TWI406492B - 無感應元件之直流無刷馬達系統及其馬達轉速與相位偵測方法 - Google Patents

Description

無感應元件之直流無刷馬達系統及其馬達轉速與相位偵測方法

本發明係為一種無感應元件直流無刷馬達之雜訊抑制方法，其係利用反電動勢偵測器偵測外部馬達線圈所產生感應反電動勢並藉由相位偵測電路與頻率偵測器回授提供的增益控制訊號，決定外部馬達的轉速與相位，以確保無感應元件之直流無刷馬達經由感應反電動勢訊號能正確地偵測出外部馬達的轉速與相位。

在與直流無刷馬達雜訊抑制相關的先前技術中，揭露了一種雜訊抑制的方式，其係利用一啟動電路，輸出不同的啟動頻率，經由控制電路，輸出不同的驅動電流，通過外部馬達驅動線圈後，回授外部感應反電動勢，通過偵測電路檢測，確定馬達的啟動與運轉狀態，達到馬達正確啟動與運轉的效果。

如第1A圖所示，為一種習知的無感應元件之直流無刷馬達電路系統方塊示意圖。如第1A圖所示，係由外部馬達11、控制電路12、輸出電路13、偵測電路14、啟動電路15，以及切換電路17所組成。其中啟動電路15，輸出不同驅動頻率方波，通過控制電路12，提供輸出驅動方波，輸入至輸出電路13，最後輸出相對應的輸出電流至外部馬達11的驅動線圈，外部馬達11上的驅動線圈根據輸入電流的轉換方向，產生反電動勢(BEMF)，回授至偵測電路14，根據偵測到的反電動勢(BEMF)，可以確定外部馬達11的轉速相位，達到馬達啟動與轉速控制的目的。第1B圖中，所顯示為習知的六步(Six-Step)馬達驅動方式電路，當啟動電路15啟動後，輸出啟動頻率訊號，並輸入至控制電路12，透過內部訊號轉換，輸出如第1B圖所示的六步驅動控制訊號，輸入至輸出電路13，透過 六步驅動控制訊號的相位改變，決定外部馬達11驅動線圈上的電流變化，透過驅動線圈上的電流變化，可以決定外部馬達11的轉速與相位。

如第2圖所示，所示為一習知無感應元件之的反電動勢偵測器示意圖，其係由一三相馬達線圈11、反電動勢(BEMF)取樣器26、正相相位比較器202、負相相位比較器204、準位電壓206(Vth)、正相開關器210、負相開關器212、輸出開關214所組成。當馬達系統啟動後，六步驅動控制訊號，輸入至輸出電路13，透過輸出電路13，輸出三相電流至三相馬達線圈11，藉由三相馬達線圈11上的電流變化產生反電動勢，並輸入至正相相位比較器202的正端與負相相位比較器204的負端，另一準位電壓206(Vth)則連接至正相相位比較器202的負端與負相相位比較器204的正端，當反電動勢(BEMF)取樣器輸出的感應反電動勢相位為正時(0~180度)，只要相位值超過正準位電壓時，正相相位比較器202的輸出即處於正高準位電壓，當反電動勢(BEMF)取樣器輸出的感應反電動勢相位為負時(180~360度)，只要相位值低於負準位電壓時，負相相位比較器204的輸出即處於正高準位電壓。最後正相相位比較器202的輸出與負相相位比較器204的輸出分別經過正相開關器210與負相開關器212，最後連結至輸出開關214合併成為一方波訊號。最後此輸出開關214輸出之方波訊號輸入至偵測電路14，藉以偵測外部馬達11之轉速與相位。

由以上習知技術可知，其係利用反電動勢(BEMF)取樣器26偵測三相馬達線圈11上所產生的感應反電動勢，通過正相相位比較器202與負相相位比較器204後，產生取樣後的高準位電壓，輸入到偵測電路14後，可用已決定外部馬達11的轉速與相位，然而，馬達驅動電路系統其初始運轉與高速運轉時，其系統產生的雜訊 並不相同，所產生的感應反電動勢大小也不一樣，若採用相同電壓去當作感應反電動勢的取樣電壓，容易造成系統誤判，最後造成系統不正常運轉。

鑑於以上所述的馬達驅動電路系統，本發明提供另一馬達驅動電路，其係藉由在不同的運轉模式，提供不同的感應反電動勢取樣電壓，可以得到較佳的感應反電動勢抗雜訊比，並能夠準確的偵測外部馬達的轉速與相位，達到較佳的系統穩定性。

本發明首先提供一具有反電動勢偵測電路之無感應元件之直流無刷馬達，主要目的在判斷直流無刷馬達之轉速是否依序達到第一啟動頻率與遞增之第二啟動頻率的具有兩階段式啟動功能之啟動電路來啟動馬達驅動系統，以確保馬達已完成啟動，進而利用馬達驅動系統產生的反電動勢來準確地偵測馬達的轉速。

本發明之另外一主要目的，在於直流無刷馬達不同之運轉模式下，反電動勢偵測電路採用不同的感應反電動勢取樣電壓，用以取樣外部馬達產生的感應反電動勢，輸入相位偵測電路，決定外部馬達的轉速，以確保無感應元件之直流無刷馬達經由感應反電動勢訊號能正確地偵測出外部馬達的轉速與相位。

本發明之又一主要目的，在於提供一具有反電動勢偵測電路之無感應元件之直流無刷馬達，根據頻率偵測器所產生的取樣訊號，控制反電動勢偵測電路內部取樣電壓，將外部馬達所產生感應反電動勢進行取樣，最後產生一高準位偵測訊號，輸入至相位偵測電路，最後決定外部馬達的轉速與相位，並回授控制頻率偵測器，決定出新的感應反電動勢取樣電壓，當系統在不同的運轉模式下，得到相同的抗雜訊比，確保無感應元件之直流無刷馬達經由感應反電動勢訊號能正確地偵測出外部馬達的轉速與相位與 系統的穩定度。

此外，本發明之還有一主要目的，係在於提供一具有反電動勢偵測電路之無感應元件之直流無刷馬達，藉由對反電動勢偵測電路的控制，使得直流無刷馬達能根據不同的轉速，選擇不同的增益控制模式，以達到良好的抗雜訊比，確保無感應元件之直流無刷馬達經由感應反電動勢訊號能正確地偵測出外部馬達的轉速與相位與系統的穩定度。

依據上述之目的，本發明首先提供一種具有兩階段式啟動電路之無感應元件之直流無刷馬達，包括：一震盪電路，其輸出端係與一控制裝置之輸入端連接，而此控制裝置又藉由一切換裝置分別與一啟動電路以及一正常轉動電路耦接；一啟動電路，其輸入端係經由切換裝置接到控制裝置的輸出，其輸出端接到一相位偵測電路之輸入端；一正常轉動電路，其輸入端係經由切換裝置接到控制裝置的輸出，其輸出端接到一相位偵測電路之輸入端；一相位偵測電路，其一輸入端係連接啟動裝置中的啟動電路，其另一輸入端連接到啟動裝置中的正常轉動電路，而其一輸入端則連接到反電動勢偵測器的輸出端，其一輸出端接至相位轉動電路之輸入端，另一輸出端接至鎖相頻率電路之輸入端，而另一輸入端則接至一頻率偵測器的輸入端；一相位轉動電路，其一輸入端係接到相位偵測電路，另一輸出端接到馬達驅動電路；一馬達驅動電路，其輸入端係接到相位轉動電路，其輸出端係接到外部馬達；一頻率偵測器，其一輸入端係接到相位偵測電路輸出端，另一輸入端係接到頻率偵測器的輸出端，其輸出端係接到反電動勢偵測器的輸入端；一反電動勢偵測電路，其一輸入端係接到頻率偵測器的輸出端，另一輸入端則接到外部馬達的輸出端，其輸出端係接到相位偵測電路的輸入端；一鎖相頻率電路，其一輸出端 係接到相位偵測電路，另一輸出端係接到頻率偵測器；一外部馬達，其一輸入端係接到馬達驅動電路的輸出端，其輸出端係接到反電動勢偵測器的輸入端。其中藉由震動電路輸出震盪頻率，經由切換裝置輸入到啟動裝置，藉由啟動裝置依序由第一啟動頻率遞增至第二啟動頻率，最後進入正常預定操作頻率，透過相位偵測電路，與相位轉動驅動器，驅動外部馬達，達到外部馬達正確啟動的效果。

本發明接著提供一種無感應元件之直流無刷馬達，包括一控制裝置，其一端與一震盪裝置連接；一切換裝置，其一端與控制裝置之另一端連接；一啟動裝置，其一端與切換裝置之另一端連接；一偵測裝置，其一端與啟動裝置之另一端連接；一驅動電路，其一端與偵測電路之另一端連接而另一端與一外部馬達連接並由馬達中的三相線圈回授至偵測電路之另一端；一鎖相頻率裝置，與偵測裝置連接，其中偵測裝置包括一相位偵測電路，其一端與啟動裝置連接而其另一端與頻率偵測器及鎖相頻率裝置連接；一相位轉動電路連接，其一端與相位偵測電路之另一端連接而其另一端與驅動電路之一端連接；一反電動勢偵測器，其一端與外部馬達中的三相線圈回授連接而其另一端與相位偵測電路連接；一頻率偵測器，其一端與相位偵測電路及鎖相頻率裝置連接而其另一端與反電動勢偵測器連接，其中反電動勢偵測器包括一反電動勢偵測開關，其一端與外部馬達中的三相線圈回授連接；一反電動勢取樣放大器，其第一輸入端與反電動勢偵測開關之一輸出連接，其第二輸入端與三相線圈之一準位電壓連接，而其第三輸入端與頻率偵測器連接；一磁滯比較器，其內部具有一第一磁滯準位與一第二磁滯準位，且其輸入端與正電壓弦波與負電壓弦波連接，而其另一輸入端與頻率偵測器連接，並輸出一感應反電動勢 偵測訊號至相位偵測電路。

本發明接著又提供一種無感應元件直流無刷馬達系統之馬達轉速與相位偵測方法，包括：提供一感應反電動勢，其係由三相線圈上的三相電流時序經過該反電動勢偵測開關產生；提供一準位電壓，其係由三相線圈上取出；提供一對弦波電壓，係由反電動勢取樣放大器比較感應反電動勢及準位電壓後產生，此對弦波電壓包括一正準位弦波電壓及一負準位弦波電壓；提供一感應反電動勢偵測訊號，係由磁滯比較器依據弦波電壓產生，並將感應反電動勢偵測訊號連接至相位偵測電路，以偵測出馬達目前之轉速與相位；提供一增益控制訊號，係由頻率偵測器依據鎖相頻率裝置之設定轉速與馬達目前之轉速輸出增益控制訊號；其中，當馬達目前之轉速小於鎖相頻率裝置之設定轉速時，增益控制訊號為一低電壓訊號，且將反電動勢增益放大器切換至正常電壓增益模式，同時磁滯比較器中的磁滯準位保持在第一磁滯準位。

本發明接著再提供一種無感應元件直流無刷馬達系統之馬達轉速與相位偵測方法，包括：提供一感應反電動勢，其係由三相線圈上的三相電流時序經過該反電動勢偵測開關產生；提供一準位電壓，其係由三相線圈上取出；提供一對弦波電壓，係由反電動勢取樣放大器比較感應反電動勢及準位電壓後產生，此對弦波電壓包括一正準位弦波電壓及一負準位弦波電壓；提供一感應反電動勢偵測訊號，係由磁滯比較器依據弦波電壓產生，並將感應反電動勢偵測訊號連接至相位偵測電路，以偵測出馬達目前之轉速與相位；提供一增益控制訊號，係由頻率偵測器依據鎖相頻率裝置之設定轉速與馬達目前之轉速輸出增益控制訊號；其中，當馬達目前之轉速大於鎖相頻率裝置之設定轉速時，增益控制訊號為一高電壓訊號，且將反電動勢增益放大器切換至電壓抑制模 式，同時磁滯比較器中的磁滯準位保持在第一磁滯準位。

本發明接著再提供另一種無感應元件直流無刷馬達系統之馬達轉速與相位偵測方法，包括：提供一感應反電動勢，其係由三相線圈上的三相電流時序經過該反電動勢偵測開關產生；提供一準位電壓，其係由三相線圈上取出；提供一對弦波電壓，係由反電動勢取樣放大器比較感應反電動勢及準位電壓後產生，此對弦波電壓包括一正準位弦波電壓及一負準位弦波電壓；提供一感應反電動勢偵測訊號，係由磁滯比較器依據弦波電壓產生，並將感應反電動勢偵測訊號連接至相位偵測電路，以偵測出馬達目前之轉速與相位；提供一增益控制訊號，係由頻率偵測器依據鎖相頻率裝置之設定轉速與馬達目前之轉速輸出增益控制訊號；其中，當馬達目前之轉速大於鎖相頻率裝置之設定轉速時，增益控制訊號為一高電壓訊號，且將磁滯比較器中的磁滯準位切換為第二磁滯準位。

一震盪電路，其輸出端係與一控制裝置之輸入端連接，而此控制裝置又藉由一切換電路分別與一啟動電路以及一正常轉動電路耦接；一啟動電路，其輸入端係經由切換電路接到控制裝置的輸出，其輸出端接到一相位偵測電路之輸入端；一正常轉動電路，其輸入端係經由切換電路接到控制裝置的輸出，其輸出端接到一相位偵測電路之輸入端；一相位偵測電路，其一輸入端係連接啟動裝置中的啟動電路，其另一輸入端連接到啟動裝置中的正常轉動電路，而其一輸入端則連接到反電動勢偵測器的輸出端，其一輸出端接至相位轉動電路之輸入端，另一輸出端接至鎖相頻率電路之輸入端，而另一輸入端則接至一頻率偵測器的輸入端；一相位轉動電路，其一輸入端係接到相位偵測電路，另一輸出端接到馬達驅動電路；一馬達驅動電路，其輸入端係接到相位轉動電路， 其輸出端係接到外部馬達；一頻率偵測器，其一輸入端係接到相位偵測電路輸出端，另一輸入端係接到頻率偵測器的輸出端，其輸出端係接到反電動勢偵測器的輸入端；一反電動勢偵測電路，其一輸入端係接到頻率偵測器的輸出端，另一輸入端則接到外部馬達的輸出端，其輸出端係接到相位偵測電路的輸入端；一鎖相頻率電路，其一輸出端係接到相位偵測電路，另一輸出端係接到頻率偵測器；一外部馬達，其一輸入端係接到馬達驅動電路的輸出端，其輸出端係接到反電動勢偵測器的輸入端。其中藉由反電動勢偵測電路，在不同的運轉模式，根據不同的感應反電動勢取樣電壓，對外部馬達產生的感應反電動勢進行取樣，以達到良好的抗雜訊比。

本發明接著提供一種兩階段式啟動電路，包括：一震盪電路，其輸出端係與一控制裝置之輸入端連接，而此控制裝置又藉由一切換電路分別與一啟動電路以及一正常轉動電路耦接；一啟動電路，其輸入端係經由切換電路接到控制裝置的輸出，其輸出端接到一相位偵測電路之輸入端；一正常轉動電路，其輸入端係經由切換電路接到控制裝置的輸出，其輸出端接到一相位偵測電路之輸入端；一相位偵測電路，其一輸入端係連接啟動裝置中的啟動電路，其另一輸入端連接到啟動裝置中的正常轉動電路，而其一輸入端則連接到反電動勢偵測器的輸出端，其一輸出端接至相位轉動電路之輸入端，另一輸出端接至鎖相頻率電路之輸入端，而另一輸入端則接至一頻率偵測器的輸入端；一相位轉動電路，其一輸入端係接到相位偵測電路，另一輸出端接到馬達驅動電路；一馬達驅動電路，其輸入端係接到相位轉動電路，其輸出端係接到外部馬達；一頻率偵測器，其一輸入端係接到相位偵測電路輸出端，另一輸入端係接到頻率偵測器的輸出端，其輸出端係接到 反電動勢偵測器的輸入端；一反電動勢偵測電路，其一輸入端係接到頻率偵測器的輸出端，另一輸入端則接到外部馬達的輸出端，其輸出端係接到相位偵測電路的輸入端；一鎖相頻率電路，其一輸出端係接到相位偵測電路，另一輸出端係接到頻率偵測器；一外部馬達，其一輸入端係接到馬達驅動電路的輸出端，其輸出端係接到反電動勢偵測器的輸入端。其中係根據頻率偵測器所產生的取樣電壓來調整反電動勢偵測電路內部的取樣電壓，將外部馬達所產生的感應反電動勢進行取樣，最後產生一高準位偵測訊號，輸入至相位偵測電路，最後決定外部馬達的轉速與相位，並回授控制頻率偵測器，決定出新的感應反電動勢取樣電壓，當系統在不同的運轉模式下，得到相同的抗雜訊比，與系統的穩定度。

本發明主要係揭露一種具有反電動勢偵測電路之無感應元件直流無刷馬達，用於一馬達驅動系統，並藉由外部馬達回授感應反電動勢，根據不同的取樣電壓，產生取樣出來的高準位偵測訊號，經過相位偵測電路，提供馬達轉速與相位之狀態，進而回授控制反電動勢偵測電路，達到良好的抗雜訊比與正確的轉速偵測。

首先，請參考第3圖，係本發明之具有反電動勢偵測電路之無感應元件直流無刷馬達系統方塊示意圖。如第3圖所示，無感應元件之直流無刷馬達系統包含控制裝置30，其輸入端與震盪裝置31連接；切換裝置32其輸入端與控制裝置30連接，而輸出端與啟動裝置33連接，而啟動裝置33中包括啟動電路331及正常轉動電路333；偵測裝置34，係由相位偵測電路341、相位轉動電路343、反電動勢偵測器345及頻率偵測器347所組成；驅動電路35之輸入端與偵測電路34中的相位轉動電路343連接，其輸出端與外部馬達36 連接；其中，偵測裝置34中的相位偵測電路341與啟動裝置33、鎖相頻率裝置37及相位轉動電路343連接；反電動勢偵測電路345與外部馬達36、相位偵測電路341及頻率偵測器347連接；而頻率偵測器347與鎖相頻率裝置37連接。

當無感應元件直流無刷馬達系統啟動時，控制裝置30控制震盪裝置31輸出一振盪訊號，控制裝置30將震盪裝置31所輸出一振盪訊號，藉由切換裝置32連接至啟動裝置33中的啟動電路331，使得啟動電路331根據震盪裝置31的訊號，將啟動轉速輸入至相位偵測電路341；接著，相位偵測電路341會根據啟動轉速輸出相對應的三相驅動電壓，並透過相位轉動電路343轉換成相對應的六步驅動電壓，輸入至馬達驅動電路35，進而驅動外部馬達36。在外部馬達36被啟動後，即會根據馬達線圈上的電流變化，產生感應反電動勢(BEMF)並輸入到反電動勢偵測器345，反電動勢偵測器345根據偵測到的反電動勢作取樣，可以偵測到外部馬達36目前的轉速與相位；此時，當馬達之啟動轉速尚未達到第一預定啟動轉速之前，控制裝置30會要求震盪裝置31持續送出訊號，強迫馬達轉動；當馬達之啟動轉速經過相位偵測電路341之偵測後，確定馬達之啟動轉速已達到第一預定啟動轉速之後(例如：此第一預定啟動轉速設定為30rpm)，控制裝置30會驅動切換裝置32將啟動裝置33切換至正常轉動電路333，以驅動馬達依據正常轉動電路333所提供之訊號進行轉動；同樣地，在控制裝置30將啟動裝置33切換至正常轉動電路333後，相位偵測電路341會偵測到馬達之正常轉速；接著，相位偵測電路341會根據馬達之正常轉速輸出相對應的三相驅動電壓，並透過相位轉動電路343轉換成相對應的六步驅動電壓，輸入至馬達驅動電路35，進而由馬達驅動電路35輸出電流以驅動外部馬達36。此時，外部馬達36即會根據馬達線圈上的電 流變化，產生反電動勢並輸入到反電動勢偵測器345，反電動勢偵測器345根據偵測到的反電動勢作取樣，可以偵測到外部馬達36目前的轉速與相位。特別要強調，在本發明之一較佳實施例中，控制裝置30還會進一步偵測馬達之轉速是否到達第二預定啟動轉速(例如：此第二預定啟動轉速設定為180rpm)；當反電動勢偵測器345偵測到的馬達轉速未能達到180rpm時，即表示馬達並未啟動完成；因此，控制裝置30會驅動切換裝置32將啟動裝置33切換至啟動電路331，並要求馬達依據啟動電路331所提供之訊號進行轉動，直到相位偵測電路341確定馬達之啟動轉速已達到第一預定啟動後，再由控制裝置30驅動切換裝置32將啟動裝置33切換至正常轉動電路302；當反電動勢偵測器341偵測到的馬達轉速已達到或超過第二預定啟動轉速時(即馬達36之轉速已到達180rpm)，即表示馬達已依據正常轉動電路333之訊號正常轉動；此時，控制裝置30即判斷馬達啟動完成，而將啟動裝置33固定連接至正常轉動電路333。最後，反電動勢偵測器345將偵測到的外部馬達36目前的轉速與相位輸出至相位偵測電路341，確定外部馬達36的輸出與相位偵測電路341輸出的驅動頻率一致。

接著請參考第4圖所示，其為本發明之具有兩階段式啟動之無感應元件之直流無刷馬達啟動步驟之流程圖。首先，如步驟401所示，在第一啟動階段，無感應元件之直流無刷馬達之控制裝置30會要求震盪裝置31輸出一震盪頻率至啟動電路331後，使得馬達36啟動並產生一啟動轉速，此一馬達36啟動轉速會經過反電動勢偵測器345輸入至相位偵測電路341；隨即會進入步驟402，此時控制裝置30會持續偵測此一馬達36之啟動轉速，當此一馬達36之啟動轉速達到第一預設轉速時；例如：此第一預定啟動轉速設定為30rpm；此時，控制裝置30會進入到步驟403；步驟403係在馬達36 之啟動轉速達到第一預設轉速時，控制裝置30會驅動切換裝置32將啟動裝置33切換至正常轉動電路333以進入正常操作模式，使馬達36正常轉動並持續輸出馬達轉速；再接著，進入步驟404，控制裝置30持續偵測馬達36之轉速，當馬達36之轉速達到第二預設轉速時；例如：此第二預定啟動轉速設定為180rpm；此時，即確定馬達36啟動完成；隨即進入步驟405，控制裝置30會結束此啟動程序。隨後，馬達持續處於正常操作模式下轉動，達到無感應元件之直流無刷馬達預定的操作轉速。反之，當控制裝置30啟動馬達36之後的啟動轉速經偵測後，尚未達到第一預設轉速時，此時，控制裝置30會持續停留在步驟402，並由控制裝置30強迫馬達系統之震盪裝置31持續輸出震盪頻率，以使馬達轉動持續攀升，直到馬達轉速達到第一預設轉速後，控制裝置30即會將啟動裝置33切換至正常轉動電路333，以驅使馬達進入正常操作模式，使馬達正常轉動並持續輸出馬達轉速。當無感應元件之直流無刷馬達進入正常操作模式之馬達轉速，經相位偵測電路341偵測未能達到第二預設轉速時，表示馬達並未成功的啟動，如步驟404所示；此時，控制裝置30會回到步驟402中，同時控制裝置30會將啟動裝置33切換回啟動電路331，以強迫馬達系統持續輸出震盪頻率，以確保馬達轉速在達到第一預設轉速及第二啟動頻率後，隨即系統會進入步驟405，此時完成系統啟動的動作。

本發明進一步詳細說明上述第4圖的啟動步驟流程圖與第3圖的無感應元件之直流無刷馬達系統合併參考詳述而言。首先，如步驟401所示，無感應元件直流無刷馬達之控制裝置30控制震盪裝置31輸出一震盪頻率，同時控制裝置30會將震盪裝置31輸出之一震盪頻率藉由切換裝置32連接至啟動電路331，而啟動電路331會將震盪裝置31輸出的震盪頻率轉換而輸出一啟動轉速輸入至相位 偵測電路341，系統則會進入到步驟402，此時，馬達系統處於第一階段啟動模式，並持續偵測此一馬達之啟動轉速。相位偵測電路341會根據啟動電路331輸出的啟動轉速，輸出相對應的三相驅動控制訊號輸入到相位轉動電路343，相位轉動電路343會根據輸入的三相驅動控制訊號，轉換成驅動馬達電路的六步驅動電壓，輸入到馬達驅動電路35，馬達驅動電路35根據輸入的六步驅動電壓決定其輸出的三相電流，此三相電流會輸出到外部馬達36上的驅動線圈，迫使外部馬達36轉動，其中外部馬達36驅動線圈上的三相電流相位轉換係根據輸入到馬達驅動電路35的六步驅動電壓的相位變化決定；由於六步驅動電壓係為三相轉換之驅動電壓，所以同一時間只會有一個相位處於停止狀態(Stop State)，藉由這個停止狀態(Stop State)，外部馬達36會停止供應驅動線圈上的電流，由於電磁效應，當驅動線圈上的電流由供給變為停止輸出，會產生一感應反電動勢，藉由這一感應反電動勢的相位大小與頻率，輸入到反電動勢偵測器345可以得到反電動勢偵測的抗雜訊比，以及外部馬達36的轉速與轉子相位。然而，當外部馬達36的轉速尚未達到第一階段啟動轉速(例如：30rpm)時，此時，外部馬達36驅動線圈上產生的感應反電動勢震幅並不大，因此反電動勢偵測器345上對於反電動勢偵測的抗雜訊能力相對較弱，對於外部馬達36的轉速與轉子的相位偵測也相對較為不準確，因此反電動勢偵測器345輸出的PWM轉速控制訊號也較易受到雜訊的影響，得到較為不準確的輸出值；同時，當反電動勢偵測器345輸出的PWM轉速控制訊號輸入至相位偵測電路341時，相位偵測電路341也會根據輸入的PWM轉速控制訊號來決定目前外部馬達36的轉速；當外部馬達36的轉速達到預定的第一啟動轉速(例如：30rpm)時，系統即會進入到步驟403。此時，控制裝置30會藉由切換裝置32從啟 動電路331切換連接至正常轉動電路333使直流無刷馬達進入正常操作模式；然而，外部馬達36雖已開始運轉但並不代表已經完全啟動，因此當外部馬達36的轉速達到第一預定啟動轉速(例如：30rpm)時，系統會將相位偵測電路341的偵測頻率改為第二預定啟動轉速(例如：180rpm)，而在本實施例中，此第二預定啟動轉速(180rpm)係為第一預定啟動轉速(30rpm)的倍數。此時，馬達系統也會立刻從第一階段啟動模式進入第二階段啟動模式，並持續偵測外部馬達36的啟動轉速，也就是步驟404，其中啟動裝置33中的正常轉動電路333產生的啟動轉速會持續上升，輸入到相位偵測電路341，而相位偵測電路341會根據輸入的啟動轉速產生三相驅動控制訊號，而此三相驅動控制訊號會輸入到相位轉動電路343，藉由相位轉動電路343內部電路轉換，相位轉動電路343會輸出一六步驅動電壓，輸入至馬達驅動電路35，此六步驅動電壓藉由馬達驅動電路35而被轉換成三相電流輸出到外部馬達36上的驅動線圈，由於如前所述，外部馬達36的驅動線圈上的驅動電流供應，係對應於相位轉動電路343輸出的六步驅動電壓，同一時間只會有一個線圈相位會處於停止狀態(Stop State)，根據電磁效應，會產生一較大的感應反電動勢，輸入到反電動勢偵測器345，此時由於感應的反電動勢較大，相對的抗雜訊的能力也比較大，反電動勢偵測器345也比較能夠準確地偵測反電動勢的相位，並輸出相對應的PWM轉速控制訊號，並回授輸入至相位偵測電路341，當PWM轉速控制訊號達到第二預定啟動轉速(30的倍數，例如：180rpm=30rpm x 6)時，啟動裝置33即會進入到步驟405完成整個啟動程序。

根據上述，當無感應元件之直流無刷馬達處於步驟402時，也就是馬達系統處於第一啟動階段時，馬達系統會持續偵測其外部 馬達36之啟動轉速，當外部馬達36之啟動轉速尚未達到第一預定啟動轉速(30rpm)時，馬達系統會一直停留在步驟402，此時外部馬達36驅動線圈產生的感應反電動勢，由於其值大小係與外部馬達36上的驅動電流成正比，同時亦處於低轉速的狀態，所以反電動勢偵測器345偵測到的感應反電動勢抗雜訊比也較弱，因此此時相位偵測電路341偵測到的反電動勢偵測器345所輸出的PWM轉速控制訊號所顯示的啟動轉速並不代表馬達系統已經正常啟動，因此當外部馬達36達到第一預定啟動轉速(30rpm)時，也就是步驟403時，即會進入正常程序，控制裝置30也會藉由切換裝置32連接至正常轉動電路333並從第一階段啟動模式切換到第二階段啟動模式，此時外部馬達306線圈產生的感應反電動勢已經大到足夠可以提供給反電動勢偵測器345用以偵測外部馬達36的轉速與相位，隨即馬達系統會進入步驟404，並持續偵測外部馬達36的啟動轉速，此時如果相位偵測電路341偵測到的PWM轉速控制訊號不如預期的大於第一預定啟動轉速或是無法在預定時間內達到第二預定啟動轉速時，此時控制裝置30會認定外部馬達36啟動失敗，而馬達系統會立刻回到步驟402，重複上述的動作，直至相位偵測電路341偵測到的馬達啟動轉速持續達到第一預定啟動轉速(30rpm)與第二預定啟動轉速(180rpm)為止。反之，如果相位偵測電路341偵測到的PWM轉速控制訊號如預期般的達到第二預定啟動轉速(180rpm)，此時馬達系統可被視為已經啟動完成，此時控制裝置30會持續運作，並提高轉速進入高速運轉模式。

再請參考第5圖所示，係為本發明之無感應元件直流無刷馬達之啟動模式切換示意圖。如第5圖所示，啟動模式切換總共可以分為四個區間，第一區間為起始區間，第二區間為加速區間，第三區間為轉動區間，第四區間為穩定轉速區間。第一區間係為低轉 速狀態，控制裝置30會強制啟動馬達驅動系統，此時外部馬達36所產生的感應反電動勢(BEMF)大小並不足以用以確認馬達驅動系統已經正常啟動；而當馬達驅動系統進入到第二區間後，外部馬達36驅動線圈上所產生的感應反電動勢已經大到足以提供給反電動勢偵測器345用以偵測外部馬達36的轉速與轉子相位，並確認馬達驅動系統已經啟動；接著，當外部馬達36的啟動轉速達到第二預定啟動轉速(例如：180rpm)時，表示馬達已經確定啟動，此時進入第三區間，表示外部馬達36已經完成啟動，並進入高速運轉狀態，同時外部馬達36轉速會持續上升，最後到達第四區間，此時外部馬達36已經達到預設的高速運轉狀態，維持穩定的狀態。

請參考第6圖，為本發明之無感應元件直流無刷馬達之反電動勢偵測器的架構示意圖。如第6圖所示，直流無刷馬達之反電動勢偵測器345包含反電動勢偵測開關612、反電動勢增益放大器613、磁滯比較器614；其中反電動勢增益放大器613與磁滯比較器614分別與頻率偵測器347之輸出連接；而反電動勢偵測開關612與外部之無感應元件直流無刷馬達36上的三相線圈611連接。

如第6圖所示，當外部之無感應元件直流無刷馬達系統啟動時，外部馬達36上的三相電流會流過三相線圈611，而三相線圈611會根據三相電流時序的變化，產生感應反電動勢(BEMF)訊號。此外，反電動勢偵測開關612會根據流過三相線圈611上的三相電流變化，決定反電動勢偵測開關612內部開關的順序，以利三相線圈611上產生的感應反電動勢訊號能夠通過反電動勢偵測開關612的開關控制，而經過開關控制過後的感應反電動勢訊號會輸入至反電動勢增益放大器613並與一準位電壓VN作比較；其中，準位電壓VN係為二分之一之系統電壓(1/2 Vcc)，也是三相線圈611之初始電壓值，而此系統電壓係為馬達驅動系統運作之標準電壓 Vcc。當感應反電動勢訊號大於此準位電壓VN時，反電動勢增益放大器613所輸出之弦波電壓OPP會呈現正準位弦波電壓；反之，當感應反電動勢訊號小於準位電壓VN時，反電動勢增益放大器613輸出之弦波電壓OPN會處於負準位弦波電壓。接著，反電動勢增益放大器613會將弦波電壓OPP與弦波電壓OPN之訊號輸出至磁滯比較器614的輸入端；再接著，磁滯比較器614會根據所輸入之弦波電壓OPP與弦波電壓OPN以及其內部的磁滯準位(±Vhys)來決定磁滯比較器614輸出訊號之高準位與低準位。例如：當輸入的弦波電壓OPP大於磁滯比較器614內部之磁滯準位時，磁滯比較器614的輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det會成為高準位；當輸入的弦波電壓OPP低於磁滯比較器614內部之磁滯準位時，磁滯比較器614的輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det會成為低準位。

接著，感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det會輸入至相位偵測電路341(請參考第3圖)，並經由相位偵測電路341根據感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det的準位持續時間決定外部馬達36之轉速與相位。當馬達36在啟動階段時，由於其轉速不大(例如：60rpm)，此時的三相線圈611上所產生的感應反動勢訊號也不大，故反電動勢偵測器345所產生的感應反電動勢之訊號大小並不足以抵抗系統所產生的雜訊，因此會導致相位偵測電路341根據感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det偵測到的外部馬達36的轉速與相位會有失真的情形發生。而當馬達36已完成啟動時，即當相位偵測電路341根據感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det偵測到的外部馬達36的轉速達到第一預定轉速以及第二預定轉速時，由於外部馬達36已確定啟動完成，同時其轉速已逐漸提高(例如：1000rpm)，使得三相線圈611所產生到的感應反動勢訊號也逐漸變大並已足以抵抗系統雜訊。此時反電動勢偵測器345中的反電動勢增益放大器613會 根據頻率偵測器347的輸出增益控制訊號來決定反電動勢增益放大器613的電壓增益以及磁滯比較器614也會根據頻率偵測器347的輸出控制訊號來決定磁滯比較器614內部的磁滯準位；其中，頻率偵測器347的輸出增益控制訊號係由相位偵測電路341根據感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det所偵測到的外部馬達36轉速與鎖相迴路電路37所輸出的預定頻率作比較所產生。

接著，當外部馬達36轉速尚未達到鎖相迴路電路所設定的輸出頻率(例如：2000轉或3000轉)時，頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號會為低電壓，並役使反電動勢偵測器345之反電動勢增益放大器613切換至正常電壓增益模式(即第一電壓增益模式)，此時，反電動勢增益放大器613會依序輸出弦波電壓OPP與弦波電壓OPN之感應反動勢訊號至磁滯比較器614(請先參考第7A圖，後序將再詳細說明)；換句話說，當頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號會為低電壓時，反電動勢增益放大器613所輸出之弦波電壓OPP與弦波電壓OPN即為正常電壓增益模式(即第一電壓增益模式)。此時，磁滯比較器614中的磁滯準位是處於第一磁滯準位(即+Vhys)狀態，以抵抗系統的初始雜訊。接著，在前述之反電動勢增益放大器613將三相線圈611所得到的感應反電動勢訊號與準位電壓VN作比較，並經過頻率偵測器347之電壓調整，將弦波電壓OPP與弦波電壓OPN輸入至磁滯比較器614後，磁滯比較器614的輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det也會輸入至相位偵測電路341，以決定外部馬達36轉速與相位。

再接著，當外部馬達36之轉速達到第二預定轉速並且將外部馬達轉速提高時，例如：於外部馬達36轉速達到鎖相迴路電路所輸出的預定頻率(例如：2000轉或3000轉)時，頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號會改變為高電壓。此時，在本發明之第3圖中的 控制裝置30會採用兩種實施方式來達到良好的抗雜訊比。首先，第一種實施方式是藉由相位偵測電路341控制頻率偵測器347，藉以控制感應反電動勢偵測器345，並役使反電動勢偵測器345之反電動勢增益放大器613從正常電壓增益模式切換至電壓抑制模式(即第二電壓增益模式)，即反電動勢增益放大器613所輸出之弦波電壓OPP與弦波電壓OPN不會隨著感應反電動勢訊號持續升高，而是保持在低速狀態下的弦波電壓OPP與弦波電壓OPN；換句話說，在本實施例中，在頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號改變為高電壓時，反電動勢增益放大器613輸出之弦波電壓OPP與弦波電壓OPN之振幅會被抑制到與正常電壓增益模式(即第一電壓增益模式)相同。此外，在第二種實施方式時，是藉由相位偵測電路341來控制頻率偵測器347，藉以控制感應反電動勢偵測器345，使反電動勢偵測器345之磁滯比較器614內部的磁滯準位從第一磁滯準位(即+Vhys)切換至第二磁滯準位(+Vhys2)，以抵抗系統高速運轉的雜訊；很明顯地，第二磁滯準位(+Vhys2)之電壓位準大於第一磁滯準位(+Vhys)。

根據上述第一種實施方式，反電動勢增益放大器613會將輸入之感應反電動勢訊號作電壓抑制的動作並與準位電壓VN作比較；反電動勢增益放大器613經過頻率偵測器347之電位抑制後，使得輸出弦波電壓OPP與弦波電壓OPN在第一電壓增益模式及第二電壓增益模式時的振幅保持相同，並且會輸入至磁滯比較器614中，而磁滯比較器614會將輸入的弦波電壓OPP與弦波電壓OPN與第一磁滯準位(即+Vhys)作比較，當輸入的弦波電壓OPP大於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為高準位；當輸入的弦波電壓OPP低於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為 低準位。而磁滯比較器614的輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det也會輸入至相位偵測電路341決定外部馬達36轉速與相位，達到準確偵測與取樣外部馬達36的轉速與相位。

接著，根據上述第二種實施方式，反電動勢增益放大器613會將輸入感應反電動勢訊號與準位電壓VN作比較後，反電動勢增益放大器613所輸出之弦波電壓OPP與弦波電壓OPN會輸入至磁滯比較器614，而磁滯比較器614會將輸入弦波電壓OPP與弦波電壓OPN與第二磁滯準位(+Vhys2/-Vhys2)作比較；當輸入弦波電壓OPP大於第二磁滯準位(+Vhys2)時，磁滯比較器614的輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det會成為高準位電壓；當輸入弦波電壓OPP小於第二磁滯準位(-Vhys2)時，磁滯比較器614的輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Det會成為低準位電壓，並輸入至相位偵測電路341決定外部馬達36轉速與相位，達到準確偵測與取樣外部馬達36的轉速與相位。

接著，進一步說明本發明操作時的訊號波形圖；請參考第7A圖及第7B圖，係本發明中無感應元件直流無刷馬達之轉速與反電動勢偵測器的實施例之相關訊號波形圖。首先，如第7A圖所示，由外部馬達36之三相線圈611上的電流時序變化所產生的感應反電動勢訊號輸入到反電動勢偵測器345的感應反電動勢波形係為弦波電壓波形，而在反電動勢偵測器345內部中的反電動勢增益放大器613會依據頻率偵測器347的控制訊號產生正常電壓增益模式與電壓抑制模式。當馬達位在第一階段啟動模式時(即頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號會為低電壓)，反電動勢增益放大器613會將輸入的準位電壓VN與輸入的感應反電動勢訊號作比較。由第7A圖中可以看出，當在第一電壓增益模式時，感應反電動勢訊號大於準位電壓VN時，反電動勢增益放大器613的輸出弦波電 壓OPP會處於正電壓弦波，而輸出弦波電壓OPN會相對於輸出電壓OPP處於負電壓弦波；在第二階段已達到啟動模式，但未到達鎖相迴路電路所輸出的預定頻率(例如：2000轉或3000轉)時，此時的即頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號仍會維持在低電壓狀態，而反電動勢增益放大器613則會繼續將輸入的準位電壓VN與輸入的感應反電動勢訊號作比較，並輸出弦波電壓OPP與弦波電壓OPN；此輸出弦波電壓OPP與弦波電壓OPN會輸入至磁滯比較器614中；再接著，磁滯比較器614會將輸入的弦波電壓OPP與弦波電壓OPN與第一磁滯準位(即+Vhys)作比較，當輸入的弦波電壓OPP大於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為高準位；當輸入的弦波電壓OPP低於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為低準位。很明顯地，第一磁滯準位(即+Vhys)係用來作為馬達驅動系統於低轉速時用以抵抗低雜訊所使用。再接著，當外部馬達36之轉速已到達鎖相迴路電路所輸出的預定頻率(例如：2000轉或3000轉)時，表示馬達已進入高轉速，此時頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號改變為高電壓，同時也使得增益控制訊號所伴隨的雜訊也隨之增大。此時反電動勢增益放大器613也會依據頻率偵測器347的控制訊號將輸入的感應反電動勢作電壓抑制的動作(即第二電壓增益模式)；再由第7A圖中可以看出，當在第二電壓增益模式時，過大的感應反電動勢訊號會被抑制，使電壓抑制過後的感應反電動勢訊號接近低轉速時的輸入感應反電動勢訊號(即第一電壓增益模式)，同時馬達驅動系統所產生的系統雜訊也會同時被抑制，最後抑制過後的感應反電動勢訊號會輸入至磁滯比較器614並與第一磁滯準位(即+Vhys)作比較。很明顯地，第二電壓增益模式所輸出之弦波電壓OPP與弦波電壓OPN之週期較第一電 壓增益模式快。當輸入的弦波電壓OPP大於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為高準位；當輸入的弦波電壓OPP低於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為低準位。此時，磁滯比較器614所輸出之感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detec，可以避免掉雜訊所導致的訊號失真，達到抑制雜訊之目的。

再接著，如第7B圖所示，係為本發明中的反電動勢增益放大器與磁滯比較器的另一實施例相關波形圖。由第7B圖中可以看出，當馬達位在第一階段啟動模式時(即頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號會為低電壓)，反電動勢增益放大器613會將輸入的準位電壓VN與輸入的感應反電動勢訊號作比較。由第7B圖中可以看出，當在第一電壓增益模式時，感應反電動勢訊號大於準位電壓VN時，反電動勢增益放大器613的輸出弦波電壓OPP會處於正電壓弦波，而輸出弦波電壓OPN會相對於弦波電壓OPP處於負電壓弦波；在第二階段已達到啟動模式，但未到達鎖相迴路電路所輸出的預定頻率(例如：2000轉或3000轉)時，此時頻率偵測器347所輸出的增益控制訊號仍然會維持在低電壓狀態，反電動勢增益放大器613會將輸入的準位電壓VN與輸入的感應反電動勢作比較，並輸出弦波電壓OPP與弦波電壓OPN，此輸出弦波電壓OPP與弦波電壓OPN會輸入磁滯比較器614，磁滯比較器614會根據輸入的弦波電壓OPP與弦波電壓OPN會與第一磁滯準位(即+Vhys)作比較，當輸入的弦波電壓OPP大於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為高準位；當輸入的弦波電壓OPP低於第一磁滯準位時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為低準位，其中第一磁滯準位係用來作為馬達驅動系統於低轉速時用以抵抗低雜訊所使用。而當外部馬 達36進入高轉速時(例如：2000或3000轉)，所產生的感應反電動勢訊號增大以及其伴隨的雜訊也隨之增大，同時馬達驅動系統所產生的系統雜訊也會同時被增強。此時，反電動勢偵測器345之磁滯比較器614內部的磁滯準位從第一磁滯準位(即+Vhys)切換至第二磁滯準位(+Vhys2)；接著，反電動勢增益放大器613會將弦波電壓OPP與弦波電壓OPN的感應反電動勢會輸出至磁滯比較器614中，此時磁滯比較器會採用第二磁滯準位Vhys2與弦波電壓OPP與弦波電壓OPN進行比較，以產生感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detec。當輸入的弦波電壓OPP大於第二磁滯準位Vhys2時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為高準位，當輸入的弦波電壓OPP低於第二磁滯準位Vhys2時，磁滯比較器614之輸出感應反電動勢偵測訊號BEMF_Detc會為低準位，因此，可以避免掉因為雜訊所導致的訊號失真。

以上為針對本發明之較佳實施例之說明，係為闡明本發明之目的，並無意限定本發明之精確應用形式，因此在不違反本發明所闡明之精神與範圍之內，皆由以上所述或由本發明的實施例所涵蓋。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。

11‧‧‧外部馬達

12‧‧‧控制電路

13‧‧‧輸出電路

14‧‧‧偵測電路

15‧‧‧啟動電路

17‧‧‧切換電路

30‧‧‧控制裝置

31‧‧‧震盪裝置

32‧‧‧切換裝置

33‧‧‧啟動裝置

331‧‧‧啟動電路

333‧‧‧正常轉動電路

34‧‧‧偵測裝置

341‧‧‧相位偵測電路

343‧‧‧相位轉動電路

345‧‧‧反電動勢(BEMF)偵測器

347‧‧‧頻率偵測器

35‧‧‧馬達驅動電路

36‧‧‧外部馬達

37‧‧‧鎖相頻率裝置

611‧‧‧三相線圈

612‧‧‧反電動勢偵測開關

613‧‧‧反電動勢取樣放大器

614‧‧‧磁滯比較器

第1A圖 為習知無感應元件直流無刷馬達電路系統方塊示意圖；第1B圖 為習知的六步馬達驅動方式電路；第2圖 習知技術感應反電動勢架構示意圖；第3圖 為本發明之馬達驅動電路之架構圖；第4圖 為本發明之啟動模式示意圖；第5圖 為本發明之啟動模式切換之波形圖； 第6圖 為本發明之感應反電動勢偵測器之架構圖；第7A圖 為本發明之感應反電動勢偵測器取樣準位之波形示意圖；第7B圖 為本發明之感應反電動勢偵測器取樣準位之另一實施例之波形示意圖。

30‧‧‧控制裝置

31‧‧‧震盪裝置

32‧‧‧切換裝置

33‧‧‧啟動裝置

331‧‧‧啟動電路

333‧‧‧正常轉動電路

34‧‧‧偵測裝置

341‧‧‧相位偵測電路

343‧‧‧相位轉動電路

345‧‧‧反電動勢(BEMF)偵測器

347‧‧‧頻率偵測器

35‧‧‧馬達驅動電路

36‧‧‧外部馬達

37‧‧‧鎖相頻率裝置

Claims (14)

1. 一種無感應元件之直流無刷馬達系統，包括一控制裝置，其一端與一震盪裝置連接；一切換裝置，其一端與該控制裝置之另一端連接；一啟動裝置，其一端與該切換裝置之另一端連接；一偵測裝置，其一端與該啟動裝置之另一端連接；一驅動電路，其一端與該偵測電路之另一端連接，其另一端與一外部馬達連接並由該馬達中的三相線圈回授至該偵測電路之另一端；一鎖相頻率裝置，與該偵測裝置連接；其中該偵測裝置包括一相位偵測電路，其一端與該啟動裝置連接，其另一端與該頻率偵測器及該鎖相頻率裝置連接；一相位轉動電路連接，其一端與該相位偵測電路之另一端連接，而其另一端與該驅動電路之一端連接；一反電動勢偵測器，其一端與該外部馬達中的三相線圈回授連接，而其另一端與該相位偵測電路連接；一頻率偵測器，其一端與該相位偵測電路及該鎖相頻率裝置連接，而其另一端與該反電動勢偵測器連接；其中該反電動勢偵測器包括一反電動勢偵測開關，其一端與該外部馬達中的三相線圈回授連接；一反電動勢取樣放大器，其第一輸入端與該反電動勢偵測開關之一輸出連接，其第二輸入端與該三相線圈之一準位電壓連接，而其第三輸入端與該頻率偵測器連接，並輸出一正電壓弦波與一負電壓弦波；一磁滯比較器，其具有一第一磁滯準位與一第二磁滯準位，其輸 入端與該正電壓弦波與該負電壓弦波連接，而其另一輸入端與該頻率偵測器連接，且依據該頻率偵測器之一控制訊號進行該第一磁滯準位與該第二磁滯準位之間的切換，並輸出一感應反電動勢偵測訊號至該相位偵測電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無感應元件之直流無刷馬達系統，其中該反電動勢取樣放大器具有一正常電壓增益模式及一電壓抑制模式。
3. 如申請專利範圍第2項所述之無感應元件之直流無刷馬達系統，其中該反電動勢取樣放大器中的該正常電壓增益模與該電壓抑制模式之切換係依據該頻率偵測器之一控制訊號進行切換。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無感應元件直流無刷馬達系統，其中該啟動裝置係由一啟動電路及一正常轉動電路所組成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之無感應元件直流無刷馬達系統，其中該無感應元件直流無刷馬達系統中的馬達完成啟動時，該馬達之轉速係依序地達到一第一預定啟動轉速與另一頻率之一第二預定啟動轉速。
6. 如申請專利範圍第5項所述之無感應元件直流無刷馬達系統，其中該第二預定啟動轉速為該第一預定啟動轉速之整數倍。
7. 一種無感應元件直流無刷馬達系統之馬達轉速與相位偵測方法，該無感應元件直流無刷馬達系統包括一控制裝置，其一端與一震盪裝置連接，一切換裝置，其一端與該控制裝置之另一端連接，一啟動裝置，其一端與該切換裝置之另一端連接，一偵測裝置，其一端與該啟動裝置之另一端連接，一驅動電路，其一端與該偵測電路之另一端連接而另一端與一外部馬達連接並由該馬達中的三相線圈回授至該偵測電路之另一端，一鎖相頻率裝置，與該偵測裝置連接，其中該偵測裝置包括一相位偵測電路，其一端 與該啟動裝置連接而其另一端與該頻率偵測器及該鎖相頻率裝置連接，一相位轉動電路連接，其一端與該相位偵測電路之另一端連接而其另一端與該驅動電路之一端連接，一反電動勢偵測器，其一端與該外部馬達中的三相線圈回授連接而其另一端與該相位偵測電路連接，一頻率偵測器，其一端與該相位偵測電路及該鎖相頻率裝置連接而其另一端與該反電動勢偵測器連接，其中該反電動勢偵測器包括一反電動勢偵測開關，其一端與該外部馬達中的三相線圈回授連接，一反電動勢取樣放大器，其第一輸入端與該反電動勢偵測開關之一輸出連接，其第二輸入端與該三相線圈之一準位電壓連接，而其第三輸入端與該頻率偵測器連接，一磁滯比較器，其具有一第一磁滯準位，且其輸入端與該正電壓弦波與該負電壓弦波連接，而其另一輸入端與該頻率偵測器連接，並輸出一感應反電動勢偵測訊號至該相位偵測電路，其中於該無感應元件直流無刷馬達系統於啟動後，該馬達轉速與相位偵測方法包括：提供一感應反電動勢，其係由該三相線圈上的三相電流時序經過該反電動勢偵測開關產生；提供一準位電壓，其係由該三相線圈上取出；提供一對弦波電壓，係由該反電動勢取樣放大器比較該感應反電動勢及該準位電壓後產生，該對弦波電壓包括一正準位弦波電壓及一負準位弦波電壓；提供一感應反電動勢偵測訊號，係由該磁滯比較器依據該對弦波電壓產生，並將該感應反電動勢偵測訊號連接至該相位偵測電路，以偵測出該馬達目前之轉速與相位；提供一增益控制訊號，係由該頻率偵測器依據該鎖相頻率裝置之設定轉速與該馬達目前之轉速輸出該增益控制訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之偵測方法，其中該磁滯比較器中進一步具有一第二磁滯準位。
9. 如申請專利範圍第7項所述之偵測方法，其中當該馬達目前之轉速小於該鎖相頻率裝置之設定轉速時，該增益控制訊號為一低電壓訊號，且將該反電動勢增益放大器切換至正常電壓增益模式。
10. 如申請專利範圍第7項所述之偵測方法，其中當該馬達目前之轉速大於該鎖相頻率裝置之設定轉速時，該增益控制訊號為一高電壓訊號，且將該反電動勢增益放大器切換至電壓抑制模式。
11. 如申請專利範圍第8項所述之偵測方法，其中當該馬達目前之轉速大於該鎖相頻率裝置之設定轉速時，該增益控制訊號為一高電壓訊號，且將該磁滯比較器中的磁滯準位由該第一磁滯準位切換為該第二磁滯準位。
12. 如申請專利範圍第7項所述之偵測方法，其中該無感應元件直流無刷馬達系統中的馬達完成啟動時，該馬達之轉速係依序地達到一第一預定啟動轉速與另一頻率之一第二預定啟動轉速。
13. 如申請專利範圍第12項所述之偵測方法，其中該第二預定啟動轉速為該第一預定啟動轉速之整數倍。
14. 如申請專利範圍第7項所述之偵測方法，其中該準位電壓係為二分之一之系統電壓，也是三相線圈運作之初始電壓。