TWI482421B - 產生具有依據使用者選擇的電動馬達轉速與相位超前間之關係的電動馬達驅動信號的電子電路及方法 - Google Patents

Description

產生具有依據使用者選擇的電動馬達轉速與相位超前間之關係的電動馬達驅動信號的電子電路及方法

本發明大致上是關於電動馬達控制電路，且特別是關於可提供驅動電動馬達的驅動信號之使用者可選擇的電動馬達轉速與相位超前間之關係的電動馬達控制電路，以改善電動馬達之驅動的效率。

已知用以控制及驅動無刷DC(BLDC)電動馬達的電路。在某些配置中，該等電路提供驅動該電動馬達的驅動信號之相位超前，該相位超前與該電動馬達的轉速有關。然而，此種電路僅能夠提供一種相位超前與轉速間的關係。

某些已知的電動馬達驅動電路被敘述於2009年9月15日所發表的美國專利第7,590,334號和2010年6月29日所發表的美國專利第7,747,146號，兩者皆被讓與本發明的受讓人。

當被用於不同的應用時，BLDC電動馬達可顯現不同的效率對速度行為。舉例來說，可藉由不同的扇葉配置將相同的BLDC電動馬達用於不同的應用。不同類型的BLDC電動馬達亦可顯示不同的效率對速度行為。

鑑於上述，希望提供一種電動馬達控制電路及相關方法，其可產生具有根據使用者可選擇的轉速與相位超前間之關係所決定之相位超前的電動馬達驅動信號，該關係是 從複數個不同的關係之中所選擇。

本發明提供一種電動馬達控制電路及相關方法，該電動馬達控制電路及相關方法可產生具有根據使用者可選擇的轉速與相位超前間之關係所決定之相位超前的電動馬達驅動信號，該等關係是從複數個不同的關係之中所選擇。該等關係被保存於該電路。藉由這些配置，使用者可選擇關係來改善電動馬達驅動的效率。

根據本發明的一個形態，用於控制電動馬達的電子電路包括速度感測電路，該速度感測電路被耦合至該電動馬達，且被組態為產生代表該電動馬達之轉速的速度信號。該電子電路亦包括保留裝置，該保留裝置被組態為保存該電動馬達之轉速與驅動該電動馬達的電動馬達驅動信號之相位超前間的複數個關係。該電子電路亦包括相位超前選擇輸入接腳，該相位超前選擇輸入接腳被組態為自該電子電路的外部接收相位超前選擇信號。該相位超前選擇信號代表該等複數個關係的選定之一者。該電子電路被組態為結合該速度信號而回應於該等複數個關係的該選定之一者來產生具有個別之相位超前的該等電動馬達驅動信號。

上述電子電路的一個或以上之形態可包括一個或以上的下列特徵。

在該電子電路的某些實施例中，該保留裝置包含記憶裝置，且其中該等複數個關係的兩者或以上被儲存在該記 憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或以上的查找表。

在該電子電路的某些實施例中，該保留裝置包含記憶裝置，且其中該等複數個關係的一者或以上被儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之一個或以上的演算法。

在該電子電路的某些實施例中，該保留裝置包含記憶裝置，且其中該等複數個關係的兩者或以上被儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或以上的演算法。

在該電子電路的某些實施例中，該保留裝置包含數位編碼器，且其中該等複數個關係的兩者或以上被保存在該數位編碼器中，以作為聯結該電動馬達之轉速與電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或以上的編碼結構。

在該電子電路的某些實施例中，該相位超前選擇輸入接腳被組態為自開關接收該相位超前選擇信號。

在該電子電路的某些實施例中，該開關具有至少兩個位置，以產生具有個別之至少兩個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的兩者之一。

在該電子電路的某些實施例中，該開關具有至少三個位置，以產生具有個別之至少三個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的三者之一。

在該電子電路的某些實施例中，該電子電路被組態為產生三個電動馬達驅動信號，各自與其他的該等電動馬達驅動信號相隔約一百二十度，且其中該等驅動信號之相位超前作用於該等驅動信號的全部三者，以對該等三個電動馬達驅動信號的每一者施加該相位超前。

在該電子電路的某些實施例中，該等電動馬達驅動信號包含具有遵循正弦關係之個別之調變的脈衝寬度調變信號。

在該電子電路的某些實施例中，該速度感測電路包含磁場感測元件，該磁場感測元件被配置為感測該電動馬達的旋轉。

根據本發明的另一形態，控制電動馬達的方法包括產生代表該電動馬達之轉速的速度信號。該方法亦包括在保留裝置中保存該電動馬達之轉速與驅動該電動馬達的電動馬達驅動信號之相位超前間的複數個關係。該方法亦包括接收相位超前選擇信號。該相位超前選擇信號代表該等複數個關係的選定之一者。該方法亦包括結合該速度信號而回應於該等複數個關係的選定之一者來產生該等電動馬達驅動信號。

上述方法的一個或以上之形態可包括一個或以上的下列特徵。

在該方法的某些實施例中，該保留裝置包含記憶裝置，且其中該保存係包含將該等複數個關係的兩者或以上儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該 等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或以上的查找表。

在該方法的某些實施例中，該保留裝置包含記憶裝置，且其中該保存係包含將該等複數個關係的一者或以上儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之一個或以上的演算法。

在該方法的某些實施例中，該保留裝置包含記憶裝置，且其中該保存係包含將該等複數個關係的兩者或以上儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或以上的演算法。

在該方法的某些實施例中，該保留裝置包含數位編碼器，且其中該保存係包含將該等複數個關係的兩者或以上保存在該數位編碼器中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或以上的編碼結構。

在該方法的某些實施例中，該接收該相位超前選擇信號係包含自開關接收該相位超前選擇信號。

在該方法的某些實施例中，該開關具有至少兩個位置，以產生具有個別之至少兩個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的兩者之一。

在該方法的某些實施例中，該開關具有至少三個位 置，以產生具有個別之至少三個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的三者之一。

在某些實施例中，該方法更包括產生三個電動馬達驅動信號，各自與其他的該等電動馬達驅動信號相隔約一百二十度，其中該等驅動信號之相位超前作用於該等驅動信號的全部三者，以對該等三個電動馬達驅動信號的每一者施加該相位超前。

在該方法的某些實施例中，該等電動馬達驅動信號包含具有遵循正弦關係之個別之調變的脈衝寬度調變信號。

在該方法的某些實施例中，該產生該速度信號係包含藉由磁場感測元件來感測該電動馬達的速度。

在敘述本發明之前，先說明某些引導式概念及術語。如此處所使用的，用語「磁場感測元件」被用來敘述可感測磁場的各種電子元件。該等磁場感測元件可為，但不限於，霍爾效應元件、磁阻元件、或磁電晶體。如已知，有不同類型的霍爾效應元件，例如：平面霍爾元件、直立式霍爾元件、以及圓形霍爾元件。如亦已知，有不同類型的磁阻元件，例如：巨磁阻(GMR)元件、異向性磁阻(AMR)元件、穿隧磁阻(TMR)元件、銻化銦(InSb)感測器、以及磁穿隧接面(MTJ)。

如已知，某些上述磁場感測元件傾向具有與支承該磁 場感測元件之基板平行的最大靈敏度之軸，而其他的上述磁場感測元件傾向具有與支承該磁場感測元件之基板垂直的最大靈敏度之軸。特別是，多數類型的磁阻元件傾向具有與基板平行的最大靈敏度之軸，而多數類型的霍爾元件傾向具有與基板垂直的最大靈敏度之軸。

如此處所使用的，使用用語「磁場感測器」來敘述包括磁場感測元件的電路。磁場感測器被用於各種應用，包括但不限於：感測由帶電流導體所帶之電流產生的磁場之電流感測器、感測鐵磁物體接近的磁開關、感測通過鐵磁物件(例如：環形磁鐵之磁域)的旋轉偵測器、以及感測磁場之磁場密度的磁場感測器。

參照第1圖，示範性電子電路10具有複數個接腳10a-10p，該等複數個接腳10a-10p具有下述之個別功能及耦合。

接腳10b，為脈衝寬度調變/電壓選擇接腳(PWM/VSP)，被耦合以接收要求信號56。要求信號56可為各種不同類型的信號之一。舉例來說，要求信號56可為表示電動馬達80的所欲速度之具有選定電壓值的電壓信號。要求信號56亦可為，例如：表示電動馬達80的所欲速度之具有選定工作週期的脈衝寬度調變(PWM)信號。由接腳10b所接收到之信號的類型可由被施加於選擇接腳10a的信號所選擇。

要求信號56為速度要求信號，其可請求(亦即要求)電動馬達80的相對速度(例如：從零至百分之一 百)。根據以下討論將顯而易見，藉由選擇驅動電動馬達80的PWM波形之最大工作週期，可控制該電動馬達的相對速度。不應將驅動電動馬達80的PWM驅動信號與要求信號56搞混，其可為具有選定之工作週期以指出所欲相對電動馬達速度的PWM信號。應了解到，該要求信號係請求相對速度，但馬達的絕對速度是由多種因素所決定，包括但不限於，馬達的類型和施加於馬達上的負載。

在要求信號56為PWM信號的某些特定實施例中，約百分之二十五和約百分之一百之間的要求信號56之工作週期大致線性相關於驅動電動馬達80(第1圖)的PWM信號之既成最大工作週期，該等PWM信號亦分別在約百分之二十五和約百分之一百之間。在某些實施例中，具有小於約百分之二十五之工作週期的PWM要求信號56會導致電動馬達80接收不到驅動，且電動馬達80惰轉至停止。

同樣地，在要求信號56為具有電壓值之電壓信號的某些特定實施例中，從約一伏特至約4.3伏特的電壓值大致線性相關於驅動電動馬達80(第1圖)的PWM信號之既成最大工作週期，該等PWM信號分別為從約百分之二十五至約百分之一百。在某些實施例中，小於約一伏特的要求信號56之電壓值會導致電動馬達80接收不到驅動，且電動馬達80惰轉至停止。

接腳10a，為選擇接腳，被耦合以接收選擇信號27。選擇信號27指示電路10使用何種要求信號56。選擇接腳 10a可被耦合以自開關70接收選擇信號27，該開關70為，例如：單刀雙擲開關，在該情況中有兩個選擇。但在其他實施例中，可有多於兩個的選擇。在另外的實施例中，選擇信號27可由其他電路(未顯示)所產生，而非由開關70所產生。

接腳10c，為相位超前(PHA)選擇輸入接腳，被組態為自電子電路10的外部接收相位超前選擇信號58。相位超前選擇信號58係表示電動馬達80之轉速與驅動電動馬達80的電動馬達驅動信號10l、10m、10n之相位超前間的複數個關係之選定一者。該等關係被儲存(亦即被保存)於記憶裝置25(或是被保存於數位編碼器29)。以下係配合第4圖、第5圖、及第6圖而更完整地敘述示範性關係。電子電路10被組態為回應於該複數個關係的選定之一者，以及回應於所偵測到之電動馬達80的轉速而產生具有個別之相位超前的電動馬達驅動信號10l、10m、10n。以下係配合第2圖和第3圖而更完整地敘述電動馬達驅動信號10l、10m、10n。

舉例來說，電動馬達80和扇葉80a可被用於家用電器，例如：用於電冰箱。如上所述，相同的電動馬達可被用於各種應用，例如，用於不同的家用電器，各具有不同的風扇80a。各應用可受益於使用不同的電動馬達速度與相位超前間之關係。因此，針對任何應用，電路10的末端使用者可藉由開關72來選擇關係。

相位超前選擇輸入接腳10b可被耦合以自開關72接 收相位超前選擇信號58。開關72可為單刀三擲(single pole triple throw)開關，在該情況中有三個選擇。但在其他實施例中，可有多於三個或少於三個選擇，但至少兩個選擇。在另外的實施例中，相位超前選擇信號58可由其他電路(未顯示)所產生，而非由開關72所產生。

接腳10d-10i，為霍爾元件耦合接腳，被耦合以自磁場感測元件，例如：自霍爾元件74、76、78，接收信號。霍爾元件74、76、78被配置於緊鄰電動馬達80且允許霍爾元件74、76、78感測電動馬達80內之磁鐵通過的位置。在某一特定實施例中，霍爾元件74、76、78被配置為相對於彼此，以便自霍爾元件74、76、78提供彼此相隔一百二十度的輸出信號。

將理解到，電動馬達80可包括複數個磁鐵。對於這些配置，應理解到，由霍爾元件74、76、78的每一者所產生之信號的完整週期是達成於該等複數個磁鐵的其中一者經過霍爾元件74、76、78的個別之一者。因此，對於電動馬達80的每一次旋轉，霍爾元件74、76、78的每一者皆可產生具有複數個完整週期的個別之信號。

接腳101，為電壓參考(VREF)接腳，提供參考電壓輸出82。可將電容器84耦合於接腳101和接地之間。

接腳10k，為VBB電源供應接腳，被耦合以接收電源供應電壓信號86。可將電容器88耦合於接腳10k和接地之間。

接腳10l、10m、10n，為輸出接腳(OUTA、OUTB、 及OUTC)，被耦合以提供驅動信號46、48、50，而使耦合於電動馬達80的扇葉80a旋轉。

接腳100，為接地接腳，被耦合至接地。

接腳10p，為頻率產生器(FG)接腳，被組態為產生信號54，該信號54具有代表電動馬達80旋轉的絕對速度之頻率。

可自其他電路(未顯示)接收要求信號56，且可將FG信號54提供至其他電路(未顯示)。

電路10可包括PWM至工作週期轉換器20，該PWM至工作週期轉換器20被耦合至PWM/VSP選擇接腳10a，且被組態為產生控制信號20a。電路10亦可包括類比數位轉換器12，該類比數位轉換器12被耦合至PWM/VSP選擇接腳10a，且被組態為產生控制信號12a。選擇信號27係藉由開關70來選擇該兩個控制信號12a、20a的其中一者。該兩個控制信號12a、20a可為，例如：九位元數位信號，各自代表對電動馬達80之相對速度(例如：零至百分之一百)的要求，它們最終可對電動馬達80設定PWM驅動信號的最大工作週期。根據何種類型的要求信號56被施加於電路10，而在該兩個控制信號12a、20a之間做選擇。舉例來說，若該要求信號為具有電壓值的電壓信號，則藉由開關70和藉由選擇多工器14來選擇控制信號12a。舉另一個例子來說，若要求信號56為PWM信號，則藉由開關70和藉由選擇多工器14來選擇控制信號20a。

選擇多工器14被組態為提供控制信號14a，以作為控制信號12a和控制信號20a的選定之一者。

濾波器16可被耦合至接收控制信號14a。舉例來說，濾波器16可為被組態為去除雜訊，例如：外部來源所致之雜訊，的數位濾波器。

濾波器16被組態為產生經濾波之信號16a，該信號代表最終被施加於電動馬達80的最大PWM工作週期。

電路10亦可包括正弦驅動波形電路24，該正弦驅動波形電路24被耦合以接收控制信號16a，且被組態為產生輸出信號24a。以下係更完整地敘述正弦驅動波形電路24的操作。但在此只需要說，信號24a可為數位信號，其最終係導致將可變工作週期PWM信號當作信號46、48、50而施加至電動馬達80。

輸出信號24a是由閘極驅動電路26所接收。閘極驅動電路26被組態為產生閘極驅動信號26a、26b、26c、26d、26e、26f，以分別驅動FET 34、36、38、40、42、44。FET 34、36、38、40、42、44係產生使電動馬達80旋轉的可變工作週期PWM信號46、48、50。以下係配合第2圖和第3圖而更完整地敘述信號46、48、50。

正弦驅動波形電路24可包括記憶裝置25或是可被耦合至記憶裝置，該記憶裝置被組態為保存(亦即儲存)上述電動馬達80之轉速與驅動電動馬達80的電動馬達驅動信號10l、10m、10n之相位超前間的複數個關係。信號58可從該等複數個所儲存的關係之中選擇一個關係。

在某些實施例中，正弦驅動波形電路24可選擇性地包括或是可選擇性地被耦合至數位編碼器29，該數位編碼器29被組態為保存上述電動馬達80之轉速與驅動電動馬達80的電動馬達驅動信號10l、10m、10n之相位超前間的複數個關係。信號58可從該等複數個所保存的關係之中選擇一個關係。

如此處所使用的，使用用語「保留裝置」來指稱記憶裝置25或數位編碼器29，或兩者皆是。將了解到，數位編碼器29可將該等關係保存於數位編碼器29中的編碼結構。亦將了解到，記憶裝置可將該等關係保存(亦即儲存)為，例如，查找表或演算法。

已知有諸如正弦驅動波形電路24的正弦驅動波形電路，但並沒有提供以下更完整加以描述之功能的記憶裝置25和數位編碼器29。

電路10亦可包括位置/速度感測電路30，該位置/速度感測電路30被耦合以自該三個霍爾元件74、76、78接收差動信號。位置/速度感測電路30被組態為產生信號30a，在某些實施例中，其可為該一箭頭所表示之三個分別的信號，各信號係相關於來自該等霍爾元件的個別之一者的信號。正弦驅動波形電路24可被耦合至接收信號30a。以下係配合第2圖而更完整地敘述個別之信號30a。但在此只需要說，該等信號30a可為藉由將霍爾元件74、76、78所產生的正弦信號與臨限值做比較所產生的三個方波信號。

雖然係顯示霍爾元件74、76、78，但在其他實施例中，可使用其他類型的磁場感測元件。

在某些實施例中，信號30a可為某一種信號，例如，可代表以下配合第2圖所顯示之個別方波信號內的資訊之串列或平行數位信號。

信號30a可代表電動馬達80的旋轉位置及/或旋轉速度。

位置/速度感測電路30亦可被組態為產生代表電動馬達80之旋轉速度的速度信號30b。在某些實施例中，速度信號30b亦被耦合至正弦驅動波形電路24，且由正弦驅動波形電路24所使用，以取代信號30a來表示電動馬達80的旋轉速度。然而，信號30a仍由正弦驅動波形電路24所使用，以表示電動馬達80的位置。

將理解到，信號30a具有與電動馬達80的旋轉速度有關的頻率。亦將理解到，由於電動馬達80內之霍爾元件74、76、78的位置，信號30a具有表示電動馬達80之旋轉位置的相位和相對相位關係。

正弦驅動波形電路24被組態為根據選擇信號58而使用選自記憶裝置25(或是選自數位編碼器29)的電動馬達80之轉速和驅動電動馬達80的電動馬達驅動信號10l、10m、10n之相位超前間的選定關係。正弦驅動波形電路24亦被組態為使用信號30a內(或是信號30b內)的速度資訊(例如：頻率)，以自該選定關係內識別相位超前。使用所識別的相位超前，正弦驅動波形電路24係 產生具有相位超前的PWM信號。以下係配合第3圖而更完整地敘述該等PWM信號。將可看出，該等PWM信號的工作週期係根據以下配合第2圖而更完整加以敘述之正弦曲線信號所變化，最終係導致可變工作週期PWM信號46、48、50被施加至電動馬達80。根據選定關係，以及根據所偵測到的電動馬達80之旋轉速度，信號46、48、50的每一者皆具有個別之相位超前，其可為相同的相位超前。

電路10亦可包括振盪器34，例如：30千赫的振盪器，被組態為產生時脈信號34a，該時脈信號34a係決定由正弦驅動波形電路24所產生之PWM信號的頻率。

可在外部以使用外部電阻器的共汲極組態來耦合FET40，以產生頻率產生(FG)、旋轉速度、信號54。將了解到，信號54的頻率可與電動馬達80的轉速有關。FG信號54可由其他電路(未顯示)所使用。

將了解到，由該三個驅動信號46、48、50所驅動的電動馬達80係代表三相電動馬達80。換言之，電動馬達80具有三個繞組，其可在個別之終端被驅動。可在個別之另一端以星形組態將該三個繞組耦合在一起。雖然係顯示三相電動馬達80，同樣的技術亦適用於具有多於或少於三相，以及對應之多於或少於三個驅動信號的電動馬達。

電子電路10亦可包括被組態為產生軟啟動信號22a的斜坡式(ramped)PWM軟啟動電路22。軟啟動信號22a可使正弦驅動波形電路24對電動馬達80施加緩升至 所欲最大PWM工作週期的驅動信號。此配置係在電動馬達80達到速度時避免高起動電流。

現在參照第2圖，圖形100具有刻度為任意單位之時間單位的橫軸。圖形100亦具有刻度為任意單位的縱軸。圖形100中顯示複數個信號，且各信號具有個別的垂直刻度。

信號102、104、106代表第1圖的信號30a。藉由對第1圖的三個霍爾元件74、76、78所產生的信號使用比較器而產生信號102、104、106，導致三個方波信號。如以上配合第1圖所述，該三個霍爾元件74、76、78實際上是位於電動馬達80內，使得當電動馬達80旋轉時，該三個信號102、104、106彼此相隔一百二十度。在電動馬達80的每一次旋轉，信號102、104、106每一者可有一個以上的週期。

信號108對應於由第1圖的正弦驅動波形電路24所產生且為其內部的類比正弦曲線。信號108不需被從正弦驅動波形電路24輸出。反之，如配合第3圖而更完整敘述地，信號108被用於產生具有根據信號108的類比值而變化之工作週期的PWM信號。

信號108具有波峰，例如：波峰108a，以及低態或零區域，例如：低態或零區域108b。在某些實施例中，取決於經由第1圖的要求信號56之值的選擇，在信號108的波峰，既成PWM信號將具有百分之一百的工作週期，亦即該PWM信號的狀態將為全開，且該PWM信號將停止切 換。在某些實施例中，在信號108的低態或零區域，既成PWM信號將具有百分之零的工作週期，亦即該PWM信號的狀態將為全關，且該PWM信號將停止切換。

對於要求信號56的其他值，既成PWM信號可具有與信號108的波峰相關之少於百分之一百的工作週期。以下係配合第3圖而更完整地敘述既成PWM信號。

信號110、112亦對應於由第1圖的正弦驅動波形電路24所產生且為其內部的類比正弦曲線。

信號108、110、112的變體版本114、116、118分別與信號108、110、112相同，但在相位上為超前。如以下將配合第4圖、第5圖、及第6圖而從討論所了解到，藉由使用電動馬達80之可能轉速與相位超前間的使用者選定之關係，結合藉由第1圖的位置/速度感測電路30來加以偵測所偵測到之電動馬達80旋轉的絕對速度，來決定相位超前的量。

在某些實施例中，被施加於信號108、110、112之每一者的相位超前為相同的相位超前。但在其他實施例中，該等相位超前並不相同。

應了解到，這三個信號108、110、112所具有的相位分別對應於信號102、104、106的相位。特別是，信號108在時間t3達到最低值，其與信號102的下降邊緣重合。同樣地，信號110在時間t5達到最低值，其與信號104的下降邊緣重合，而信號112在時間t7達到最低值，其與信號106的下降邊緣重合。因此，如同信號102、 104、106，信號108、110、112具有相隔一百二十度的相位。此處所述之相位超前為相對於信號108、110、112之位置的相對相位超前，其相對於信號102、104、106係分別具有零相位超前。

可施加信號108、110、112來作為類比信號，以驅動電動馬達80。但為了得到更高的效率，反而可使用以下更完整說明的PWM信號來驅動電動馬達80。下述之PWM信號是與信號108、110、112相關，或是當施加相位超前時，與相位超前之信號114、116、118相關。

雖然信號108、110、112顯示特別適合驅動三相電動馬達的特定正弦形狀，但在其他實施例中，可使用對應於信號108、110、112但具有其他正弦形狀的其他信號。此外，在另外的實施例中，可使用對應於信號108、110、112的方波形信號。

現在參照第3圖，圖形120具有刻度為任意單位之時間單位的橫軸，以及刻度為任意單位的縱軸。信號122係如同一部份的第2圖之信號108，在此以放大之形式來加以顯示，以便看清楚。

信號122具有兩個波峰122a、122b和中央波谷122c。

以和信號122時間同步的方式來顯示PWM信號124。PWM信號124具有多個區域，例如：區域124a、124b，且最高工作週期(在此為百分之一百)與信號122的波峰122a、122b重合。信號124亦具有多個區域，例 如：區域124c、124d，且最低工作週期(在此為百分之零)與信號122的零值重合。因此，將理解到，PWM信號124在任何時間的工作週期係與該同一時間的信號122之類比值相關。

雖然PWM信號124被顯示為達成與波峰122a、122b重合之百分之一百的工作週期，但亦可能有其他的最高工作週期，且該最高工作週期可藉由第1圖的速度要求信號56來加以選擇。因此，在信號122的波峰具有百分之一百的工作週期之PWM信號124係代表具有最高要求信號值(例如：百分之一或一百)的第1圖之要求信號56。若要求信號56具有較低之值，則在信號122的波峰之PWM信號124的最大工作週期將低於百分之一百。

根據PWM信號124，並簡單地再次參照第2圖的信號108、110、112(或是相位超前之信號114、116、118)，如同PWM信號124但各自位於不同相位的三個類似PWM信號可被用來驅動第1圖的電動馬達80。該三個PWM信號的每一者皆可具有個別之工作週期，其係根據第2圖的信號108、110、112之個別一者之值(或是根據相位超前之信號114、116、118的個別一者之值)而及時變化。以配合第2圖的信號114、116、118所述之方式，驅動電動馬達80(第1圖)之該三個PWM信號的每一者皆可為相位超前。

使用由第1圖的FET 34、36、38、40、42、44所產生的PWM信號46、48、50，而非類比驅動信號，會導致 效率較高，因該等FET被操作於飽和，且因此具有低電壓降。

根據由第1圖的開關72所做成之三個可能的選擇之一者，被提供至第1圖之PWM信號46、48、50的相位超前對於測量到之電動馬達80的轉速可具有三個不同關係的選定之一者。這些關係在此處被稱為模式0、模式1、及模式2關係。在由開關72所選擇的示範性模式0關係中，於電動馬達的任何轉速下，並沒有相位超前被施加於信號34、36、38、40、42、44。將理解到，此關係為單純的演算法關係。

現在參照第4圖，電動馬達80之轉速(由第1圖的FG信號54所表示)與相位超前(PHA)碼之間的示範性模式1關係被顯示於示範性查找表。第4圖的查找表可為第1圖的記憶裝置25中所儲存之複數個查找表的其中一者。該PHA碼可與若干相位超前度數相關。舉例來說，在某一特定實施例中，每單位的該PHA碼可對應於約1.88度的相位超前。但其他的每碼之相位超前亦為可能。

可使用FG值之範圍間的滯後現象來避免在該等範圍和PHA碼間的不良切換。可用替代或組合方式，將數位濾波器應用於測量到之電動馬達80速度的內部數位表示。

雖然係顯示特定範圍的FG值(馬達速度)和特定PHA碼，但應理解到，其他範圍的FG值和其他PHA碼可被用於此表和下述的其他表中。

現在參照第5圖，電動馬達80之轉速與相位超前(PHA)碼之間的示範性模式2關係被顯示於另一個示範性查找表。第5圖的查找表可為第1圖的記憶裝置25中所儲存之複數個查找表的其中一者。如以上配合第4圖所述，該PHA碼可與若干相位超前度數相關。舉例來說，在某一特定實施例中，每單位的該PHA碼可對應於約1.88度的相位超前。因此，將理解到，當由開關72所選擇時，相較於模式1查找表，以及相較於模式0演算法，模式2查找表係在電動馬達80的大部份轉速下將更大的相位超前施加至信號46、48、50。

應理解到，雖然是配合第4圖和第5圖來顯示及說明查找表，但在其他實施例中，由第4圖和第5圖所表示的關係可反之被儲存於記憶裝置25中，來作為演算法關係。在另外的實施例中，由第4圖和第5圖所表示的關係可反之由數位編碼器29(第1圖)所產生，該數位編碼器29可被耦合以接收相位超前選擇信號58、耦合以接收速度值、並被組態為輸出PHA碼。在另外的實施例中，並未使用身為中間值的PHA碼，而是以直接表示所欲相位超前的相位超前值來加以取代。

此外，雖然在第4圖和第5圖中顯示特定關係，但可提供任何其他的關係。此外，如上所述，雖然三個模式和三個對應的選擇是由第1圖的開關72所做成，但在其他實施例中，可有多於或少於三個模式，但由該開關做成至少兩個模式和兩個對應的選擇。

現在參照第6圖，上述模式0關係是被顯示為查找表而非演算法關係。第6圖的演算法關係或是查找表可被儲存於該記憶裝置中。

舉例來說，藉由針對第1圖的開關72所選擇之可得關係選擇的每一者測量電動馬達(例如：第1圖的80)的功率消耗，使用者可選擇用於特定應用之關係，例如：儲存之查找表、儲存之演算法或保存之編碼結構。然後，使用者可選擇達成最低功率消耗之該等關係的其中一者，並將開關72設定至該位置以進一步操作。

此處所引證之所有參考文獻係因而完整地併入於此，以供參考。

已說明了較佳實施例，其係用以解說作為本專利之標的的各種概念、結構及技術，如今熟習該項技藝者將明白可使用包含這些概念、結構及技術的其他實施方式。據此，本專利之範圍不應限於所述實施例，而應僅由下述申請專利範圍的精神及範疇來加以限制。

10‧‧‧電子電路

10a‧‧‧選擇接腳

10b‧‧‧脈衝寬度調變/電壓選擇接腳

10c‧‧‧相位超前選擇輸入接腳

10d-10i‧‧‧霍爾元件耦合接腳

101‧‧‧電壓參考接腳

10k‧‧‧VBB電源供應接腳

10l、10m、10n‧‧‧輸出接腳

10o‧‧‧接地接腳

10p‧‧‧頻率產生器接腳

12‧‧‧類比數位轉換器

14‧‧‧選擇多工器

16‧‧‧濾波器

20‧‧‧PWM至工作週期轉換器

22‧‧‧斜坡式PWM軟啟動電路

24‧‧‧正弦驅動波形電路

25‧‧‧記憶裝置

26‧‧‧閘極驅動電路

29‧‧‧數位編碼器

30‧‧‧位置/速度感測電路

34‧‧‧振盪器

34、36、38、40、42、44‧‧‧場效電晶體

70、72‧‧‧開關

74、76、78‧‧‧霍爾元件

80‧‧‧電動馬達

80a‧‧‧扇葉

84、88‧‧‧電容器

可由以下圖式的詳細說明來更完整地瞭解前述發明特徵以及該發明本身，其中：第1圖為用於控制電動馬達之電路的方塊圖，其中該電路被耦合至可自該電動馬達之轉速與驅動該電動馬達的驅動信號之相位間的複數個不同之關係做選擇的開關，其中該等複數個關係被保存於該電路中； 第2圖為顯示第1圖的電路中之示範性信號的圖形；第3圖為顯示第1圖的電路中之示範性信號的另一個圖形；第4圖為顯示測量到之第1圖的電動馬達轉速對驅動該電動馬達之驅動信號的相位超前間之關係的表，其中該關係被具體化於第1圖的記憶裝置中所儲存的第一查找表；第5圖為顯示測量到之第1圖的電動馬達轉速對驅動該電動馬達之驅動信號的相位超前間之另一個不同關係的表，其中該關係被具體化於第1圖的記憶裝置中所儲存的第二查找表；以及第6圖為顯示測量到之第1圖的電動馬達轉速對驅動該電動馬達之驅動信號的相位超前間之另一個不同關係的表，其中該關係被具體化於第1圖的記憶裝置中所儲存的第三查找表。

10‧‧‧電子電路

10a‧‧‧選擇接腳

10b‧‧‧脈衝寬度調變/電壓選擇接腳

10c‧‧‧相位超前選擇輸入接腳

10d-10i‧‧‧霍爾元件耦合接腳

10j‧‧‧接腳

10l、10m、10n‧‧‧輸出接腳

10k‧‧‧VBB電源供應接腳

10o‧‧‧接地接腳

10p‧‧‧頻率產生器接腳

12‧‧‧類比數位轉換器

12a‧‧‧控制信號

14‧‧‧選擇多工器

14a‧‧‧控制信號

16‧‧‧濾波器

16a‧‧‧控制信號

20‧‧‧PWM至工作週期轉換器

20a‧‧‧控制信號

22‧‧‧斜坡式PWM軟啟動電路

22a‧‧‧軟啟動信號

24‧‧‧正弦驅動波形電路

24a‧‧‧輸出信號

25‧‧‧記憶裝置

26‧‧‧閘極驅動電路

26a-26f‧‧‧閘極驅動信號

29‧‧‧數位編碼器

30‧‧‧位置/速度感測電路

30a‧‧‧信號

30b‧‧‧速度信號

34‧‧‧振盪器

34a‧‧‧時脈信號

27‧‧‧選擇信號

34、36、38、40、42、44‧‧‧場效電晶體

46、48、50‧‧‧驅動信號

54‧‧‧FG信號

56‧‧‧要求信號

58‧‧‧相位超前選擇信號

70、72‧‧‧開關

74、76、78‧‧‧霍爾元件

80‧‧‧電動馬達

80a‧‧‧扇葉

82‧‧‧參考電壓輸出

84、88‧‧‧電容器

86‧‧‧接收電源供應電壓信號

Claims (22)

1. 一種用於控制電動馬達的電子電路，包含：速度感測電路，被耦合至該電動馬達，且被組態為產生代表該電動馬達之轉速的速度信號；保留裝置，被組態為同時保存該電動馬達之轉速與驅動該電動馬達的電動馬達驅動信號之相位超前間的複數個關係，其中，該等複數個關係的每一者使該電動馬達之各自複數個轉速與該電動馬達驅動信號的相關複數個相位超前有關；以及相位超前選擇輸入接腳，被組態為自該電子電路的外部接收相位超前選擇信號，該相位超前選擇信號可操作以選定該等複數個關係之一者，其中該電子電路被組態為結合該速度信號而回應於該等複數個關係的該選定之一者來產生具有個別之相位超前的該等電動馬達驅動信號。
2. 如申請專利範圍第1項的電子電路，其中該保留裝置包含記憶裝置，且其中該等複數個關係的兩者或兩者以上被儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或兩個以上的查找表。
3. 如申請專利範圍第1項的電子電路，其中該保留裝置包含記憶裝置，且其中該等複數個關係的一者或一者以上被儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之一個或一個以上的演算法。
4. 如申請專利範圍第1項的電子電路，其中該保留裝置包含記憶裝置，且其中該等複數個關係的兩者或兩者以上被儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或兩個以上的演算法。
5. 申請專利範圍第1項的電子電路，其中該保留裝置包含數位編碼器，且其中該等複數個關係的兩者或兩者以上被保存在該數位編碼器中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或兩個以上的編碼結構。
6. 如申請專利範圍第1項的電子電路，其中該相位超前選擇輸入接腳被組態為自開關接收該相位超前選擇信號。
7. 如申請專利範圍第6項的電子電路，其中該開關具有至少兩個位置，以產生具有個別之至少兩個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的兩者之一。
8. 如申請專利範圍第6項的電子電路，其中該開關具有至少三個位置，以產生具有個別之至少三個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的三者之一。
9. 如申請專利範圍第1項的電子電路，其中該電子電路被組態為產生三個電動馬達驅動信號，各自與其他的該等電動馬達驅動信號相隔約一百二十度，且其中該等驅 動信號之相位超前作用於該等驅動信號的全部三者，以對該等三個電動馬達驅動信號的每一者施加該相位超前。
10. 如申請專利範圍第1項的電子電路，其中該等電動馬達驅動信號包含具有遵循正弦關係之個別之調變的脈衝寬度調變信號。
11. 如申請專利範圍第1項的電子電路，其中該速度感測電路包含磁場感測元件，該磁場感測元件被配置為感測該電動馬達的旋轉。
12. 一種以電子電路控制電動馬達的方法，該方法包含：產生代表該電動馬達之轉速的速度信號；在保留裝置中同時保存該電動馬達之轉速與驅動該電動馬達的電動馬達驅動信號之相位超前間的複數個關係，其中，該等複數個關係的每一者使該電動馬達之各自複數個轉速與該電動馬達驅動信號的相關複數個相位超前有關；自該電子電路的外部接收相位超前選擇信號，該相位超前選擇信號可操作以選定該等複數個關係之一者；以及結合該速度信號而回應於該等複數個關係的該選定之一者來產生具有個別之相位超前的該等電動馬達驅動信號。
13. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該保留裝置包含記憶裝置，且其中該保存係包含將該等複數個關係的兩者或兩者以上儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電 動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或兩個以上的查找表。
14. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該保留裝置包含記憶裝置，且其中該保存係包含將該等複數個關係的一者或一者以上儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之一個或一個以上的演算法。
15. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該保留裝置包含記憶裝置，且其中該保存係包含將該等複數個關係的兩者或兩者以上儲存在該記憶裝置中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或兩個以上的演算法。
16. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該保留裝置包含數位編碼器，且其中該保存係包含將該等複數個關係的兩者或兩者以上保存在該數位編碼器中，以作為聯結該電動馬達之轉速與該等電動馬達驅動信號之相位超前的個別之兩個或兩個以上的編碼結構。
17. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該接收該相位超前選擇信號係包含自開關接收該相位超前選擇信號。
18. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該開關具有至少兩個位置，以產生具有個別之至少兩個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的兩者之一。
19. 如申請專利範圍第17項的方法，其中該開關具有至少三個位置，以產生具有個別之至少三個值或條件的該相位超前選擇信號，導致根據該開關的選擇位置而選擇該等複數個關係的三者之一。
20. 如申請專利範圍第12項的方法，更包含：產生三個電動馬達驅動信號，各自與其他的該等電動馬達驅動信號相隔約一百二十度，其中該等驅動信號之相位超前作用於該等驅動信號的全部三者，以對該等三個電動馬達驅動信號的每一者施加該相位超前。
21. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該等電動馬達驅動信號包含具有遵循正弦關係之個別之調變的脈衝寬度調變信號。
22. 如申請專利範圍第12項的方法，其中該產生該速度信號係包含藉由磁場感測元件來感測該電動馬達的速度。