TWI503818B

TWI503818B - 具共用腳位之馬達控制器與相關控制方法

Info

Publication number: TWI503818B
Application number: TW102102145A
Authority: TW
Inventors: Yu Kuang Wu; Wei Hsu Chang
Original assignee: Richtek Technology Corp
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2015-10-11
Also published as: US20140203749A1; TW201430835A; US8994310B2

Description

具共用腳位之馬達控制器與相關控制方法

本發明有關於一種馬達控制器，特別是一具共用腳位以有效減少所需腳位之馬達控制器。

在眾多形式的馬達控制器中，常用與外部溝通之通訊介面有I2C、SPI、SMBUS等均需要至少兩條傳輸線，一條為傳輸資料、一條為傳輸時脈。請參照第1圖，其中顯示一先前技術之馬達控制器10之示意圖。馬達控制器10包含一控制單元11、一馬達驅動單元12、以及一轉速轉換單元13。馬達控制器10包含複數個腳位，其中，控制單元11連接於腳位H+、H-、FG，腳位H+、H-為連接霍爾效應感測器以感測馬達之轉速，腳位FG為輸出馬達轉速資訊至外部，例如提供中央處理器資訊以判斷馬達的狀況。馬達驅動單元12連接於複數個用以驅動馬達的腳位VM、OUT1、OUT2、GND等，其中VM為馬達供應電壓、GND為地電位、OUT1、OUT2用以驅動馬達，腳位數目視馬達之驅動相數而可有所改變。轉速轉換單元13包含一可讀寫記憶體131且連接於腳位SDA、SCK、PWMIN，其中SDA用以接收資料、SCK用以接收時脈、PWMIN用以接收相關於馬達轉速控制的PWM(脈寬調變)控制訊號，轉速轉換單元根據這些訊號產生輸出訊號提供給控制單元11，以進行操作控制。

當上述先前技術電路被製作成單一IC時，腳位數目將直接影響封裝成本，故減少腳位乃為所冀。有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出利用一具共用腳位之馬達控制器，其可有效減少所需腳位。

中華民國專利公告號498163(WO 2000/054282A1)、中華民國專利公告號490670(WO 1999/022289A1)、中華民國專利公告號I305647(US 2006/0022707A1)都揭露相關於馬達控制器的先前技術，但都並未具備本發明的優點。

本發明提供一種具共用腳位之馬達控制器以及相關控制方法。

就其中一個觀點，本發明提供一種具共用腳位之馬達控制器，其包含複數個腳位但不包含燒錄馬達特性資料時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位，其中該燒錄馬達特性時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位與該複數個腳位中之兩個腳位共用，在燒錄模式時該兩個腳位作為傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之用，在正常模式時該兩個腳位供正常操作使用。

上述馬達控制器中，該複數個腳位可包含在正常模式時用以接收轉速控制訊號的腳位、用以感測馬達轉速的腳位、用以輸出馬達轉速資訊的腳位、用以連接馬達供應電壓的腳位、用以連接地電位的腳位、和用以驅動馬達的腳位。

就另一個觀點，本發明提供一種具共用腳位之馬達控制器，其具有一正常模式與一燒錄模式，該馬達控制器包含：一轉速轉換單元，包含一可讀寫記憶體，該可讀寫記憶體用以儲存馬達特性資料，在正常模式中，該轉速轉換單元用以自一轉速控制訊號輸入腳位接收轉速控制訊號，並參照馬達特性資料而產生一馬達速度命令；一控制單元，在正常模式中，接收該馬達速度命令，並自感測馬達轉速的腳位接收馬達轉速感測訊號，根據該馬達速度命令與馬達轉速感測訊號輸出馬達控制訊號，且自一馬達轉速資訊輸出腳位輸出馬達轉速資訊；以及一馬達驅動單元，在正常模式中，根據該馬達控制訊號，產生馬達驅動訊號，透過驅動馬達的腳位以驅動一馬達；其中，在燒錄模式中，該轉速控制訊號輸入腳位、感測馬達轉速的腳位、馬達轉速資訊輸出腳位、和驅動馬達的腳位至少其中之一作為燒錄模式時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位之一。

在一種較佳實施型態中，於燒錄模式中，該轉速控制訊號輸入腳位、感測馬達轉速的腳位、馬達轉速資訊輸出腳位、和驅動馬達的腳位至少其中之二作為燒錄模式時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位。

上述馬達控制器中可更包含用以連接馬達供應電壓的腳位和用以連接地電位的腳位。

就另一個觀點，本發明提供一種具共用腳位之馬達控制器的控制方法，包含以下步驟：進入燒錄模式，以該馬達控制器之一第一腳位傳輸時脈、以該馬達控制器之一第二腳位傳輸馬達特性燒錄資料，以輸入或設定馬達特性資料於該馬達控制器之一可讀寫記憶體中；以及進入正常模式，以該第一腳位與第二腳位其中之一作為非傳輸時脈且非傳輸馬達特性燒錄資料之其他功能腳位。

在一種較佳實施型態中，當進入正常模式後，以該第一腳位與第二腳位兩者皆作為非傳輸時脈且非傳輸馬達特性燒錄資料之其他功能腳位。

上述控制方法中，該馬達控制器可包含用以接收轉速控制訊號的腳位、複數個用以感測馬達轉速的腳位、用以輸出馬達轉速資訊的腳位、用以連接馬達供應電壓的腳位、用以連接地電位的腳位、和複數個用以驅動馬達的腳位，且該第一腳位與第二腳位為以上腳位其中之二。

上述控制方法可更包含：以所述腳位之一輸入一第一特定訊號，以啟始進入燒錄模式。

上述控制方法可更包含：以所述腳位之一輸入一第二特定訊號、或計算一段預設時間，以離開燒錄模式而進入正常模式。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10、20‧‧‧馬達控制器

11、21‧‧‧控制單元

12、22‧‧‧馬達驅動單元

13、23‧‧‧轉速轉換單元

131、231‧‧‧可讀寫記憶體

FG、GND、H-、H+、OUT1、OUT2、PWMIN、SDA、SCK、VM‧‧‧腳位

第1圖顯示先前技術之馬達控制器。

第2圖顯示本發明一實施例之馬達控制器。

第3圖顯示本發明另一實施例之馬達控制器。

第4圖顯示本發明之馬達控制器的操作流程。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各裝置以及各元件之間之功能作用關係，至於形狀、厚度與寬度則並未依照比例繪製。

參照第2圖和第3圖，本發明之馬達控制器20中包含一控制單元21、一馬達驅動單元22、以及一轉速轉換單元23；轉速轉換單元23中包含可讀寫記憶體231以供儲存馬達特性的相關資料。馬達控制器20包含複數個腳位，例如包含PWMIN、H+、H-、FG、VM、OUT1、OUT2、GND，這些腳位的作用可參閱先前技術段落中的說明。

本發明與先前技術的差異是：本發明不需要為接收馬達特性燒錄資料和接收時脈而專設腳位SDA、SCK；這些腳位與其他的腳位共用。(為區分腳位SDA所傳輸的資料與其他腳位例如PWMIN、H+、H-、 FG等所傳輸的訊號，以下將腳位SDA所傳輸的資料稱為馬達特性燒錄資料，而其他腳位所傳輸的訊號雖然也有資料的性質，但不稱為「馬達特性燒錄資料」。)因腳位SDA與SCK之功用為馬達(未顯示)啟動前燒錄(輸入或設定)馬達特性資料於一可讀寫記憶體231內，故僅需要於燒錄模式下操作。當正常模式下，馬達開始操作時，腳位SCK與SDA不需要進行傳輸，因此基本上除了與馬達控制器20本身的電源和接地有關的腳位之外，所有其他腳位都可以與腳位SDA、SCK共用。亦即，若馬達控制器20的電源不是來自腳位VM、且也不透過腳位GND接地，則PWMIN、H+、H-、FG、VM、OUT1、OUT2、GND中任兩個腳位都可以共用作為腳位SDA、SCK；若馬達控制器20的電源是來自腳位VM、且也透過腳位GND接地，則除這兩個腳位外，PWMIN、H+、H-、FG、OUT1、OUT2中任兩個腳位都可以共用作為腳位SDA、SCK。本發明以兩個實施例來說明，分別顯示於第2圖和第3圖，其中第2圖實施例使用腳位PWMIN、FG來共用作為腳位SDA、SCK，第3圖實施例使用腳位OUT1、OUT2來共用作為腳位SDA、SCK，這僅為舉其中兩例，如上所述，任兩個腳位都可以共用作為腳位SDA、SCK。

參照第2圖，正常模式時，腳位FG、PWMIN需要進行傳輸；燒錄模式時，腳位SCK與SDA需要進行傳輸，而腳位FG與PWMIN則可不需要進行傳輸。故在本實施例中，腳位SCK與SDA以及腳位FG與PWMIN可共用其腳位，例如可在燒錄模式時以腳位FG來傳遞時脈而以腳位PWMIN來傳遞馬達特性燒錄資料。當然，也可以改用腳位FG來傳遞馬達特性燒錄資料而以腳位PWMIN來傳遞時脈。

轉速轉換單元23中的可讀寫記憶體231可根據上述的時脈與馬達特性燒錄資料，而儲存馬達特性資料於其內，其方式例如可以是：在可讀寫記憶體231內已預先儲存了各種類型的馬達特性資料，並由所傳輸的馬達特性燒錄資料來設定採用哪一組預先儲存的馬達特性資料；或者，亦可根據所傳輸的馬達特性燒錄資料來在可讀寫記憶體231中輸入馬達特性資料。馬達特性資料之目的在定義所操控之馬達的特性，舉例而言，當腳位PWMIN接受來自一PWM形式的外來轉速控制訊號，轉速轉換單元 23可將此外來轉速控制訊號轉換成一數位數值，而此數位數值經參照馬達特性資料可產生一馬達速度命令至控制單元21。控制單元21可接受馬達速度命令以及來自外部之馬達轉速感測訊號H+、H-(馬達轉速感測訊號H+、H-例如但不一定來自霍爾感測器，也可例如來自光學轉速感測裝置等)。控制單元21接受馬達速度命令以及馬達轉速感測訊號H+、H-後可得知馬達速度命令以及現有轉速，進而輸出馬達控制訊號，控制馬達驅動單元22驅動所控制之馬達到達所設之轉速。

請參照第4圖，說明燒錄模式與正常模式的切換流程。啟動後，可由任意預設腳位輸入特定訊號以啟始進入燒錄模式(步驟S1)，舉例而言在第2圖實施例中，可以將腳位FG拉低至低位準，或是由任意一個腳位輸入一個可辨識的特定訊號，例如但不限於高低位準切換一次或多次等。在本實施例中，當控制單元21辨識出該特定訊號時，例如偵測到腳位FG拉低至低位準，即決定共用腳位提供作為腳位SCK和SDA，以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料(步驟S2)。在步驟S3中，控制單元21判斷應否離開燒錄模式，其判斷方式有各種方式，可根據需要來設計，舉例而言可計算一段預設時間、當到達計時時間即離開燒錄模式而進入正常模式(步驟S4)，或是由任意預設腳位輸入特定訊號，舉例而言可將腳位FG拉高至高位準一段長時間，或亦可為前述高低位準切換一次或多次之訊號等，當辨識出該特定訊號時即離開燒錄模式而進入正常模式(步驟S4)。進入正常模式之後，共用腳位即切換成為正常模式之腳位，例如在第2圖實施例中，恢復為腳位FG和PWMIN。

第3圖顯示另一實施例之馬達控制器20，其中使用腳位OUT1、OUT2來共用作為腳位SDA、SCK，其操作流程與第4圖相同，不再贅述。

可讀寫記憶體231舉例而言可為(但不限於)一次性可程式化唯讀記憶體、多次性可程式化唯讀記憶體、可抹除可程式化唯讀記憶體、或快閃記憶體等。

馬達控制器舉例而言可以為(但不限於)一步進馬達控制器。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。對於熟悉本技術者，當可在本發明精神內，立即思及各種等效變化。舉例而言，共用腳位之實施可不限於傳輸資料以及傳輸時脈之共用腳位，其他例如馬達參數之初始化指令訊號、檢測指令訊號等在正常模式下不送收訊號之腳位也可應用此共用腳位之專利技術以簡化腳位數目。又，共用之腳位不限於將腳位SCK與SD皆共用，如僅共用其中之一也應屬本發明的範圍。故凡依本發明之概念與精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

20‧‧‧馬達控制器

21‧‧‧控制單元

22‧‧‧馬達驅動單元

23‧‧‧轉速轉換單元

231‧‧‧可讀寫記憶體

FG、GND、H-、H+、OUT1、OUT2、PWMIN、SDA、SCK、VM‧‧‧腳位

Claims

一種具共用腳位之馬達控制器，其包含複數個腳位但不包含燒錄馬達特性資料時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位，其中該燒錄馬達特性時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位與該複數個腳位中之兩個腳位共用，在燒錄模式時該兩個腳位作為傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之用，在正常模式時該兩個腳位供正常操作使用。
如申請專利範圍第1項所述之具共用腳位之馬達控制器，其中該複數個腳位包含在正常模式時用以接收轉速控制訊號的腳位、用以感測馬達轉速的腳位、用以輸出馬達轉速資訊的腳位、用以連接馬達供應電壓的腳位、用以連接地電位的腳位、和用以驅動馬達的腳位。
一種具共用腳位之馬達控制器，其具有一正常模式與一燒錄模式，該馬達控制器包含：一轉速轉換單元，包含一可讀寫記憶體，該可讀寫記憶體用以儲存馬達特性資料，在正常模式中，該轉速轉換單元用以自一轉速控制訊號輸入腳位接收轉速控制訊號，並參照馬達特性資料而產生一馬達速度命令；一控制單元，在正常模式中，接收該馬達速度命令，並自感測馬達轉速的腳位接收馬達轉速感測訊號，根據該馬達速度命令與馬達轉速感測訊號輸出馬達控制訊號，且自一馬達轉速資訊輸出腳位輸出馬達轉速資訊；以及一馬達驅動單元，在正常模式中，根據該馬達控制訊號，產生馬達驅動訊號，透過驅動馬達的腳位以驅動一馬達；其中，在燒錄模式中，該轉速控制訊號輸入腳位、感測馬達轉速的腳位、馬達轉速資訊輸出腳位、和驅動馬達的腳位至少其中之一作為燒錄模式時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位之一。
如申請專利範圍第3項所述之具共用腳位之馬達控制器，其中在燒錄模式中，該轉速控制訊號輸入腳位、感測馬達轉速的腳位、馬達轉速資訊輸出腳位、和驅動馬達的腳位至少其中之二作為燒錄模式時用以傳輸時脈和馬達特性燒錄資料之腳位。
如申請專利範圍第3項所述之具共用腳位之馬達控制器，更包含用以連接馬達供應電壓的腳位和用以連接地電位的腳位。
一種具共用腳位之馬達控制器的控制方法，包含以下步驟：進入燒錄模式，以該馬達控制器之一第一腳位傳輸時脈、以該馬達控制器之一第二腳位傳輸馬達特性燒錄資料，以輸入或設定馬達特性資料於該馬達控制器之一可讀寫記憶體中；以及進入正常模式，以該第一腳位與第二腳位其中之一作為非傳輸時脈且非傳輸馬達特性燒錄資料之其他功能腳位。
如申請專利範圍第6項所述之具共用腳位之馬達控制器的控制方法，其中當進入正常模式後，以該第一腳位與第二腳位兩者皆作為非傳輸時脈且非傳輸馬達特性燒錄資料之其他功能腳位。
如申請專利範圍第6項所述之具共用腳位之馬達控制器的控制方法，其中該馬達控制器包含用以接收轉速控制訊號的腳位、複數個用以感測馬達轉速的腳位、用以輸出馬達轉速資訊的腳位、用以連接馬達供應電壓的腳位、用以連接地電位的腳位、和複數個用以驅動馬達的腳位，且該第一腳位與第二腳位為以上腳位其中之二。
如申請專利範圍第8項所述之具共用腳位之馬達控制器的控制方法，更包含：以所述腳位之一輸入一第一特定訊號，以啟始進入燒錄模式。
如申請專利範圍第9項所述之具共用腳位之馬達控制器的控制方法，更包含：以所述腳位之一輸入一第二特定訊號、或計算一段預設時間，以離開燒錄模式而進入正常模式。