TWI794805B - 馬達單元及其馬達控制器 - Google Patents

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朱健綸
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Abstract

一種馬達單元具有一電源供應器、一二極體、一電容、以及一馬達控制器，其中該馬達控制器具有一開關電路與一控制單元。該開關電路具有一第一上側開關、一第一下側開關、一第二上側開關、以及一第二下側開關。該控制單元用以導通該第一上側開關與該第二下側開關且不導通該第一下側開關與該第二上側開關。當一輸入電壓小於一第一參考電壓時，該控制單元用以不導通該第一上側開關與該第二下側開關。該馬達控制器可用以避免一過壓問題。

Description

馬達單元及其馬達控制器
本發明係關於一種馬達單元，特別是關於一種可避免一過壓問題之馬達單元。
第1圖係習知之馬達單元10之示意圖。馬達單元10具有一電源供應器130、一二極體D、一電容C、以及一馬達控制器100。馬達控制器100係用以驅動一馬達，其中馬達具有一馬達線圈L。馬達線圈L具有一第一端點O1與一第二端點O2。馬達控制器100具有一開關電路110與一控制單元120。開關電路110具有一電晶體101、一電晶體102、一電晶體103、以及一電晶體104，用以供應一線圈電流IL至馬達線圈L。控制單元120產生一第一控制信號C1、一第二控制信號C2、一第三控制信號C3、以及一第四控制信號C4，用以分別控制電晶體101、電晶體102、電晶體103、以及電晶體104之導通情形。
電源供應器130經由二極體D以提供一輸入電壓VIN至馬達控制器100。當電源供應器130停止供應電源且輸入電壓VIN小於一特定電壓時，馬達控制器100會關閉開關電路110。此時馬達線圈L仍有殘餘電流，將會經由一上側電晶體之本體二極體(Body Diode)使得電容C充電而造成過壓問題。
有鑑於前述問題，本發明之目的在於提供一種可避免一過壓問題之馬達單元。
依據本發明提供該馬達單元。該馬達單元具有一電源供應器、一二極體、一電容、以及一馬達控制器。該二極體耦合至該電源供應器，其中該電源供應器經由該二極體提供一輸入電壓至該馬達控制器。該電容耦合至該二極體。該馬達控制器係用以驅動一馬達，其中該馬達具有一馬達線圈。該馬達控制器具有一開關電路與一控制單元。該開關電路用以供應一線圈電流至該馬達線圈，其中該開關電路具有一第一上側開關、一第一下側開關、一第二上側開關、以及一第二下側開關。該控制單元產生複數個控制信號以控制該開關電路，其中該控制單元用以導通該第一上側開關與該第二下側開關且不導通該第一下側開關與該第二上側開關。當該輸入電壓小於一第一參考電壓時，該控制單元用以不導通該第一上側開關、該第一下側開關、該第二上側開關、以及該第二下側開關。此時電流依序地流向該第一下側開關、該馬達線圈、以及該第二上側開關，使得殘餘電流往該電容充電且使得該輸入電壓開始增加。該第一參考電壓可為一低電壓鎖定電壓。當該輸入電壓又大於該第一參考電壓時，該控制單元用以導通該第一上側開關與該第二下側開關且不導通該第一下側開關與該第二上側開關。因此，該馬達控制器可有足夠的時間將殘餘電流放完。該馬達控制器使得該輸入電壓於該第一參考電壓附近震盪。
當該輸入電壓小於一第二參考電壓時，該控制單元用以不導通該第一上側開關、該第一下側開關、該第二上側開關、以及該第二下側開關。該第二參考電壓可為一電源開啟重置電壓且該第一參考電壓大於該第二參考電壓。該馬達控制器可設置於一積體電路晶片上。當該輸入電壓小於該第二參考電壓時，可將該積體電路晶片重置。此外，當該輸入電壓小於該第二參考電壓時，該馬達控制器可重置一記憶單元。根據本發明之一實施例，當該輸入電壓小於 該第二參考電壓時，該馬達控制器不會使得該馬達有煞車之頓挫感。該馬達單元與該馬達控制器皆可應用於一單相馬達或一多相馬達。該馬達控制器可用以避免一過壓問題。
10:馬達單元
100:馬達控制器
110:開關電路
130:電源供應器
101,102,103,104:電晶體
120:控制單元
20:馬達單元
200:馬達控制器
210:開關電路
201:第一電晶體
202:第二電晶體
203:第三電晶體
204:第四電晶體
L:馬達線圈
IL:線圈電流
220:控制單元
O1:第一端點
O2:第二端點
C1:第一控制信號
C2:第二控制信號
C3:第三控制信號
C4:第四控制信號
VIN:輸入電壓
C:電容
D:二極體
250:電源供應器
VP:電源電壓
230:第一比較器
240:第二比較器
Vr1:第一參考電壓
Vr2:第二參考電壓
D1:第一驅動信號
D2:第二驅動信號
IN:輸入端點
GND:第三端點
第1圖係習知之馬達單元之示意圖。
第2圖係本發明一實施例之馬達單元之示意圖。
第3圖係本發明一實施例之時序圖。
下文中之說明將使本發明之目的、特徵、與優點更明顯。茲將參考圖式詳細說明依據本發明之較佳實施例。
第2圖係本發明一實施例之馬達單元20之示意圖。馬達單元20具有一電源供應器250、一二極體D、一電容C、以及一馬達控制器200。馬達控制器200係用以驅動一馬達，其中馬達具有一馬達線圈L。馬達線圈L具有一第一端點O1與一第二端點O2。馬達控制器200具有一開關電路210、一控制單元220、一第一比較器230、以及一第二比較器240。開關電路210具有一第一電晶體201、一第二電晶體202、一第三電晶體203、以及一第四電晶體204，用以供應一線圈電流IL至馬達線圈L。第一電晶體201耦合至一輸入端點IN與第一端點O1而第二電晶體202耦合至第一端點O1與一第三端點GND。第三電晶體203耦合至輸入端點IN與第二端點O2而第四電晶體204耦合至第二端點O2與第三端點GND。第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、以及第四電晶體204可為一P型金氧半電晶體或一N型金氧半電晶體。如第2圖所示，第一電晶體201與第三電晶體203係 以兩P型金氧半電晶體為例。第二電晶體202與第四電晶體204係以兩N型金氧半電晶體為例。此外，開關電路210係為一H橋式(H-bridge)電路。第一電晶體201可為一第一上側開關。第二電晶體202可為一第一下側開關。第三電晶體203可為一第二上側開關。第四電晶體204可為一第二下側開關。
控制單元220產生一第一控制信號C1、一第二控制信號C2、一第三控制信號C3、以及一第四控制信號C4，用以分別控制第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、以及第四電晶體204之導通情形。電源供應器250耦合至二極體D之一端點且產生一電源電壓VP至二極體D。二極體D之另一端點耦合至電容C之一端點與輸入端點IN。二極體D可用以防止馬達控制器200產生之逆向電流回流至電源供應器250。電容C之另一端點耦合至第三端點GND。電源供應器250經由二極體D提供一輸入電壓VIN至馬達控制器200，使得馬達控制器200能正常運作。第一比較器230藉由比較輸入電壓VIN與一第一參考電壓Vr1，用以產生一第一驅動信號D1至控制單元220。第二比較器240藉由比較輸入電壓VIN與一第二參考電壓Vr2，用以產生一第二驅動信號D2至控制單元220，其中第一參考電壓Vr1大於第二參考電壓Vr2。
第3圖係本發明一實施例之時序圖。控制單元210藉由控制第一控制信號C1、第二控制信號C2、第三控制信號C3、以及第四控制信號C4，用以導通第一電晶體201與第四電晶體204且不導通第二電晶體202與第三電晶體203。此時電流從輸入端點IN依序地流向第一電晶體201、馬達線圈L、以及第四電晶體204，用以將能量傳送給馬達。當電源供應器250停止供應電源時，電源電壓VP立即降低至0且導致輸入電壓VIN開始減少。當輸入電壓VIN小於第一參考電壓Vr1時，第一比較器230使得第一驅動信號D1為一低位準。控制單元210藉由控制第一控制信號C1、第二控制信號C2、第三控制信號C3、以及第四控制信號C4，用以不導通第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、以及第四電晶體204。此 時電流依序地流向第二電晶體202、馬達線圈L、以及第三電晶體203，使得殘餘電流往電容C充電且使得輸入電壓VIN開始增加。當輸入電壓VIN又大於第一參考電壓Vr1時，第一比較器230使得第一驅動信號D1為一高位準。控制單元210藉由控制第一控制信號C1、第二控制信號C2、第三控制信號C3、以及第四控制信號C4，用以導通第一電晶體201與第四電晶體204且不導通第二電晶體202與第三電晶體203。因此，根據本發明之一實施例，馬達控制器200可有足夠的時間將殘餘電流放完。如第3圖所示，馬達控制器200使得輸入電壓VIN於第一參考電壓Vr1附近震盪。舉例來說，第一參考電壓Vr1可為一低電壓鎖定電壓(Undervoltage Lockout Voltage)，且馬達控制器200可設置於一積體電路晶片上。
當輸入電壓VIN小於第二參考電壓Vr2時，第二比較器240使得第二驅動信號D2為該低位準，其中第二參考電壓Vr2可為一電源開啟重置電壓(Power On Reset Voltage)。控制單元210藉由控制第一控制信號C1、第二控制信號C2、第三控制信號C3、以及第四控制信號C4，用以不導通第一電晶體201、第二電晶體202、第三電晶體203、以及第四電晶體204。此時馬達線圈L之殘餘電流已經放完，因而可將積體電路晶片重置，也不會有過壓問題。也就是說，馬達控制器200可重置一記憶單元。根據本發明之一實施例，當輸入電壓VIN小於第二參考電壓Vr2時，馬達控制器200不會使得馬達有煞車之頓挫感。馬達單元20與馬達控制器200皆可應用於一單相馬達或一多相馬達。馬達控制器200可用以避免一過壓問題。
雖然本發明業已藉由較佳實施例作為例示加以說明，應瞭解者為：本發明不限於此被揭露的實施例。相反地，本發明意欲涵蓋對於熟習此項技藝之人士而言係明顯的各種修改與相似配置。因此，申請專利範圍應根據最廣的詮釋，以包含所有此類修改與相似配置。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化 與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
20:馬達單元
200:馬達控制器
210:開關電路
201:第一電晶體
202:第二電晶體
203:第三電晶體
204:第四電晶體
L:馬達線圈
IL:線圈電流
220:控制單元
O1:第一端點
O2:第二端點
C1:第一控制信號
C2:第二控制信號
C3:第三控制信號
C4:第四控制信號
VIN:輸入電壓
C:電容
D:二極體
250:電源供應器
VP:電源電壓
230:第一比較器
240:第二比較器
Vr1:第一參考電壓
Vr2:第二參考電壓
D1:第一驅動信號
D2:第二驅動信號
IN:輸入端點
GND:第三端點

Claims (25)

  1. 一種馬達單元，包含：一電源供應器；一馬達控制器，包含一開關電路與一控制單元，其中該開關電路具有一第一上側開關、一第一下側開關、一第二上側開關、以及一第二下側開關；一二極體，耦合至該電源供應器，其中該電源供應器經由該二極體提供一輸入電壓至該馬達控制器；以及一電容，耦合至該二極體，其中該控制單元用以導通該第一上側開關與該第二下側開關且不導通該第一下側開關與該第二上側開關，且當該輸入電壓小於一第一參考電壓時，該控制單元用以不導通該第一上側開關與該第二下側開關。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中當該輸入電壓小於該第一參考電壓時，該控制單元更用以不導通該第一下側開關與該第二上側開關。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中該第一參考電壓為一低電壓鎖定電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中當該輸入電壓又大於該第一參考電壓時，該控制單元用以導通該第一上側開關與該第二下側開關且不導通該第一下側開關與該第二上側開關。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中該馬達控制器使得該輸入電壓於該第一參考電壓附近震盪。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中當該輸入電壓小於一第二參考電壓時，該控制單元用以不導通該第一上側開關、該第一下側開關、該第二上側開關、以及該第二下側開關。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之馬達單元，其中該第二參考電壓為一電源開啟重置電壓。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之馬達單元，其中該第一參考電壓大於該第二參考電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中當該輸入電壓小於一第二參考電壓時，該馬達控制器重置一記憶單元。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中該馬達控制器係設置於一積體電路晶片上，且當該輸入電壓小於一第二參考電壓時，將該積體電路晶片重置。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中該馬達單元係應用於一單相馬達或一多相馬達。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之馬達單元，其中該馬達控制器用以避免一過壓問題。
  13. 一種馬達控制器，該馬達控制器用以驅動一馬達，該馬達具有一馬達線圈，該馬達控制器包含：一開關電路，用以供應一線圈電流至該馬達線圈，其中該開關電路具有一第一上側開關、一第一下側開關、一第二上側開關、以及一第二下側開關；以及一控制單元，用以產生複數個控制信號以控制該開關電路，其中該控制單元用以導通該第一上側開關與該第二下側開關且不導通該第一下側開關與該第二上側開關，且當一輸入電壓小於一第一參考電壓時，該控制單元用以不導通該第一上側開關與該第二下側開關。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中當該輸入電壓小於該第一參考電壓時，該控制單元更用以不導通該第一下側開關與該第二上側開關。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中該第一參考電壓為一低電壓鎖定電壓。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中當該輸入電壓又大於該第一參考電壓時，該控制單元用以導通該第一上側開關與該第二下側開關且不導通該第一下側開關與該第二上側開關。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中該馬達控制器使得該輸入電壓於該第一參考電壓附近震盪。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中當該輸入電壓小於一第二參考電壓時，該控制單元用以不導通該第一上側開關、該第一下側開關、該第二上側開關、以及該第二下側開關。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之馬達控制器，其中該第二參考電壓為一電源開啟重置電壓。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之馬達控制器，其中該第一參考電壓大於該第二參考電壓。
  21. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中該馬達控制器更包含一第一比較器與一第二比較器，該第一比較器藉由比較該輸入電壓與該第一參考電壓，用以產生一第一驅動信號至該控制單元，且該第二比較器藉由比較該輸入電壓與一第二參考電壓，用以產生一第二驅動信號至該控制單元。
  22. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中當該輸入電壓小於一第二參考電壓時，該馬達控制器重置一記憶單元。
  23. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中該馬達控制器係設置於一積體電路晶片上，且當該輸入電壓小於一第二參考電壓時，將該積體電路晶片重置。
  24. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中該馬達控制器係應用於一單相馬達或一多相馬達。
  25. 如申請專利範圍第13項所述之馬達控制器，其中該馬達控制器用以避免一過壓問題。
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