TWI440283B

TWI440283B - 馬達控制方法

Info

Publication number: TWI440283B
Application number: TW100126428A
Authority: TW
Inventors: Ung An Chen; Chieh Feng Lee; Deng Shan Jian; Wen Chieh Lin
Original assignee: Sunonwealth Electr Mach Ind Co
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2014-06-01
Also published as: US20130027192A1; CN102904524B; US8872464B2; TW201306443A; CN102904524A

Description

馬達控制方法

本發明係關於一種馬達控制方法，尤其是一種僅憑藉單一訊號，即可同時控制馬達之轉速及轉向的馬達控制方法。

為了可以有效地驅散電子產品在運作時所產生之熱量，通常藉由馬達帶動扇葉沿一預定旋轉方向旋轉產生氣流，而使電子產品達到散熱之目的。然而，由於外部氣流被導入該電子產品時，容易在該電子產品內部造成積塵。因此，在該電子產品啟動運轉之初，通常會控制該馬達沿該預定旋轉方向之相反方向轉動一段時間(例如：5秒)，以便對該電子產品進行除塵作業。爾後，再控制該馬達沿該預定旋轉方向轉動，以便對該電子產品進行散熱作業。

請參閱第1圖所示，其係習知馬達控制方法之系統示意圖，其中，習知馬達控制方法係藉由一第一訊號產生器91及一第二訊號產生器92電性連接一控制單元93，一驅動單元94電性連接該控制單元93及一馬達95，再由該馬達95帶動一扇葉(圖未繪示)旋轉。習知馬達控制方法之步驟係由該第一訊號產生器91產生一轉向訊號，例如：邏輯(Logical)訊號，藉由不同邏輯值(例如：邏輯〝1〞或〝0〞)傳送一轉向資訊，用以控制該馬達95之轉向(例如：正轉或反轉)。同時，由該第二訊號產生器92產生一轉速訊號，例如：脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)訊號或直流(DC)訊號等，藉由一脈波寬度訊號之脈波寬度或一直流訊號之電壓值傳送一轉速資訊，用以控制該馬達95之轉速(例如：每分鐘之轉數)。接著，再由該控制單元93依據該轉向訊號及該轉速訊號產生一控制訊號。之後，該驅動單元94將該控制訊號轉成一驅動訊號，以驅動該馬達95運轉，使該馬達95帶動扇葉進行除塵作業或散熱作業。

惟，習知馬達控制方法於使用時，仍存在下列問題尚待解決：

一、習知馬達控制方法需由該第一訊號產生器91產生該轉向訊號，並由該第二訊號產生器92產生該轉速訊號，方能控制該馬達95之轉向及轉速。惟，對於某些僅能產生/接收脈寬調變訊號之習知馬達控制系統而言，由於脈寬調變訊號係用於進行轉速控制，若需加入轉向控制功能，則要額外修改硬體電路設計，才能接收該轉向訊號以進行馬達轉向控制，換言之，習知馬達控制方法需要修改硬體設計才能向下相容，因此，使得習知馬達控制方法之系統硬體相容性受到限制。

二、由於習知馬達控制方法需同時採用該轉向訊號及該轉速訊號，方能傳送該轉向資訊及該轉速資訊，據以控制該馬達95之轉向及轉速，而且，不論是任何形式之訊號，其產生及傳遞過程均會產生功率消耗，採用二個訊號(即該轉向訊號及該轉速訊號)遠比單一訊號更加耗能。因此，習知馬達控制方法將使得總消耗功率無法進一步降低。

三、由於習知馬達控制方法需同時採用該轉向訊號及該轉速訊號，使得該第一訊號產生器91及該第二訊號產生器92需分別電性連接至該控制單元93之一控制腳位(Pin)，方能同時傳送該轉向資訊及該轉速資訊，使馬達以一控制轉速進行正轉或反轉。其中，若該轉向訊號及該轉速訊號因電路故障或傳輸失真等因素，而無法同時正確傳遞至該控制單元93時[例如：該轉速訊號或該轉向訊號失真等]，將使得該控制單元93無法正確產生該控制訊號，使得該馬達95無法正確以該控制轉速正轉或反轉。因此，習知馬達控制方法無法降低馬達運轉錯誤率。

四、由於習知馬達控制方法需同時採用該轉速訊號及該轉向訊號，而需採用二種訊號產生器，即該第一訊號產生器91及該第二訊號產生器92，而增加設置空間、設置成本及電路設計複雜度。因此，習知馬達控制方法需佔用較大的設置空間，且會提高設置成本及電路設計複雜度。

綜上所述，有必要提供一種習知馬達控制方法，以提高相容性，降低消耗功率、馬達運轉錯誤率、設置空間、設置成本及電路設計複雜度，達到環保節能及可靠度高等效果。

本發明的目的乃改良上述之缺點，以提供一種馬達控制方法，僅需適當調整軟體控制方式，即可藉由一脈寬調變訊號進行馬達之轉向及轉速控制，而達到提高系統硬體相容性之目的者。

本發明之次一目的係提供一種馬達控制方法，僅需藉由一脈寬調變訊號，即可同時進行馬達之轉速及轉向控制，而達到降低消耗功率之目的者。

本發明之另一目的係提供一種馬達控制方法，僅需藉由一脈寬調變訊號，即可同時進行馬達之轉速及轉向控制，而達到降低馬達運轉錯誤率之目的者。

本發明之又一目的係提供一種馬達控制方法，僅需藉由一脈寬調變訊號，即可同時進行馬達之轉速及轉向控制，而達到降低設置成本及空間之目的者。

本發明之再一目的係提供一種馬達控制方法，僅需藉由一脈寬調變訊號，即可同時進行馬達之轉速及轉向控制，而達到降低電路設計複雜度之目的者。

一種馬達控制方法，係包含：一判斷步驟，係由一控制單元接收一脈寬調變訊號，該控制單元依據一判斷準則，而從該脈寬調變訊號獲得一轉向資訊及一轉速資訊，再由該轉向資訊及轉速資訊產生一控制訊號；及一驅動步驟，係由一驅動單元依據該控制訊號而產生一驅動訊號，該驅動訊號驅使一馬達依照該轉向資訊及轉速資訊進行運轉。

其中，該判斷步驟係由該控制單元依據該脈寬調變訊號之一特徵值獲得該轉向資訊。

其中，該特徵值包含工作週期值、頻率值及振幅值。

其中，該判斷步驟係由該控制單元依據該脈寬調變訊號之工作週期值獲得該轉速資訊。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「脈寬調變」(Pulse Width Modulation，PWM)，係指脈波訊號之每一週期內包含一邏輯〝1〞及一邏輯〝0〞，用以使電子產品通電及斷電，其中，該邏輯〝1〞佔單一週期之時間比例值為工作週期(Duty Cycle)，單一週期之時間的倒數為頻率(Frequency)，該邏輯〝1〞之電壓值為振幅(Amplitude)，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

本發明所述之「運轉」，係指馬達施加電源時，該馬達轉動之過程，其係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第2圖所示，其係本發明之馬達控制方法較佳實施例的系統示意圖，其係包含一PWM訊號產生器1、一控制單元2、一驅動單元3及一馬達4。該PWM訊號產生器1係產生一脈寬調變訊號，用以傳送一轉向資訊及一轉速資訊。該控制單元2電性連接該PWM訊號產生器1，由該脈寬調變訊號取得該轉向資訊及該轉速資訊，並由該轉向資訊及該轉速資訊產生一控制訊號。該驅動單元3電性連接該控制單元2及該馬達4，由該控制訊號產生一驅動訊號，以驅動該馬達4依照該轉向資訊及該轉速資訊運轉。其中，該控制單元2與該驅動單元3可以分開設置為二電子裝置/電路，或整合為單一電子裝置/電路。該馬達4可以結合一扇葉(圖未繪示)，而對一處理對象(例如：電子產品等)進行一散熱作業或一除塵作業。

其中，該轉向資訊及該轉速資訊可以經過調變(Modulation)，而隱含於該脈寬調變訊號之至少一特徵值，例如：工作週期(Duty Cycle)、頻率(Frequency)及振幅(Amplitude)等，惟不以此為限。在此實施例中，該PWM訊號產生器1係包含PWM訊號產生功能，例如：PWM訊號產生電路等；該控制單元2係包含程式執行及訊號轉換功能，例如：可程式控制器(Programmable Controller)或特殊功能積體電路(ASIC)等，使得該控制單元2藉由一控制程式分析該脈寬調變訊號之特徵值，並可供使用者依使用需求修改該控制程式及其參數，以增加使用彈性裕度，並對習知馬達控制系統提供向下相容之功效；該驅動單元3係由習知馬達驅動器(Driver)構成，用以將該控制訊號進行信號放大等處理，再產生一驅動訊號驅動該馬達4，使該馬達4依該轉向資訊及該轉速資訊運轉。

請參閱第3圖所示，其係本發明之馬達控制方法較佳實施例的流程圖，該馬達控制方法係包含一判斷步驟S1及一驅動步驟S2。該判斷步驟S1係由該控制單元2接收該脈寬調變訊號，由於該脈寬調變訊號可以傳達數個控制資訊(例如：該轉向資訊及該轉速資訊等)，因此該控制單元2可以依據一判斷準則，而從該脈寬調變訊號獲得一轉向資訊及一轉速資訊，再由該控制資訊產生該控制訊號，其中，該脈寬調變訊號之特徵值，例如：工作週期、頻率及/或振幅等，係經由調變而含有該控制資訊。該判斷步驟S1完成之後，再進行該驅動步驟S2。

詳言之，該判斷步驟S1係由該控制單元2接收該脈寬調變訊號，再由該控制程式依據該脈寬調變訊號之特徵值(即工作週期、頻率或振幅)解讀該轉向資訊(例如：該馬達4之轉向)。其中，由於該馬達4之轉向僅有二種(例如：正轉或反轉)，因此，該脈寬調變訊號之工作週期、頻率或振幅等特徵值的整體範圍可以分為數個轉向範圍，例如：一第一轉向範圍R1及一第二轉向範圍R2等(如第4圖所示)，用以映對(mapping)該轉向資訊之數個轉向，表示該馬達4之轉向為正轉或反轉。換言之，該控制單元2係判斷該脈寬調變訊號之特徵值係屬於該第一轉向範圍或該第二轉向範圍，若該特徵值屬於該第一轉向範圍，則該控制單元2認定該馬達4之轉向為一第一轉向；若該特徵值屬於該第二轉向範圍，則該控制單元2認定該馬達4之轉向為一第二轉向，其中，該第二轉向與該第一轉向為相反旋轉方向。

接著，該控制程式依據該脈寬調變訊號之工作週期獲得該轉速資訊(例如：該馬達4之轉速值)，其中，由於該脈寬調變訊號之工作週期值的整體變化範圍可能包含數個轉向範圍，因此，該馬達之最小轉速至最大轉速的範圍可以映對各轉向範圍或該整體變化範圍。換言之，該控制單元2可以依據該脈寬調變訊號之工作週期及該轉向範圍(即該第一轉向範圍或該第二轉向範圍)之比例值，而設定該轉速值為該比例值與該馬達4之最大轉速之乘積，其中，若該比例值小於一比例門檻值(例如：10%)，則該控制程式還可以將該轉速值設定為零，而不產生該控制訊號，以達到省電之目的；或者，由該控制程式將該轉速值設定為該脈寬調變訊號之工作週期與該馬達4之最大轉速之乘積，惟不以此為限。之後，該控制單元2依據該轉向資訊及該轉速資訊產生該控制訊號，該控制訊號之格式係本發明所屬領域具有通常知識者可以理解，在此容不贅述。

請再參閱第3圖所示，該驅動步驟S2係由該驅動單元3依據該控制訊號而產生該驅動訊號，該驅動訊號驅使該馬達4依照該轉向資訊及轉速資訊進行運轉。詳言之，由於該控制訊號係依據該轉向資訊及該轉速資訊而產生，惟，該控制訊號並非驅動該馬達4之適當訊號格式，因此，該驅動步驟S2係將該控制訊號進行訊號處理，例如：訊號放大等，轉為該輸出訊號，使該輸出訊號驅動該馬達4，並依據該轉向資訊及該轉速資訊運轉。在此實施例中，係以該脈寬調變訊號之工作週期、頻率或振幅傳達該轉向資訊，並以該脈寬調變訊號之工作週期傳達該轉速資訊作為實施態樣說明，惟不以此為限，各實施態樣係詳述如後。

第一種實施態樣係揭示本發明之馬達控制方法如何藉由脈寬調變訊號之工作週期獲得該轉向資訊及該轉速資訊。

詳言之，請參閱第5a圖所示，其係本發明較佳實施例之第一種實施態樣示意圖(一)。請一併參閱第2及3圖所示，其中，該判斷步驟S1係由該控制單元2之控制程式判斷該脈寬調變訊號之工作週期值是否小於一第一週期門檻值D_T1 ，該第一週期門檻值D_T1 較佳屬於一門檻值範圍R_T1 (例如：該工作週期值為3至8%)，以提供使用者實際應用時之彈性裕度。若該工作週期值小於該第一週期門檻值D_T1 ，則該工作週期值屬於該第一轉向範圍R1，該控制單元2產生該控制訊號，使該驅動單元3產生該驅動訊號，而致動該馬達4以該第一轉向(例如：反轉方向)及一第一轉速值運轉，以便該馬達4帶動扇葉進行上述除塵作業。其中，該第一轉速值可以固定為一定值；或者，以該第一轉向範圍R1映對該馬達4之最小轉速V_A 至最大轉速V_B 之範圍，依據該脈寬調變訊號之工作週期值及該第一轉向範圍R1之比例值計算該第一轉速值，計算方式係如下式(1)所示：

其中，V₁ 為該第一轉速值，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值，D_T1 為該第一週期門檻值，V_B 為該馬達4之最大轉速值。此外，若該第一轉速值屬於一斷電範圍R3(例如：小於該馬達4之最大轉速值之10%)，則該控制單元2之控制程式還可以將該第一轉速值強制設為零，或停止產生該控制訊號，使該馬達4停止運轉，以達到省電之效果。

請參閱第5b圖所示，其係本發明較佳實施例之第一種實施態樣示意圖(二)。請一併參閱第2及3圖所示，若該工作週期值大於或等於該第一週期門檻值D_T1 ，則該控制單元2持續產生該控制訊號，使該馬達4維持該第一轉向及該第一轉速值而運轉，同時，該控制單元2之控制程式持續判斷該工作週期值是否大於一第二週期門檻值D_T2 (例如：工作週期為10%)，其中，該第二週期門檻值D_T2 大於該第一週期門檻值D_T1 。另一方面，若該工作週期值大於該第二週期門檻值D_T2 ，則該工作週期值屬於該第二轉向範圍R2，該控制單元2改變該控制訊號，使該馬達4以該第二轉向(例如：正轉方向)及一第二轉速值運轉，以便該馬達4帶動扇葉進行上述散熱作業。其中，該第二轉速值可以固定為一定值；或者，以該第二轉向範圍R2映對該馬達4之最小轉速V_A 至最大轉速V_B 之範圍，依據該脈寬調變訊號之工作週期值及該第二轉向範圍R2之比例值計算該第二轉速值，計算方式係如下式(2)所示：

其中，V₂ 為該第二轉速值，V_B 為該馬達4之最大轉速值，D_max 為工作週期最大值，D_T2 為該第二週期門檻值，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值。此外，若該第二轉速值屬於一斷電範圍R4(例如：小於該馬達4之最大轉速值V_B 之10%)，則該控制程式還可以將該第二轉速值強制設為零，使該馬達4停止運轉，以達到省電之效果。

請再參閱第5a及5b圖所示，其中，若該工作週期值小於或等於該第二週期門檻值D_T2 ，該控制單元2持續產生該控制訊號，使該馬達4維持該第二轉向及該第二轉速值而運轉，同時，該控制程式持續判斷該工作週期值是否小於該第一週期門檻值D_T1 ，若該工作週期值小於該第一週期門檻值D_T1 ，則該工作週期值屬於該第一轉向範圍R1，該控制單元2改變該控制訊號，使該馬達4改由該第一轉向及該第一轉速值運轉。

請參閱第6圖所示，其係脈寬調變訊號之工作週期值與馬達之轉速值的關係曲線圖，其中，當該馬達4之轉向由該第一轉向切換為該第二轉向時(即該工作週期值欲切換至該第二轉向範圍R2時)，由於該第一轉向與該第二轉向互為相反旋轉方向，因此，該控制單元較佳先將該控制訊號進行斷電(Off)，使該馬達4失去運轉所需電源，待到達一重啟(Re-starting)時間或偵測該馬達4之轉速到達一重啟轉速時，該控制單元再重新產生該控制訊號，使該驅動單元3可以致動該馬達4沿該第二轉向(即原轉向之反方向)運轉，以避免反動電流過高而傷害該馬達4之電路或使該馬達4停止運轉。當該馬達4之轉向由該第二轉向切換為該第一轉向時(即該工作週期值欲切換至該第一轉向範圍R1時)，該控制訊號亦可依此類推，在此容不贅述。

依據上式(1)及(2)，可以反向推得該PWM訊號產生器1產生該脈寬調變訊號之過程。首先，該PWM訊號產生器1判斷該轉向資訊是否為該第一轉向，若判斷為「是」，則產生該脈寬調變訊號，並使該脈寬調變訊號之工作週期設定為小於該第一週期門檻值D_T1 ，且該脈寬調變訊號之工作週期值之計算方式如下式(3)所示：

其中，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值，V₁ 為該第一轉速值，V_B 為該馬達4之最大轉速值，D_T1 為該第一週期門檻值。若判斷為「否」，則表示該轉向資訊為該第二轉向，而產生該脈寬調變訊號，並使該脈寬調變訊號之工作週期值大於該第二週期門檻值D_T2 ，且該脈寬調變訊號之工作週期之計算方式如下式(4)所示：

其中，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值，D_max 為工作週期最大值，D_T2 為該第二週期門檻值，V₂ 為該第二轉速值，V_B 為該馬達4之最大轉速值。

第二種實施態樣係揭示本發明之馬達控制方法如何藉由脈寬調變訊號之頻率及工作週期獲得該轉向資訊及該轉速資訊。

詳言之，請參閱第7a圖所示，其係本發明較佳實施例之第二種實施態樣示意圖(一)。請一併參閱第2及3圖所示，其中，該判斷步驟S1以該脈寬調變訊號之頻率解讀該轉向資訊，並以該脈寬調變訊號之工作週期解讀該轉速資訊，使得表示上述轉速值之解析度不會降低。詳言之，該判斷步驟S1係由該控制程式判斷該脈寬調變訊號之頻率值是否小於一第一頻率門檻值F_T1 (例如：100Hz)，若該頻率值小於該第一頻率門檻值F_T1 ，則該頻率值屬於該第一轉向範圍R1，該控制單元2產生該控制訊號，使該馬達4帶動扇葉進行上述除塵作業；其中，該第三轉速值可以固定為一定值；或者，依據該脈寬調變訊號之工作週期值與該馬達4之最大轉速之乘積進行調整，該第三轉速值之計算方式係如下式(5)所示：

V ₃ =V _B ‧D _C 　(5)

其中，V₃ 為該第三轉速值，V_B 為該馬達4之最大轉速值，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值。此外，若該第三轉速值屬於該斷電範圍R3，則該控制程式還可以切斷該控制訊號，使該馬達4停止運轉，以達到省電之效果。

請參閱第7b圖所示，其係本發明較佳實施例之第二種實施態樣示意圖(二)。請一併參閱第2及3圖所示，其中，若該工作週期值大於或等於該第一頻率門檻值F_T1 ，則該控制單元2持續產生該控制訊號，使該馬達4維持該第一轉向及該第三轉速值而運轉，同時，該控制程式持續判斷該頻率值是否大於一第二頻率門檻值F_T2 (例如：25KHz)，其中，第二頻率門檻值F_T2 大於該第一頻率門檻值F_T1 。另一方面，若該頻率值大於該第二頻率門檻值F_T2 ，則該頻率值屬於該第二轉向範圍R2，該控制單元2改變該控制訊號，使該馬達4以該第二轉向及該第三轉速值運轉，以便該馬達4帶動扇葉進行上述散熱作業。

請再參閱第7a及7b圖所示，其中，若該頻率值小於或等於該第二頻率門檻值F_T2 ，該控制單元2持續產生該控制訊號，使該馬達4維持該第二轉向及該第三轉速值而運轉，同時，該控制程式持續判斷該頻率值是否小於該第一頻率門檻值F_T1 ，若該頻率值小於該第一頻率門檻值F_T1 ，則該頻率值屬於該第一轉向範圍R1，該控制單元2改變該控制訊號，使該馬達4改由該第一轉向及該第三轉速值運轉。

依據上式(5)，可以反向推得該PWM訊號產生器1產生該脈寬調變訊號之過程。首先，該PWM訊號產生器1判斷該轉向資訊是否為該第一轉向，若判斷為「是」，則產生該脈寬調變訊號，並使該脈寬調變訊號之頻率值小於該第一頻率門檻值F_T1 ；若判斷為「否」，則表示該轉向資訊為該第二轉向，而產生該脈寬調變訊號，並使該脈寬調變訊號之頻率值大於該第二頻率門檻值F_T2 。其中，該脈寬調變訊號之工作週期之計算方式如下式(6)所示：

其中，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期，V₃ 為該第三轉速值，V_B 為該馬達4之最大轉速值。

另，由於該脈寬調變訊號之頻率值可分為該二轉向範圍R1及R2，用以表示該轉向資訊之不同轉向，使得該脈寬調變訊號之工作週期值可以完全用於該馬達4之最小轉速V_A 至最大轉速V_B 的範圍，因此，不會降低該馬達4之轉速值的解析度(Resolution)。

第三種實施態樣係揭示本發明之馬達控制方法如何藉由脈寬調變訊號之振幅及工作週期獲得該轉向資訊及該轉速資訊。

詳言之，請參閱第8a圖所示，其係本發明較佳實施例之第三種實施態樣示意圖(一)。請一併參閱第2及3圖所示，其中，該判斷步驟S1以該脈寬調變訊號之振幅解讀該轉向資訊，並以該脈寬調變訊號之工作週期解讀該轉速資訊。詳言之，該判斷步驟S1係由該控制程式判斷該脈寬調變訊號之頻率是否小於一第一振幅門檻值A_T1 (例如：3V)，若該振幅值小於該第一振幅門檻值A_T1 ，則該振幅值屬於該第一轉向範圍R1，該控制單元2可以控制該馬達以該第一轉向及該第三轉速值運轉，以便進行上述除塵作業；其中，該第三轉速值可以為一定值或如上式(5)所示。

請參閱第8b圖所示，其係本發明較佳實施例之第三種實施態樣示意圖(二)。請一併參閱第2及3圖所示，其中，若該振幅值大於或等於該第一振幅門檻值A_T1 ，則該控制單元2持續產生該控制訊號，使該馬達4維持該第一轉向及該第三轉速值而運轉，同時，該控制程式持續判斷該振幅值是否大於一第二振幅門檻值A_T2 (例如：5V)，其中，該第二振幅門檻值A_T2 大於該第一振幅門檻值A_T1 。若該振幅值大於該第二振幅門檻值A_T2 ，則該振幅值屬於該第二轉向範圍R2，該控制單元2改變該控制訊號，使該馬達4改以該第二轉向及該第三轉速值運轉，以便進行上述散熱作業。

請再參閱第8a及8b圖所示，其中，若該振幅值小於或等於該第二振幅門檻值A_T2 ，該控制單元2持續產生該控制訊號，使該馬達4維持該第二轉向及該第三轉速值而運轉，同時，該控制程式持續判斷該振幅值是否小於該第一振幅門檻值A_T1 ，若該振幅值小於該第一振幅門檻值A_T1 ，則該振幅值屬於該第一轉向範圍R1，該控制單元2改變該控制訊號，使該馬達4改以該第一轉向及該第三轉速值運轉。

綜上所述，由於該脈寬調變訊號之各特徵值(即工作週期值、頻率值或振幅值)皆包含為二個轉向範圍，因此，該控制單元2藉由該脈寬調變訊號之任一特徵值所屬於之轉向範圍，即可得知該轉向資訊，用以控制該馬達4之轉向。再者，該控制單元2由該脈寬調變訊號之工作週期，即可得知該轉速資訊，用以控制該馬達4之轉速。因此，本發明之馬達控制方法僅需採用單一訊號(即該脈寬調變訊號)，即可依據該單一訊號之特徵值，進行該馬達4之轉向及轉速控制，相較習知馬達控制方法，本發明之馬達控制方法使用時可以降低消耗功率、馬達運轉錯誤率、設置空間、設置成本及電路設計複雜度。

藉由前揭之技術手段，本發明之馬達控制方法的主要特點在於：該控制單元2藉由該脈寬調變訊號之特徵值(即工作週期值、頻率值或振幅值)所在之轉向範圍，即可解讀該轉向資訊係該第一轉向或該第二轉向；且藉由該脈寬調變訊號之工作週期，即可解讀該轉速資訊之轉速值，再由該轉向資訊及該轉速資訊產生該控制訊號，並由該驅動單元3產生該驅動訊號，使該馬達4依據該轉向資訊及該轉速資訊而運轉。換言之，本發明之馬達控制方法僅需採用單一訊號(即該脈寬調變訊號)，即可傳達該轉向資訊及該轉速資訊，藉以控制該馬達4運轉。因此，相較習知馬達控制方法採用二訊號傳達該轉向資訊及該轉速資訊，本發明之馬達控制方法可以降低消耗功率，而達成環保節能之功效。

再者，本發明之馬達控制方法僅藉由該脈寬調變訊號即可傳達該轉向資訊及該轉速資訊，再由該轉向資訊及該轉速資訊產生該控制訊號，並由該驅動單元3產生該驅動訊號，使該馬達4依據該轉向資訊及該轉速資訊而運轉。換言之，本發明之馬達控制方法僅需採用單一訊號(即該脈寬調變訊號)，即可控制該馬達4運轉，相較習知馬達控制方法採用二訊號分別傳達該轉向資訊及該轉速資訊，本發明之馬達控制方法不會因為不同訊號之間產生失真或不同步的現象，而造成該轉向資訊或該轉速資訊傳達錯誤。因此，本發明之馬達控制方法可以降低馬達運轉錯誤率，而具有可靠度高之功效。

另，本發明之馬達控制方法僅藉由該PWM訊號產生器1)，即可同時傳達該轉向資訊及該轉速資訊，使該馬達4依據該轉向資訊及該轉速資訊而運轉。換言之，本發明之馬達控制方法可以降低傳達該轉向資訊及該轉速資訊之訊號數量，進一步降低該些訊號產生之電路設置空間、成本及設計複雜度。因此，相較習知馬達控制方法採用二訊號分別傳達該轉向資訊及該轉速資訊，本發明之馬達控制方法可以降低設置空間、設置成本及電路設計複雜度，而達到容易使用及維護之功效。

又，由於該控制單元2係藉由該控制程式判讀該脈寬調變訊號之特徵值，而取得該轉向資訊及該轉速資訊，對於該些僅能接收脈寬調變訊號之習知馬達控制系統而言，僅需修改該控制程式(即韌體或軟體)，即可藉由脈寬調變訊號進行馬達之轉向及轉速控制。因此，本發明之馬達控制方法可以提高系統硬體之向下相容性，而具有應用範圍廣之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[本發明]

1．．．PWM訊號產生器

2．．．控制單元

3．．．驅動單元

4．．．馬達

A_T1 ．．．第一振幅門檻值

A_T2 ．．．第二振幅門檻值

D_T1 ．．．第一週期門檻值

D_T2 ．．．第二週期門檻值

F_T1 ．．．第一頻率門檻值

F_T2 ．．．第二頻率門檻值

R1．．．第一轉向範圍

R2．．．第二轉向範圍

R3．．．斷電範圍

R4．．．斷電範圍

R_T1 ．．．門檻值範圍

S1．．．判斷步驟

S2．．．驅動步驟

V_A ．．．最小轉速

V_B ．．．最大轉速

[習知]

91．．．第一訊號產生器

92．．．第二訊號產生器

93．．．控制單元

94．．．驅動單元

95．．．馬達

第1圖：習知馬達控制方法之系統示意圖。

第2圖：本發明之馬達控制方法較佳實施例的系統示意圖。

第3圖：本發明之馬達控制方法較佳實施例的流程圖。

第4圖：本發明之馬達控制方法較佳實施例的轉向範圍示意圖。

第5a圖：本發明較佳實施例之第一種實施態樣示意圖(一)。

第5b圖：本發明較佳實施例之第一種實施態樣示意圖(二)。

第6圖：本發明之脈寬調變訊號之工作週期值與馬達之轉速值的關係曲線圖。

第7a圖：本發明較佳實施例之第二種實施態樣示意圖(一)。

第7b圖：本發明較佳實施例之第二種實施態樣示意圖(二)。

第8a圖：本發明較佳實施例之第三種實施態樣示意圖(一)。

第8b圖：本發明較佳實施例之第三種實施態樣示意圖(二)。

S1．．．判斷步驟

S2．．．驅動步驟

Claims

一種馬達控制方法，係包含：一判斷步驟，係由一控制單元接收一脈寬調變訊號，該控制單元依據一判斷準則，而從該脈寬調變訊號獲得一轉向資訊及一轉速資訊，再由該轉向資訊及轉速資訊產生一控制訊號；及一驅動步驟，係由一驅動單元依據該控制訊號而產生一驅動訊號，該驅動訊號驅使一馬達依照該轉向資訊及轉速資訊進行運轉；其中，當該馬達之轉向切換時，該控制單元先將該控制訊號斷電，待到達一重啟時間或偵測該馬達之轉速到達一重啟轉速時，該控制單元再重新產生該控制訊號。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元依據該脈寬調變訊號之一特徵值獲得該轉向資訊。
依申請專利範圍第2項所述之馬達控制方法，其中該特徵值包含數個轉向範圍映對該轉向資訊之數個轉向。
依申請專利範圍第2項所述之馬達控制方法，其中若該特徵值屬於一第一轉向範圍，則該馬達之轉向為一第一轉向，若該特徵值屬於一第二轉向範圍，則該馬達之轉向為一第二轉向，其中，該第二轉向與該第一轉向為相反旋轉方向。
依申請專利範圍第2、3或4項所述之馬達控制方法，其中該特徵值為工作週期值、頻率值或振幅值。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元依據該脈寬調變訊號之工作週期值獲得該轉速資訊。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該脈寬調變訊號之工作週期值的整體變化範圍包含數個轉向範圍，各轉向範圍映對該馬達之最小轉速至最大轉速的範圍。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該脈寬調變訊號之工作週期值的整體變化範圍映對該馬達之最小轉速至最大轉速的範圍。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該控制單元依據該脈寬調變訊號之工作週期及一轉向範圍之比例值，而設定該馬達之轉速值為該比例值與該馬達之最大轉速之乘積。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該控制單元設定該馬達之轉速值為該脈寬調變訊號之工作週期與該馬達之最大轉速之乘積。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元判斷該脈寬調變訊號之工作週期值是否小於一第一週期門檻值，若判斷為是，則該工作週期值屬於一第一轉向範圍，該控制單元控制該馬達以一第一轉向及一第一轉速值運轉。
依申請專利範圍第11項所述之馬達控制方法，其中該第一週期門檻值屬於一門檻值範圍。
依申請專利範圍第12項所述之馬達控制方法，其中該門檻值範圍係該工作週期值為3至8%。
依申請專利範圍第11項所述之馬達控制方法，其中該第一轉速值依據該脈寬調變訊號之工作週期值及該第一轉向範圍之比例值計算。
依申請專利範圍第11項所述之馬達控制方法，其中該第一轉速值計算方式係如下式所示：其中，V₁ 為該第一轉速值，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值，D_T1 為該第一週期門檻值，V_B 為該馬達之最大轉速值。
依申請專利範圍第11項所述之馬達控制方法，其中若該第一轉速值屬於一斷電範圍，則該控制單元驅使該馬達停止運轉。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元判斷該脈寬調變訊號之工作週期值是否大於一第二週期門檻值，若判斷為是，則該工作週期值屬於一第二轉向範圍，該控制單元驅使該馬達以一第二轉向及一第二轉速值運轉，其中，該第二週期門檻值大於一第一週期門檻值。
依申請專利範圍第17項所述之馬達控制方法，其中該第二轉速值依據該脈寬調變訊號之工作週期值及該第二轉向範圍之比例值計算。
依申請專利範圍第17項所述之馬達控制方法，其中該第二轉速值計算方式係如下式所示：其中，V₂ 為該第二轉速值，V_B 為該馬達之最大轉速值，D_max 為工作週期最大值，D_T2 為該第二週期門檻值，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值。
依申請專利範圍第17項所述之馬達控制方法，其中若該第二轉速值屬於一斷電範圍，則該控制單元驅使該馬達停止運轉。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元判斷該脈寬調變訊號之頻率值是否小於一第一頻率門檻值，若判斷為是，則該頻率值屬於一第一轉向範圍，該控制單元驅使該馬達以一第一轉向及一第三轉速值運轉。
依申請專利範圍第21項所述之馬達控制方法，其中該第一頻率門檻值為100Hz。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元判斷該脈寬調變訊號之頻率值是否大於一第二頻率門檻值，若判斷為是，則該頻率值屬於一第二轉向範圍，該控制單元驅使該馬達以一第二轉向及一第三轉速值運轉，其中，該第二頻率門檻值大於一第一頻率門檻值。
依申請專利範圍第23項所述之馬達控制方法，其中該第二頻率門檻值為25KHz。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元判斷該脈寬調變訊號之振幅值是否小於一第一振幅門檻值，若判斷為是，則該振幅值屬於一第一轉向範圍，該控制單元驅使該馬達以一第一轉向及一第三轉速值運轉。
依申請專利範圍第1項所述之馬達控制方法，其中該判斷步驟係由該控制單元判斷該脈寬調變訊號之振幅值是否大於一第二振幅門檻值，若判斷為是，則該振幅率值屬於一第二轉向範圍，該控制單元驅使該馬達以一第二轉向及一第三轉速值運轉，其中，該第二振幅門檻值大於一第一振幅門檻值。
依申請專利範圍第21、23、25或26項所述之馬達控制方法，其中該第三轉速值依據該脈寬調變訊號之工作週期值及該馬達之最大轉速之乘積計算。
依申請專利範圍第21、23、25或26項所述之馬達控制方法，其中該第三轉速值計算方式係如下式所示：V ₃ =V _B ．D _C ，其中，V₃ 為該第三轉速值，V_B 為該馬達之最大轉速值，D_C 為該脈寬調變訊號之工作週期值。
依申請專利範圍第21、23、25或26項所述之馬達控制方法，其中若該第三轉速值屬於一斷電範圍，則該控制單元驅使該馬達停止運轉。
依申請專利範圍第4、11、14、21或25項所述之馬達控制方法，其中該第一轉向範圍映對該馬達之最小轉速至最大轉速之範圍。
依申請專利範圍第4、17、18、23或26項所述之馬達控制方法，其中該第二轉向範圍映對該馬達之最小轉速至最大轉速之範圍。
依申請專利範圍第16或20項所述之馬達控制方法，其中該斷電範圍小於該馬達之最大轉速值之10%。
依申請專利範圍第29項所述之馬達控制方法，其中該斷電範圍小於該馬達之最大轉速值之10%。