TWI594566B - 馬達控制裝置 - Google Patents

Description

馬達控制裝置 發明領域

本發明係有關於一種利用於馬達旋轉時輸出之感測器信號來獲得複數等級之旋轉速度的馬達控制裝置。

發明背景

電腦或伺服器等資訊機器使用安裝於其殼體之冷卻風扇來冷卻內藏之零件。通常，根據資訊機器之殼體內之溫度或構成資訊機器之零件之溫度，使冷卻風扇之旋轉速度變化。

在揭示於下述專利文獻1之發明中，資訊機器之電源啟動之期間，使冷卻風扇以第1旋轉速度旋轉，當構成資訊機器之零件之溫度增高而需冷卻時，便將冷卻風扇切換至高於第1旋轉速度之第2旋轉速度來使其旋轉。

先行技術文獻 專利文獻

【專利文獻1】日本專利公開公報2007-65870號

發明概要

習知，冷卻風扇之旋轉速度如上述專利文獻1所揭示，藉使施加於冷卻風扇之PWM信號(波寬調變)之負載比變化而切換。因而，為切換冷卻風扇之旋轉速度，便需要存在可輸出PWM信號之控制裝置。

而有在不使用可輸出PWM信號之控制裝置下欲簡易地獲得複數等級之旋轉速度之要求。在以存在可輸出PWM信號之控制裝置為前提的馬達控制裝置時，不易因應習知之此種要求。

本發明係為因應上述要求而發明的發明，其目的係提供一種馬達控制裝置，該馬達控制裝置係在不使用可輸出PWM信號之控制裝置下，有效地利用於馬達旋轉時輸出之感測器信號，藉此，獲得複數等級之旋轉速度。

用以達成上述目的之本發明之馬達控制裝置包含有驅動用IC及感測器。

驅動用IC輸入用以使馬達驅動之驅動信號，使用驅動信號控制馬達之旋轉速度。感測器檢測馬達之旋轉速度。

驅動用IC具有感測器信號輸出端子及驅動信號輸入端子。

感測器信號輸出端子輸出以來自感測器之脈衝信號生成之感測器信號。驅動信號輸入端子輸入驅動信號。感測器信號輸出端子與驅動信號輸入端子以連接部連接。

驅動用IC使用輸入至驅動信號輸入端子之感測器信號而以與根據驅動信號驅動之馬達之旋轉速度不同。

根據具有如上之結構之本發明之馬達控制裝置，由於有效地利用馬達之旋轉所輸出之感測器信號，故在不使用可輸出PWM信號之控制裝置下，可獲得複數等級之旋轉速度。

100，200‧‧‧馬達控制裝置

110‧‧‧馬達

112，114，116，118‧‧‧交換電晶體

120‧‧‧磁性感測器

130‧‧‧驅動用IC

132‧‧‧感測器信號輸入端子

134‧‧‧驅動信號輸入端子

136‧‧‧連接部

140‧‧‧驅動信號線

142‧‧‧感測器信號線

145A，145B‧‧‧電源線

SW1，SW2‧‧‧開關

S201~S207‧‧‧步驟

S401~S410‧‧‧步驟

HI‧‧‧感測器信號

T1、T2‧‧‧時間

圖1是第1實施形態之馬達控制裝置之方塊圖。

圖2是顯示圖1之馬達控制裝置之動作之流程圖。

圖3是顯示從驅動用IC輸出之感測器信號與輸入至驅動用IC之驅動信號之一例的圖。

圖4是供圖1之馬達控制裝置之馬達之旋轉速度變化之說明的圖。

圖5是第2實施形態之馬達控制裝置之方塊圖。

圖6是顯示圖5之馬達控制裝置之動作的流程圖。

圖7是供圖5之馬達控制裝置之馬達之旋轉速度變化之說明的圖。

用以實施發明之形態

以下，將本發明之馬達控制裝置之實施形態分為「第1實施形態」及「第2實施形態」來說明。

第1實施形態

第1實施形態之馬達控制裝置在不使用可輸出PWM信 號之控制裝置下，可使馬達以2個等級之速度旋轉。

馬達控制裝置之結構

圖1是第1實施形態之馬達控制裝置之方塊圖。

馬達控制裝置100包含有用以檢測馬達110之旋轉速度之磁性感測器120、輸入用以使馬達110驅動之驅動信號而使用驅動信號來控制馬達110之旋轉速度的驅動用IC130。

於驅動用IC130連接有交換電晶體112、114、116、118。交換電晶體112、114、116、118形成H橋接電路用以控制馬達110之旋轉速度與旋轉方向。

磁性感測器120與安裝於馬達110之轉子(圖中未示)之旋轉探測用磁鐵磁極起反應而生成脈衝信號。旋轉探測用磁鐵磁極於轉子之旋轉方向改變180°相位而配置有2n個。因而，磁性感測器120每當轉子轉1圈，便輸出規律地反覆高、低2n次之脈衝信號。將磁性感測器120所輸出之脈衝信號輸入至驅動用IC130。

驅動用IC130具有感測器信號輸出端子132及驅動信號輸入端子134。驅動用IC130接收磁性感測器120所輸出之脈衝信號，將負載比50%之脈衝狀感測器信號從感測器信號輸出端子132輸出。於驅動信號輸入端子134連接驅動信號線140。用以使馬達110以預定旋轉速度旋轉之驅動信號藉由驅動信號線140從外部供至驅動信號輸入端子134。驅動信號可僅為具有一定電壓值之直流，亦可為具有一定負載比之PWM信號。在本實施形態中，使用具有一定 之電壓值之直流作為驅動信號。

驅動用IC130記憶有將感測器信號輸入至驅動信號輸入端子134時之馬達110之旋轉速度(第1旋轉速度)。於驅動用IC130記憶有旋轉速度資料，該旋轉速度資料係用以例如於驅動信號輸入端子134輸入有一定電流值之直流時，以額定之100%之旋轉速度使馬達110旋轉。又，記憶有用以於驅動信號輸入端子134輸入有感測器信號時以額定之50%之旋轉速度使馬達110旋轉的旋轉速度資料。再者，記憶有用以於驅動信號輸入端子134輸入有一側電源電壓時使馬達110停止之旋轉速度資料。

因而，驅動用IC130使用輸入至驅動信號輸入端子134之感測器信號而以與根據驅動信號驅動之馬達110之旋轉速度不同的第1旋轉速度使馬達110旋轉。舉例言之，於驅動信號輸入端子134輸入有一定之電壓值之直流時，驅動用IC130以額定之100%之旋轉速度使馬達110旋轉。而當於驅動信號輸入端子134輸入感測器信號時，使馬達110之旋轉速度從額定之100%之旋轉速度降低至額定之50%之旋轉速度。

感測器信號輸出端子132與驅動信號輸入端子134以連接部136連接。因而，從感測器信號輸出端子132輸出之感測器信號可輸入至驅動信號輸入端子134，另一方面，可藉由驅動信號線140，輸出至外部。

驅動用IC130連接有用以將驅動用IC130連接於電源之2條電源線145A、145B、將感測器信號輸出端子132 及驅動信號輸入端子134兩者皆連接之1條驅動信號線140。於電源線145B與驅動信號線140之間連接開關SW2。可藉開關SW2，將電源線145B與驅動信號輸入端子134短路。

因而，驅動用IC130於啟動開關SW2且電源線145B與驅動信號輸入端子134短路時，以較第1旋轉速度慢之第2旋轉速度使馬達110旋轉或停止。舉例言之，驅動用IC130於驅動信號輸入端子134輸入有感測器信號時，以額定之50%之旋轉速度(第1旋轉速度)使馬達110旋轉。而當啟動開關SW2時，由於於驅動信號輸入端子134輸入一側電源電壓，故驅動用IC130使馬達110停止(第2旋轉速度)。

驅動用IC130將交換信號選擇性地給予交換電晶體112、114、116、118。若驅動用IC130將交換信號給予交換電晶體112及118而不將交換信號給予交換電晶體114及116時，馬達110便以按照以交換信號給予之平均電壓之旋轉速度，往例如順時鐘方向旋轉，另一方面，若將交換信號給予交換電晶體114及116而不將交換信號給予交換電晶體112及118時，馬達110便以按照以交換信號給予之平均電壓之旋轉速度，往例如逆時鐘方向旋轉。

馬達控制裝置之動作

圖2是顯示圖1之馬達控制裝置之動作的流程圖。圖3是顯示從驅動用IC輸出之感測器信號與輸入至驅動用IC之驅動信號之一例的圖。圖4是供圖1之馬達控制裝置之馬達之旋轉速度變化之說明的圖。

以磁性感測器120檢測安裝於馬達110之轉子之磁鐵磁極。磁性感測器120檢測有磁鐵磁極時，磁性感測器120輸出高(HI)之信號，磁性感測器120未檢測出磁鐵磁極時，磁性感測器120輸出低(LOW)之信號。因而，磁性感測器120每當轉子轉1圈時，便輸出規律地重覆高、低之脈衝信號(S201)。

驅動用IC130接收磁性感測器120所輸出之脈衝信號，從感測器信號輸出端子132輸出如圖3所示之負載比50%之脈衝狀感測器信號。如圖3所示，負載比50%之感測器信號其HI時間T1與LOW時間T2為同一時間(S202)。

驅動用IC130使用所輸入之脈衝信號，檢測馬達110之旋轉異常。舉例言之，於脈衝信號之高、低之重覆不規律時，由於產生馬達110之旋轉不均，故判斷為發生一些問題。又，未輸出脈衝信號時、直接固定在高或低之狀態時，判斷為馬達110遭鎖定(S203)。

於驅動用IC130檢測有馬達110之旋轉異常時(S203：是)，驅動用IC130將馬達110之旋轉異常報知外部之顯示裝置(圖中未示)(S204)。

於驅動用IC130未檢測出馬達110之旋轉異常時(S203：否)，驅動用IC130判斷是否於驅動信號輸入端子134輸入有感測器信號(S205)。

於驅動用IC130輸入有感測器信號時(S205：是)，驅動用IC130以因應感測器信號之速度，控制馬達110速度。

如前述，於驅動用IC130記憶有用以於驅動信號輸入端子134輸入有感測器信號時以額定之50%之旋轉速度使馬達110旋轉的旋轉速度資料。

因而，於驅動用IC130輸入有如圖3所示之負載比50%之感測器信號時，驅動用IC130例如將交換信號選擇性地給予交換電晶體112、118，而以額定之50%之旋轉速度(第1旋轉速度)使馬達110往順時鐘方向旋轉(S206)。

另一方面，於驅動用IC130未輸入感測器信號時(S205：否)，驅動用IC130以因應驅動信號之速度，將馬達110控制速度。

如前述，於驅動用IC130記憶有用以於驅動信號輸入端子134輸入有一定電壓值之直流時，以額定之100%之旋轉速度使馬達110旋轉的旋轉速度資料。又，記憶有用以於驅動信號輸入端子134輸入有一側電源電壓時使馬達110停止的旋轉速度資料。

因而，於驅動用IC130輸入有如圖3所示之一定之電壓值之直流時，驅動用IC130將例如交換信號選擇性地給予交換電晶體112、118，而以額定之100%之旋轉速度使馬達110旋轉。又，於啟動開關SW2，驅動信號線140與電源線145B短路且於驅動信號輸入端子134輸入有一側電源電壓時，驅動用IC130不輸出交換信號而使馬達110停止(S207)。

如上，本實施形態之馬達控制裝置如圖4所示，輸入感測器信號時，使馬達110以額定之50%之速度旋轉， 啟動開關SW2時，使馬達110停止。亦即，藉使用感測器信號，可簡易地進行使馬達110以額定之50%之速度旋轉及停止之2種速度的速度控制。

又，雖在本實施形態中未提出，而如圖3所示，若於驅動信號輸入端子134僅輸入PWM信號作為驅動信號時，亦可使速度可變化。

再者，習知為使馬達110之速度變化，需要用以從外部輸入驅動信號之驅動信號線140、用以監視馬達110之旋轉速度而連接於感測器信號輸出端子132之信號線、將驅動用IC130連接於電源之2條電源線145A、145B之總計4條電線。然而，在本實施形態之馬達控制裝置100中，由於共用驅動信號線140與連接於感測器信號輸出端子132之信號線，故總計3條電線便足夠。用以監視馬達110之旋轉速度之感測器信號可藉由驅動信號線140輸出至外部。

第2實施形態

第2實施形態之馬達控制裝置可在不使用可輸出PWM信號之控制裝置下，使馬達以3個等級之速度旋轉。

馬達控制裝置之結構

圖5是第2實施形態之馬達控制裝置之方塊圖。

第2實施形態之馬達控制裝置200之結構相較於圖1所示之第1實施形態之馬達控制裝置100之結構，僅下述部份不同。

首先，感測器信號輸出端子132不連接於驅動信號輸入端子134，於感測器信號輸出端子132連接有感測器 信號線142，並設有將驅動信號線140及感測器信號線142短路之開關SW1。

從感測器信號輸出端子132輸出之感測器信號藉由感測器信號線142，輸出至外部。從外部輸入之驅動信號藉由驅動信號線140，輸入至驅動信號輸入端子134。

開關SW1將感測器信號線142及驅動信號線140短路。於開關SW1啟動時，由於形成為感測器信號輸出端子132及驅動信號輸入端子134短路之狀態，故形成為與第1實施形態之馬達控制裝置100相同之結構。因而，於開關SW1啟動時，馬達110以第1旋轉速度旋轉。

開關SW2與第1實施形態同樣地，將電源線145B與驅動信號輸入端子134短路。因而，於開關SW2啟動時，馬達110以第2旋轉速度旋轉。

於開關SW1與開關SW2皆關閉時，藉由感測器信號線142，將感測器信號輸出至外部。藉測定感測器信號之脈衝頻率，可監視馬達110之旋轉速度。又，於驅動信號輸入端子134藉由驅動信號線140，輸入驅動信號。如圖3所示，驅動信號可僅為具有一定電壓值之直流，亦可為具有一定負載比之PWM信號。當使用PWM信號作為驅動信號時，藉使其負載比變化，可使馬達110之旋轉速度連續地變化。

此外，馬達110、磁性感測器120、驅動用IC130、交換電晶體112、114、116、118之動作與第1實施形態相同。

馬達控制裝置之動作

圖6是顯示圖5之馬達控制裝置之動作的流程圖。圖7是供圖5之馬達控制裝置之馬達之旋轉速度變化之說明的圖。

以磁性感測器120檢測安裝於馬達110之轉子之磁鐵磁極。磁性感測器120檢測出磁鐵磁極時，磁性感測器120輸出高之信號，磁性感測器120未檢測出磁鐵磁極時，磁性感測器120輸出低之信號。因而，磁性感測器120每當轉子轉1圈，便輸出規律地反覆高、低之脈衝信號(S401)。

驅動用IC130接收磁性感測器120所輸出之脈衝信號，從感測器信號輸出端子132輸出如圖3所示之負載比50%之脈衝狀感測器信號。如圖3所示，負載比50%之感測器信號其HI時間T1與LOW時間T2為同一時間(S402)。

驅動用IC130使用所輸入之脈衝信號，檢測馬達110之旋轉異常。舉例言之，於脈衝信號之高、低之反覆不規律時，由於產生馬達110之旋轉不均，故判斷為發生一些問題。又，於未輸出脈衝信號時、固定在高或低之狀態時，判斷為馬達110遭鎖定(S403)。

於驅動用IC130檢測出馬達110之旋轉異常時(S403：是)，驅動用IC130將馬達110之旋轉異常報知外部顯示裝置(圖中未示)(S404)。

驅動用IC130未檢測出馬達110之旋轉異常時(S403：否)，驅動用IC130根據開關SW1及開關SW2之啟動、關閉狀態(S405、S407、S409)，如下控制馬達110之旋轉速度。

於開關SW1啟動、開關SW2關閉時(S405：是)， 由於對驅動信號輸入端子134輸入感測器信號，故驅動用IC130以中間速度將馬達110控制速度。

如前述，驅動用IC130記憶有用以在驅動信號輸入端子134輸入有感測器信號時以額定之50%之旋轉速度使馬達110旋轉的旋轉速度資料。

因而，於驅動用IC130輸入有如圖3所示之負載比50%之感測器信號時，驅動用IC130例如將交換信號選擇性地給予交換電晶體112、118，而以額定之50%之中間速度(第1旋轉速度)使馬達110往順時鐘方向旋轉(S406)。

另一方面，若開關SW1啟動、開關SW2非關閉(S405：否)，接著，判斷開關SW1是否為關閉、開關SW2是否為啟動(S407)。於開關SW1為關閉、開關SW2為啟動時(S407：是)，由於為電源線145B與驅動信號輸入端子134短路之狀態，故可於驅動信號輸入端子134輸入一側電源電壓。

如前述，於驅動用IC130記憶有用以於驅動信號輸入端子134輸入有一側電源電壓時使馬達110以低速度旋轉或停止之旋轉速度資料。

因而，於驅動信號輸入端子134輸入有一側電源電壓時，由於驅動用IC130將交換信號選擇性地給予交換電晶體112、118或不輸出交換信號，故可以低速度使馬達110往順時鐘方向旋轉或停止(第2旋轉速度)(S408)。

另一方面，若開關SW1為關閉、開關SW2非啟動時(S407：否)，接著，判斷開關SW1及開關SW2是否皆為關 閉(S409)。於開關SW1及開關SW2皆為關閉時(S409：否)，驅動用IC130以因應驅動信號之速度將馬達110控制速度。

如前述，於驅動用IC130記憶有用以於驅動信號輸入端子134輸入有一定之電壓值之直流時以額定之100%之旋轉速度使馬達110旋轉的旋轉速度資料。

因而，於驅動用IC130輸入有如圖3所示之一定之電壓值之直流時，驅動用IC130例如將交換信號選擇性地給予交換電晶體112、118，而以額定之100%之高速度(第3旋轉速度)使馬達110旋轉(S207)。

如上，如圖7所示，本實施形態之馬達控制裝置於啟動開關SW1、關閉開關SW2時，使馬達110以額定之50%之中間速度旋轉。又，於關閉開關SW1、啟動開關SW2時，使馬達110以低速度旋轉或停止。再者，於關閉開關SW1及開關SW2兩者時，因應輸入至驅動信號輸入端子134之驅動信號，使馬達110以額定之100%之高速度旋轉。

在本實施形態中，藉將輸入至驅動信號輸入端子134之驅動信號作為如圖3所示之PWM信號，可使關閉開關SW1與開關SW2兩者時之速度可變成任意之速度。

在本實施形態中，由於可使感測器信號輸出端子132與驅動信號輸入端子134任意地連接，故可獲得使馬達110以額定之50%之中間速度旋轉、使馬達110以低速度旋轉或停止、以及使馬達110以額定之100%之高速度旋轉的3種速度。

如上，在第1及第2實施形態中，使於使用感測器 信號時設定之馬達110之旋轉速度為額定的50%，但不限於此數值，亦可使驅動用IC130預先記憶因應用途之最適合之旋轉速度。

藉使輸入至驅動信號輸入端子134之驅動信號為PWM信號，預先將於使用感測器信號時設定之馬達110之旋轉速度設定為任意的旋轉速度，可以各種速度模式控制馬達110之旋轉速度。

如上，根據本發明之馬達控制裝置，即使無可輸出PWM信號之控制裝置，亦可輕易地變更馬達之速度設定。因此，本發明之馬達控制裝置可適合使用於冷卻電腦或伺服器等資訊機器之冷卻風扇。

100‧‧‧馬達控制裝置

110‧‧‧馬達

112，114，116，118‧‧‧交換電晶體

120‧‧‧磁性感測器

130‧‧‧驅動用IC

132‧‧‧感測器信號輸入端子

134‧‧‧驅動信號輸入端子

136‧‧‧連接部

140‧‧‧驅動信號線

145A，145B‧‧‧電源線

SW2‧‧‧開關

Claims (9)

1. 一種馬達控制裝置，包含有：驅動用IC，輸入用以使馬達驅動之驅動信號，使用前述驅動信號來控制前述馬達之旋轉速度；及感測器，用以檢測前述馬達之旋轉速度；該馬達控制裝置之特徵在於：前述驅動用IC具有：感測器信號輸出端子，輸出以來自前述感測器之脈衝信號生成之感測器信號；及驅動信號輸入端子，可透過驅動信號線輸入前述驅動信號；前述感測器信號輸出端子與前述驅動信號輸入端子以前述驅動信號線上的連接部連接，前述驅動用IC使用輸入至前述驅動信號輸入端子之前述驅動信號而以預定的旋轉速度使前述馬達旋轉，且使用輸入至前述驅動信號輸入端子之前述感測器信號而以與前述預定的旋轉速度不同的第1旋轉速度使前述馬達旋轉。
2. 一種馬達控制裝置，係包含有：驅動用IC，輸入用以使馬達驅動之驅動信號，使用前述驅動信號來控制前述馬達之旋轉速度；及感測器，用以檢測前述馬達之旋轉速度；該馬達控制裝置之特徵在於： 前述驅動用IC具有：感測器信號輸出端子，輸出以來自前述感測器之脈衝信號生成之感測器信號；及驅動信號輸入端子，可輸入前述驅動信號；又，該馬達控制裝置更包含有：第1開關，可使前述感測器信號輸出端子與前述驅動信號輸入端子短路；及第2開關，可使用以將前述驅動用IC連接於電源之電源線與前述驅動信號輸入端子短路；前述驅動用IC於使前述第1開關啟動、使前述第2開關關閉且前述感測器信號輸出端子與前述驅動信號輸入端子短路時，以第1旋轉速度使前述馬達旋轉，於使前述第2開關啟動、使前述第1開關關閉且前述電源線與前述驅動信號輸入端子短路時，以較前述第1旋轉速度慢之第2旋轉速度使前述馬達旋轉或停止，於使前述第1開關及前述第2開關皆關閉且前述感測器信號輸出端子、前述驅動信號輸入端子、前述電源線不會相互短路時，以較前述第1旋轉速度快之第3旋轉速度使前述馬達旋轉。
3. 一種馬達控制裝置，包含有：驅動用IC，輸入用以使馬達驅動之驅動信號，使用前述驅動信號來控制前述馬達之旋轉速度；及感測器，用以檢測前述馬達之旋轉速度；該馬達控制裝置之特徵在於： 前述驅動用IC具有：感測器信號輸出端子，輸出以來自前述感測器之脈衝信號生成之感測器信號；及驅動信號輸入端子，可輸入前述驅動信號；前述感測器信號輸出端子與前述驅動信號輸入端子以連接部連接，前述驅動用IC使用輸入至前述驅動信號輸入端子之感測器信號而以與根據前述驅動信號驅動之前述馬達之旋轉速度不同的第1旋轉速度使前述馬達旋轉，且包含有使用以將前述驅動用IC連接於電源之電源線與前述驅動信號輸入端子短路之第2開關，前述驅動用IC於使前述第2開關啟動且前述電源線與前述驅動信號輸入端子短路時，以較前述第1旋轉速度慢之第2旋轉速度使前述馬達旋轉或停止。
4. 如請求項1或3之馬達控制裝置，其中從前述感測器信號輸出端子輸出之感測器信號藉由連接於前述驅動信號輸入端子之驅動信號線，輸出至外部。
5. 如請求項1或2之馬達控制裝置，其中前述驅動用IC記憶有於將前述感測器信號輸入至前述驅動信號輸入端子時之前述馬達之第1旋轉速度。
6. 如請求項1或2之馬達控制裝置，其中前述感測器隨著前述馬達之旋轉而將規律地反覆高、低之脈衝信號輸出至前述驅動用IC，前述驅動用IC接收前述脈衝信號，將負載比50%之脈衝狀感測器信號從前述感測器信號輸出 端子輸出。
7. 如請求項3之馬達控制裝置，其中於前述驅動用IC連接有用以將前述驅動用IC連接於電源之2條電源線、同時和前述感測器信號輸出端子及前述驅動信號輸入端子兩者皆連接之1條驅動信號線。
8. 如請求項2之馬達控制裝置，其中於前述驅動用IC連接有用以將前述驅動用IC連接於電源之2條電源線、連接於前述感測器信號輸出端子之1條感測器信號線及連接於前述驅動信號輸入端子之1條驅動信號線。
9. 如請求項8之馬達控制裝置，其中前述第1開關連接於前述感測器信號線及前述驅動信號線，前述第2開關連接於前述驅動信號線及電源線其中一者。