TWI551029B - 具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置及其驅動方法 - Google Patents

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Description

具有馬達停轉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，特別是有關於一種可設定馬達停轉之馬達驅動裝置及其驅動方法，藉由本發明之具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置及其驅動方法，可降低馬達能量的損耗，並提升馬達工作效率，達到節能減碳的目的。
馬達驅動的方式常以脈寬調變(Pulse Width Modulation；PWM)為主，而馬達所輸出的轉速與輸入的工作週期(Duty cycle)具有線性關係，但無法調整馬達轉速的曲線，為了解決馬達轉速無法調整的問題，美國專利US8847537提出一種具有轉速設定之馬達驅動裝置及其驅動方法，其馬達驅動裝置如第1圖所示，馬達驅動裝置包括一PWM轉換電路10、一振盪電路11、一比較器12、一控制單元13所組成，透過PWM轉換電路10將輸入的控制訊號101、可調最高設定電壓訊號(VH)102及可調最低設定電壓訊號(VL)103轉換成一類比訊號(VTH)，再將此類比訊號與經由振盪電路11所產生之一三角波訊號(TRI)，藉由比較器12作比較，使其輸出一驅動訊號至控制單元13以控制馬達14的轉速。
另一方面，近年來，地球暖化問題日益嚴重，為了趨緩地球暖化，各產業紛紛提出節能減碳的方案，因此，本發明提出一種可設定馬達停轉之馬達驅動裝置及其驅動方法，藉由可調停轉設定電壓訊號，可在馬達不需要動作或是馬達進入待機狀態(Stand-by mode)時，設定馬達所停轉的工作週期，進而達到降低馬達能量損耗，並提升馬達工作效率，同時達到新節能減碳之 規範。
為了解決上述有關的問題，本發明之主要目的在於提供一種可設定馬達停轉之馬達驅動裝置，藉由第二比較器比較可調停轉設定訊號及類比訊號，以輸出一個停轉設定訊號至控制單元，控制單元接收第一比較器輸出之驅動訊號與第二比較器輸出之停轉設定訊號，以決定一馬達停轉時的工作週期，因而降低馬達能量的損耗，並提升馬達工作效率，同時也達到節能減碳的目的。
根據上述目的，本發明提供一種具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，係由一PWM轉換電路、一振盪電路、一第一比較器、一第二比較器及一控制單元所組成，其中的PWM轉換電路接收一可調最高設定電壓訊號(VH)、一可調最低設定電壓訊號(VL)及一控制訊號，並輸出一類比訊號至第一比較器，而振盪電路是用以產生一個三角波訊號至第一比較器，此第一比較器接收類比訊號與三角波訊號後，用以輸出一個驅動訊號至控制單元中，其特徵在於：第二比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其第一輸入端連接至一可調停轉設定訊號，其第二輸入端連接至類比訊號，用以比較可調停轉設定訊號及類比訊號後，並由輸出端輸出一停轉設定訊號至控制單元，以使控制單元根據接收驅動訊號與停轉設定訊號以決定一馬達停轉時的工作週期。
所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中所述的可調停轉設定訊號為一電壓訊號。
所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中所述的類比訊號可藉由調整控制訊號、可調最高設定電壓訊號或可調最低設定電壓訊號而改變。
所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中所述的控制訊號為一PWM訊號。
所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中所述的馬達為一單相馬達。
所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中所述的馬達為一三相馬達。
根據上述目的，本發明提供一種可設定馬達停轉之馬達驅動方法，包括：接收一可調最高設定電壓訊號(VH)、一可調最低設定電壓訊號(VL)及一控制訊號，並產生一類比訊號；提供一三角波訊號；比較類比訊號與三角波訊號，並產生一驅動訊號；比較類比訊號與一可調停轉設定訊號，並輸出一停轉控制訊號；及接收驅動訊號與停轉控制訊號，決定一馬達停轉時之工作週期。
所述的可設定馬達停轉之馬達驅動方法，其中所述的可調停轉設定訊號為一電壓訊號。
所述的可設定馬達停轉之馬達驅動方法，其中所述的類比訊號可藉由調整控制訊號、可調最高設定電壓訊號或可調最低設定電壓訊號而改變。
所述的可設定馬達停轉之馬達驅動方法，其中所述的控制訊號為一PWM訊號。
經上述可知，藉由本發明之可設定馬達停轉之馬達驅動裝置，並通過第二比較器比較一可調停轉設定訊號及一類比訊號後，用以輸出一個停轉設定訊號至控制單元，控制單元接收第一比較器輸出之驅動訊號與第二比較器輸出之停轉設定訊號，以決定一馬達停轉時的工作週期，因而降低馬達能量的損耗，並提升馬達工作效率，同時也達到節能減碳的目的。
10‧‧‧PWM轉換電路
101‧‧‧控制訊號
102‧‧‧可調最高設定電壓
103‧‧‧可調最低設定電壓
11‧‧‧振盪電路
12‧‧‧第一比較器
13‧‧‧控制單元
14‧‧‧馬達
15‧‧‧可調停轉設定訊號(Vstop)
16‧‧‧第二比較器
VTH‧‧‧類比訊號
TRI‧‧‧三角波訊號
S1~S5‧‧‧步驟
第1圖係先前技術之可調馬達轉速之馬達驅動裝置的示意圖。
第2圖係本發明一實施例之具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置之示意圖。
第3A圖係本發明之第一實施例波形圖。
第3B圖係本發明之第一實施例設定馬達停轉之馬達轉速曲線圖。
第4A圖係本發明之第二實施例波形圖。
第4B圖係本發明之第二實施例設定馬達停轉之馬達轉速曲線圖。
第5A圖係本發明之第三實施例波形圖。
第5B圖係本發明之第三實施例設定馬達停轉之馬達轉速曲線圖。
第6圖係本發明之馬達停轉設定之馬達驅動方法流程圖。
由於本發明揭露一種具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中所利用之馬達轉動的基本原理與功能，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，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之結構及功能示意，並未依據實際尺寸完整繪製，盍先敘明。
本發明係有關於一種具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，特別是包括一PWM轉換電路、一振盪電路、一第一比較器、一第二比較器及一控制單元之馬達驅動裝置。
首先，請參閱第2圖，係本發明之馬達驅動裝置示意圖。
如第2圖所示，馬達驅動裝置係由一PWM轉換電路10、一振盪電路11、一第一比較器12、一第二比較器16及一控制單元13所組成；其中，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，其第一輸入端與一控制訊號101連接，其第二輸入端與一個可調最高設定電壓訊號(VH)102連接，其第三輸入端與一個可調最低設定電壓訊號 (VL)103連接，並由輸出端輸出一個類比訊號(VTH)至第一比較器12之第二輸入端及第二比較器16之第二輸入端；此外，控制訊號為一個PWM訊號(例如：一個由個人電腦系統所提供之PWM訊號)，且類比訊號可藉由調整控制訊號101、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來改變；而振盪電路11用以產生一個三角波訊號(TRI)至第一比較器12之第一輸入端，其中三角波訊號可於一個高電壓準位與一個低電壓準位之間調整；另外，第一比較器12之第一輸入端在接收三角波訊號(TRI)及第二輸入端在接收類比訊號(VTH)後，會對三角波訊號(TRI)與類比訊號(VTH)進行電位的比較，以產生一驅動訊號並會送至控制單元13，而第二比較器16之第二輸入端在接收類比訊號(VTH)及第一輸入端在接收一個可調停轉設定訊號(Vstop)15後，會將類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)15進行電位的比較，並於輸出端輸出一停轉設定訊號至控制單元13，而控制單元13在接收驅動訊號及停轉設定訊號後，會根據停轉設定訊號決定一馬達14停轉時的工作週期，藉以控制馬達14，其中馬達14可為一單相馬達或一三相馬達；其中類比訊號(VTH)係經由一轉換公式所轉換，而此轉換公式表示為：VTH=(VH-VL)×控制訊號其工作週期(Duty cycle)+VL (1)
而本發明所要設定馬達停轉的工作周期是經由一個公式得到，其公式表示為：馬達停轉工作週期(Stop duty cycle)=(Vstop-VL)/(VH-VL)×100% (2)
很明顯的，藉由設定不同的可調停轉設定訊號(Vstop)15，可設定馬達停轉的工作週期；舉例來說，當可調最高設定電壓訊號(VH)102為3.75V，可調最低設定電壓訊號(VL)103為1.25V，可調停轉設定訊號(Vstop)15為2V，經上述公式可得馬達停轉的工作 週期為30%，意即在控制訊號101之工作週期小於30%的情況下，第二比較器16在比較類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)15後，輸出停轉控制訊號至控制單元13，控制單元13控制馬達14停止轉動。
接著，請參閱第3A圖，第3A圖係本發明之第一實施例波形圖。
如第3A圖所示，第一實施例先將三角波訊號(TRI)之高電位固定於3.75V，低電位固定於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)，在此條件下，並進一步分成三種狀態說明比較結果：ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3.75V、VL=0.625V)、CASE2(VH=3.75V、VL=1.75V)，三種狀態分別配置可調停轉設定訊號(Vstop)，使其與類比訊號(VTH)同時輸入至第二比較器16進行比較，並據以決定馬達14停止轉動時的工作週期。
請繼續參閱第3A圖，首先，假設於ORG之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固定為1.25V，故可以將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為3.75V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為1.25V，並將可調停轉設定訊號設定為2V後，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化；而因可調停轉設定訊號(Vstop)設置為2V，故將類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較後，即可產生如第3A圖之ORG波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為30%以下時，判斷為操作在停轉狀態，因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位2V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動；當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
其次，請繼續參閱第3A圖，首先，假設於CASE1之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固 定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為3.75V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為0.625V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為1.875V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在0.625V至3.75V間變化；而因可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為1.875V，由於類比訊號(VTH)由0.625V開始變化，在類比訊號(VTH)變化至1.25V時，類比訊號(VTH)才與三角波訊號(TRI)接觸，此時，開始輸出馬達轉速比(Duty%)；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生如第3A圖之CASE1波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為40%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位1.85V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動，當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位1.875V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
再其次，請繼續參閱第3A圖，首先，假設於CASE2之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為3.75V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為1.75V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為2.15V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.75V至3.75V間變化；而因可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為2.15V，由於類比訊號(VTH)在1.75V時即與三角波訊號(TRI)接觸，故一開始即輸出馬達轉速比(Duty%)；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生如第3A圖之CASE2波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為20%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位2.15V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2.15V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI) 以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
接著，請參閱第3B圖，第3B圖係本發明之第一實施例設定馬達停轉之馬達轉速曲線圖。
第3B圖之橫軸為控制訊號(即PWM控制訊號)的工作週期(Duty cycle%)，縱軸為馬達轉速比(Duty%)，觀察ORG狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第3A圖所述並配合第3B圖，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，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為2V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為30%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至30%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，意即工作週期(Duty cycle)於30%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。
其次，觀察CASE1狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第3A圖所述並配合第3B圖，由於類比訊號(VTH)由0.625V開始變化，在類比訊號(VTH)變化至1.25V時，類比訊號(VTH)才與三角波訊號(TRI)接觸，此時，開始輸出馬達轉速比(Duty%)；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為1.875V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位1.875V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為40%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至40%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位1.875V時，意即工作週期(Duty cycle)於40%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。
再其次，觀察CASE2狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第3A圖所述並配合第3B 圖，類比訊號(VTH)為1.75V時，此時的電位高於三角波訊號(TRI)之低電位1.25V，故一開始即與三角波訊號(TRI)接觸，意即一開始即有輸出馬達轉速比(Duty%)；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為2.15V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2.15V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為20%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至20%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2.15V時，意即工作週期(Duty cycle)於20%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。綜合以上所述，第一實施例可用於因應不同運轉需求之馬達，也可依照不同系統需求而調整馬達停轉的工作週期，因而降低馬達能量的損耗，並提升馬達工作效率，同時也達到節能減碳的目的。
接著，請參閱第4A圖，第4A圖係本發明之第二實施例波形圖。
如第4A圖所示，第二實施例先將三角波訊號(TRI)之高電位固定於3.75V，低電位固定於1.25V，並將可調最低設定電壓訊號(VL)設定在1.25V，調整最可調最高設定電壓訊號(VH)，在此條件下，並進一步分成三種狀態說明比較結果：ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=2.9V、VL=1.25V)、CASE2(VH=5V、VL=1.25V)，三種狀態分別配置可調停轉設定訊號(Vstop)，使其與類比訊號(VTH)同時輸入至第二比較器16進行比較，並據以決定馬達14停止轉動時的工作週期。
請繼續參閱第4A圖，首先，假設於ORG之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為3.75V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為1.25V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為2V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化；而因可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為2V，將 類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生如第4A圖之ORG波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為30%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位2V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
其次，請繼續參閱第4A圖，首先，假設於CASE1之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為2.9V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為1.25V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為1.91V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至2.9V間變化；而因可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為1.91V，在類比訊號(VTH)為1.25V時，類比訊號(VTH)即與三角波訊號(TRI)接觸，即一開始輸出馬達轉速比(Duty%)，但類比訊號(VTH)最高電位為2.9V，其較三角波訊號(TRI)之高電位低，故在CASE1狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為3.75V時的馬達轉速比(Duty%)小；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生如第4A圖之CASE1波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為40%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位1.91V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位1.91V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
再其次，請繼續參閱第4A圖，首先，假設於CASE2之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固 定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為5V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為1.25V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為2V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至5V間變化；而因可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為2V，由於類比訊號(VTH)在1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，故一開始即輸出馬達轉速比(Duty%)，但類比訊號(VTH)最高電位為5V，其較三角波訊號(TRI)之高電位高，故在CASE2狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為3.75V時的馬達轉速比(Duty%)大；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生如第4A圖之CASE2波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為20%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位2V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動，當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
接著，請參閱第4B圖，第4B圖係本發明之第二實施例設定馬達停轉之馬達轉速曲線圖。
第4B圖之橫軸為控制訊號(即PWM控制訊號)的工作週期(Duty cycle%)，縱軸為馬達轉速比(Duty%)，觀察ORG狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第4A圖所述並配合第4B圖，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，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為2V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為30%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至30%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%，而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，意即工作週期(Duty cycle)於30%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。
其次，觀察CASE1狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第4A圖所述並配合第4B圖，由於類比訊號(VTH)為1.25V時即與三角波訊號(TRI)接觸，因此，一開始輸出馬達轉速比(Duty%)；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為1.91V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位1.91V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為40%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至40%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位1.91V時，意即工作週期(Duty cycle)於40%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。
再其次，觀察CASE2狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第4A圖所述並配合第4B圖，類比訊號(VTH)為1.25V時，此時的電位同於三角波訊號(TRI)之低電位1.25V，故一開始即與三角波訊號(TRI)接觸，意即一開始即有輸出馬達轉速比(Duty%)；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為2V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為20%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至20%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，意即工作週期(Duty cycle)於20%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。綜合以上所述，第二實施例可用於因應不同運轉需求之馬達，也可依照不同系統需求而調整馬達停轉的工作週期，因而降低馬達能量的損耗，並提升馬達工作效率，同時也達到節能減碳的目的。
接著，請參閱第5A圖，第5A圖係本發明之第三實施例波形圖。
如第5A圖所示，第三實施例先將三角波訊號(TRI) 之高電位固定於3.75V，低電位固定於1.25V，並同時調整可調最高設定電壓訊號(VH)及可調最低設定電壓訊號(VL)，在此條件下，並進一步分成三種狀態說明比較結果：ORG(VH=3.75V、VL=1.25V)、CASE1(VH=3V、VL=2V)、CASE2(VH=5V、VL=0V)，三種狀態分別配置可調停轉設定訊號，使其與類比訊號(VTH)同時輸入至第二比較器16進行比較，並據以決定馬達14停止轉動時的工作週期。
請繼續參閱第5A圖，首先，假設於ORG之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為3.75V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為1.25V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為2V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在1.25V至3.75V間變化；因而可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為2V，將類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生如第5A圖之ORG波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為30%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位2V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動；當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
其次，請繼續參閱第5A圖，首先，假設於CASE1之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為3V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為2V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為2.2V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在2V至3V間變化；因而可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為2.2V，在類比訊號(VTH)為2V時，類比訊號(VTH)即與三角波訊號(TRI)接觸，即一開始輸出馬達轉速比(Duty%)，此時的電位高於三角波訊號(TRI)之低電位1.25V，故會有馬達轉速比(Duty%)輸出；而在 CASE1狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為1.25V時的馬達轉速比(Duty%)大；另一方面，在類比訊號(VTH)為3V時，此時的類比訊號(VTH)比三角波訊號(TRI)的高電位3.75V低，故在CASE1狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為3.75V時的馬達轉速比(Duty%)小；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生第5A圖之CASE1波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為20%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2.2V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控制訊號，將馬達停止轉動；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2.2V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
再其次，請繼續參閱第5A圖，首先，假設於CASE2之狀態下，其三角波訊號(TRI)的高電位固定為3.75V，低電位固定為1.25V，將可調最高設定電壓訊號(VH)設定為5V，可調最低設定電壓訊號(VL)設定為0V，並將可調停轉設定訊號(Vstop)設定為2V，經公式(1)運算後所產生的類比訊號(VTH)之結果會在0V至5V間變化；而因可調停轉設定訊號(Vstop)另設置為2V，由於類比訊號(VTH)從0V開始變化，故類比訊號(VTH)在1.25V時才與三角波訊號(TRI)接觸，此時才輸出馬達轉速比(Duty%)，但類比訊號(VTH)最高電位為5V，其較三角波訊號(TRI)之高電位3.75V高，故在CASE2狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為3.75V時的馬達轉速比(Duty%)大；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，即可產生如第5A圖之CASE2波形圖，並經由公式(2)運算後，得知馬達在Duty cycle為40%以下為操作在停轉狀態；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定電壓訊號(Stop)之電位2V時，會依可調停轉設定訊號(Vstop)，輸出停轉控 制訊號，將馬達停止轉動；當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以輸出馬達轉速比(Duty%)，馬達轉速比(Duty%)會呈一線性變化。
接著，請參閱第5B圖，第5B圖係本發明之第二實施例設定馬達停轉之馬達轉速曲線圖。
第5B圖之橫軸為控制訊號(即PWM控制訊號)的工作週期(Duty cycle%)，縱軸為馬達轉速比(Duty%)，觀察ORG狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第5A圖所述並配合第5B圖，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，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為2V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為30%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至30%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，意即工作週期(Duty cycle)於30%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。
其次，觀察CASE1狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第5A圖所述並配合第5B圖，由於類比訊號(VTH)為2V時即與三角波訊號(TRI)接觸，因此，一開始輸出馬達轉速比(Duty%)，此時的電位高於三角波訊號(TRI)之低電位1.25V，故會有馬達轉速比(Duty%)輸出；而在CASE1狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為1.25V時的馬達轉速比(Duty%)大，另一方面，在類比訊號(VTH)為3V時，此時的類比訊號(VTH)比三角波訊號(TRI)的高電位3.75V低，故在CASE1狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為3.75V時的馬達轉速比(Duty%)小；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為2.2V；因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號 (Vstop)之電位2.2V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為20%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至20%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%，而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2.2V時，意即工作週期(Duty cycle)於20%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。
再其次，觀察CASE2狀態下之轉速曲線在工作週期(Duty cycle)由0%至100%的變化，依據第5A圖所述並配合第5B圖，由於類比訊號(VTH)從0V開始變化，故類比訊號(VTH)在1.25V時才與三角波訊號(TRI)接觸，此時才輸出馬達轉速比(Duty%)，但類比訊號(VTH)最高電位為5V，其較三角波訊號(TRI)之高電位3.75V高，故在CASE2狀態所輸出的馬達轉速比(Duty%)會比ORG狀態於類比訊號(VTH)為3.75V時的馬達轉速比(Duty%)大；當外部輸入可調停轉設定訊號(Vstop)時，類比訊號(VTH)與可調停轉設定訊號(Vstop)進行比較，並設置可調停轉設定訊號(Vstop)為2V，因此，當類比訊號(VTH)小於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，則輸出停轉比(Duty cycle%)為40%，意即工作週期(Duty cycle)介於0%至40%之間時，其輸出轉速比(Duty%)會維持在0%；而當類比訊號(VTH)大於可調停轉設定訊號(Vstop)之電位2V時，意即工作週期(Duty cycle)於40%後，其輸出轉速比(Duty%)結果會呈一線性變化。綜合以上所述，三個實施例結果，可得知因應不同運轉需求之馬達，調整不同之VH電壓和VL電壓，可達到不同系統之應用需求，再配合本發明之停轉設定，也可依照不同系統需求，而調整馬達停轉的工作週期，因而大幅提升馬達之適用性，並且降低馬達能量的損耗，並提升馬達工作效率，同時也達到節能減碳之目的。
最後，請參閱第6圖，第6圖係本發明之馬達停轉設定之馬達驅動方法流程圖，係包含以下步驟：
步驟S1：提供PWM轉換電路，PWM轉換電路具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端以及輸出端，其中第一輸入端與PWM訊號連接，第二輸入端與可調最高設定電壓訊號(VH) 連接，第三輸入端與可調最低設定電壓訊號(VL)連接，並由輸出端輸出類比訊號(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S2。
步驟S2：提供振盪電路，振盪電路係用以產生三角波訊號，而三角波訊號可於高電壓準位與低電壓準位之間調整，接著進入步驟S3。
步驟S3：提供第一比較器，第一比較器係用以比較類比訊號(VTH)與三角波訊號(TRI)以產生一驅動訊號，接著進入步驟S4。
步驟S4：提供第二比較器，第二比較器比較可調停轉設定訊號與類比訊號以產生停轉控制訊號，最後進入步驟S5。
步驟S5：提供控制單元，控制單元係用以接收第一比較器所產生之驅動訊號及第二比較器所輸出之停轉控制訊號，控制單元根據驅動訊號與停轉控制訊號以決定馬達停轉時之工作週期並控制馬達。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之權利範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。
10‧‧‧PWM轉換電路
101‧‧‧控制訊號
102‧‧‧可調最高設定電壓
103‧‧‧可調最低設定電壓
11‧‧‧振盪電路
12‧‧‧第一比較器
13‧‧‧控制單元
14‧‧‧馬達
15‧‧‧可調停轉設定訊號(Vstop)
16‧‧‧第二比較器
VTH‧‧‧類比訊號
TRI‧‧‧三角波訊號

Claims (10)

  1. 一種具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，係由一PWM轉換電路、一振盪電路、一第一比較器、一第二比較器及一控制單元所組成，該PWM轉換電路接收一可調最高設定電壓訊號(VH)、一可調最低設定電壓訊號(VL)及一控制訊號，並輸出一類比訊號至該第一比較器，該振盪電路產生一三角波訊號至該第一比較器，該第一比較器接收該類比訊號與該三角波訊號並輸出一驅動訊號至該控制單元，其特徵在於：該第二比較器具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，其第一輸入端連接至一可調停轉設定訊號，其第二輸入端連接至該類比訊號，該第二比較器用以比較該可調停轉設定訊號及該類比訊號，並由該輸出端輸出一停轉設定訊號至該控制單元，該控制單元接收該驅動訊號與該停轉設定訊號以決定一馬達停轉時的工作週期。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中該可調停轉設定訊號為一電壓訊號。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，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或該可調最低設定電壓訊號而改變。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中該控制訊號為一PWM訊號。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中該馬達為一單相馬達。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述的具有馬達停轉設定之馬達驅動裝置，其中該馬達為一三相馬達。
  7. 一種可設定馬達停轉之馬達驅動方法，包括： 接收一可調最高設定電壓訊號(VH)、一可調最低設定電壓訊號(VL)及一控制訊號，並產生一類比訊號；提供一三角波訊號；比較該類比訊號與該三角波訊號，並產生一驅動訊號；比較該類比訊號與一可調停轉設定訊號，並輸出一停轉控制訊號；及接收該驅動訊號與該停轉控制訊號，決定一馬達停轉時之工作週期。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述的可設定馬達停轉之馬達驅動方法，其中該可調停轉設定訊號為一電壓訊號。
  9. 依據申請專利範圍第7項所述的可設定馬達停轉之馬達驅動方法，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或該可調最低設定電壓訊號而改變。
  10. 依據申請專利範圍第7項所述的可設定馬達停轉之馬達驅動方法，其中該控制訊號為一PWM訊號。
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