TWI823562B - 具有檢測電路的馬達驅動器 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種具有檢測電路的馬達驅動器。馬達驅動器包含驅動電路、控制電路以及異常狀態檢測電路。異常狀態檢測電路包含多個交流感測器、直流感測器或其任意組合。直流感測器感測在輸入電源至各開關元件之間流動的電流。多個交流感測器分別感測在多個開關元件以及馬達的不同相之間流動的電流，以分別輸出多個交流感測訊號。控制電路輪流開啟多個開關元件，同時依據從多個交流感測訊號，判斷多個開關元件以及馬達是否發生短路或斷路。

Description

具有檢測電路的馬達驅動器

本發明涉及一種馬達驅動器，特別是涉及一種具有檢測電路的馬達驅動器。

在電子設備中，風扇常用於冷卻處理器等發熱元件。在風扇冷卻發熱元件的過程中，馬達驅動器需正常運作，才能精準驅動風扇的馬達運轉，帶動扇葉轉動，使風扇表現出最適當的冷卻性能，適當地冷卻發熱元件。然而，在馬達驅動器中，用以驅動馬達運轉的多個開關元件，可能發生短路或斷路之異常狀態，導致馬達無法正常運轉。

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具有檢測電路的馬達驅動器，適用於馬達。馬達驅動器包含驅動電路、控制電路以及異常狀態檢測電路。驅動電路包含多個開關元件組。各開關元件組包含一上橋開關以及一下橋開關。各開關元件組的上橋開關的第一端連接輸入電源的正極端。在各開關元件組中的上橋開關的第二端連接下橋開關的第一端。各開關元件組的下橋開關的第二端連接輸入電源的負極端，在同一開關元件組中的上橋開關的第二端以及下橋開關的第一端之間的節點連接馬達的同一相。不同的多個開關元件組分別連接馬達的不同相。控制電路連接各上橋開關的控制端以及各下橋開關的控制端。控制電路配置以開啟或關閉各上橋開關以及各下橋開關。異常狀態檢測電路包含多個交流感測器。多個交流感測器分別鄰設於驅動電路連接至馬達的不同相之間的線路。多個交流感測器分別配置以感測在多個開關元件組以及馬達的不同相之間流動的電流，以分別輸出多個交流感測訊號至控制電路。控制電路輪流開啟多個上橋開關以及多個下橋開關，同時依據多個交流感測訊號，判斷驅動電路以及馬達是否發生短路或斷路之異常狀態。

在實施例中，當控制電路開啟連接至馬達的其中一相的上橋開關，且判斷馬達的此其中一相的交流感測器輸出的交流感測訊號的電流值大於電流門檻值時，控制電路判定與開啟的上橋開關連接至馬達不同相的多個下橋開關中至少一者發生短路。

在實施例中，當控制電路開啟連接至馬達的其中一相的上橋開關，且控制電路判斷馬達的其他相的各交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值大於電流門檻值時，控制電路判定與交流感測器感測的馬達的那一相連接的那一下橋開關發生短路。

在實施例中，當控制電路開啟連接至馬達的其中一相的下橋開關，且判斷馬達的此其中一相的交流感測器輸出的交流感測訊號的電流值大於電流門檻值時，控制電路判定與開啟的下橋開關連接至馬達不同相的多個上橋開關中至少一者發生短路。

在實施例中，當控制電路開啟連接至馬達的其中一相的下橋開關，且控制電路判斷馬達的其他相的各交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值大於電流門檻值時，控制電路判定與交流感測器感測的馬達的那一相連接的那一上橋開關發生短路。

在實施例中，異常狀態檢測電路更包含直流感測器。直流感測器鄰設於輸入電源的正極端連接至各上橋開關的第一端之間的線路。直流感測器配置以感測從輸入電源流往各上橋開關的第一端的電流以輸出直流感測訊號，控制電路依據直流感測訊號以判斷是否發生短路。

在實施例中，當控制開關開啟任一上橋開關，且判斷直流感測訊號的電流值大於電流門檻值時，判斷與開啟的上橋開關連接至馬達的同一相的下橋開關發生短路。

在實施例中，當控制開關開啟任一下橋開關，且判斷直流感測訊號的電流值大於電流門檻值時，控制電路判定與開啟的下橋開關連接至馬達的同一相的上橋開關發生短路。

在實施例中，控制電路開啟連接至馬達的其中一相的上橋開關，同時開啟連接至馬達的另一相的下橋開關。此時，若馬達的此其中一相的交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值小於基礎電流值時，控制電路判定開啟的上橋開關發生斷路。

在實施例中，當控制電路開啟連接至馬達的其中一相的上橋開關，同時開啟連接至馬達的又另一相的下橋開關時。此時，若馬達的此其中一相的交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路判定開啟的上橋開關發生斷路。

在實施例中，當控制電路開啟連接至馬達的其中一相的下橋開關，同時開啟連接至馬達的另一相的上橋開關時。此時，若馬達的此其中一相的交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值小於基礎電流值時，控制電路判定開啟的下橋開關發生斷路。

在實施例中，當控制電路開啟連接至馬達的其中一相的下橋開關，同時開啟連接至馬達的又另一相的上橋開關時。此時，若馬達的此其中一相的交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路判定開啟的下橋開關發生斷路。

在實施例中，控制電路開啟連接至馬達的其中一相的上橋開關，同時開啟連接至馬達的另一相的下橋開關。此時，若馬達的其中一相及/或另一相的交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值大於一電流門檻值時，控制電路判定馬達的第一相至第二相的線路發生短路。

在實施例中，控制電路開啟連接至馬達的其中一相的下橋開關，同時開啟連接至馬達的另一相的上橋開關。此時，若馬達的第一相或第二相的交流感測器所輸出的交流感測訊號的電流值大於電流門檻值時，控制電路判定馬達的第一相至第二相的線路發生短路。

在實施例中，馬達為三相馬達。多個開關元件組包含第一開關元件組、第二開關元件組以及第三開關元件組。第二開關元件組連接至馬達的第一相。第三開關元件組連接至馬達的第二相。第一開關元件組連接至馬達的第三相。

如上所述，本發明提供一種具有檢測電路的馬達驅動器，其不需使用外部設備和儀器，直接使用本身設置的電流感測器，包含直流感測器、多個交流感測器或其組合，來偵測馬達的相電流，據以判斷是否有開關元件及/或馬達發生短路或斷路之異常狀態。

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含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，其為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的電路圖。如圖1所示，本發明實施例的馬達驅動器可包含控制電路10以及驅動電路以及異常狀態檢測電路，適用於馬達MT例如三相馬達。

本發明實施例的馬達驅動器的驅動電路可包含多個開關元件。為方便說明，將多個開關元件分類至多個開關元件組。各開關元件組可包含一上橋開關以及一下橋開關。同一開關元件組的上橋開關以及下橋開關連接至馬達MT的同一相。不同開關元件組連接至馬達MT的不同相。

如圖1所示，第一開關元件組包含第一上橋開關H1以及第一下橋開關L1，可連接至馬達MT的其中一相例如U相。第二開關元件組包含第二上橋開關H2以及第二下橋開關L2，可連接至馬達MT的另一相例如V相。第三開關元件組包含第三上橋開關H3以及第三下橋開關L3，可連接至馬達MT的又另一相例如W相。

詳言之，第一上橋開關H1的第一端可連接輸入電源VS的正極端。第一上橋開關H1的第二端可連接第一下橋開關L1的第一端。第一下橋開關L1的第二端可(通過電阻R0以及第一電阻R1)連接輸入電源VS的負極端。第一上橋開關H1的第二端以及第一下橋開關L1的第二端之間的節點NU可連接至馬達MT的其中一相例如U相。第一上橋開關H1的控制端以及第一下橋開關L1的控制端可連接控制電路10。

第二上橋開關H2的第一端可連接輸入電源VS的正極端。第二上橋開關H2的第二端可連接第二下橋開關L2的第一端。第二下橋開關L2的第二端可(通過電阻R0以及第二電阻R2)連接輸入電源VS的負極端。第二上橋開關H2的第二端以及第二下橋開關L2的第二端之間的節點NV可連接至馬達MT的另一相例如V相。第二上橋開關H2的控制端以及第二下橋開關L2的控制端可連接控制電路10。

第三上橋開關H3的第一端可連接輸入電源VS的正極端。第三上橋開關H3的第二端可連接第三下橋開關L3的第一端。第三下橋開關L3的第二端可(通過電阻R0以及第三電阻R3)連接輸入電源VS的負極端。第三上橋開關H3的第二端以及第三下橋開關L3的第二端之間的節點NW可連接至馬達MT的又另一相例如W相。第三上橋開關H3的控制端以及第三下橋開關L3的控制端可連接控制電路10。

若有需要，本發明實施例的馬達驅動器更可包含電容C1。輸入電源VS可預先對電容C1充電。之後，電容C1可對各上橋開關(例如第一上橋開關H1、第二上橋開關H2以及第三上橋開關H3)的第一端放電。

值得注意的是，本發明實施例的馬達驅動器的異常狀態檢測電路可包含多個電流感測器，例如圖1所示的第一交流感測器CTU、第二交流感測器CTV、第三交流感測器CTW、直流感測器CTDC、或其任意組合。

如圖1所示，直流感測器CTDC可直接電性接觸或電性連接，或非接觸式地鄰設於(例如但不限於套設於)輸入電源VS的正極端連接至各上橋開關的第一端之間的線路，在此僅舉例說明，本發明不以此為限。直流感測器CTDC可感測從輸入電源VS流往一或多個上橋開關的電流，以輸出一直流感測訊號。

第一交流感測器CTU可直接電性接觸或電性連接，或如圖1所示非接觸式地鄰設於(例如但不限於套設)第一開關元件組(的第一上橋開關H1及/或第一下橋開關L1)連接至馬達MT的U相之間的線路。第一交流感測器CTU可感測在第一開關元件組(的第一上橋開關H1及/或第一下橋開關L1)以及馬達MT的U相之間流動的電流，以輸出第一交流感測訊號。

若有需要，本發明實施例的馬達驅動器可包含第一感測電阻Ru，第一交流感測器CTU可偵測流過第一感測電阻Ru的電流，以輸出第一交流感測訊號。

第二交流感測器CTV可直接電性接觸或電性連接，或如圖1所示非接觸式地鄰設於(例如但不限於套設)第二開關元件組(的第二上橋開關H2及/或第二下橋開關L2)連接至馬達MT的V相之間的線路。第二交流感測器CTV可感測在第二開關元件組(的第二上橋開關H2及/或第二下橋開關L2)以及馬達MT的V相之間流動的電流，以輸出第二交流感測訊號。

若有需要，本發明實施例的馬達驅動器可包含第二感測電阻Rv，第二交流感測器CTV可偵測流過第二感測電阻Rv的電流，以輸出第二交流感測訊號。

第三交流感測器CTW可直接電性接觸或電性連接，或如圖1所示非接觸式地鄰設於(例如但不限於套設)第三開關元件組(的第三上橋開關H3及/或第三下橋開關L3)連接至馬達MT的W相之間的線路。第三交流感測器CTW可感測在第三開關元件組(的第三上橋開關H3及/或第三下橋開關L3)以及馬達MT的W相之間流動的電流，以輸出第三交流感測訊號。

若有需要，本發明實施例的馬達驅動器可包含第三感測電阻Rw，第三交流感測器CTW可偵測流過第三感測電阻Rw的電流，以輸出第三交流感測訊號。

控制電路10可輪流開啟或關閉多個開關元件，例如圖1所示的第一上橋開關H1、第二上橋開關H2、第三上橋開關H3、第一下橋開關L1、第二下橋開關L2以及第三下橋開關L3。

控制電路10可在多個開關元件不同的切換狀態下，依據從一或多個電流感測器接收到的直流感測訊號、第一交流感測訊號、第二交流感測訊號以及第三交流感測訊號中的所有或部分數者，來判斷多個開關元件及/或馬達MT是否發生短路或斷路等異常狀態。

請參閱圖1、圖2、圖3A和圖3B，其中圖2為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路的第一短路檢測階段的圖表；圖3A和圖3B為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的第一短路檢測階段的步驟流程圖。

本發明實施例的馬達驅動器可配置直流感測器CTDC、第一交流感測器CTU、第二交流感測器CTV以及第三交流感測器CTW中的任一或多者，執行如圖2所示的狀態1至狀態6中的任一或多者，來檢測第一上橋開關H1、第二上橋開關H2、第三上橋開關H3、第一下橋開關L1、第二下橋開關L2以及第三下橋開關L3中的任一或多者是否發生短路。

舉例而言，本實施例的馬達驅動器僅使用直流感測器CTDC、第一交流感測器CTU以及第二交流感測器CTV，而不使用第三交流感測器CTW，依序執行如圖3A和圖3B所示的步驟S100、S101~S121、S201~S221、S301~S321、S401~S421、S501~S521、S601~S621，在此僅舉例說明，本發明不以此為限。

在如圖3A的步驟S101，開始執行如圖2所示的狀態1，控制電路10開啟連接馬達MT的U相的第一上橋開關H1。

接著，在如圖3A的步驟S103~S105，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值等於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的U相的第一下橋開關L1未發生短路等異常，可正常運作。

在圖3A所示的步驟S107~S109，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的U相的第一下橋開關L1發生短路。

在如圖3A的步驟S111、S115，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的V相的第二下橋開關L2以及連接馬達MT的W相的第三下橋開關L3中至少一者發生短路。反之，如圖3步驟S113，控制電路10判定僅連接馬達MT的U相的第一下橋開關L1發生短路。

在如圖3A所示的步驟S117~S119，當控制電路10判斷馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接至馬達MT的V相的第二下橋開關L2發生短路。反之，在步驟S121，控制電路10判定連接至馬達MT的W相的第三下橋開關L3發生短路。

在執行圖3A和圖3B所示的示例中，舉例未使用第三交流感測器CTW。實務上，也可使用第三交流感測器CTW，控制電路10可依據第三交流感測器CTW所輸出的第三交流感測訊號的電流值，來判斷第三下橋開關L3是否發生短路。

在如圖3A的步驟S201，開始執行如圖2所示的狀態2，控制電路10開啟連接馬達MT的V相的第二上橋開關H2。

接著，在如圖3A的步驟S203~S205，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值等於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的V相的第二下橋開關L2未發生短路等異常，可正常運作。

在圖3A所示的步驟S207~S209，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的V相的第二下橋開關L2發生短路。

在如圖3A的步驟S211、S215，當控制電路10判斷馬達MT的V相的第二交流感測器CTV輸出的第二交流感測訊號的電流值大於一電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一下橋開關L1以及連接至馬達MT的W相的第三下橋開關L3中至少一者發生短路。反之，如圖3步驟S213，控制電路10判定僅馬達MT的U相的第二下橋開關L2發生短路。

在圖3A所示的步驟S217~S219，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一下橋開關L1發生短路。反之，如在圖3A所示的步驟S221，控制電路10判定連接至馬達MT的W相的第三下橋開關L3發生短路。

在如圖3A的步驟S301，開始執行如圖2所示的狀態3，控制電路10開啟連接至馬達MT的W相的第三上橋開關H3。

接著，在如圖3A的步驟S303~S305，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值等於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的W相的第三下橋開關L3未發生短路等異常，可正常運作。

在圖3A所示的步驟S307~S309，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的W相的第三下橋開關L3發生短路。

在如圖3A的步驟S311、S315，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU輸出的第一交流感測訊號以及馬達MT的V相的第二交流感測器CTV輸出的第二交流感測訊號的電流值皆大於電流門檻值時，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一下橋開關L1以及連接至馬達MT的V相的第二下橋開關L2中至少一者發生短路。反之，如圖3步驟S313，控制電路10判定僅馬達MT的W相的第三下橋開關L3發生短路。

在圖3A所示的步驟S317~S319，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一下橋開關L1發生短路。反之，如在圖3A所示的步驟S321，控制電路10判定連接至馬達MT的V相的第二下橋開關L2發生短路。

在圖2所示的步驟S401下，開始執行如圖2所示的狀態4，控制電路10開啟連接至馬達MT的U相的第一下橋開關L1。

接著，在如圖3B的步驟S403~S405，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值等於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的U相的第一上橋開關H1未發生短路等異常，可正常運作。

在圖3B所示的步驟S407~S409，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的U相的第一上橋開關H1發生短路。

在如圖3B的步驟S411、S415，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU輸出的第一交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)，控制電路10判定連接至馬達MT的V相的第二上橋開關H2以及連接至馬達MT的W相的第三上橋開關H3中至少一者發生短路。反之，如圖3步驟S413，控制電路10判定僅馬達MT的U相的第一上橋開關H1發生短路。

在圖3B所示的步驟S417~S419，當控制電路10判斷馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)，控制電路10判定連接至馬達MT的V相的第二上橋開關H2發生短路。反之，如在圖3B所示的步驟S421，控制電路10判定連接馬達MT的W相的第三上橋開關H3發生短路。

在如圖3B的步驟S501，開始執行如圖2所示的狀態5，控制電路10開啟連接至馬達MT的V相的第二下橋開關L2。

接著，在如圖3B的步驟S503~S505，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值等於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的V相的第二上橋開關H2未發生短路等異常，可正常運作。

在圖3B所示的步驟S507~S509，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的V相的第二上橋開關H2發生短路。

在如圖3B的步驟S511、S515，當控制電路10判斷馬達MT的V相的第二交流感測器CTV輸出的第二交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一上橋開關H1以及連接至馬達MT的W相的第三上橋開關H3中至少一者發生短路。反之，如圖3步驟S513，控制電路10判定僅馬達MT的U相的第二上橋開關H2發生短路。

在圖3B所示的步驟S517~S519，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一上橋開關H1發生短路。反之，如在圖3B所示的步驟S521，控制電路10判定連接馬達MT的W相的第三上橋開關H3發生短路。

在如圖3B的步驟S601，開始執行如圖2所示的狀態6，控制電路10開啟連接至馬達MT的W相的第三下橋開關L3。

接著，在如圖3B的步驟S603~S605，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值等於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的U相的第三上橋開關H3未發生短路等異常，可正常運作。

在如圖3B所示的步驟S607~S609，當控制電路10判斷直流感測器CTDC所輸出的直流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)時，控制電路10判定連接馬達MT的U相的第三上橋開關H3發生短路。

在如圖3B的步驟S611、S615，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU輸出的第一交流感測訊號以及馬達MT的V相的第二交流感測器CTV輸出的第二交流感測訊號的電流值皆大於一電流門檻值時，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一上橋開關H1以及連接至馬達MT的V相的第二上橋開關H2中至少一者發生短路。反之，如圖3步驟S613，控制電路10判定僅連接馬達MT的W相的第三上橋開關H3發生短路。

在如圖3B所示的步驟S617~S619，當控制電路10判斷馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值大於電流門檻值(例如零值)，控制電路10判定連接至馬達MT的U相的第一上橋開關H1發生短路。反之，如在圖3B所示的步驟S521，控制電路10判定連接馬達MT的V相的第二上橋開關H2發生短路。

請參閱圖1、圖4和圖5，其中圖5為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路的第二斷路檢測階段的圖表。

如圖4所示，若欲正常驅動馬達MT運轉，如圖1所示的控制電路10需依序依據如圖4所示的正常驅動向量，即按照向量1→向量2→向量3→向量4→向量5→向量6的順序，來輪流切換多個開關元件例如如圖1所示的第一上橋開關H1、第二上橋開關H2、第三上橋開關H3、第一下橋開關L1、第二下橋開關L2以及第三下橋開關L3，以驅動馬達MT依序旋轉至多個連續位置。

然而，若欲檢測開關元件或馬達是否發生斷路，控制電路10需以不同於正常驅動向量的順序，來輪流開啟多個開關元件，以防止在檢測過程中驅動馬達MT運轉。

舉例而言，在檢測開關元件或馬達過程中，多個開關元件的切換順序如圖4所示為：向量5→向量1→向量4→向量2→向量6→向量3。或者，向量1→向量4→向量2→向量6→向量3→向量5。或者，向量2→向量4→向量1→向量3→向量6→向量5。或者，向量3→向量1→向量5→向量2→向量4→向量6。或者，向量5→向量4→向量6→向量2→向量1→向量3。

又或者，在檢測開關元件或馬達過程中，多個開關元件的切換順序如圖5所示為：向量2→向量4→向量6→向量3→向量1→向量5。

若欲檢測連接馬達MT的U相的第一上橋開關H1是否斷路，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量2，開啟第一上橋開關H1，同時開啟連接馬達MT的V相的第二下橋開關L2。此時，若馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值小於一基礎電流值時，控制電路10初步判定第一上橋開關H1可能發生斷路。

接著，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量3，開啟第一上橋開關H1，同時開啟連接馬達MT的W相的第三下橋開關L3。此時，若馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路10判定第一上橋開關H1發生斷路。

若欲檢測連接馬達MT的U相的第一下橋開關L1是否斷路，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量6，開啟第一下橋開關L1，同時開啟連接馬達MT的V相的第二上橋開關H2。此時，若馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值小於一基礎電流值時，控制電路10初步判定第一下橋開關L1可能發生斷路。

接著，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量5，開啟第一下橋開關L1，同時開啟連接馬達MT的W相的第三上橋開關H3。此時，若馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路10判定第一下橋開關L1發生斷路。

若欲檢測連接馬達MT的V相的第二上橋開關H2是否斷路，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量4，開啟第二上橋開關H2，同時開啟連接馬達MT的W相的第三下橋開關L3。此時，若馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值小於一基礎電流值時，控制電路10初步判定第二上橋開關H2可能發生斷路。

接著，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量5，開啟第二上橋開關H2，同時開啟連接馬達MT的U相的第一下橋開關L1。此時，若馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路10判定第二上橋開關H2發生斷路。

若欲檢測連接馬達MT的V相的第二下橋開關L2是否斷路，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量2，開啟第二下橋開關L2，同時開啟連接馬達MT的U相的第一上橋開關H1。此時，若馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值小於一基礎電流值時，控制電路10初步判定第二下橋開關L2可能發生斷路。

接著，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量1，開啟第二下橋開關L2，同時開啟連接馬達MT的W相的第三上橋開關H3。此時，若馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路10判定第二下橋開關L2發生斷路。

若欲檢測連接馬達MT的W相的第三上橋開關H3是否斷路，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量6，開啟第三上橋開關H3，同時開啟連接馬達MT的U相的第一下橋開關L1。此時，若馬達MT的W相的第三交流感測器CTW所輸出的第三交流感測訊號的電流值小於一基礎電流值時，控制電路10初步判定第三上橋開關H3可能發生斷路。

接著，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量1，開啟第三上橋開關H3，同時開啟連接馬達MT的V相的第二下橋開關L2。此時，若馬達MT的W相的第三交流感測器CTW所輸出的第三交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路10判定第三上橋開關H3發生斷路。

若欲檢測連接馬達MT的W相的第三下橋開關L3是否斷路，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量4，開啟第三下橋開關L3，同時開啟連接馬達MT的V相的第二上橋開關H2。此時，若馬達MT的W相的第三交流感測器CTW所輸出的第三交流感測訊號的電流值小於一基礎電流值時，控制電路10初步判定第三下橋開關L3可能發生斷路。

接著，控制電路10可如圖4和圖5所示的向量3，開啟第三下橋開關L3，同時開啟連接馬達MT的U相的第一上橋開關H1。此時，若馬達MT的W相的第三交流感測器CTW所輸出的第三交流感測訊號的電流值也小於基礎電流值時，控制電路10判定第三下橋開關L3發生斷路。

請參閱圖1、圖4和圖6，其中圖6為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路的第二短路檢測階段的圖表。

若欲檢測馬達MT的U相至V相的線路是否發生短路，控制電路10可如圖4和圖6所示的向量2，開啟連接至馬達MT的U相的第一上橋開關H1，同時開啟連接至馬達MT的V相的第二下橋開關L2。另外或替換地，控制電路10可如圖4和圖6所示的向量5，開啟連接至馬達MT的V相的第二上橋開關H2，同時開啟連接至馬達MT的U相的第一下橋開關L1。

在此情況下，當控制電路10取得的馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值及/或馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值，大於一電流門檻值時，控制電路10判定馬達MT的U相至V相的線路發生短路。

若欲檢測馬達MT的V相至W相的線路是否發生短路，控制電路10可如圖4和圖6所示的向量4，開啟連接至馬達MT的V相的第二上橋開關H2，同時開啟連接至馬達MT的W相的第三下橋開關L3。另外或替換地，控制電路10可如圖4和圖6所示的向量1，開啟連接至馬達MT的W相的第三上橋開關H3，同時開啟連接至馬達MT的V相的第二下橋開關L2。

在此情況下，當控制電路10取得的馬達MT的V相的第二交流感測器CTV所輸出的第二交流感測訊號的電流值及/或馬達MT的W相的第三交流感測器CTW所輸出的第三交流感測訊號的電流值，大於電流門檻值時，控制電路10判定馬達MT的V相至W相的線路發生短路。

若欲檢測馬達MT的U相至W相的線路是否發生短路，控制電路10可如圖4和圖6所示的向量6，開啟連接至馬達MT的W相的第三上橋開關H3，同時開啟連接至馬達MT的U相的第一下橋開關L1。另外或替換地，控制電路10可如圖4和圖6所示的向量3，開啟連接至馬達MT的U相的第一上橋開關H1，同時開啟連接至馬達MT的W相的第三下橋開關L3。

在此情況下，當控制電路10取得的馬達MT的U相的第一交流感測器CTU所輸出的第一交流感測訊號的電流值及/或馬達MT的W相的第三交流感測器CTW所輸出的第三交流感測訊號的電流值，大於電流門檻值時，控制電路10判定馬達MT的U相至W相的線路發生短路。

請參閱圖1至圖9，其中圖7為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路檢測到正常的訊號的波形圖，圖8為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路在發生斷路時所檢測到的訊號的波形圖，圖9為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路在發生短路時所檢測到正常的訊號的波形圖。

在本文中所述的電流門檻值可等於第N次脈衝與每次電流增加量的乘積值，其中每次電流增加量可取決於不同馬達MT和馬達驅動器的不同特性。在本文中所述的基礎電流值可取決於系統解析度、雜訊等。基礎電流值小於電流門檻值。基礎電流值可例如但不限於為每次電流增加量的一半。

舉例而言，若每次電流增加量為2A，基礎電流值可為1A，第1次脈衝時的電流門檻值為2A，第2次脈衝時的電流門檻值為4A，第3次脈衝時的電流門檻值為6A，第4次脈衝時的電流門檻值為8A，第5次脈衝時的電流門檻值為10A，以此類推。

如圖7所示，在時間範圍300ms至1200ms內，馬達MT的U相電流隨時間逐漸增加。在第3次脈衝時，馬達MT的U相電流為1.2A，小於電流門檻值為6A並且大於基礎電流值1A。第5次脈衝時，馬達MT的U相電流為2A，小於電流門檻值為10A並且大於基礎電流值1A。第9次脈衝時，馬達MT的U相電流為3.5A，小於電流門檻值為18A且大於基礎電流值1A。據此，如圖7所示的馬達MT的U相電流小於電流門檻值且大於基礎電流值，控制電路10判定馬達MT的U相正常。

如圖8所示，在時間範圍300ms至1200ms內，馬達MT的U相電流皆為0A，小於基礎電流值1A。據此，如圖9所示的馬達MT的U相電流小於基礎電流值，控制電路10判定馬達MT的U相斷路。

如圖9所示，在第1次脈衝時，馬達MT的U相電流為5A，大於電流門檻值為2A。在第2次脈衝時，馬達MT的U相電流為29A，大於電流門檻值為4A。在第3次脈衝時，馬達MT的U相電流為25A，大於電流門檻值為6A。據此，如圖9所示的馬達MT的U相電流大於電流門檻值，控制電路10判定馬達MT的U相短路。

綜上所述，本發明提供一種具有檢測電路的馬達驅動器，其不需使用外部設備和儀器，直接使用本身設置的電流感測器，包含直流感測器、多個交流感測器或其組合，來偵測馬達的相電流，據以判斷是否有開關元件及/或馬達發生短路或斷路之異常狀態。

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。

10:控制電路

VS:輸入電源

C1:電容

H1:第一上橋開關

H2:第二上橋開關

H3:第三上橋開關

L1:第一下橋開關

L2:第二下橋開關

L3:第三下橋開關

NU、NV、NW:節點

CTDC:直流感測器

CTU:第一交流感測器

CTV:第二交流感測器

CTW:第三交流感測器

Ru:第一感測電阻

Rv:第二感測電阻

Rw:第三感測電阻

R0:電阻

R1:第一電阻

R2:第二電阻

R3:第三電阻

MT:馬達

CT:電流感測器

S100、S101~S121、S201~S221、S301~S321、S401~S421、S501~S521、S601~S621:步驟

圖1為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的電路圖。

圖2為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路的第一短路檢測階段的圖表。

圖3A為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的第一短路檢測階段的第一步驟流程圖。

圖3B為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的第一短路檢測階段的第二步驟流程圖。

圖4為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的第二檢測階段的多個開關元件的檢測順序的圖表。

圖5為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路的第二斷路檢測階段的圖表。

圖6為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路的第二短路檢測階段的圖表。

圖7為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路檢測到正常的訊號的波形圖。

圖8為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路在發生斷路時所檢測到的訊號的波形圖。

圖9為本發明實施例的具有檢測電路的馬達驅動器的驅動電路在發生短路時所檢測到正常的訊號的波形圖。

10:控制電路

VS:輸入電源

C1:電容

H1:第一上橋開關

H2:第二上橋開關

H3:第三上橋開關

L1:第一下橋開關

L2:第二下橋開關

L3:第三下橋開關

NU、NV、NW:節點

CTDC:直流感測器

CTU:第一交流感測器

CTV:第二交流感測器

CTW:第三交流感測器

Ru:第一感測電阻

Rv:第二感測電阻

Rw:第三感測電阻

R0:電阻

R1:第一電阻

R2:第二電阻

R3:第三電阻

MT:馬達

Claims (13)

1. 一種具有檢測電路的馬達驅動器，適用於一三相馬達，並包含：一驅動電路，包含多個開關元件組，各該開關元件組包含一上橋開關以及一下橋開關，各該開關元件組的該上橋開關的第一端連接一輸入電源的正極端，在各該開關元件組中的該上橋開關的第二端連接該下橋開關的第一端，各該開關元件組的該下橋開關的第二端連接該輸入電源的負極端，在同一該開關元件組中的該上橋開關的第二端以及該下橋開關的第一端之間的節點連接該三相馬達的同一相，不同的該多個開關元件組分別連接該三相馬達的不同相；一控制電路，連接各該上橋開關的控制端以及各該下橋開關的控制端，配置以開啟或關閉各該上橋開關以及各該下橋開關；以及一異常狀態檢測電路，包含：多個交流感測器，該多個交流感測器分別鄰設於該驅動電路連接至該三相馬達的不同相之間的線路，分別配置以感測在該多個開關元件組以及該三相馬達的不同相之間流動的電流，以分別輸出多個交流感測訊號至該控制電路；其中，該控制電路輪流開啟多個該上橋開關以及多個該下橋開關，同時依據該多個交流感測訊號，判斷該驅動電路以及該三相馬達是否發生短路或斷路之異常狀態；其中，該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該上橋開關，同時開啟連接至該三相馬達的另一相的該下橋開關，此時若該三相馬達的此其中一相的該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值小於一基礎電流值，該控制電路判定開啟的該上橋開關發生斷路； 其中，該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該上橋開關，同時開啟連接至該三相馬達的又另一相的該下橋開關，此時若該三相馬達的此其中一相的該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值也小於該基礎電流值時，該控制電路判定開啟的該上橋開關發生斷路。
2. 如請求項1所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中，當該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該上橋開關，且判斷該三相馬達的此其中一相的該交流感測器輸出的該交流感測訊號的電流值大於一電流門檻值時，該控制電路判定與開啟的該上橋開關連接至該三相馬達不同相的該多個下橋開關中至少一者發生短路。
3. 如請求項2所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中，當該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該上橋開關，且該控制電路判斷該三相馬達的其他相的各該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值大於該電流門檻值時，該控制電路判定與該交流感測器感測的該三相馬達的那一相連接的那一該下橋開關發生短路。
4. 如請求項1所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中，當該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該下橋開關，且判斷該三相馬達的此其中一相的該交流感測器輸出的該交流感測訊號的電流值大於一電流門檻值時，該控制電路判定與開啟的該下橋開關連接至該三相馬達不同相的該多個上橋開關中至少一者發生短路。
5. 如請求項4所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中，當該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該下橋開關，且該控制電路判斷該三相馬達的其他相的各該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值大於該電流門檻值時，該控 制電路判定與該交流感測器感測的該三相馬達的那一相連接的那一該上橋開關發生短路。
6. 如請求項1所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中該異常狀態檢測電路更包含一直流感測器，串聯連接該輸入電源的正極端連接至各該上橋開關的第一端之間的線路，配置以感測從該輸入電源流往各該上橋開關的第一端的電流以輸出一直流感測訊號，該控制電路依據該直流感測訊號以判斷是否發生短路。
7. 如請求項6所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中，當該控制開關開啟任一該上橋開關，且判斷該直流感測訊號的電流值大於一電流門檻值時，該控制電路判定與開啟的該上橋開關連接至該三相馬達的同一相的該下橋開關發生短路。
8. 如請求項6所述的具有檢測電路的馬達驅動器，當該控制開關開啟任一該下橋開關，且判斷該直流感測訊號的電流值大於一電流門檻值時，該控制電路判定與開啟的該下橋開關連接至該三相馬達的同一相的該上橋開關發生短路。
9. 如請求項1所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中，該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該下橋開關，同時開啟連接至該三相馬達的另一相的該上橋開關，此時若該三相馬達的此其中一相的該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值小於該基礎電流值時，該控制電路判定開啟的該下橋開關發生斷路。
10. 如請求項9所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中，該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該下橋開關，同時開啟連接至該三相馬達的又另一相的該上橋開關，此時若該三相馬達的此其中一相的該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值也小於該基礎電流值時，該控制電路判定開 啟的該下橋開關發生斷路。
11. 如請求項1所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該上橋開關，同時開啟連接至該三相馬達的另一相的該下橋開關，此時若該三相馬達的其中一相及/或另一相的該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值大於一電流門檻值時，該控制電路判定該三相馬達的其中一相至另一相的線路發生短路。
12. 如請求項11所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中該控制電路開啟連接至該三相馬達的其中一相的該下橋開關，同時開啟連接至該三相馬達的另一相的該上橋開關，此時若該三相馬達的其中一相或另一相的該交流感測器所輸出的該交流感測訊號的電流值大於該電流門檻值時，該控制電路判定該三相馬達的其中一相至另一相的線路發生短路。
13. 如請求項1所述的具有檢測電路的馬達驅動器，其中該多個開關元件組包含一第一開關元件組、一第二開關元件組以及一第三開關元件組，該第二開關元件組連接至該三相馬達的第一相，該第三開關元件組連接至該三相馬達的第二相，該第一開關元件組連接至該三相馬達的第三相。

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