TWI699959B - 馬達驅動裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種馬達驅動裝置，包括PWM訊號產生單元、控制單元、驅動單元、浮接點選擇單元及反電動勢偵測單元。PWM訊號產生單元依據轉速命令產生具有工作週期的輸入PWM訊號。控制單元接收輸入PWM訊號，並依據換相順序及該輸入PWM訊號產生具有多個相位的驅動訊號及輸出PWM訊號。浮接點選擇單元選擇馬達的未被導通的浮接相，反電動勢偵測單元接收輸出PWM訊號，並於輸出PWM訊號的導通時間或關斷時間下偵測浮接相的反電動勢，以於反電動勢出現過零點事件時輸出換相訊號。其中，控制單元控制反電動勢偵測單元於輸出PWM訊號的導通時間或關斷時間下偵測浮接相的反電動勢。

Description

馬達驅動裝置及方法

本發明涉及一種馬達驅動裝置及方法，特別是涉及一種能夠依據馬達參數而分別在脈衝寬度調變訊號的導通及關斷時間進行反電動勢偵測的馬達驅動裝置及方法。

直流無刷馬達(direct current brushless motor)為一種常見的馬達，其具有高效率、輕、薄、短、小等優點，因而廣泛地被應用於各種領域。在現今之電子產品中，如個人電腦、筆記型電腦、通訊裝置及家用電器等等皆會使用到直流無刷馬達，例如各種電子產品之風扇馬達、電腦儲存裝置之主軸馬達皆是使用直流無刷馬達。一般來說，在驅動直流無刷馬達時，必須偵測馬達轉子的位置，以正確地驅動換相開關來進行換相程序。

現有的無刷直流馬達系統通常包含三相無刷直流馬達、霍爾感測器及驅動器。然而，由於霍爾感測器容易受外界環境的影響，造成感測準確度降低，甚至在某些環境下無法正常工作(例如溫度過高之環境)，另一方面，於無刷直流馬達系統中多了霍爾感測器的設計，除了會增加系統之體積外，更提高了製造成本，因此，不使用感測器之無感測驅動方法進而被提出。

在現有的無感測器驅動方法中，通過在PWM的導通期間偵測反電動勢來決定換相時機。而為了降低噪音，可偵測其中一相作為浮接相，並以其相對應的反電動勢零點作為比較基準。

然而，當馬達處在低轉速狀況下，PWM的導通時間大幅下降，而不足以偵測反電動勢的過零點事件，因此，現有的馬達驅動裝置嘗試在PWM的關斷期間偵測反電動勢來決定換相時機，卻容易出現換相點誤判問題。

一般而言，在PWM的導通時間中，所偵測到的線圈電流的斜率呈現正值，與反電動勢極性相同，可正確判斷換相點。然而，在部分馬達機構中，由於馬達轉速尚未符合馬達的輸入電流所能達到的馬達轉速，而會導致產生錯誤的反電動勢訊號產生，導致換相點的誤判。

因此，急需一種能夠依據馬達參數而分別在脈衝寬度調變訊號的導通及關斷時間進行反電動勢偵測的馬達驅動裝置及方法。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種能夠依據馬達參數而分別在脈衝寬度調變訊號的導通及關斷時間進行反電動勢偵測的馬達驅動裝置及方法。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種馬達驅動裝置，用於驅動一馬達，其包括脈衝寬度調變(PWM)訊號產生單元、控制單元、驅動單元、浮接點選擇單元及反電動勢偵測單元。PWM訊號產生單元經配置以依據轉速命令產生具有工作週期的輸入脈衝寬度調變(PWM)訊號。控制單元，經配置以接收該輸入PWM訊號，並依據換相順序及該輸入PWM訊號產生具有多個相位的一驅動訊號及一輸出脈衝寬度調變(PWM)訊號。驅動單元，耦接於該控制單元及該馬達，經配置以該些相位驅動該馬達。浮接點選擇單元，耦接於該驅動單元及該馬達，經配置以依據該馬達的驅動狀況選擇該馬達的未被導通的一浮接相。反電動勢偵測單元，經配置以接收該輸出PWM訊號，並於該輸出PWM訊號的一導通時間或一關斷時 間下偵測該浮接相的反電動勢，以於該反電動勢出現過零點事件時輸出一換相訊號。其中，當該控制單元接收到該換相訊號時，控制該驅動單元依據該換相順序由一當前相位切換至下一相位，以該驅動訊號驅動該馬達。其中，該控制單元經配置以控制該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該導通時間或該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。

在一些實施例中，馬達驅動裝置更包括一馬達參數偵測模組，經配置以偵測該馬達的多個運轉參數，並對應輸出多個參數訊號，其中該控制控制單元經配置以依據該些運轉參數決定是否輸出一關斷時間偵測啟動訊號，以使該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。

在一些實施例中，該馬達參數偵測模組包括一工作週期轉換檢測單元，經配置以接收該輸出PWM訊號，並偵測該輸出PWM訊號的工作週期，以產生一工作週期參數訊號，其中該控制單元經配置以接收該工作週期參數訊號，並依據該輸出PWM訊號的工作週期決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，該控制單元在該工作週期為6%至10%的範圍內時，決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，該馬達參數偵測模組包括一工作電壓轉換檢測單元，經配置以接收一工作電壓，以產生一工作電壓參數訊號，其中該控制單元經配置以接收該工作電壓參數訊號，並依據該工作電壓參數訊號決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，該馬達參數偵測模組包括一轉速轉換檢測單元，經配置以偵測該馬達的轉速，以產生一轉速參數訊號，其中該控制單元經配置以接收該轉速參數訊號，並依據該馬達的轉速決定是否輸出該關斷時 間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，該控制單元經配置以判斷該馬達的轉速變化率是否在一預定轉速變化範圍內，若是，則決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，當該控制單元依據該些參數訊號決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號時，產生並輸出一就緒訊號，以重置該馬達參數偵測模組。

在一些實施例中，該控制單元經配置以控制該反電動勢偵測單元在一遮罩時間後才偵測該浮接相的反電動勢，並輸出一遮罩時間指示訊號。

在一些實施例中，馬達驅動裝置更包括一過零點錯誤偵測單元，經配置以接收該遮罩時間指示訊號、該換相訊號及該就緒訊號，以在該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢時，判斷是否在該遮罩時間結束後的一預定時間內偵測到該換相訊號，若是，則產生一錯誤訊號，該控制單元接收到該錯誤訊號時控制該反電動勢偵測單元進行切換，以於該輸出PWM訊號的該導通時間偵測該浮接相的反電動勢。

本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種馬達驅動方法，用於驅動一馬達，其包括：配置一脈衝寬度調變(PWM)訊號產生單元以依據一轉速命令產生具有一工作週期的一輸入脈衝寬度調變(PWM)訊號；配置一控制單元接收該輸入PWM訊號，並依據一換相順序及該輸入PWM訊號產生具有多個相位的一驅動訊號及一輸出脈衝寬度調變(PWM)訊號；配置一驅動單元以該些相位驅動該馬達；配置一浮接點選擇單元依據該馬達的驅動狀況選擇該馬達的未被導通的一浮接相；配置一反電動勢偵測單元接收該輸出PWM訊號，並於該輸出PWM訊號的一導通時間或一關斷時間下偵測該浮接相的反 電動勢，以於該反電動勢出現過零點事件時輸出一換相訊號；當該控制單元接收到該換相訊號時，配置該控制單元控制該驅動單元依據該換相順序由一當前相位切換至下一相位，以該驅動訊號驅動該馬達；以及配置該控制單元控制該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該導通時間或該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。

在一些實施例中，馬達驅動方法更包括：配置一馬達參數偵測模組偵測該馬達的多個運轉參數，並對應輸出多個參數訊號；以及配置該控制控制單元依據該些運轉參數決定是否輸出一關斷時間偵測啟動訊號，以使該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。

在一些實施例中，馬達驅動方法更包括：配置該馬達參數偵測模組的一工作週期轉換檢測單元接收該輸出PWM訊號，並偵測該輸出PWM訊號的工作週期，以產生一工作週期參數訊號；以及配置該控制單元接收該工作週期參數訊號，並依據該輸出PWM訊號的工作週期決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，該控制單元在該工作週期為6%至10%的範圍內時，決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，馬達驅動方法更包括：配置該馬達參數偵測模組的一工作電壓轉換檢測單元接收一工作電壓，以產生一工作電壓參數訊號；以及配置該控制單元接收該工作電壓參數訊號，並依據該工作電壓參數訊號決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，馬達驅動方法更包括：配置該馬達參數偵測模組的一轉速轉換檢測單元偵測該馬達的轉速，以產生一轉速參數訊號；以及配置該控制單元接收該轉速參數訊號，並依據該馬達的轉速決定是否輸出 該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，馬達驅動方法更包括配置該控制單元判斷該馬達的轉速變化率是否在一預定轉速變化範圍內，若是，則決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。

在一些實施例中，馬達驅動方法更包括：當該控制單元依據該些參數訊號決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號時，配置該控制單元產生並輸出一就緒訊號，以重置該馬達參數偵測模組。

在一些實施例中，馬達驅動方法，更包括：配置該控制單元控制該反電動勢偵測單元在一遮罩時間後才偵測該浮接相的反電動勢，並輸出一遮罩時間指示訊號。

在一些實施例中，馬達驅動方法更包括：配置一過零點錯誤偵測單元以接收該遮罩時間指示訊號、該換相訊號及該就緒訊號，以在該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢時，判斷是否在該遮罩時間結束後的一預定時間內偵測到該換相訊號，若是，則產生一錯誤訊號；以及配置該控制單元接收到該錯誤訊號時控制該反電動勢偵測單元進行切換，以於該輸出PWM訊號的該導通時間偵測該浮接相的反電動勢。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的馬達驅動裝置及方法，在工作週期較低的狀況下，避免由於PWM的導通時間大幅下降，產生不足以偵測反電動勢的過零點事件的問題。再者，當系統中工作電壓處於變化狀態時，控制單元可用於偵測工作電壓的變化率是否超過預定變化率，以避免系統內電壓尚未穩定時，造成在輸出PWM訊號的關斷時間進行反電動勢偵測時誤判過零點事件的出現時機，進而可避免換相點的誤判。

此外，控制單元可判斷馬達的轉速變化率是否在預定轉速變化 範圍內，當轉速已經穩定，則可決定輸出關斷時間偵測啟動訊號，因此可避免馬達的轉速尚未穩定時即在輸出訊號的關斷時間對浮接相的反電動勢進行偵測，而導致換相點的誤判。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

1、1’、1”:馬達驅動裝置

11:馬達

10:PWM訊號產生單元

12:驅動單元

13、13’:馬達參數偵測模組

14:浮接點選擇單元

16:反電動勢偵測單元

18:控制單元

S1:轉速命令

S2:驅動訊號

PWMin:輸入PWM訊號

PWMout:輸出PWM訊號

ZC:換相訊號

OFFDET:關斷時間偵測啟動訊號

SP1、SP2、SP3:參數訊號

M1、M2、M3、M4、M5、M6:電晶體

UH、UL、VH、VL、WH、WL:開關訊號

U:U線圈繞組

V:V線圈繞組

W:W線圈繞組

Emf_A、Emf_B、Emf_C、Vbemf:反電動勢

Vfloating-com:浮接相電壓

Voff_emf:關斷時輸出PWM訊號電壓

Von_emf:導通時輸出PWM訊號電壓

Vdd、VCC:晶片內電壓

131:工作週期轉換檢測單元

132:工作電壓轉換檢測單元

133:轉速轉換檢測單元

SPi:工作週期參數訊號

SPii:工作電壓參數訊號

SPiii:轉速參數訊號

RPM:轉速訊號

Rdy:就緒訊號

15:過零點錯誤偵測單元

Erro:錯誤訊號

圖1為本發明第一實施例的馬達驅動電路的電路架構圖。

圖2為本發明第一實施例的馬達及驅動單元的電路架構圖。

圖3為依據本發明第一實施例在輸出PWM訊號的導通時間或關斷時間偵測浮接相的反電動勢的示意圖。

圖4為本發明第二實施例的馬達驅動電路的電路架構圖。

圖5為本發明第二實施例的馬達驅動方法的流程圖。

圖6為本發明第三實施例的馬達驅動電路的電路架構圖。

圖7為本發明第三實施例的馬達驅動方法的流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“馬達驅動裝置及方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非 依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1，圖1為本發明第一實施例的馬達驅動電路的電路架構圖。

參閱圖1所示，本發明第一實施例提供一種馬達驅動裝置1，用於驅動一馬達11，其包括PWM訊號產生單元10、驅動單元12、馬達參數偵測模組13、浮接點選擇單元14、反電動勢偵測單元16及控制單元18。其中，馬達11可為無感測器的三相馬達。

PWM訊號產生單元10經配置以依據轉速命令S1產生具有工作週期的輸入脈衝寬度調變(PWM)訊號PWMin。

控制單元18經配置以接收輸入PWM訊號PWMin，並依據換相順序及輸入PWM訊號PWMin產生具有多個相位的驅動訊號S2及輸出脈衝寬度調變(PWM)訊號PWMout。

驅動單元12耦接於控制單元18及馬達11，經配置以該些相位驅動馬達11。浮接點選擇單元14耦接於驅動單元12及馬達11，經配置以依據馬達11的驅動狀況選擇馬達11未被導通的浮接相。

如圖2所示，圖2為本發明第一實施例的馬達及驅動單元的電路架構圖。驅動單元12可接收驅動訊號S2，以分別輸出開關訊號UH、UL、VH、VL、WH、WL來控制驅動單元12內之各個開關單元的導通或截止狀態。

一般而言，馬達11具有三個繞組，分別為U線圈繞組U、V線圈繞組V與W線圈繞組W。由圖2的電路架構可知，驅動單元12包括電晶體M1、M2、M3、M4、M5、M6，當電晶體M1與電晶體M5開啟時，此時馬達運轉的電流，由電源端經電晶體M1、馬達12的U線圈繞組U、V線圈繞組V，並再經由電晶體M5流到地端。

一般正常的馬達電流控制是由U線圈繞組U流向V線圈繞組V，U線圈繞組U流向W線圈繞組W，之後換向由U線圈繞組U流向W線圈繞組W，換向電流由V線圈繞組V流向W線圈繞組W，再由V線圈繞組V流向U線圈繞組U，V線圈繞組V流向W線圈繞組W。接著，其他的換相持續的控制U線圈繞組、V線圈繞組、W線圈繞組的電流流向，進而控制馬達的轉向，上述是馬達的換相方式，但這只是控制馬達換相的一種，其它的馬達的換相方式，於此不加以贅述。

再者，換相順序可例如為依序排列的UV、UW、VW、VU、WU及WV，依據此順序，控制單元18可產生具有多個相位的驅動訊號S2，且換相順序UV、UW、VW、VU、WU及WV係依據馬達的預定轉動方向，例如正轉所設定。其中，U線圈繞組U作為浮接相時產生的反電動勢為Emf_A，V線圈繞組V作為浮接相時產生的反電動勢為Emf_B，W線圈繞組W作為浮接相時產生的反電動勢為Emf_C。

進一步，浮接點選擇單元14耦接於驅動單元12及馬達11，在初始啟動時，用來根據驅動單元12之驅動狀況，選擇馬達11上未被導通之浮接相。例如，以換相順序中的UV而言，即是U線圈繞組U及V線圈繞組V導通，而此時馬達11上未被導通之浮接相為W線圈繞組W，以換相順序中的UW而言，即是U線圈繞組U及W線圈繞組W導通，而此時馬達11上未被導通之浮接相為V線圈繞組V。

反電動勢偵測單元16耦接於浮接點選擇單元14，經配置以接收輸出PWM訊號PWMout，並於輸出PWM訊號PWMout的導通時間或關斷時間下偵測浮接相的反電動勢，以於反電動勢出現過零點事件時輸出換相訊號ZC。。舉例來說，以換相順序中的UV而言，即是U線圈繞組U及V線圈繞組V導通，可設定反電動勢偵測單元16偵測馬達11的其中一個浮接相，例如為W線圈繞組W，以判斷是否發生過零點事件，當發生過零點事件時，反電動勢偵測單元16產生換相訊號ZC，並傳送至控制單元18。

當控制單元18接收到換相訊號ZC時，控制驅動單元12依據換相順序由當前相位切換至下一相位，以驅動訊號S2驅動馬達11。

其中，控制單元18可用於控制反電動勢偵測單元16於輸出PWM訊號PWMout的導通時間或關斷時間下偵測浮接相的反電動勢。

可進一步參考圖3，其為依據本發明的第一實施例在輸出PWM訊號的導通時間或關斷時間偵測浮接相的反電動勢的示意圖。如圖所示，浮接相電壓Vfloating-com為線圈反電動勢Vbemf與導通時輸出PWM訊號電壓Von_emf相加，亦即Vfloating-com=Vbemf+Von_emf。在反電動勢的過零點事件ZCP發生前，假設線圈反電動勢Vbemf為-0.5V，導通時輸出PWM訊號電壓Von_emf為-1V，則可推得浮接相電壓Vfloating-com為-1.5V，而在反電動勢的過零點事件ZCP發生時，線圈反電動勢Vbemf為0V，導通時輸出PWM訊號電壓Von_emf為0V。在反電動勢的過零點事件ZCP發生後，假設線圈反電動勢Vbemf為0.5V，導通時輸出PWM訊號電壓Von_emf為1V，則可推得浮接相電壓Vfloating-com為1.5V。換言之，在輸出PWM訊號PWMout的導通時間下偵測反電動勢時，所偵測到的線圈電流的斜率呈現正值，與反電動勢極性相同，因此於換相點的判斷為正常。

然而，當馬達處在低轉速狀況下，PWM的導通時間大幅下降， 而不足以偵測反電動勢的過零點事件，因此需要以PWM的關斷時間作為換相的判斷基準。如圖所示，浮接相電壓Vfloating-com為線圈反電動勢Vbemf與關斷時輸出PWM訊號電壓Voff_emf相加，亦即Vfloating-com=Vbemf+Voff_emf。在反電動勢的過零點事件ZCP發生前，假設線圈反電動勢Vbemf為-0.5V，關斷時輸出PWM訊號電壓Voff_emf為+1V，則可推得浮接相電壓Vfloating-com為+0.5V，而在反電動勢的過零點事件ZCP發生時，線圈反電動勢Vbemf為0V，導通時輸出PWM訊號電壓Von_emf為0V。在反電動勢的過零點事件ZCP發生後，假設線圈反電動勢Vbemf為0.5V，導通時輸出PWM訊號電壓Von_emf為-1V，則可推得浮接相電壓Vfloating-com為-0.5V，換言之，在輸出PWM訊號PWMout的關斷時間下偵測反電動勢時，所偵測到的線圈電流的斜率呈現負值，而與反電動勢極性相反。因此，當轉速落後線圈電流到一預定相位，所感應的反電動勢較小，而容易在比較浮接相的反電動勢時出現錯誤，導致換相點誤判。

因此，本發明的馬達驅動裝置1更包括馬達參數偵測模組13，經配置以偵測馬達11的多個運轉參數，並對應輸出多個參數訊號SP1、SP2、SP3。而控制單元18可依據多個運轉參數決定是否輸出關斷時間偵測啟動訊號OFFDET，以使反電動勢偵測單元16於輸出PWM訊號PWMout的關斷時間下偵測浮接相的反電動勢。

進一步，請參照圖4，其為本發明第二實施例的馬達驅動電路的電路架構圖。

本發明第二實施例另外提供一種具有拴鎖保護模式的馬達驅動裝置1’，用於驅動馬達11，其包括PWM訊號產生單元10、驅動單元12、馬達參數偵測模組13’、浮接點選擇單元14、反電動勢偵測單元16及控制單元18。其中，馬達11可為無感測器的三相馬達。

其中，PWM訊號產生單元10、驅動單元12、浮接點選擇單元14、反電動勢偵測單元16之運作類似於本發明的第一實施例，故不在此贅述。

與第一實施例不同之處在於，馬達參數偵測模組13’進一步包括工作週期轉換檢測單元131、工作電壓轉換檢測單元132及轉速轉換檢測單元133。

在本實施例中，工作週期轉換檢測單元131用以接收輸出PWM訊號PWMout，並偵測輸出PWM訊號PWMout的工作週期，以產生工作週期參數訊號SPi，而控制單元18在接收工作週期參數訊號SPi後，依據輸出PWM訊號PWMout的工作週期決定是否輸出關斷時間偵測啟動訊號OFFDET。

舉例而言，控制單元18在工作週期為6%至10%的範圍內時，決定輸出關斷時間偵測啟動訊號OFFDET，以在工作週期較低的狀況下，避免由於PWM的導通時間大幅下降，產生不足以偵測反電動勢的過零點事件的問題。

另一方面，工作電壓轉換檢測單元132可用於接收工作電壓(例如晶片內電壓Vdd、VCC)，以產生工作電壓參數訊號SPii。控制單元18在接收工作電壓參數訊號SPii後，依據工作電壓參數訊號決定是否輸出關斷時間偵測啟動訊號OFFDET。舉例而言，當系統中工作電壓處於變化狀態時，控制單元18可用於偵測工作電壓的變化率是否超過預定變化率，以避免系統內電壓尚未穩定時，造成在輸出PWM訊號PWMout的關斷時間進行反電動勢偵測時誤判過零點事件的出現時機，進而可避免換相點的誤判。

此外，轉速轉換檢測單元133可通過接收馬達11的轉速訊號RPM來偵測馬達11的轉速，以產生轉速參數訊號SPiii。在控制單元18接收到轉速參數訊號SPiii後，可依據馬達11的轉速決定是否輸出關斷時間偵測啟動訊號OFFDET。舉例而言，在本實施例中，控制單元18可判斷馬達11的轉速變化率是否在預定轉速變化範圍內，若是，代表馬達11的轉速已經穩定，則可 決定輸出關斷時間偵測啟動訊號OFFDET，因此可避免馬達11的轉速尚未穩定時即在輸出PWM訊號PWMout的關斷時間對浮接相的反電動勢進行偵測，而導致換相點的誤判。

需要說明的是，當控制單元18依據上述參數訊號SP1、SP2、SP3(或工作週期參數訊號SPi、工作電壓參數訊號SPii及轉速參數訊號SPiii)決定輸出關斷時間偵測啟動訊號OFFDET時，產生並輸出就緒訊號Rdy，以重置馬達參數偵測模組13’。

請進一步參考圖5，其為本發明第二實施例的馬達驅動方法的流程圖。如圖所示，本發明的第二實施例提供一種馬達驅動方法，其適用於上述的馬達驅動裝置，但不限於此，且為了方便說明，將省略關於馬達驅動裝置的元件運作細節的重複描述。馬達驅動方法包括下列步驟：

S100：配置PWM訊號產生單元以依據轉速命令產生具有工作週期的輸入PWM訊號。

S101：配置控制單元接收輸入PWM訊號，並依據換相順序及輸入PWM訊號產生具有多個相位的驅動訊號及輸出PWM訊號；

S102：配置驅動單元以多個相位驅動馬達；

S103：配置浮接點選擇單元依據馬達的驅動狀況選擇馬達未被導通的浮接相；

S104：配置一反電動勢偵測單元接收該輸出PWM訊號，並於該輸出PWM訊號的一導通時間或一關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢，以於該反電動勢出現過零點事件時輸出一換相訊號；

S105：當該控制單元接收到該換相訊號時，配置該控制單元控制該驅動單元依據該換相順序由一當前相位切換至下一相位，以該驅動訊號驅動該馬達。

S106：配置馬達參數偵測模組偵測該馬達的多個運轉參數，並對應輸出多個參數訊號；以及

S107：配置控制控制單元依據運轉參數決定是否輸出關斷時間偵測啟動訊號，以使反電動勢偵測單元於輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。

S108：配置控制單元控制反電動勢偵測單元於輸出PWM訊號的導通時間或關斷時間下偵測浮接相的反電動勢。

請參閱圖6，圖6為本發明第三實施例的馬達驅動電路的電路架構圖。

本發明第三實施例提供一種馬達驅動裝置1”，用於驅動馬達11，其包括PWM訊號產生單元10、驅動單元12、馬達參數偵測模組13’、浮接點選擇單元14、反電動勢偵測單元16、控制單元18及過零點錯誤偵測單元15。其中，馬達11可為無感測器的三相馬達。

其中，PWM訊號產生單元10、驅動單元12、馬達參數偵測模組13’、浮接點選擇單元14及反電動勢偵測單元16之運作類似於本發明的第一及第二實施例，故不在此贅述。

與前述實施例不同之處在於，控制單元18進一步在接收換相訊號ZC後，控制反電動勢偵測單元16在遮罩時間後才偵測浮接相的反電動勢，並輸出遮罩時間指示訊號mask。此處，遮罩時間之設計在於避免浮接相在換相時，剛切換而未達到穩定電壓時，會造成反電動勢電壓位準的誤判情形。

馬達驅動裝置1”進一步包括過零點錯誤偵測單元15，經配置以接收遮罩時間指示訊號mask、換相訊號ZC及就緒訊號Rdy，以在反電動勢偵測單元於輸出PWM訊號PWMout的關斷時間下偵測浮接相的反電動勢時，判斷是否在遮罩時間結束後的預定時間內偵測到換相訊號。若是，則代表馬達 11處在故障狀態，因此過零點錯誤偵測單元15產生錯誤訊號Erro，在控制單元18接收到錯誤訊號Erro時，控制反電動勢偵測單元進行切換，以於輸出PWM訊號PWMout的導通時間偵測浮接相的反電動勢。

需要說明的是，在本發明的各實施例中，就緒訊號Rdy係基於多個馬達參數而產生，其可用於指示馬達11轉速落後線圈電流在一可容許相位內，或者，就緒訊號Rdy可在一段預估的固定時間後產生、偵測到馬達11的轉速已經趨於穩定的訊號，或於換相訊號ZC產生後，馬達11運轉一圈後產生的指示訊號。此外，若在輸出PWM訊號PWMout的工作週期是比在導通時間下所能偵測的最小工作週期小的狀況下，例如10%，則就緒訊號Rdy則是用於在工作週期大於10%且轉速到達穩定後才產生。

可進一步請參照圖7，其為本發明第三實施例的馬達驅動方法的流程圖。如圖所示，基於第二實施例的馬達驅動方法，本實施例的馬達驅動方法可進一步包括下列步驟：

步驟S200：配置控制單元控制反電動勢偵測單元在遮罩時間後才偵測浮接相的反電動勢，並輸出遮罩時間指示訊號。

步驟S201：配置過零點錯誤偵測單元以接收遮罩時間指示訊號、換相訊號及就緒訊號。

步驟S202：在反電動勢偵測單元於輸出PWM訊號的關斷時間下偵測浮接相的反電動勢時，判斷是否在遮罩時間結束後的預定時間內偵測到換相訊號。若是，則進入步驟S203：產生錯誤訊號。若否，則重複步驟S202。

步驟S204：配置控制單元接收到錯誤訊號時控制反電動勢偵測單元進行切換，以於輸出PWM訊號的該導通時間偵測浮接相的反電動勢。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的馬達驅動裝置 及方法，在工作週期較低的狀況下，避免由於PWM的導通時間大幅下降，產生不足以偵測反電動勢的過零點事件的問題。再者，當系統中工作電壓處於變化狀態時，控制單元可用於偵測工作電壓的變化率是否超過預定變化率，以避免系統內電壓尚未穩定時，造成在輸出PWM訊號的關斷時間進行反電動勢偵測時誤判過零點事件的出現時機，進而可避免換相點的誤判。

此外，控制單元可判斷馬達的轉速變化率是否在預定轉速變化範圍內，當轉速已經穩定，則可決定輸出關斷時間偵測啟動訊號，因此可避免馬達的轉速尚未穩定時即在輸出訊號的關斷時間對浮接相的反電動勢進行偵測，而導致換相點的誤判。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1:馬達驅動裝置

11:馬達

10:PWM訊號產生單元

12:驅動單元

13:馬達參數偵測模組

14:浮接點選擇單元

16:反電動勢偵測單元

18:控制單元

S1:轉速命令

S2:驅動訊號

PWMin:輸入PWM訊號

PWMout:輸出PWM訊號

ZC:換相訊號

OFFDET:關斷時間偵測啟動訊號

SP1、SP2、SP3:參數訊號

Claims (20)

1. 一種馬達驅動裝置，用於驅動一馬達，其包括： 一脈衝寬度調變(PWM)訊號產生單元，經配置以依據一轉速命令產生具有一工作週期的一輸入脈衝寬度調變(PWM)訊號； 一控制單元，經配置以接收該輸入PWM訊號，並依據一換相順序及該輸入PWM訊號產生具有多個相位的一驅動訊號及一輸出脈衝寬度調變(PWM)訊號； 一驅動單元，耦接於該控制單元及該馬達，經配置以該些相位驅動該馬達； 一浮接點選擇單元，耦接於該驅動單元及該馬達，經配置以依據該馬達的驅動狀況選擇該馬達的未被導通的一浮接相；以及 一反電動勢偵測單元，經配置以接收該輸出PWM訊號，並於該輸出PWM訊號的一導通時間或一關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢，以於該反電動勢出現過零點事件時輸出一換相訊號， 其中當該控制單元接收到該換相訊號時，控制該驅動單元依據該換相順序由一當前相位切換至下一相位，以該驅動訊號驅動該馬達， 其中該控制單元經配置以控制該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該導通時間或該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。
2. 如申請專利範圍第1項所述的馬達驅動裝置，更包括一馬達參數偵測模組，經配置以偵測該馬達的多個運轉參數，並對應輸出多個參數訊號，其中該控制控制單元經配置以依據該些運轉參數決定是否輸出一關斷時間偵測啟動訊號，以使該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。
3. 如申請專利範圍第2項所述的馬達驅動裝置，其中該馬達參數偵測模組包括一工作週期轉換檢測單元，經配置以接收該輸出PWM訊號，並偵測該輸出PWM訊號的工作週期，以產生一工作週期參數訊號，其中該控制單元經配置以接收該工作週期參數訊號，並依據該輸出PWM訊號的工作週期決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述的馬達驅動裝置，其中該控制單元在該工作週期為6%至10%的範圍內時，決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
5. 如申請專利範圍第2項所述的馬達驅動裝置，其中該馬達參數偵測模組包括一工作電壓轉換檢測單元，經配置以接收一工作電壓，以產生一工作電壓參數訊號，其中該控制單元經配置以接收該工作電壓參數訊號，並依據該工作電壓參數訊號決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
6. 如申請專利範圍第2項所述的馬達驅動裝置，其中該馬達參數偵測模組包括一轉速轉換檢測單元，經配置以偵測該馬達的轉速，以產生一轉速參數訊號，其中該控制單元經配置以接收該轉速參數訊號，並依據該馬達的轉速決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
7. 如申請專利範圍第6項所述的馬達驅動裝置，其中該控制單元經配置以判斷該馬達的轉速變化率是否在一預定轉速變化範圍內，若是，則決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
8. 如申請專利範圍第2項所述的馬達驅動裝置，其中當該控制單元依據該些參數訊號決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號時，產生並輸出一就緒訊號，以重置該馬達參數偵測模組。
9. 如申請專利範圍第8項所述的馬達驅動裝置，其中該控制單元經配置以控制該反電動勢偵測單元在一遮罩時間後才偵測該浮接相的反電動勢，並輸出一遮罩時間指示訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述的馬達驅動裝置，更包括一過零點錯誤偵測單元，經配置以接收該遮罩時間指示訊號、該換相訊號及該就緒訊號，以在該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢時，判斷是否在該遮罩時間結束後的一預定時間內偵測到該換相訊號，若是，則產生一錯誤訊號，該控制單元接收到該錯誤訊號時控制該反電動勢偵測單元進行切換，以於該輸出PWM訊號的該導通時間偵測該浮接相的反電動勢。
11. 一種馬達驅動方法，用於驅動一馬達，其包括： 配置一脈衝寬度調變(PWM)訊號產生單元以依據一轉速命令產生具有一工作週期的一輸入脈衝寬度調變(PWM)訊號； 配置一控制單元接收該輸入PWM訊號，並依據一換相順序及該輸入PWM訊號產生具有多個相位的一驅動訊號及一輸出脈衝寬度調變(PWM)訊號； 配置一驅動單元以該些相位驅動該馬達； 配置一浮接點選擇單元依據該馬達的驅動狀況選擇該馬達的未被導通的一浮接相； 配置一反電動勢偵測單元接收該輸出PWM訊號，並於該輸出PWM訊號的一導通時間或一關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢，以於該反電動勢出現過零點事件時輸出一換相訊號； 當該控制單元接收到該換相訊號時，配置該控制單元控制該驅動單元依據該換相順序由一當前相位切換至下一相位，以該驅動訊號驅動該馬達；以及 配置該控制單元控制該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該導通時間或該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。
12. 如申請專利範圍第11項所述的馬達驅動方法，更包括： 配置一馬達參數偵測模組偵測該馬達的多個運轉參數，並對應輸出多個參數訊號；以及 配置該控制控制單元依據該些運轉參數決定是否輸出一關斷時間偵測啟動訊號，以使該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢。
13. 如申請專利範圍第12項所述的馬達驅動方法，更包括： 配置該馬達參數偵測模組的一工作週期轉換檢測單元接收該輸出PWM訊號，並偵測該輸出PWM訊號的工作週期，以產生一工作週期參數訊號；以及 配置該控制單元接收該工作週期參數訊號，並依據該輸出PWM訊號的工作週期決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述的馬達驅動方法，其中該控制單元在該工作週期為6%至10%的範圍內時，決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
15. 如申請專利範圍第12項所述的馬達驅動方法，更包括： 配置該馬達參數偵測模組的一工作電壓轉換檢測單元接收一工作電壓，以產生一工作電壓參數訊號；以及 配置該控制單元接收該工作電壓參數訊號，並依據該工作電壓參數訊號決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
16. 如申請專利範圍第12項所述的馬達驅動方法，更包括： 配置該馬達參數偵測模組的一轉速轉換檢測單元偵測該馬達的轉速，以產生一轉速參數訊號；以及 配置該控制單元接收該轉速參數訊號，並依據該馬達的轉速決定是否輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
17. 如申請專利範圍第16項所述的馬達驅動方法，更包括配置該控制單元判斷該馬達的轉速變化率是否在一預定轉速變化範圍內，若是，則決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號。
18. 如申請專利範圍第12項所述的馬達驅動方法，更包括： 當該控制單元依據該些參數訊號決定輸出該關斷時間偵測啟動訊號時，配置該控制單元產生並輸出一就緒訊號，以重置該馬達參數偵測模組。
19. 如申請專利範圍第18項所述的馬達驅動方法，更包括： 配置該控制單元控制該反電動勢偵測單元在一遮罩時間後才偵測該浮接相的反電動勢，並輸出一遮罩時間指示訊號。
20. 如申請專利範圍第19項所述的馬達驅動方法，更包括： 配置一過零點錯誤偵測單元以接收該遮罩時間指示訊號、該換相訊號及該就緒訊號，以在該反電動勢偵測單元於該輸出PWM訊號的該關斷時間下偵測該浮接相的反電動勢時，判斷是否在該遮罩時間結束後的一預定時間內偵測到該換相訊號，若是，則產生一錯誤訊號；以及 配置該控制單元接收到該錯誤訊號時控制該反電動勢偵測單元進行切換，以於該輸出PWM訊號的該導通時間偵測該浮接相的反電動勢。

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