TWI462467B - 具有最低轉速設定之馬達驅動裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

具有最低轉速設定之馬達驅動裝置及其驅動方法

本發明係有關於一種馬達驅動裝置及其驅動方法，特別是有關於一種具有最低轉速設定之馬達驅動裝置及其驅動方法；藉由本發明之具有最低轉速設定之馬達驅動電路及其驅動方法，可用來調整不同的馬達轉速曲線並且可用以設定馬達最低轉速，進而達到改變馬達轉速的功能以及維持馬達最低工作力矩。

傳統以脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制馬達驅動的方式，無法達到轉速曲線可調的功能，都是以輸入的工作週期(Duty cycle)是多少，相對應到馬達輸出的轉速就是多少。舉例來說，請參閱圖1，係為習知之脈寬調變控制馬達驅動的輸出曲線示意圖，如圖1所示，PWM之工作週期為0%至100%，當PWM之工作週期為50%時，則相對應馬達會輸出50%的轉速，因此在馬達轉速的控制曲線就會呈現出一種線性之曲線。

一般在相同的馬達負載下為了達到最低散熱的要求，以及減少馬達重新啟動所產生的雜訊、噪音，通常在PWM工作週期低到一定值之後會希望馬達固定在一個轉速，不要因為PWM工作週期的輸出小於馬達最低工作力矩，而使得馬達停止轉動。

然而，當使用者想要依據實際操作狀態而改變馬達之轉速時，通常會透過改變輸入的PWM工作週期，或是改變馬達的線圈設計。但上述兩種方式都有實際操作上的困難處。例如：當想要隨著實際操作狀況來改變控制器輸入的PWM工作週期時，就必須改變整個系統的控制方式；而若要改變馬達的線圈時，則必須更換馬達。

因此，本發明提供一種具有最低轉速設定之馬達驅動裝置及其驅動方 法，除了透過調整不同的可調最高設定電壓訊號(VH)、可調最低設定電壓訊號(VL)與三角波訊號(TRI)之間的電壓設定外，並外加可調最低轉速設定電壓訊號用以保持馬達最低工作力矩，以維持最低散熱的要求，使得馬達驅動裝置具有改變馬達轉速之功能以及具有最低轉速設定之功能，以增加馬達應用的靈活度。

為了解決上述有關的問題，本發明之一主要目的在於提供一種具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，先透過PWM轉換電路將輸入的可調最高設定電壓訊號(VH)、可調最低設定電壓訊號(VL)與控制訊號轉換成類比訊號(VTH)，再將PWM轉換電路所轉換輸出的類比訊號與一振盪電路所產生的一三角波訊號(TRI)以及外加之一可調最低轉速設定電壓訊號一同輸入至比較器作比較後，以產生一個輸出驅動訊號，再將此輸出驅動訊號送至控制單元以控制馬達的轉速。故本發明可藉此馬達驅動裝置來調整不同的馬達轉速曲線並且可用以設定馬達最低轉速，進而達到改變馬達轉速的功能以及維持馬達最低工作力矩，並以增加馬達控制的靈活度。

本發明又一主要目的在於提供一種可調整馬達轉速的馬達驅動方法，是透過可調最高設定電壓訊號(VH)、可調最低設定電壓訊號(VL)與三角波訊號(TRI)之間的電壓設定外，並外加可調最低轉速設定電壓訊號，不僅能夠調整不同的馬達轉速曲線，也能維持馬達最低工作力矩，以增加馬達控制的靈活度。

依據上述之各項目的，本發明提供一種具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，包括：一PWM轉換電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中第一輸入端與一控制訊號連接，第二輸入端與一可調最高設定電壓訊號(VH)連接，第三輸入端與一可調最低設定電壓訊號(VL)連接，並由輸出端輸出一類比訊號(VTH)，其中，該類比訊號 可藉由調整該控制訊號、該可調最高設定電壓訊號(VH)或該可調最低設定電壓訊號(VL)來改變；一振盪電路，係用以產生一三角波訊號(TRI)；以及一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中第一輸入端與振盪電路所產生的三角波訊號連接，第二輸入端與PWM轉換電路所輸出的類比訊號連接，第三輸入端接收一可調最低轉速設定電壓訊號，並由輸出端輸出一驅動訊號。

本發明提供一種具有最低轉速設定之馬達驅動方法，包括：提供一PWM轉換電路，其具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中第一輸入端與一PWM訊號連接，第二輸入端與一可調最高設定電壓訊號(VH)連接，第三輸入端與一可調最低設定電壓訊號(VL)連接，並由該輸出端輸出一類比訊號(VTH)；提供一振盪電路，用以產生一三角波訊號；以及提供一比較器，其具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端與該振盪電路所產生的該三角波訊號連接，該第二輸入端與該PWM轉換電路所輸出的該類比訊號連接，該第三輸入端接收一可調最低轉速設定電壓訊號，並由該輸出端輸出一驅動訊號；其中，藉由調整可調最高設定電壓訊號(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)來改變類比訊號(VTH)的曲線。

經由本發明所提供之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置及其驅動方法，使得馬達驅動裝置藉由調整控制訊號、可調最高設定電壓訊號(VH)、可調最低設定電壓訊號(VL)以產生一類比訊號後，再將此一類比訊號與三角波訊號(TRI)以及外加之一可調最低轉速設定電壓訊號一同輸入至比較器進行比較並產生一驅動訊號，藉由此驅動訊號來控制不同的馬達轉速曲線，使得本發明的馬達驅動裝置除了可以達到改變馬達轉速的功能還可以維持馬達最低工作力矩，進而增加馬達應用的靈活度。

由於本發明主要係揭露一種具有最低轉速設定之馬達驅動裝置及其驅動方法，是透過PWM轉換電路將輸入的可調最高設定電壓訊號(VH)、可調最低設定電壓訊號(VL)與控制訊號轉換成類比訊號(VTH)，再將此類比訊號與振盪電路所產生的三角波訊號(TRI)以及外加之一可調最低轉速設定電壓訊號一同輸入至比較器作比較後，以產生一個輸出驅動訊號，再將此輸出驅動訊號送至控制單元以控制馬達的轉速。而與本發明有關之馬達的基本原理與功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，僅針對與本發明馬達驅動裝置及其驅動方法其特徵處進行詳細說明。此外，於下述內文中之圖式，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發明特徵有關之示意圖。

首先，請參閱圖2，係為本發明之馬達驅動裝置架構圖。如圖2所示，馬達驅動裝置包括：一PWM轉換電路10，具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中第一輸入端與一控制訊號101連接，第二輸入端與一可調最高設定電壓訊號(VH)102連接，第三輸入端與一可調最低設定電壓訊號(VL)103連接，並由輸出端輸出一類比訊號(VTH)，其中控制訊號為一PWM訊號(例如：一個由個人電腦系統所提供之PWM訊號)，且該類比訊號可藉由調整該控制訊號、該可調最高設定電壓訊號(VH)或該可調最低設定電壓訊號(VL)來改變；一振盪電路12，係用以產生一三角波訊號(TRI)，其中三角波訊號可於一高電壓準位與一低電壓準位之間調整；一比較器14，其具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中一第一輸入端與振盪電路12所產生的三角波訊號(TRI)連接，其一第二輸入端與PWM轉換電路10所輸出的類比訊號(VTH)連接，其一第三輸入端接收一可調最低轉速設定電壓訊號141，並由該輸出端輸出一驅動訊號(S_DR)；以及一控制單元16，係用以接收驅動訊號(S_DR)以控制一馬達18，其中馬達係為一單相馬達或一三相馬達。

接著，請參閱圖3，係為本發明之PWM轉換電路圖。如圖3所示， PWM轉換電路10具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中第一輸入端與一控制訊號101連接，第二輸入端與一可調最高設定電壓訊號(VH)102連接，第三輸入端與一可調最低設定電壓訊號(VL)103連接，並由輸出端輸出一類比訊號(VTH)，其中該控制訊號係為一PWM訊號(例如：一個由個人電腦系統所提供之PWM訊號)，且該類比訊號可藉由調整該控制訊號、該可調最高設定電壓訊號(VH)或該可調最低設定電壓訊號(VL)來改變；而PWM轉換電路進一步包含一第一運算放大器(OP1)，具有一正輸入端電性連接於可調最高設定電壓訊號102、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於負輸入端；一第二運算放大器(OP2)，具有一正輸入端電性連接於可調最低設定電壓訊號103、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於負輸入端；一第一開關元件(TG1)，具有接收一第一輸入訊號之一輸入端耦接至第一運算放大器(OP1)、耦接至一輸出節點(VA)之一輸出端、耦接至控制訊號101之一控制端以及耦接至一公共節點(N)之一連接端，第一開關元件(TG1)會根據控制訊號101而決定是否導通第一輸入訊號，其中第一開關元件(TG1)係為一傳輸閘；一第二開關元件(TG2)，具有接收一第二輸入訊號之一輸入端耦接至第二運算放大器(OP2)、耦接至輸出節點(VA)之一輸出端、耦接至控制訊號101之一控制端以及耦接至該公共節點(N)之一連接端，第二開關元件(TG2)會根據控制訊號101而決定是否導通第二輸入訊號，其中第二開關元件(TG2)係為一傳輸閘；一反相器20，具有一輸入端係用以接收控制訊號101，而其輸出端相連於公共節點(N)；以及一低通濾波電路22，其係用以將輸出節點(VA)所產生之一電壓轉換成類比訊號(VTH)，其中低通濾波電路22係為一二階低通濾波電路，進一步包含一第一電阻(R1)，具有一第一端，耦接至輸出節點(VA)，以及一第二端；一第二電阻(R2)，具有一第一端，耦接至第一電阻(R1)之第二端，以及一第二端；一第一電容(C1)，具有一第一端，耦接至第二電阻(R2)，以及一第二端耦接至接地 端；一第三運算放大器(OP3)，具有一正輸入端電性連接於第二電阻(R2)與第一電容(C1)間的接點、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於負輸入端，用以輸出類比訊號(VTH)；以及一第二電容(C2)，具有一第一端，耦接至第一電阻(R1)與第二電阻(R2)間的接點，以及一第二端耦接至第三運算放大器(OP3)之輸出端。

當控制訊號101經由PWM轉換電路10之第一輸入端輸入至PWM轉換電路10後，可藉由PWM轉換電路10之第二輸入端輸入之可調最高設定電壓訊號(VH)102與PWM轉換電路10之第三輸入端輸入之可調最低設定電壓訊號(VL)103來轉換成一類比訊號(VTH)，其中控制訊號101係為一PWM訊號，其工作週期(Duty cycle)可由0%至100%變化，而可調最高設定電壓訊號(VH)102與可調最低設定電壓訊號(VL)103則可經由外部輸入設定之。當經由外部輸入設定完成後，可調最高設定電壓訊號(VH)102會輸入至第一運算放大器(OP1)之正輸入端，經第一運算放大器(OP1)運算後經輸出端輸出第一輸入訊號至第一開關元件(TG1)之輸入端；可調最低設定電壓訊號(VL)103會輸入至第二運算放大器(OP2)之正輸入端，經第二運算放大器(OP2)運算後經輸出端輸出第二輸入訊號至第二開關元件(TG2)之輸入端；而控制訊號101會與反相器20之輸入端、第一開關元件(TG1)之控制端以及第二開關元件(TG2)之控制端連接，利用控制訊號101將可調最高設定電壓訊號(VH)102透過第一運算放大器(OP1)運算後輸出到輸出節點(VA)或是將可調最低設定電壓訊號(VL)103透過第二運算放大器(OP2)運算後輸出到輸出節點(VA)，之後再經由一低通濾波電路22將輸出節點(VA)取樣到的可調最高設定電壓訊號(VH)102或可調最低設定電壓訊號(VL)103轉換成一類比訊號(VTH)輸出至比較器14，進而控制馬達18。

再接著，請參閱圖4並配合圖3，圖4係為本發明之轉換後類比訊號(VTH)輸出結果示意圖。如圖4所示，類比訊號(VTH)係透過控制訊號101控制可調最高設定電壓訊號(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)輸出至輸出 節點(VA)並將其轉換輸出，其中類比訊號(VTH)係透過一轉換公式轉換之，轉換公式如下式(1)所示：VTH=(VH-VL)×控制訊號其工作週期(Duty cycle)+VL (1)然而，設定不同的可調最高設定電壓(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)經轉換公式轉換後會產生不同的類比訊號(VTH)結果。舉例來說，若將輸入之控制訊號其工作週期(Duty cycle)固定為20%，亦即將PWM訊號其工作週期(Duty cycle)固定為20%，觀察設定不同的可調最高設定電壓訊號(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)所產生的類比訊號(VTH)；例如：當設定可調最高設定電壓訊號(VH)=5V、可調最低設定電壓訊號(VL)=0V時，經轉換公式轉換後可產生類比訊號(VTH)=1V；當設定可調最高設定電壓訊號(VH)=3.75V、可調最低設定電壓訊號(VL)=1.25V時，經轉換公式轉換後可產生類比訊號(VTH)=1.75V；而當設定可調最高設定電壓訊號(VH)=3V、可調最低設定電壓訊號(VL)=1.5V時，經轉換公式轉換後可產生類比訊號(VTH)=1.8V。若將輸入之控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle)固定為60%，觀察設定不同的可調最高設定電壓訊號(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)所產生的類比訊號(VTH)，例如：當設定可調最高設定電壓訊號(VH)=5V、可調最低設定電壓訊號(VL)=0V時，經轉換公式轉換後可產生類比訊號(VTH)=3V；當設定可調最高設定電壓訊號(VH)=3.75V、可調最低設定電壓訊號(VL)=1.25V時，經轉換公式轉換後可產生類比訊號(VTH)=2.75V；而當設定可調最高設定電壓訊號(VH)=3V、可調最低設定電壓訊號(VL)=1.5V時，經轉換公式轉換後可產生類比訊號(VTH)=2.4V。經由上面所述，當控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle)由0%至100%變化時，設定不同的可調最高設定電壓訊號(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)的結果會呈現一種線性的變化。然而，藉由調整控制訊號、可調最高設定電壓訊號(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)可用來改變類比訊號，再將產 生之類比訊號與振盪電路12所產生的三角波訊號(TRI)做比較會產生一驅動訊號，其驅動訊號係用以產生不同輸出轉速比(Duty %)以控制馬達轉動，可達到改變馬達轉速的功能。

因此，請先參閱圖5A，係為本創作之第一實施例之波形示意圖。如圖5A所示，第一實施例係先將三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，並將可調最高設定電壓訊號(VH)固定在3.75V去調整可調最低設定電壓訊號(VL)，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)將其與三角波訊號(TRI)比較，並且觀察其輸出訊號藉以控制馬達輸出轉速；因此進一步分成三種狀態來說明比較之結果：原狀態(ORG)係代表VH=3.75V、VL=1.25V之狀態、狀態1(CASE1)係代表VH=3.75V、VL=0V之狀態、狀態2(CASE2)係代表VH=3.75V、VL=2.25V之狀態；首先，假設於原狀態(ORG)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)固定在3.75V，而可調最低設定電壓訊號(VL)設為1.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖5A之原狀態(ORG)波形圖，由於類比訊號(VTH)之結果與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，因此其輸出轉速會呈一線性變化；其次，假設於狀態1(CASE1)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)固定在3.75V，而可調最低設定電壓訊號(VL)改設為0V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在0V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖5A之狀態1(CASE1)波形圖，由於類比訊號(VTH)係由0V開始變化，當類比訊號(VTH)變化至1.25V時才會與三角波訊號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉速，因此類比訊號(VTH)於0V至1.25V時沒有輸出轉速；再其次，假設於狀態2(CASE2)之狀態下，其三角波訊號(TRI) 的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)固定在3.75V，而可調最低設定電壓訊號(VL)改設為2.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在2.25V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖5A之狀態2(CASE2)波形圖，當類比訊號(VTH)為2.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位亦高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因此於狀態2(CASE2)一開始就有輸出轉速。

之後，將ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3.75V、VL=0V)、CASE2(VH=3.75V、VL=2.25V)此三種狀態之輸出訊號所產生之馬達輸出轉速依據控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期比(Duty cycle)轉換成轉速曲線，請參閱圖5B並配合圖5A，如圖5B所示，係為本創作之第一實施例之轉速曲線圖，橫軸係為控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle %)，縱軸係為馬達輸出轉速比(Duty %)，觀察原狀態(ORG)之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖5A所述，類比訊號(VTH)之結果會與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，因此其馬達輸出轉速曲線會呈一線性的變化；接著，觀察其狀態1(CASE1)之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖5A所述，由於類比訊號(VTH)係由0V開始變化，當類比訊號(VTH)變化至1.25V時才會與三角波訊號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉速，因此類比訊號(VTH)於0V至1.25V時是沒有輸出轉速，如圖5B之狀態1(CASE1)之轉速曲線，在工作週期(Duty cycle)為33%時馬達才開始有轉速的輸出；再觀察其狀態2(CASE2)之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖5A所述，當類比訊號(VTH)為2.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位亦高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因此於一開始就有馬達轉速的輸出，如圖5B之狀態2(CASE2)之轉速曲線，在工作週期(Duty cycle)為0%時就有40%的馬達輸出轉速比(Duty %)；綜合以上所述，第一實施例 可用於當馬達轉速降低到某種程度後，可因應不同馬達及不同系統需求來做調整，當馬達需要維持最低散熱能力時，就可以調整到狀態2(CASE2)的設定；若是系統在此時不需要做散熱，並且要求節能模式時，則可以調整到狀態1(CASE1)的設定，當PWM信號小於33%後(可依系統需求調整)，馬達就不會輸出信號。以上這兩種系統需求，可透過調整可調最低設定電壓訊號(VL)即可調整馬達於低轉速時之輸出(如圖5B之虛線所示)。然而，為了避免馬達轉速低到某種程度後停止轉動，因此會希望馬達固定在一個轉速，可透過最低轉速設定之功能，來控制馬達保持最低散熱的要求並且兼顧節能的效用。

請繼續參閱圖6A，圖6A係為本創作之第一實施例外加最低轉速設定之波形示意圖。為了說明方便，將圖5B的CASE1與CASE2的調整範圍由40% DUTY縮小到20% DUTY，如圖6B之虛線所示。請再參閱圖6A於三種狀態ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3.75V、VL=0.625V)、CASE2(VH=3.75V、VL=1.75V)中配置了一可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)，使其與經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)一同比較，並觀察其輸出訊號。如圖6A所示，假設於原狀態(ORG)之下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)固定在3.75V、可調最低設定電壓訊號(VL)設為1.25V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)設為2V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖6A之原狀態(ORG)波形圖。請參閱圖6A之原狀態(ORG)波形圖並依據圖5A之原狀態(ORG)波形圖的說明，由於類比訊號(VTH)之結果與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，會在1.25V至3.75V間變化，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2V後，使得馬達可以操作在最低轉速，因此當類比 訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化。其次，假設於狀態1(CASE1)之下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)固定在3.75V、可調最低設定電壓訊號(VL)改設為0.625V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)改設為1.75V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在0.625V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖6A之狀態1(CASE1)波形圖，請參閱圖6A之狀態1(CASE1)波形圖並依據圖5A之狀態1(CASE1)波形圖的說明，由於類比訊號(VTH)係由0V開始變化，當類比訊號(VTH)變化至1.25V時才會與三角波訊號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉速，但為了避免馬達停止轉動導致無輸出轉速，因此設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)1.75V以控制馬達維持最低轉速，當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化；再其次，假設於狀態2(CASE2)之下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)固定在3.75V、可調最低設定電壓訊號(VL)改設為1.75V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)改設為2.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.75V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖6A之狀態2(CASE2)波形圖，請參閱圖6A 之狀態2(CASE2)波形圖並依據圖5A之狀態2(CASE2)波形圖的說明，當類比訊號(VTH)為1.75V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位亦高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因此於CASE2狀態一開始就有輸出轉速，但如果馬達因產生大量的熱而溫度過高，為了達到散熱的需求，因此外加可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2.25V以控制馬達維持最低轉速而有效調節溫度，當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化。

之後，將ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3.75V、VL=0.625V)、CASE2(VH=3.75V、VL=1.75V)此三種狀態之輸出訊號所產生之馬達輸出轉速依據控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期比(Duty cycle)轉換成轉速曲線，請參閱圖6B並配合圖6A，如圖6B所示，係為本創作之第一實施例外加最低轉速設定之轉速曲線圖，橫軸係為控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle %)，縱軸係為馬達輸出轉速比(Duty %)，觀察原狀態(ORG)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖6A所述並配合圖6B，類比訊號(VTH)之結果會與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2V後，使得馬達可以操作在最低轉速，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V時輸出轉速比(Duty %)會維持在30%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至30%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在30%，當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V後(亦即工作週期(Duty cycle)為30%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化。接著，觀察其狀態1(CASE1)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖6A所述並配合圖6B，由於類比訊號(VTH)係由0.625V開始變化，當類比訊號(VTH)變化至1.25V時才會與三角波訊 號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉速，但為了避免馬達停止轉動導致無輸出轉速，因此設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)1.75V以控制馬達維持最低轉速，當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V時輸出轉速比(Duty %)會維持在20%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至35%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在20%；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V後(亦即工作週期(Duty cycle)為36%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化。再觀察其狀態2(CASE2)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖6A所述並配合圖6B，當類比訊號(VTH)為1.75V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位亦高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因此於CASE2狀態一開始就有輸出轉速，但會造成馬達產生大量的熱而溫度過高，為了達到散熱的需求，因此外加可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2.25V以控制馬達維持最低轉速而有效調節溫度，當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V時，輸出轉速比(Duty %)會維持在40%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至25%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在40%；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V後(亦即工作週期(Duty cycle)為25%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化。綜合以上所述，第一實施例外加最低轉速設定後可用以維持馬達操作於最低轉速，亦可因應不同馬達及不同系統需求來做調整。

接著，請繼續參閱圖7A，係為本創作之第二實施例之波形圖。如圖7A所示，第二實施例係先將三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，並將可調最低設定電壓訊號(VL)固定在1.25V去調整可調最高設定電壓訊號(VH)，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)將其與三角波訊號(TRI)比較，並且觀察其輸出訊號藉以控制馬達輸出轉速；因此進一步分成三種狀態來說明比較結果：原狀態(ORG)係代表VH=3.75V、 VL=1.25V之狀態、狀態1(CASE1)係代表VH=2.9V、VL=1.25V之狀態、狀態2(CASE2)係代表VH=5V、VL=1.25V之狀態；首先，假設於ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為3.75V，而可調最低設定電壓訊號(VL)固定在1.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖7A之原狀態(ORG)波形圖，由於類比訊號(VTH)之結果與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，因此其輸出轉速會呈一線性變化；其次，假設於CASE1(VH=2.9V、VL=1.25V)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為2.9V，而可調最低設定電壓訊號(VL)一樣固定在1.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至2.9V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖7A之狀態1(CASE1)波形圖，當類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為2.9V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小；再其次，假設於CASE2(VH=5V、VL=1.25V)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為5V，而可調最低設定電壓訊號(VL)一樣固定在1.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至5V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖7A之狀態2(CASE2)波形圖，當類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比 訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出之轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大。

之後，將ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=2.9V、VL=1.25V)、CASE2(VH=5V、VL=1.25V)此三種狀態之輸出訊號所產生之馬達輸出轉速依據控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期比(Duty cycle)轉換成轉速曲線，請參閱圖7B並配合圖7A，如圖7B所示，係為本創作之第二實施例之轉速曲線圖，橫軸係為控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle %)，縱軸係為馬達輸出轉速比(Duty %)，觀察原狀態(ORG)狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖7A所述，類比訊號(VTH)之結果會與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，因此其馬達輸出轉速曲線會呈線性的變化；接著，觀察其狀態1(CASE1)狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖7A所述，當類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為2.9V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因此所輸出轉速會比原狀態(ORG)狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小，如圖7B之狀態1(CASE1)之轉速曲線，在工作週期(Duty cycle)為100%時只有67%的馬達輸出轉速比(Duty %)；再觀察其狀態2(CASE2)之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖7A所述，當類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出轉速會比原狀態(ORG)於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大，如圖7B之狀態2(CASE2)之轉速曲線，在工作週期(Duty cycle)為67%時就達到100%的馬達輸出轉速比(Duty %)；綜合以上所述，第二實施例可用於不同系統需求對應馬達散熱能力的設定，如系統所需的 散熱能力，不需要很大時，可調整到狀態1(CASE1)的設定，如系統所需的散熱能力，需要提早輸出到最大，則可調整到狀態2(CASE2)的設定，因此當VGA或是CPU等散熱風扇溫度過高時，為了有效調節溫度可透過調整可調最高設定電壓訊號(VH)即調整馬達於高轉速時之輸出(如圖7B之虛線所示是代表可調整的範圍)，藉以降低散熱風扇的溫度。然而，為了快速降低散熱風扇的溫度，亦可透過最低轉速設定之功能，來控制馬達達到散熱的需求並且兼顧節能的效用。

請參閱圖8A，圖8A係為本創作之第二實施例外加最低轉速設定之波形示意圖。很明顯地，圖8A與圖7A之間的差異僅在於：圖8A於三種狀態ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=2.9V、VL=1.25V)、CASE2(VH=5V、VL=1.25V)中配置了一可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)，使其與經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)一同比較，並觀察其輸出訊號。如圖8A所示，假設於原狀態(ORG)之下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為3.75V、可調最低設定電壓訊號(VL)固定在1.25V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)設為2V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出輸出訊號，所產生之結果如圖8A之原狀態(ORG)波形圖，請參閱圖8A之原狀態(ORG)波形圖並依據圖7A之原狀態(ORG)波形圖的說明，由於類比訊號(VTH)之結果與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，會在1.25V至3.75V間變化，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V後，會 將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化；其次，假設於狀態1(CASE1)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為2.9V、可調最低設定電壓訊號(VL)一樣固定在1.25V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)改設為1.75V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至2.9V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸訊號，所產生之結果如圖8A之狀態1(CASE1)波形圖，請參閱圖8A之狀態1(CASE1)波形圖並依據圖7A之狀態1(CASE1)波形圖的說明，當類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為2.9V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)1.75V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化；再其次，假設於狀態2(CASE2)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為5V、可調最低設定電壓訊號(VL)一樣固定在1.25V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)改設為2.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至5V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖8A之狀態2(CASE2)波形圖，請參閱圖8A之狀態2(CASE2)波形圖並依據圖7A之狀 態2(CASE2)波形圖的說明，當類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2.25V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化。

之後，將ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=2.9V、VL=1.25V)、CASE2(VH=5V、VL=1.25V)此三種狀態之輸出訊號所產生之馬達輸出轉速依據控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期比(Duty cycle)轉換成轉速曲線，請參閱圖8B並配合圖8A，如圖8B所示，係為本創作之第二實施例外加最低轉速設定之轉速曲線圖，橫軸係為控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle %)，縱軸係為馬達輸出轉速比(Duty %)，觀察原狀態(ORG)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖8A所述並配合圖8B，類比訊號(VTH)之結果會與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2V後，使得馬達可以操作在最低轉速，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V時輸出轉速比(Duty %)會維持在30%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至30%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在30%，當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V後(亦即工作週期(Duty cycle)為30%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化。接著，觀察其狀態1(CASE1)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖8A所述並配合8B，當類比訊號(VTH)為 1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為2.9V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)1.75V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V時輸出轉速比(Duty %)會維持在20%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至30.3%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在20%；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V後(亦即工作週期(Duty cycle)為30.3%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化。再觀察其狀態2(CASE2)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖8A所述並配合圖8B，當類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，此時之電位與三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V一致，因此於一開始就有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2.25V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V時輸出轉速比(Duty %)會維持在40%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至26.6%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在40%；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V後(亦即工作週期(Duty cycle)為26.6%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化。綜合以上所述，第二實施例外加最低轉速設定後可用以維持馬達操作於最低轉速，亦可因應不同馬達及不同系統需求來做調整。

接著，請繼續參閱圖9A，係為本創作之第三實施例之波形圖。如圖9A所示，第三實施例係先將三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電 壓固定1.25V，並同時去調整可調最低設定電壓訊號(VL)與可調最高設定電壓訊號(VH)，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)將其與三角波訊號(TRI)比較並且觀察其輸出訊號；因此進一步分成三種狀態來說明比較結果：原狀態(ORG)係代表VH=3.75V、VL=1.25V之狀態、狀態1(CASE1)係代表VH=3V、VL=2V之狀態、狀態2(CASE2)係代表VH=5V、VL=0V之狀態；首先，假設於ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最低設定電壓訊號(VL)設為1.25V，而可調最高設定電壓訊號(VH)設為3.75V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖9A之原狀態(ORG)波形圖，由於類比訊號(VTH)之結果與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，因此其輸出轉速會呈一線性變化；其次，假設於CASE1(VH=3V、VL=2V)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為3V，而可調最低設定電壓訊號(VL)設為2V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在2V至3V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖9A之狀態1(CASE1)波形圖，當類比訊號(VTH)為2V時即與三角波訊號(TRI)接觸，因此於一開始就有輸出轉速，且此時之電位會高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因而所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為1.25V時之輸出轉速大，再者由於類比訊號(VTH)之最高變化為3V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因而所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小；接著，再假設於CASE2(VH=5V、VL=0V)之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為5V，而可調最低設定電壓訊號(VL)設為0V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在0V 至5V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓比較並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖9A之狀態2(CASE2)波形圖，由於類比訊號(VTH)係由0V開始變化，當類比訊號(VTH)為1.25V時才會與三角波訊號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大。

之後，將ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3V、VL=2V)、CASE2(VH=5V、VL=0V)此三種狀態之輸出訊號所產生之馬達輸出轉速依據控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期比(Duty cycle)轉換成轉速曲線，請參閱圖9A，如圖9B所示，係為本創作之第三實施例之轉速曲線圖，橫軸係為控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle %)，縱軸係為馬達輸出轉速比(Duty %)，觀察原狀態(ORG)之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖9A所述，類比訊號(VTH)之結果會與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，因此其馬達輸出轉速會呈一線性的變化；接著，觀察其狀態1(CASE1)之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖9A所述，當類比訊號(VTH)為2V時即與三角波訊號(TRI)接觸，因此於一開始就有輸出轉速，且此時之電位會高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因而所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為1.25V時之輸出轉速大，再者由於類比訊號(VTH)之最高變化為3V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因而所輸出轉速會比原狀態(ORG)於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小，如圖9B之狀態1(CASE1)轉速曲線，在工作週期(Duty cycle)為0%就有30%的馬達輸出轉速比(Duty %)，而當工作週期(Duty cycle)為100%時則只有70%的馬達輸出轉速比(Duty %)；再觀察其狀態2(CASE2)之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖7A所述，由於類比訊號(VTH)係由0V開始變化，當類比訊號(VTH)為1.25V時才會與三角波訊號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉 速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出轉速會比原狀態(ORG)於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大，如圖9B之狀態2(CASE2)轉速曲線，在工作週期(Duty cycle)為25%時馬達才開始有轉速的輸出，而在工作週期(Duty cycle)為67%時馬達輸出轉速比(Duty %)就達100%；綜合以上所述，第三實施例透過同時調整可調最高設定電壓訊號(VH)與可調最低設定電壓訊號(VL)即可藉以同時調整馬達於高轉速與低轉速時之輸出(如圖9B之虛線所示)，藉以能滿足不同馬達的需求並可適用於不同應用場合，增加馬達應用的靈活度。然而，為了避免馬達轉速低到某種程度後停止轉動以及為了有效調節溫度，可透過最低轉速設定之功能，來控制馬達保持最低散熱的要求並且兼顧節能的效用。

請參閱圖10A，圖10A係為本創作之第三實施例外加最低轉速設定之波形示意圖。很明顯地，圖10A與圖9A之間的差異僅在於：圖10A於三種狀態ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3V、VL=2V)、CASE2(VH=5V、VL=0V)中配置了一可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)，使其與經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)一同比較，並觀察其輸出訊號藉以控制馬達輸出轉速。如圖10A所示，假設於原狀態(ORG)之下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最低設定電壓訊號(VL)設為1.25V、可調最高設定電壓訊號(VH)設為3.75V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)設為2V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出輸出訊號，所產生之結果如圖10A之原狀態(ORG)波形圖，請參閱圖10A之原狀態(ORG)波形圖並依據圖9A之原狀態(ORG)波形圖的說明，由於類比訊號(VTH)之結果與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，會在1.25V至3.75V間變化，但設置可調 最低轉速設定電壓訊號(ALG)2V後，使得馬達可以操作在最低轉速，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化。其次，假設於狀態1(CASE1)之下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為3V、可調最低設定電壓訊號(VL)設為2V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)改設為2.25V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在2V至3V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖10A之狀態1(CASE1)波形圖，請參閱圖10A之狀態1(CASE1)波形圖並依據圖9A之狀態1(CASE1)波形圖的說明，當類比訊號(VTH)為2V時即與三角波訊號(TRI)接觸，因此於一開始就有輸出轉速，且此時之電位會高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因而所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為1.25V時之輸出轉速大，再者由於類比訊號(VTH)之最高變化為3V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因而所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2.25V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化；再其次，假設於狀態2(CASE2)之下，其三角波訊號(TRI)的高電壓固定為3.75V、低電壓固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設為5V、可調最低設定電壓訊號(VL)設為0V，並將外加之可調最低轉速設定電壓訊號 (ALG)改設為1.75V，經轉換公式轉換後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在0V至5V間變化，將其與三角波訊號(TRI)之高電壓與低電壓以及外加之可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)一同比較，並觀察其輸出訊號，所產生之結果如圖10A之狀態2(CASE2)波形圖，請參閱圖10A之狀態2(CASE2)波形圖並依據圖9A之狀態2(CASE2)波形圖的說明，由於類比訊號(VTH)係由0V開始變化，當類比訊號(VTH)為1.25V時才會與三角波訊號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)1.75V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V時，會依可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)以輸出轉速；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V後，會將其類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)比較以輸出轉速，其結果會呈一線性變化。

之後，將ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3V、VL=2V)、CASE2(VH=5V、VL=0V)此三種狀態之輸出訊號所產生之馬達輸出轉速依據控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期比(Duty cycle)轉換成轉速曲線，請參閱圖10B並配合圖10A，如圖10B所示，係為本創作之第三實施例外加最低轉速設定之轉速曲線圖，橫軸係為控制訊號(亦即PWM訊號)其工作週期(Duty cycle %)，縱軸係為馬達輸出轉速比(Duty %)，觀察原狀態(ORG)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖10A所述並配合圖10B，類比訊號(VTH)之結果會與三角波訊號(TRI)之高電壓及低電壓一致，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2V後，使得馬達可以操作在最低轉速，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V時輸出轉速比(Duty %)會維持在30%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至30%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在30%，當類比訊號 (VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2V後(亦即工作週期(Duty cycle)為30%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化。接著，觀察其狀態1(CASE1)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖10A所述並配合10B，當類比訊號(VTH)為2V時即與三角波訊號(TRI)接觸，因此於一開始就有輸出轉速，且此時之電位會高於三角波訊號(TRI)之低電壓1.25V，因而所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為1.25V時之輸出轉速大，再者由於類比訊號(VTH)之最高變化為3V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V低，因而所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速小，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)2.25V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位2.25V時輸出轉速比(Duty %)會維持在20%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至25%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在20%；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.3V後(亦即工作週期(Duty cycle)為25%後)，其輸出轉速比(Duty %)結果會呈一線性變化；再觀察其狀態2(CASE2)下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據圖10A所述並配合圖10B，由於類比訊號(VTH)係由0V開始變化，當類比訊號(VTH)為1.25V時才會與三角波訊號(TRI)接觸，此時才開始會有輸出轉速，但由於類比訊號(VTH)之最高變化為5V較三角波訊號(TRI)之高電壓3.75V高，因此所輸出轉速會比ORG狀態下於類比訊號(VTH)為3.75V時之輸出轉速大，但設置可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)1.75V後，使得馬達可以操作在最低轉速以符合馬達最低散熱的要求，因此當類比訊號(VTH)小於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V時輸出轉速比(Duty %)會維持在40%，亦即工作週期(Duty cycle)於0%至35%之間其輸出轉速比(Duty %)會維持在40%；當類比訊號(VTH)大於可調最低轉速設定電壓訊號(ALG)之電位1.75V後(亦即工作週期(Duty cycle)為35%後)，其輸出轉速 比(Duty %)結果會呈一線性變化。綜合以上所述，第三實施例外加最低轉速設定後可用以維持馬達操作於最低轉速，亦可因應不同馬達及不同系統需求來做調整。

最後，請參閱圖11，係為本發明之馬達驅動方法流程圖。如圖11所示，馬達驅動方法，係包含以下步驟：

步驟1100：提供一PWM轉換電路；其PWM轉換電路具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中第一輸入端與一PWM訊號連接，第二輸入端與一可調最高設定電壓訊號(VH)連接，第三輸入端與一可調最低設定電壓訊號(VL)連接，並由輸出端輸出一類比訊號(VTH)，其中藉由調整PWM訊號、可調最高設定電壓訊號(VH)或可調最低設定電壓訊號(VL)可改變類比訊號(VTH)，接著進入步驟1101。

步驟1101：提供一振盪電路；其振盪電路係用以產生一三角波訊號，而三角波訊號可於一高電壓準位與一低電壓準位之間調整，接著進入步驟1102。

步驟1102：提供一比較器；其比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中第一輸入端與振盪電路所產生的三角波訊號連接，第二輸入端與PWM轉換電路所輸出的類比訊號連接，第三輸入端接收一可調最低轉速設定電壓訊號，並由輸出端輸出產生一驅動訊號(S_DR)，最後進入步驟1103。

步驟1103：提供一控制單元；其控制單元係用以接收比較器所產生之驅動訊號以控制一馬達。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧PWM轉換電路

12‧‧‧振盪電路

14‧‧‧比較器

16‧‧‧控制單元

18‧‧‧馬達

20‧‧‧反相器

101‧‧‧控制訊號

VTH‧‧‧類比訊號

TRI‧‧‧三角波訊號

OP1‧‧‧第一運算放大器

OP2‧‧‧第二運算放大器

OP3‧‧‧第三運算放大器

TG1‧‧‧第一開關元件

TG2‧‧‧第二開關元件

102‧‧‧可調最高設定電壓訊號

103‧‧‧可調最低設定電壓訊號

141‧‧‧可調最低轉速設定電壓訊號

R2‧‧‧第二電阻

C2‧‧‧第二電容

1100、1101、1102、1103‧‧‧步驟

VA‧‧‧輸出節點

N‧‧‧公共節點

R1‧‧‧第一電阻

C1‧‧‧第一電容

S_DR‧‧‧驅動訊號

圖1 係為本發明之習知脈寬調變控制馬達驅動的輸出曲線示意圖；圖2 係為本發明之馬達驅動裝置架構圖；圖3 係為本發明之PWM轉換電路圖；圖4 係為本發明之轉換後類比訊號輸出結果示意圖；圖5A 係為本發明之第一實施例波形圖；圖5B 係為本發明之第一實施例之轉速曲線圖；圖6A 係為本發明之第一實施例外加最低轉速設定之波形圖；圖6B 係為本發明之第一實施例外加最低轉速設定之轉速曲線圖；圖7A 係為本發明之第二實施例波形圖；圖7B 係為本發明之第二實施例之轉速曲線圖；圖8A 係為本發明之第二實施例外加最低轉速設定之波形圖；圖8B 係為本發明之第二實施例外加最低轉速設定之轉速曲線圖；圖9A 係為本發明之第三實施例波形圖；圖9B 係為本發明之第三實施例之轉速曲線圖；圖10A係為本發明之第三實施例外加最低轉速設定之波形圖；圖10B係為本發明之第三實施例外加最低轉速設定之轉速曲線圖；圖11 係為本發明之馬達驅動方法流程圖。

10‧‧‧PWM轉換電路

12‧‧‧振盪電路

14‧‧‧比較器

16‧‧‧控制單元

18‧‧‧馬達

101‧‧‧控制訊號

102‧‧‧可調最高設定電壓訊號

103‧‧‧可調最低設定電壓訊號

141‧‧‧可調最低轉速設定電壓訊號

S_DR‧‧‧驅動訊號

VTH‧‧‧類比訊號

TRI‧‧‧三角波訊號

Claims (19)

1. 一種具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，包括：一PWM轉換電路，具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端與一控制訊號連接，該第二輸入端與一可調最高設定電壓訊號(VH)連接，該第三輸入端與一可調最低設定電壓訊號(VL)連接，並由該輸出端輸出一類比訊號，其中，該類比訊號可藉由調整該控制訊號、該可調最高設定電壓訊號(VH)或該可調最低設定電壓訊號(VL)來改變；一振盪電路，係用以產生一三角波訊號；以及一比較器，具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端與該振盪電路所產生的該三角波訊號連接，該第二輸入端與該PWM轉換電路所輸出的該類比訊號連接，該第三輸入端接收一可調最低轉速設定電壓訊號，並由該輸出端輸出一驅動訊號。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其進一步包括一控制單元，係用以接收該驅動訊號以控制一馬達。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該PWM轉換電路進一步包括：一第一運算放大器，具有一正輸入端電性連接於該可調最高設定電壓訊號、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於該負輸入端；一第二運算放大器，具有一正輸入端電性連接於該可調最低設定電壓訊號、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於該負輸入端；一第一開關元件，具有接收一第一輸入訊號之一輸入端耦接至該第一運算放大器、耦接至一輸出節點之一輸出端、耦接至該控制訊號之一控制端以及耦接至一公共節點之一連接端，該第一開關元件根據該控制訊號而決定是否導通該第一輸入訊號；一第二開關元件，具有接收一第二輸入訊號之一輸入端耦接至該第二運 算放大器、耦接至該輸出節點之一輸出端、耦接至該控制訊號之一控制端以及耦接至該公共節點之一連接端，該第二開關元件根據該控制訊號而決定是否導通該第二輸入訊號；一反相器，具有一輸入端係用以接收該控制訊號，以及一輸出端相連於該公共節點；以及一低通濾波電路，其係用以將該輸出節點所產生之一電壓轉換成該類比訊號。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該控制訊號為一PWM訊號。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該三角波訊號可於一高電壓準位與一低電壓準位之間調整。
6. 根據申請專利範圍第2項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該馬達係為一單相馬達。
7. 根據申請專利範圍第2項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該馬達係為一三相馬達。
8. 根據申請專利範圍第3項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該第一開關元件與該第二開關元件係為一傳輸閘。
9. 根據申請專利範圍第3項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該低通濾波電路進一步包括：一第一電阻(R1)，具有一第一端，耦接至該輸出節點，以及一第二端；一第二電阻(R2)，具有一第一端，耦接至該第一電阻之該第二端，以及一第二端；一第一電容(C1)，具有一第一端，耦接至該第二電阻，以及一第二端耦接至接地端；一第三運算放大器，具有一正輸入端電性連接於該第二電阻與該第一電容間的接點、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於該負輸入端，用以 輸出該類比訊號；以及一第二電容(C2)，具有一第一端，耦接至該第一電阻與該第二電阻間的接點，以及一第二端耦接至該第三運算放大器之輸出端。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動裝置，其中該低通濾波電路係為一二階低通濾波電路。
11. 一種具有最低轉速設定之馬達驅動方法，包括：提供一PWM轉換電路，其具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端與一PWM訊號連接，該第二輸入端與一可調最高設定電壓訊號(VH)連接，該第三輸入端與一可調最低設定電壓訊號(VL)連接，並由該輸出端輸出一類比訊號；提供一振盪電路，用以產生一三角波訊號；以及提供一比較器，其具有一第一輸入端、一第二輸入端、一第三輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端與該振盪電路所產生的該三角波訊號連接，該第二輸入端與該PWM轉換電路所輸出的該類比訊號連接，該第三輸入端接收一可調最低轉速設定電壓訊號，並由該輸出端輸出一驅動訊號；其中，藉由調整該PWM訊號、該可調最高設定電壓訊號(VH)或該可調最低設定電壓訊號(VL)來改變該類比訊號。
12. 根據申請專利範圍第11項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其進一步包括提供一控制單元，用以接收該驅動訊號以控制一馬達。
13. 根據申請專利範圍第11項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其中提供該PWM轉換電路之步驟進一步包括：提供一第一運算放大器，具有一正輸入端電性連接於該可調最高設定電壓訊號、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於該負輸入端；提供一第二運算放大器，具有一正輸入端電性連接於該可調最低設定電壓訊號、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於該負輸入端； 提供一第一開關元件，具有接收一第一輸入訊號之一輸入端耦接至該第一運算放大器、耦接至一輸出節點之一輸出端、耦接至該控制訊號之一控制端以及耦接至一公共節點之一連接端，該第一開關元件根據該控制訊號而決定是否導通該第一輸入訊號；提供一第二開關元件，具有接收一第二輸入訊號之一輸入端耦接至該第二運算放大器、耦接至該輸出節點之一輸出端、耦接至該控制訊號之一控制端以及耦接至該公共節點之一連接端，該第二開關元件根據該控制訊號而決定是否導通該第二輸入訊號；提供一反相器，具有一輸入端係用以接收該PWM訊號，以及一輸出端相連於該公共節點；以及提供一低通濾波電路，其係用以將該輸出節點所產生之一電壓轉換成該類比訊號。
14. 根據申請專利範圍第11項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其中該三角波訊號可於一高電壓準位與一低電壓準位之間調整。
15. 根據申請專利範圍第12項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其中該馬達係為一單相馬達。
16. 根據申請專利範圍第12項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其中該馬達係為一三相馬達。
17. 根據申請專利範圍第13項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其中該第一開關元件與該第二開關元件係為一傳輸閘。
18. 根據申請專利範圍第13項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其中提供該低通濾波電路之步驟進一步包括：提供一第一電阻，具有一第一端，耦接至該輸出節點，以及一第二端；提供一第二電阻，具有一第一端，耦接至該第一電阻之該第二端，以及一第二端；提供一第一電容，具有一第一端，耦接至該第二電阻，以及一第二端耦 接至接地端；提供一第三運算放大器，具有一正輸入端電性連接於該第二電阻與該第一電容間的接點、一負輸入端，以及一輸出端電性連接於該負輸入端，用以輸出該類比訊號；以及提供一第二電容，具有一第一端，耦接至該第一電阻與該第二電阻間的接點，以及一第二端耦接至該第三運算放大器之輸出端。
19. 根據申請專利範圍第18項所述之具有最低轉速設定之馬達驅動方法，其中該低通濾波電路係為一二階低通濾波電路。