輸出導通期間。並進而轉速控制電壓與驅動馬達轉速的穩定。
如上習知技術，其係利用輸入控制訊號(SIG)與峰值保持電路所輸出的電壓訊號差值來決定PWM控制訊號的佔空比，並利用峰值保護電路輸出電壓與參考電壓的差值，來決定高電平的輸出時間，並進而達到PWM控制訊號佔空比與期望輸出轉速的一致性。但是藉由輸入控制訊號(SIG)與峰值保持電路輸出的差值訊號與霍爾差分訊號合成出來的PWM控制訊號，是由不同的回授路徑輸入訊號源與訊號差值，雖然在馬達驅動控制電路20的輸入信號可以削減PWM控制訊號的延遲部分，但是由於這些訊號都來自不同的回授路徑，因此訊號上容易產生非線性失真。
由於藍光光碟機(Blue Ray DVD Player)在近年來已經蔚為未來的主流，相對於壓縮技術的提昇以及儲存容量的增加，藍光光碟機在系統技術上也較傳統CD、DVD，在伺服控制上的精度也要求較高。而整體來說，藍光光碟機的控制系統，主要包含有光學讀取系統，伺服控制以及光路的系統設計，由於伺服控制牽涉到驅動碟片轉動的主軸馬達(spindle motor)驅動系統的穩定度以及馬達驅動轉速的控制，因此，相對於高容量之藍光光碟機驅動馬達的電路設計也更形重要，尤其當藍光光碟機在讀取訊號過程中，光學讀取需要有更高倍與恆定的讀取速度，以利資料的處理，所以馬達的驅動速度也必須維持高速並且保持一定的線性度；而當藍光光碟機在寫入訊號(或稱光雕)過程中，需要較低與更相 對穩定的控制。因此，使用在藍光光碟機上的馬達驅動電路，更須格外著重在馬達驅動電路的線性穩定度。
為了克服了上述所描述的回授路徑非線性失真的問題，本發明提供一種直流無刷馬達驅動系統，藉由輸入訊號與參考電壓的差值，直接決定了PWM控制訊號的佔空比以及導通時間，同時轉速的回授控制亦在同一路徑上，因此達到最佳的輸入電壓與轉速輸出線性比。
依據先前技術中的缺點，本發明首先提供一種直流無刷馬達驅動系統，其主要目的在藉由一S-R正反器所輸出之數位訊號來同步調整責任週期產生電路及邏輯控制電路所合成的PWM驅動訊號，以達到達驅動系統之最佳的輸入電壓與轉速輸出線性比。
本發明之另一主要目的在藉由一S-R正反器所輸出之數位訊號來同步調整責任週期產生電路及邏輯控制電路所合成的PWM驅動訊號，以使達驅動系統達到良好的低轉速輸出以及線性化馬達轉速控制。
依據上述之目的，本發明首先提供一種直流無刷馬達之驅動系統，包括一參數生成電路，其輸入端與一速度控制訊號及一直流參考電壓連接，並輸出一速度參數電壓至一回授比較器之一輸入端，而回授比較器的另一輸入端與一感測電壓連接，用以輸出一再重置訊號至一S-R正反器之一輸入端，而S-R正反器之另一輸入端與一頻率產生器所輸出的重置觸發訊號連接，使得S-R正反器輸出一數位訊號，而數位訊號輸入一責任週期產生電路後，由責任週期產生器輸出一直流準位調變電壓，而直流準位調變電壓與霍爾三相電壓訊號以及頻率產生器所輸出三角載波頻率訊號 一起輸入至180度相位產生器以合成一三相之PWM控制訊號並輸入到邏輯控制電路之一輸入端，而邏輯控制電路之另一輸入端與數位訊號連接，以產生一三相之PWM驅動訊號，並再將PWM驅動訊號輸入到驅動電路506中，其中直流無刷馬達驅動系統之特徵在於：藉由S-R正反器所輸出之數位訊號來同步調整責任週期產生電路及邏輯控制電路所合成的PWM驅動訊號。
本發明接著提供一種直流無刷馬達之驅動系統，包括一參數生成電路，其輸入端與一速度控制訊號及一直流參考電壓連接，並輸出一速度參數電壓至一回授比較器之一輸入端，而回授比較器的另一輸入端與一感測電壓連接，用以輸出一再重置訊號至一S-R正反器之一輸入端，而S-R正反器之另一輸入端與一頻率產生器所輸出的重置觸發訊號連接，使得S-R正反器輸出一數位訊號，而數位訊號輸入一責任週期產生電路後，由責任週期產生器輸出一直流準位調變電壓，而直流準位調變電壓與霍爾三相電壓訊號以及該頻率產生器所輸出三角載波頻率訊號一起輸入至180度相位產生器以合成一三相之PWM控制訊號並輸入到邏輯控制電路之一輸入端，而邏輯控制電路之另一輸入端與該數位訊號連接，以產生一三相之PWM驅動訊號，並再將PWM驅動訊號輸入到驅動電路506中，其中直流無刷馬達驅動系統之特徵在於：藉由輸入至回授比較器507的感測電壓來調整S-R正反器502所輸出之數位訊號，進而同步調整責任週期產生電路503及邏輯控制電路505所合成的PWM驅動訊號。
接著，本發明再提供一種直流無刷馬達之驅動系統，包括：一參數生成電路，其一輸入端與一速度控制訊號，而另一輸入端與一直流參考電壓連接，並輸出一速度參數電壓；一回授比較器，其一輸入端與速度參數電壓連接，而其另一輸入端與一感測電壓 連接，用以輸出一再重置訊號；一頻率產生器，用以產生一重置觸發訊號以及產生一三角載波頻率訊號；一S-R正反器，其一輸入端與再重置訊號連接，而其另一輸入端與重置觸發訊號連接，使得S-R正反器輸出一數位訊號；一責任週期產生電路，其一輸入端與數位訊號連接，並輸出一直流準位調變電壓；一180度相位產生器，其輸入端與直流準位調變電壓、複數個霍爾三相電壓以及頻率產生器所產生之三角載波頻率訊號連接，以輸出一三相之PWM控制訊號；一邏輯控制電路，其一輸入端與三相之PWM控制訊號連接’而其之另一輸入端與數位訊號連接，以產生一三相之PWM驅動訊號；一驅動電路，其輸入端與三相之PWM驅動訊號以及感測電壓連接，並輸出一三相電流至一直流無刷馬達之三相線圈。
由於本發明係揭露一種直流無刷馬達之驅動系統，特別是藉由藉由S-R正反器的輸出數位訊號(Vq)來同步調整責任週期產生電路及邏輯控制電路所合成的PWM控制方波來作為PWM驅動訊號，並同時透過驅動電流和感測電流所得到回授感測電壓回授至回授比較電路，用來調整S-R正反器的輸出數位訊號(Vq)，故能達到輸出電壓與驅動電流保持恆定並使得線性度增加，如第8圖所示之轉速與輸入電壓關係示意圖所示。因此，在本發明之直流無刷馬達之驅動系統中與習知技術有關的電路，例如：參數生成電路、霍爾合成電路、邏輯控制電路、驅動電路及三相馬達等。故這些相關電路在下述說明中，並不作完整描述。此外，本發明中所提及之三相馬達與先前技術所使用者相同，故對三相馬達之詳細結構並未顯示於圖中。而且下述內文中之圖式，特別是各個 訊號圖，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本創作特徵有關之示意圖。
本發明係提供一種直流無刷馬達驅動系統，其系統架構如第2圖所示，其係包含一參數生成電路501，回授比較器507，頻率產生器509，S-R正反器502，責任週期產生電路503，180度相位產生器504，邏輯控制電路505及負載驅動電路506。其主要特徵在於利用一回授比較器507和S-R正反器502，決定S-R正反器的輸出數位電壓(Vq)震幅輸出時間，經由責任週期產生電路503，輸出一直流準位調變電壓(Vmdl)，經過霍爾合成電路，產生三相驅動電流(IL)，最後輸出到外部驅動馬達。
首先，請參考第2圖及第3圖所示，其中第2圖為本發明之直流無刷馬達驅動之功能方塊示意圖；而第3圖為本發明之之輸入電壓、調變電壓與輸出電流波示意圖。參數生成電路501有兩個電壓輸入源，其第一輸入訊號為速度控制訊號(Input)，其波形如第3圖所示，用來控制馬達的轉速，而第二輸入訊號為直流參考準位(Ref)，用以作為一直流平準電壓。利用速度控制訊號(Input)與直流參考準位(Ref)的差值，使得參數生成電路501產生一直流輸出之速度參數電壓(Vsc)作為回授比較器507的輸入。很明顯地，當速度控制訊號(Input)超過直流參考電壓(Vref)時，參數生成電路501的輸出參數電壓(Vsc)也會隨之升高。此外，參數生成電路501還包括有一死區控制(未顯示於圖中)以防止雜訊的小信號來影響系統的正常工作。
接著，第2圖中的回授比較器507用來將兩個輸入電壓訊號作比較，其第一輸入電壓訊號為速度參數電壓(Vsc)，而第二輸入電壓訊號為一回授感測電壓(Vsense)，其中回授感測電壓(Vsense)係由外接電壓源(VM)提供一個感測電流(Isense)並使此 感測電流(Isense)流經感測電阻(Rsense)所產生。當參數電壓Vsc與回授感測電壓Vsense都輸入至回授比較器507後，回授比較器507會將此兩電壓訊號進行比較，透過速度參數電壓(Vsc)與回授感測電壓(Vsense)的電壓差以產生一個再重置電壓訊號(Vreset)。
另外，第2圖中的頻率產生器509主要在產生兩個輸出訊號，其一為三角載波頻率訊號(Vosc)，而另一輸出訊號為重置觸發訊號(Vset)，其中重置觸發訊號(Vset)會用來與回授比較器507所輸出的再重置電壓訊號(Vreset)一起輸入至S-R正反器502；另外，三角載波頻率訊號(Vosc)還用來作為180度相位產生器504的輸入端。當回授比較器507的輸入回授感測電壓(Vsense)大於速度參數電壓(Vsc)時，回授比較器507所輸出的再重置訊號Vreset會處於長時期的高電平狀態，並會將此高電平的再重置訊號Vreset與頻率產生器509產生的重置觸發訊號Vset一起輸入到S-R正反器502中。
接著，如第2圖所示，當輸入至S-R正反器502的重置觸發訊號(Vset)處於高電平，而再重置訊號(Vreset)處於負觸發信號時，S-R正反器502所輸出的數位訊號(Vq)會處於低電平；而當重置觸發訊號Vset處於正觸發信號且再重置訊號(Vreset)處於高電平時，則S-R正反器502所輸出的數位訊號(Vq)會處於高電平。然後，S-R正反器502會將數位訊號(Vq)輸出到責任週期產生電路503以及邏輯控制電路505中。
再者，請參考第2圖、第3圖及第4圖所示，其中第4圖為本發明之責任週期產生器的輸入輸出波形示意圖。請參考第2圖，當S-R正反器502所輸出的數位訊號(Vq，其波形如第4圖所示)輸入到責任週期產生電路503時，責任週期產生電路503可根據 不同的感測電流來改變的責任週期訊號，並將改變後責任週期訊號再輸出到調變電容(Cmdl)以調變出隨感測電流變化的直流準位調變電壓(Vmdl)，再將此一直流準位調變電壓(Vmdl)輸入到180度矩陣電路(180 degree Matrix)中。如第4圖所示，責任週期產生電路503所輸出的直流準位調變電壓(Vmdl)會隨著其輸入之數位訊號(Vq)的佔空比維持高電平的比例時間，來決定其輸出的穩壓強度；例如：當輸入至責任週期產生器503的數位訊號(Vq)的佔空比維持高電平的比例時間較高時，其輸出訊號的電平訊號也隨之升高；又例如：而當輸入至責任週期產生器503的數位訊號(Vq)的佔空比維持高電平的比例時間較低時，其輸出訊號的電平訊號也隨之降低。很明顯地，在本發明中的數位訊號(Vq)為一個PWM控制方波，用來調整責任週期產生電路503所輸出的直流準位調變電壓(Vmdl)的穩壓強度。此外，將責任週期產生器503的輸出與調變電容(Cmdl)連接之目的，係藉由調變電容(Cmdl)產生DC準位來達到穩壓的效果，以產生一穩定的直流準位調變電壓(Vmdl)，然後再將此調變電壓(Vmdl)輸入到180度相位產生器504。
再接著，如第2圖及第5圖所示，第5圖為本發明之180度相位產生器輸入輸出波形示意圖。請參考第2圖中的180度相位產生器504的輸入包含有調變電壓(Vmdl)以及三相霍爾訊號(HU+,HU-,HV+,HV-,HW+,HW-)，而此一三相霍爾訊號係由霍爾元件(未顯示於圖中)感測馬達轉動時的磁場變化的產生出的。當三相霍爾訊號(HU+,HU-,HV+,HV-,HW+,HW-)輸入到180度相位產生器504時，180度相位產生器會將三相霍爾訊號(HU+,HU-,HV+,HV-,HW+,HW-)隨著責任週期產生電路503輸出的直流準位調變電壓(Vmdl)來放大或縮小，進而與頻率震盪器509產生的三 角載波訊號作脈波寬度調變(PWM)，形成PWM輸出訊號(Pu,Pv,Pw)進入到邏輯控制電路505。更具體的說明，在本發明之較佳實施例中，180度相位產生器504係由一合成電路5041以及一PWM電路5043所組成，如第5圖所示。當責任週期產生電路503所輸出的直流準位調變電壓(Vmdl)輸入至合成電路5041後，即會將三相霍爾訊號(HU+,HU-,HV+,HV-,HW+,HW-)隨著直流準位調變電壓(Vmdl)來放大或縮小，以形成調整電壓訊號(Us,Vs,Ws)，如第5圖中的調整電壓訊號(Us,Vs,Ws)所示；然後，再將此調整電壓訊號(Us,Vs,Ws)送到PWM電路5043中，使調整電壓訊號(Us,Vs,Ws)分別與PWM電路5043中的三個比較器5045連接；同時，也將頻率震盪器509所輸出的三角載波頻率訊號(Vosc)送到PWM電路5043中，以期藉由此一三角載波頻率訊號(Vosc)將調整電壓訊號(Us,Vs,Ws)作取樣並輸出三種相位的PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)，如第5圖中的PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)所示，很明顯地，PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)為一PWM穩流方波。而後，再將PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)輸入到下一級的邏輯控制電路505中。
再請參考第2圖及第6圖及第7圖所示，其中第6圖為邏輯控制電路505的輸入輸出波形圖；第7圖為本發明之驅動電路之放大電路示意圖。邏輯控制電路505有兩個輸入電壓，其一為180度相位產生器504所輸出的PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)，而另一輸入為S-R正反器所輸出的數位訊號(Vq)。如第6圖所示，邏輯控制電路505中包括三個AND邏輯閘，故PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)分別與一個AND邏輯閘的輸入端連接，而每一個AND邏輯閘的另一輸入端則與數位訊號(Vq)連接；藉由此邏輯控制電路505中的AND邏輯閘動作，會將PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)所提供之PWM穩流方波與PWM數位電壓(Vq)之控制方波合成，以形成 一個新的PWM控制方波來作為PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)，而PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)的波形如第6圖所示，其中Px代表(Pu,Pv,Pw)中的任一波形，當Px中任一波形輸入到AND邏輯閘中，即與數位電壓(Vq)控制方波作合成，產生Mx的波形，其中Mx代表(Mu,Mv,Mw)之任一，分別相對應於輸入波形(Pu,Pv,Pw)之輸出。最後，請參考第7圖所示，再將PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)輸入到下一級的負載驅動電路506，經由負載驅動電路506將輸入的PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)與電源供應端的回授感測電壓(Vsense)作放大並輸出到外部電流線圈中。
綜合上述，當速度控制訊號(Input)的電壓值超過直流參考電壓(Vref)時，參數生成電路501的輸出參數電壓(Vsc)也隨之升高，因此，當參數電壓(Vsc)輸入到回授比較器507時，回授比較器507的輸出再重置訊號(Vreset)訊號緊接著延長並輸入到下一級的S-R正反器502中；使得S-R正反器502的輸出數位訊號(Vq)的導通時間也跟著延長；再接著，當數位訊號(Vq)輸入到責任週期產生電路503後，責任週期產生器503所輸出的直流準位調變電壓(Vmdl)也會跟著增高；接著，將責任週期產生器503輸出的直流準位調變電壓(Vmdl)與霍爾三相電壓訊號(HU+,HU-,HV+,HV-,HW+,HW-)輸入至180度相位產生器504中，並將合成後的穩流方波PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)輸入到邏輯控制電路505；而邏輯控制電路505產生一個新的PWM控制方波來作為PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)，並再將此PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)輸入到負載驅動電路506中；最後，輸出三種不同相位的PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)，並引導到外部訊號的驅動電流。因此，當速度控制電壓(Input)變化時，直流準位調變電壓(Vmdl)以及驅動電流(IL)也隨之放大或縮小，如第3圖所示。
再如第2圖所示，當驅動電流(IL)升高時，由於電壓的壓降的關係，使得回授感測電壓(Vsense)也隨之降低；故當回授感測電壓(Vsense)經由回授路徑連接至回授比較器507後，可將此回授感測電壓(Vsense)與速度參數電壓(Vsc)作比較。當速度參數電壓(Vsc)在低準位時，會使得再重置訊號(Vreset)處於高電平的時間也會增長，而驅動電流(IL)也隨之增大，造成感測電阻(Rsense)上的壓降持續升高，如此，使得回授感測電壓(Vsense)的電壓也隨之降低。當回授感測電壓(Vsense)與速度參數電壓(Vsc)趨近一致時，輸入至S-R正反器502的再重置訊號(Vreset)則會處於低電平的狀態，而使得責任週期產生電路503輸出的直流準位調變電壓(Vmdl)維持固定準位；最後，將此直流準位調變電壓(Vmdl)與霍爾控制訊號一起通過180度相位產生器504，並將調變過後的PWM控制訊號(Pu,Pv,Pw)通過邏輯控制電路505及驅動電路506，最後回授電路中的感測電流(Isense)也會達到一個極值，並達到一穩定的狀態。
當邏輯控制電路505所輸出的PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)進入驅動電路506，並且再與作為電源供應端的回授感測電壓(Vsense)合成後，產生輸出電壓(U,V,W)及驅動電流(IL)來驅動馬達轉動。本發明藉由S-R正反器502的輸出數位訊號(Vq)來同步調整責任週期產生電路503及邏輯控制電路505所合成的PWM控制方波來作為PWM驅動訊號(Mu,Mv,Mw)，並同時透過驅動電流(IL)和感測電流(Isense)所得到回授感測電壓回授至回授比較器507，用來調整S-R正反器502的輸出數位訊號(Vq)，故能達到輸出電壓(U,V,W)與驅動電流(IL)保持恆定並使得線性度增加，如第8圖所示之轉速與輸入電壓關係示意圖所示。由於輸出電壓(U,V,W)與驅動電流(IL)的線性度增加，故本發明 之直流無刷馬達驅動系統，可達到馬達控制精準及低轉速的輸出控制表現的表現。
由於，藍光光碟機的系統(未顯示於圖中)，主要包含有光學讀取系統(Pick-up Head System)、驅動碟片轉動的主軸馬達(Spindle motor)、伺服控制系統(Servo System)以及藍光發光裝置等，其中本發明之所揭露之直流無刷馬達驅動系統即可作為藍光光碟機中的伺服控制系統。由於伺服控制牽涉到驅動碟片轉動的主軸馬達(spindle motor)的穩定度以及馬達驅動轉速的控制等。故當一部藍光光碟機中的主軸馬達使用本發明所提供之馬達驅動系統時，即可透過本發明之具有高線性度的馬達驅動系統，來提高藍光光碟機在讀取訊號的高速轉動過程中或是在進行光雕過程中的低速轉動過程中，都能提高馬達之線性度，使得本發明所提供之藍光光碟機之馬達驅動系統具有良好的線性度，也因此可以提高藍光光碟機的可靠度。
以上針對本發明較佳實施例之說明係為闡明之目的，而無意限定本發明之精確應用形式，由以上之教導或由本發明的實施例學習而作某種程度修改是可能的。因此，本發明的技術思想將由以下的申請專利範圍及其均等來決定之。
1‧‧‧馬達控制電路
2‧‧‧驅動馬達
6‧‧‧PWM驅動控制電路
7‧‧‧電源驅動電晶體
12‧‧‧電流檢測電阻
13‧‧‧輸入轉速比較器
14‧‧‧峰值保持電路
16‧‧‧霍爾差分放大器
17‧‧‧PWM合成電路
18‧‧‧PWM比較放大器
20‧‧‧馬達驅動控制電路
22‧‧‧震盪防止用電容器
24‧‧‧參考電壓比較器
501‧‧‧參數生成電路
502‧‧‧S-R正反器
503‧‧‧責任週期產生電路
504‧‧‧180度相位產生器
5041‧‧‧合成電路
5043‧‧‧PWM電路
5045‧‧‧比較器
505‧‧‧邏輯控制電路
506‧‧‧驅動電路
507‧‧‧回授比較器
509‧‧‧頻率產生器
Input‧‧‧速度控制訊號
Ref‧‧‧直流參考準位
Vsc‧‧‧速度參數電壓
Vsense‧‧‧回授感測電壓
Isense‧‧‧感測電流
Rsense‧‧‧感測電阻
Vosc‧‧‧三角載波頻率訊號
Vset‧‧‧重置觸發訊號
Vreset‧‧‧再重置電壓訊號
Vq‧‧‧數位電壓
Vmdl‧‧‧直流準位調變電壓
Cmdl‧‧‧調變電容
HU+,HU-,HV+,HV-,HW+,HW-‧‧‧三相霍爾訊號
Us,Vs,Ws‧‧‧調整電壓訊號
Pu,Pv,Pw‧‧‧PWM控制訊號
Mu,Mv,Mw‧‧‧PWM驅動訊號
IL‧‧‧驅動電流
第1圖 為先前技術之電流驅動馬達控制示意圖；第2圖 為本發明之直流無刷馬達驅動之方塊示意圖；第3圖 為本發明之輸入電壓與輸出電流波形示意圖；第4圖 為本發明之責任週期產生器的輸入輸出波形示意圖；第5圖 為本發明之180度相位產生器輸入輸出波形示意圖； 第6圖 為本發明之邏輯控制電路的輸入輸出波形示意圖；第7圖 為本發明之驅動電路示意圖；及第8圖 為本發明之轉速與輸入電壓關係示意圖。
501‧‧‧參數生成電路
502‧‧‧S-R正反器
503‧‧‧責任週期產生電路
504‧‧‧180度相位產生器
505‧‧‧邏輯控制電路
506‧‧‧驅動電路
507‧‧‧回授比較器
509‧‧‧頻率產生器

Claims (10)

  1. 一種直流無刷馬達之驅動系統，包括一參數生成電路，其輸入端與一速度控制訊號及一直流參考電壓連接，並輸出一速度參數電壓至一回授比較器之一輸入端，而該回授比較器的另一輸入端與一感測電壓連接，用以輸出一再重置訊號至一S-R正反器之一輸入端，而該S-R正反器之另一輸入端與一頻率產生器所輸出的重置觸發訊號連接，使得該S-R正反器輸出一數位訊號，該數位訊號輸入一責任週期產生電路後，由該責任週期產生器輸出一直流準位調變電壓，而該直流準位調變電壓與霍爾三相電壓訊號以及該頻率產生器所輸出三角載波頻率訊號一起輸入至180度相位產生器以合成一三相之PWM控制訊號並輸入到邏輯控制電路之一輸入端，而該邏輯控制電路之另一輸入端與該數位訊號連接，以產生一三相之PWM驅動訊號，並再將該PWM驅動訊號輸入到驅動電路506中，其中該直流無刷馬達驅動系統之特徵在於：藉由該S-R正反器所輸出之該數位訊號來同步調整該責任週期產生電路及該邏輯控制電路所合成的PWM驅動訊號。
  2. 一種直流無刷馬達之驅動系統，包括一參數生成電路，其輸入端與一速度控制訊號及一直流參考電壓連接，並輸出一速度參數電壓至一回授比較器之一輸入端，而該回授比較器的另一輸入端與一感測電壓連接，用以輸出一再重置訊號至一S-R正反器之一輸入端，而該S-R正反器之另一輸入端與一頻率產生器所輸出的重置觸發訊號連接，使得該S-R正反器輸出一數位訊號，該數位訊號輸入一責任週期產生電路後，由該責任週期產生器輸出一直流準位調變電壓，而該直流準位調變電壓與霍爾三相電壓訊號以及該頻率產生器所輸出三角載波頻率訊號一起 輸入至180度相位產生器以合成一三相之PWM控制訊號並輸入到邏輯控制電路之一輸入端，而該邏輯控制電路之另一輸入端與該數位訊號連接，以產生一三相之PWM驅動訊號，並再將該PWM驅動訊號輸入到驅動電路506中，其中該直流無刷馬達驅動系統之特徵在於：藉由輸入至該回授比較器507的該感測電壓來調整該S-R正反器502所輸出之該數位訊號(Vq)，進而同步調整該責任週期產生電路503及該邏輯控制電路505所合成的PWM驅動訊號。
  3. 一種直流無刷馬達之驅動系統，包括：一參數生成電路，其一輸入端與一速度控制訊號，而另一輸入端與一直流參考電壓連接，並輸出一速度參數電壓；一回授比較器，其一輸入端與該速度參數電壓連接，而其另一輸入端與一感測電壓連接，用以輸出一再重置訊號；一頻率產生器，用以產生一重置觸發訊號以及產生一三角載波頻率訊號；一S-R正反器，其一輸入端與該再重置訊號連接，而其另一輸入端與該重置觸發訊號連接，使得該S-R正反器輸出一數位訊號；一責任週期產生電路，其一輸入端與該數位訊號連接，並輸出一直流準位調變電壓；一180度相位產生器，其輸入端與該直流準位調變電壓、複數個霍爾三相電壓以及該頻率產生器所產生之該三角載波頻率訊號連接，以輸出一三相之PWM控制訊號；一邏輯控制電路，其一輸入端與該三相之PWM控制訊號連接，而其之另一輸入端與該數位訊號連接，以產生一三相之PWM驅動訊號； 一驅動電路，其輸入端與該三相之PWM驅動訊號以及該感測電壓連接，並輸出一三相電流至一直流無刷馬達之三相線圈。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之直流無刷馬達之驅動系統，其中該S-R正反器所輸出之該數位訊號為一PWM控制方波。
  5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之直流無刷馬達之驅動系統，其中該180度相位產生器係由一霍爾合成電路以及一PWM電路所組成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之直流無刷馬達之驅動系統，其中該霍爾合成電路之輸入端與該霍爾三相電壓訊號以及該直流準位調變電壓連接，並輸出一三相之調整電壓訊號至該PWM電路，而於該PWM電路中藉由該該三角載波頻率訊號與該三相之調整電壓訊號合成該三相之PWM控制訊號。
  7. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之直流無刷馬達之驅動系統，其中該感測電壓係由一外部電壓源提供一電流並使該電流流經一電阻而產生。
  8. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之直流無刷馬達之驅動系統，其中該感測電壓進一步與該驅動電路連接。
  9. 一種藍光光碟機，至少包括一光學讀取系統、一驅動碟片轉動的主軸馬達、一直流無刷馬達之驅動系統以及一藍光發光裝置等所組成，而該藍光光碟機中的該直流無刷馬達之驅動系統包括一參數生成電路，其輸入端與一速度控制訊號及一直流參考電壓連接，並輸出一速度參數電壓至一回授比較器之一輸入端，而該回授比較器的另一輸入端與一感測電壓連接，用以輸出一再重置訊號至一S-R正反器之一輸入端，而該S-R正反器之另一輸入端與一頻率產生器所輸出的重置觸發訊號連接，使得該S-R正反器輸出一數位訊號，該數位訊號輸入一責任週期 產生電路後，由該責任週期產生器輸出一直流準位調變電壓，而該直流準位調變電壓與霍爾三相電壓訊號以及該頻率產生器所輸出三角載波頻率訊號一起輸入至180度相位產生器以合成一三相之PWM控制訊號並輸入到邏輯控制電路之一輸入端，而該邏輯控制電路之另一輸入端與該數位訊號連接，以產生一三相之PWM驅動訊號，並再將該PWM驅動訊號輸入到驅動電路506中，其中該直流無刷馬達驅動系統之特徵在於：藉由該S-R正反器所輸出之該數位訊號來同步調整該責任週期產生電路及該邏輯控制電路所合成的PWM驅動訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之藍光光碟機，其可進一步藉由輸入至該回授比較器507的該感測電壓來調整該S-R正反器502所輸出之該數位訊號(Vq)，進而同步調整該責任週期產生電路503及該邏輯控制電路505所合成的PWM驅動訊號。
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