TWI750869B - 馬達驅動電路及馬達驅動方法 - Google Patents

馬達驅動電路及馬達驅動方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開一種馬達驅動電路及馬達驅動方法。馬達驅動電路，用於驅動馬達且包括逆變器電路、控制電路、限流電路、啟動電路及暫態電路。控制電路依據限流訊號指示的設定限流值，控制逆變器電路以馬達控制電流驅動馬達，並於馬達到達穩定狀態時輸出穩態預備訊號。限流電路依據啟動狀態訊號產生該限流訊號，或依據暫態訊號產生限流訊號。啟動電路在馬達啟動時輸出啟動狀態訊號。暫態電路偵測該馬達是否處在暫態，響應於馬達處在暫態，輸出暫態訊號。

Description

馬達驅動電路及馬達驅動方法
本發明涉及一種馬達驅動電路及馬達驅動方法，特別是涉及一種可穩定馬達控制電流的馬達驅動電路及馬達驅動方法。
在現有的馬達產品上，由於對於電源電流峰值及電源電流平滑度的要求，通常會調整馬達的軟啟動變化速度或工作週期的變化速度。
然而，調整馬達的軟啟動變化速度或工作週期的變化速度將會導致馬達的啟動速度變慢，且延長馬達停留在暫態的時間，進而可能造成尖峰電流，或是需要針對馬達的暫態變化進行取捨，而導致生產上的不便。
故，如何針對馬達的啟動狀態及暫態來穩定馬達電流，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
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可穩定馬達控制電流的馬達驅動電路及馬達驅動方法。
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電路，用於驅動一馬達且包括逆變器電路、控制電路、限流電路、啟動電路及暫態電路。逆變器電路連接於該馬達。控制電路經配置以接收一限流訊號及一脈衝寬度調變訊號，並依據該限流訊號指示的一設定限流值，依據該脈衝寬度調變訊號控制該逆變器電路以一馬達控制電流驅動該馬達，並於該馬達到達穩定狀態時輸出一穩態預備訊號。限流電路經配置以依據一啟動狀態訊號產生該限流訊號，或依據一暫態訊號產生該限流訊號。啟動電路經配置以在該馬達啟動時輸出該啟動狀態訊號。其中，該限流電路依據該啟動狀態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一啟動限流值。暫態電路經配置以偵測該馬達是否處在一暫態。其中，響應於該馬達處在該暫態，該暫態電路輸出該暫態訊號，且該限流電路依據該暫態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一暫態限流值。其中，該啟動電路經配置以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該啟動狀態訊號，且該暫態電路經配置以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該暫態訊號。其中，該限流電路更經配置以依據該穩態預備訊號產生該限流訊號，其指示的該設定限流值為一穩態限流值。其中，該穩態限流值大於該啟動限流值及該暫態限流值。
在一些實施例中，該暫態電路更經配置以依據一共用電壓源提供的一共用電壓、一轉速偵測單元提供的一轉速訊號及該脈衝寬度調變訊號判斷該馬達是否處在該暫態。
在一些實施例中，當該共用電壓的變化率超過一預定電壓變化率，該暫態電路經配置以判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
在一些實施例中，當該轉速訊號指示的一馬達轉速的變化率超過一預定轉速變化率，該暫態電路經配置以判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
在一些實施例中，當該脈衝寬度調變訊號指示的一工作週期的變化率超過一預定工作週期變化率，該暫態電路經配置以判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
在一些實施例中，該限流電路包括參考電壓產生電路及限流比較單元。參考電壓產生電路經配置以在接收到該啟動狀態訊號、該暫態訊號或該穩態預備訊號時，分別產生具有一啟動參考電壓值、一暫態參考電壓值或一穩態參考電壓值的一參考電壓。限流比較單元經配置以將該參考電壓及來自該馬達的一馬達驅動電流進行比較，並對應比較結果輸出該限流訊號。
為了解決上述的技術問題，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，該馬達驅動方法包括：配置一控制電路接收一限流訊號及一脈衝寬度調變訊號，並依據該限流訊號指示的一設定限流值，依據該脈衝寬度調變訊號控制該逆變器電路以驅動該馬達，並於該馬達到達穩定狀態時輸出一穩態預備訊號；配置一限流電路依據一啟動狀態訊號產生該限流訊號，或依據一暫態訊號產生該限流訊號；配置一啟動電路在該馬達啟動時輸出該啟動狀態訊號，其中該限流電路依據該啟動狀態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一啟動限流值；以及配置一暫態電路偵測該馬達是否處在一暫態；響應於該馬達處在該暫態，配置該暫態電路輸出該暫態訊號，且該限流電路依據該暫態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一暫態限流值，配置該啟動電路以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該啟動狀態訊號；配置該暫態電路以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該暫態訊號；配置該限流電路依據該穩態預備訊號產生該限流訊號，其指示的該設定限流值為一穩態限流值，其中該穩態限流值大於該啟動限流值及該暫態限流值。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的馬達驅動電路及馬達驅動方法，可在馬達的啟動過程或暫態過程中，額外提供對應的啟動限流值或暫態限流值，而無需調整軟啟動變化速度或工作週期的變化速度來顧及產品上對於電源電流峰值及電源電流平滑度的要求。
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。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“馬達驅動電路及馬達驅動方法”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，在不背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。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。
參閱圖1所示，本發明第一實施例提供一種馬達驅動電路1，用於驅動一馬達11且包括逆變器電路10、控制電路12、限流電路14、啟動電路16及暫態電路18。
逆變器電路10連接於馬達11。其中，逆變器電路10用以驅動馬達11運轉。在本實施例中，逆變器電路10可設置為半橋逆變器、全橋逆變器或三相橋式逆變器。
控制電路12連接於逆變器電路10、限流電路14、啟動電路16及暫態電路18，經配置以接收限流訊號Scl及脈衝寬度調變訊號PWM，並依據限流訊號Scl指示的設定限流值，依據脈衝寬度調變訊號PWM控制逆變器電路10以馬達控制電流Icn驅動馬達11，並於馬達11到達穩定狀態時輸出穩態預備訊號Rdy。
限流電路14經配置以依據啟動狀態訊號Ss產生限流訊號S1，或依據暫態訊號St產生限流訊號S1。
詳細而言，啟動電路16經配置以在馬達11啟動時輸出啟動狀態訊號Ss。詈例如，啟動電路16可偵測馬達11的運轉狀態，例如當馬達11由靜止開始轉動，啟動電路16則判定馬達11正要啟動，而輸出啟動狀態訊號Ss。限流電路14則依據啟動狀態訊號Ss產生限流訊號Scl，且此時產生的限流訊號Scl指示的設定限流值為啟動限流值。
暫態電路18經配置以偵測11馬達是否處在一暫態，且響應於馬達11處在暫態，暫態電路18輸出暫態訊號St。
可進一步參考圖2，圖2為根據本發明實施例的馬達驅動電路繪示的另一功能方塊圖。在圖2的實施例中，暫態電路18可進一步接收一共用電壓源提供的一共用電壓VCC、轉速偵測單元20提供的轉速訊號RPM以及一脈波寬度調變電路30產生的脈衝寬度調變訊號PWM。
暫態電路18可依據共用電壓VCC、轉速訊號RPM及脈衝寬度調變訊號PWM判斷馬達11是否處在暫態。
例如，在一些實施例中，當共用電壓VCC的變化率超過預定電壓變化率，因此暫態電路18即判定馬達11處在暫態，並輸出暫態訊號St。
在另外的實施例中，當轉速訊號RPM指示的馬達轉速的變化率超過預定轉速變化率(例如，在一固定時間內，馬達轉速的變化量或是目標轉速與當前馬達轉速的差異值)，可能代表馬達11在穩定運轉中，突然由異物卡住，轉速變化太大，因此暫態電路18可判定馬達11處在暫態，並輸出暫態訊號St。
在一些實施例中，當脈衝寬度調變訊號PWM指示的工作週期的變化率超過預定工作週期變化率，暫態電路18亦可據此判定馬達11處在暫態，並輸出暫態訊號St。而響應於暫態電路18輸出暫態訊號St，限流電路14依據暫態訊號St產生的限流訊號Scl指示的設定限流值可為暫態限流值。
此外，控制電路12可分別將穩態預備訊號Rdy分別傳送給限流電路14、啟動電路16及暫態電路18。啟動電路16在接收到穩態預備訊號Rdy時，停止輸出啟動狀態訊號Ss，而暫態電路18在接收到穩態預備訊號Rdy時，亦停止輸出暫態訊號St。
另一方面，限流電路14更依據穩態預備訊號Rdy產生限流訊號Scl，且此時產生的限流訊號Scl指示的設定限流值為穩態限流值。
可進一步參考圖2，在一些實施例中，限流電路14可包括參考電壓產生電路140及限流比較單元142。
參考電壓產生電路140在接收到啟動狀態訊號Ss、暫態訊號St或穩態預備訊號Rdy時，分別產生具有啟動參考電壓值、暫態參考電壓值或穩態參考電壓值的參考電壓Vref。
限流比較單元142經配置以將參考電壓及來自馬達11的馬達控制電流Icn進行比較，並對應比較結果輸出限流訊號Scl。
需要說明的是，穩態限流值可大於啟動限流值及暫態限流值。換言之，在啟動狀態及暫態下，通常不希望馬達11承受過大的馬達控制電流Icn，因此會將馬達控制電流Icn限制在較小的範圍內。而在馬達11的穩態下，可承受較大的馬達控制電流Icn，因此提供較大的範圍。
因此，馬達驅動電路1可在馬達11的啟動過程或暫態過程中，額外提供對應的啟動限流值或暫態限流值，而無需調整軟啟動變化速度或工作週期的變化速度，來顧及產品上對於電源電流峰值及電源電流平滑度的要求。
圖3為根據本發明實施例的馬達驅動方法繪示的流程圖。
參閱圖3所示，本發明實施例提供一種馬達驅動方法，其適用於前述實施例的馬達驅動電路1，並可用於驅動馬達11。馬達驅動方法可包括下列步驟：
步驟S30：配置控制電路接收限流訊號及脈衝寬度調變訊號，並依據限流訊號指示的設定限流值，依據脈衝寬度調變訊號以馬達控制電流控制逆變器電路以驅動該馬達，並於該馬達到達穩定狀態時輸出一穩態預備訊號。
步驟S31：配置限流電路依據啟動狀態訊號產生該限流訊號，或依據暫態訊號產生該限流訊號。
步驟S32：配置啟動電路在馬達啟動時輸出該啟動狀態訊號。其中，該限流電路依據該啟動狀態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一啟動限流值。
步驟S33：配置暫態電路偵測該馬達是否處在暫態。
步驟S34：響應於該馬達處在該暫態，配置暫態電路輸出暫態訊號，且配置限流電路依據暫態訊號產生的限流訊號指示的設定限流值為暫態限流值。
步驟S35：配置啟動電路以在接收到穩態預備訊號時，停止輸出該啟動狀態訊號。
步驟S36：配置暫態電路以在接收到穩態預備訊號時，停止輸出暫態訊號。
步驟S37：配置限流電路依據穩態預備訊號產生限流訊號，其指示的該設定限流值為一穩態限流值。其中，穩態限流值大於該啟動限流值及該暫態限流值。
[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電路及馬達驅動方法，可在馬達的啟動過程或暫態過程中，額外提供對應的啟動限流值或暫態限流值，而無需調整軟啟動變化速度或工作週期的變化速度來顧及產品上對於電源電流峰值及電源電流平滑度的要求。
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:馬達驅動電路 10:逆變器電路 11:馬達 12:控制電路 14:限流電路 140:參考電壓產生電路 142:限流比較單元 16:啟動電路 18:暫態電路 20:轉速偵測單元 30:脈波寬度調變電路 Icn:馬達控制電流 PWM:脈衝寬度調變訊號 Rdy:穩態預備訊號 RPM:轉速訊號 Scl:限流訊號 Ss:啟動狀態訊號 St:暫態訊號 VCC:共用電壓 Vref:參考電壓
圖1為根據本發明實施例的馬達驅動電路繪示的功能方塊圖。
圖2為根據本發明實施例的馬達驅動電路繪示的另一功能方塊圖。
圖3為根據本發明實施例的馬達驅動方法繪示的流程圖。
1:馬達驅動電路
10:逆變器電路
11:馬達
12:控制電路
14:限流電路
16:啟動電路
18:暫態電路
Icn:馬達控制電流
PWM:脈衝寬度調變訊號
Rdy:穩態預備訊號
Scl:限流訊號
Ss:啟動狀態訊號
St:暫態訊號

Claims (12)

  1. 一種馬達驅動電路，用於驅動一馬達且包括： 一逆變器電路，連接於該馬達； 一控制電路，經配置以接收一限流訊號及一脈衝寬度調變訊號，並依據該限流訊號指示的一設定限流值，依據該脈衝寬度調變訊號控制該逆變器電路以一馬達控制電流驅動該馬達，並於該馬達到達穩定狀態時輸出一穩態預備訊號； 一限流電路，經配置以接收該馬達控制電流，並依據一啟動狀態訊號產生該限流訊號，或依據一暫態訊號產生該限流訊號； 一啟動電路，經配置以在該馬達啟動時輸出該啟動狀態訊號，其中該限流電路依據該啟動狀態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一啟動限流值；以及 一暫態電路，經配置以偵測該馬達是否處在一暫態，其中響應於該馬達處在該暫態，該暫態電路輸出該暫態訊號，且該限流電路依據該暫態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一暫態限流值， 其中該啟動電路經配置以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該啟動狀態訊號，且該暫態電路經配置以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該暫態訊號； 其中該限流電路更經配置以依據該穩態預備訊號產生該限流訊號，其指示的該設定限流值為一穩態限流值；以及 其中該穩態限流值大於該啟動限流值及該暫態限流值。
  2. 如請求項1所述的馬達驅動電路，其中該暫態電路更經配置以依據一共用電壓源提供的一共用電壓、一轉速偵測單元提供的一轉速訊號及該脈衝寬度調變訊號判斷該馬達是否處在該暫態。
  3. 如請求項2所述的馬達驅動電路，其中當該共用電壓的變化率超過一預定電壓變化率，該暫態電路經配置以判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
  4. 如請求項2所述的馬達驅動電路，其中當該轉速訊號指示的一馬達轉速的變化率超過一預定轉速變化率，該暫態電路經配置以判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
  5. 如請求項2所述的馬達驅動電路，其中當該脈衝寬度調變訊號指示的一工作週期的變化率超過一預定工作週期變化率，該暫態電路經配置以判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
  6. 如請求項2所述的馬達驅動電路，其中該限流電路包括： 一參考電壓產生電路，經配置以在接收到該啟動狀態訊號、該暫態訊號或該穩態預備訊號時，分別產生具有一啟動參考電壓值、一暫態參考電壓值或一穩態參考電壓值的一參考電壓；及 一限流比較單元，經配置以將該參考電壓及來自該馬達的一馬達驅動電流進行比較，並對應比較結果輸出該限流訊號。
  7. 一種馬達驅動方法，用於驅動一馬達，該馬達驅動方法包括： 配置一控制電路接收一限流訊號及一脈衝寬度調變訊號，並依據該限流訊號指示的一設定限流值，依據該脈衝寬度調變訊號控制該逆變器電路以一馬達控制電流驅動該馬達，並於該馬達到達穩定狀態時輸出一穩態預備訊號； 配置一限流電路接收該馬達控制電流，依據一啟動狀態訊號產生該限流訊號，或依據一暫態訊號產生該限流訊號； 配置一啟動電路在該馬達啟動時輸出該啟動狀態訊號，其中該限流電路依據該啟動狀態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一啟動限流值；以及 配置一暫態電路偵測該馬達是否處在一暫態； 響應於該馬達處在該暫態，配置該暫態電路輸出該暫態訊號，且該限流電路依據該暫態訊號產生的該限流訊號指示的該設定限流值為一暫態限流值， 配置該啟動電路以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該啟動狀態訊號； 配置該暫態電路以在接收到該穩態預備訊號時，停止輸出該暫態訊號； 配置該限流電路依據該穩態預備訊號產生該限流訊號，其指示的該設定限流值為一穩態限流值， 其中該穩態限流值大於該啟動限流值及該暫態限流值。
  8. 如請求項7所述的馬達驅動方法，更包括配置該暫態電路依據一共用電壓源提供的一共用電壓、一轉速偵測單元提供的一轉速訊號及該脈衝寬度調變訊號判斷該馬達是否處在該暫態。
  9. 如請求項8所述的馬達驅動方法，更包括當該共用電壓的變化率超過一預定電壓變化率時，配置該暫態電路判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
  10. 如請求項8所述的馬達驅動方法，更包括當該轉速訊號指示的一馬達轉速的變化率超過一預定轉速變化率時，配置該暫態電路判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
  11. 如請求項8所述的馬達驅動方法，更包括當該脈衝寬度調變訊號指示的一工作週期的變化率超過一預定工作週期變化率時，配置該暫態電路判定該馬達處在該暫態，並輸出該暫態訊號。
  12. 如請求項8所述的馬達驅動方法，更包括： 配置該限流電路的一參考電壓產生電路以在接收到該啟動狀態訊號、該暫態訊號或該穩態預備訊號時，分別產生具有一啟動參考電壓值、一暫態參考電壓值或一穩態參考電壓值的一參考電壓；以及 配置該限流電路的一限流比較單元以將該參考電壓及來自該馬達的一馬達驅動電流進行比較，並對應比較結果輸出該限流訊號。
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