TWI472145B - 具有防逆接保護的馬達控制器及馬達驅動裝置 - Google Patents

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Description

具有防逆接保護的馬達控制器及馬達驅動裝置
一種防逆接保護裝置，特別有關於一種具有防逆接保護的馬達控制器與馬達驅動裝置。
在馬達驅動的應用上，馬達控制器常因為組裝人員的疏忽，使得電源的極性逆接，而反向電源會造成後端電路元件的燒毀及損壞。為了防止電源的極性逆接而造成後端電路元件的損壞，因此需要在電源的輸入端與馬達控制器之間配置一防逆接單元，此防逆接單元用以在電源正接時導通，電源逆接時截止，以防止反向電源對馬達控制器及後端電路元件造成損壞。
一般來說，防逆接單元是配置於電路架構之主迴路上，亦即防逆接單元配置於電源的輸入端與馬達控制器之間的主迴路上，以保護後端電路元件或負載的燒毀即損壞。並且，防逆接單元主要以肖特基二極體或場效應電晶體(例如MOSFET)來實現。
由於流經主迴路之電源的電流較大，會增加防逆接單元所使用之肖特基二極體或場效應電晶體實現的體積，進而增加電路的使用成本。並且，在大電流工作環境下，體積較大的防逆接單元會消耗較大電源功率，導致電源利用率不高，而造成馬達控制器的電源轉換效率變差。因此，馬達控制器之防逆接保護的機制，仍有改善的空間。
本發明在於提供一種具有防逆接保護的馬達控制器與馬達驅動裝置，藉以有效達到防逆接保護的作用與減小保護單元的體積，以降低電路的使用成本，並增加電源轉換效率。
本發明之一種具有防逆接保護的馬達控制器，包括預充電單元、保護單元、轉換單元與控制單元。預充電單元用以經由第一導電路徑接收電源訊號，並依據控制訊號，以將電源訊號轉換成預充電訊號。保護單元用以經由第二導電路徑接收電源訊號，用以依據電源訊號的極性，而決定是否輸出電源訊號。轉換單元耦接保護單元，用以接收保護單元所輸出的電源訊號，並將保護單元所輸出的電源訊號轉換成工作電壓。控制單元耦接轉換單元與預充電單元，用以接收工作電壓，以產生控制訊號。其中，流經第二導電路徑之電源訊號的電流小於流經第一導電路徑之電源訊號的電流。
本發明之一種馬達驅動裝置，包括預充電單元、保護單元、轉換單元、控制單元、儲能單元、驅動單元與反流器。預充電單元用以經由第一導電路徑接收電源訊號，並依據控制訊號，以將電源訊號轉換成預充電訊號。保護單元用以經由第二導電路徑接收電源訊號，用以依據電源訊號的極性，而決定是否輸出電源訊號。轉換單元耦接保護單元，用以接收保護單元所輸出的電源訊號，並將保護單元所輸出的電源訊號轉換成第一工作電壓與第二工作電壓。其中，第一工作電壓與第二工作電壓的電壓值不同。
控制單元耦接轉換單元與預充電單元，用以接收第一工作電 壓，以產生控制訊號。儲能單元耦接預充電單元，用以接收預充電訊號，以產生儲能電壓。驅動單元耦接轉換單元與控制單元，用以接收第二工作電壓與控制訊號，並依據控制訊號，以產生驅動訊號。反流器耦接儲能單元與驅動單元，用以接收儲能電壓與驅動訊號，並依據驅動訊號，以將儲能電壓轉換成馬達驅動電壓。其中，流經第二導電路徑之電源訊號的電流小於流經第一導電路徑之電源訊號的電流。
本發明之一種具有防逆接保護的馬達控制器與馬達驅動裝置，其於轉換單元與電源訊號之間的第二導電路徑上配置保護單元，並藉由保護單元判斷電源訊號的極性，以決定是否輸出電源訊號給轉換單元產生工作電壓，使得控制單元對應控制經由第一導電路徑接收電源電壓的預充電單元進行運作，如此將可有效達到防逆接保護的作用。並且，流經第二導電路徑的電流小於流經第一導電路徑的電流，可有效減小保護單元的體積，以降低電路的使用成本，並增加電源轉換效率。
有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。
以下所列舉之各實施例，將以相同的標號表示相同或相似的元件。
請參考「第1圖」與「第2圖」所示，其為本發明之馬達驅動裝置的示意圖與另一馬達驅動裝置的示意圖。本實施例之馬達 驅動裝置100適於驅動一馬達180，並且馬達驅動裝置100例如耦接一直流電源供應器170，以接收直流電源供應器170所產生之直流的電源訊號VIN。馬達驅動裝置100包括本發明之具有防逆接保護的馬達控制器110、儲能單元120、驅動單元130與反流器140。
具有防逆接保護的馬達控制器110包括預充電單元112、保護單元114、轉換單元116與控制單元118。預充電單元112用以經由第一導電路徑150耦接直流電源供應器170，以接收電源訊號VIN。並且，預充電單元112依據控制訊號CS，以將電源訊號VIN轉換成預充電訊號VP。
保護單元114用以經由第二導電路徑160耦接直流電源供應器170，接收電源訊號VIN。並且，保護單元114依據電源訊號VIN的極性，而決定是否輸出電源訊號VIN。舉例來說，當直流電源供應器170的“正端”耦接保護單元114時，保護單元114會判斷出電源訊號VIN的極性為“正極性”，以容許輸出電源訊號VIN，如「第1圖」所示。
當直流電源供應器170的“負端，耦接保護單元114時，保護單元114會判斷出電源訊號VIN的極性為“負極性”，並禁止輸出電源訊號VIN，如「第2圖」所示。在本實施例中，保護單元114例如為二極體(Diode)。但本發明不限於此，保護單元114亦可使用其它具有保護作用的元件來實施。
轉換單元116耦接保護單元114，用以接收保護單元114所輸出的電源訊號VIN，並將保護單元114所輸出的電源訊號VIN轉 換成第一工作電壓VW1與第二工作電壓VW2，其中第一工作電壓VW1與第二工作電壓VW2的電壓值不同。也就是說，當保護單元114輸出電源訊號VIN時，轉換單元116會將電源訊號VIN轉換成第一工作電壓VW1與第二工作電壓VW2，以供後端的電路使用。當保護單元114未輸出電源訊號VIN時，轉換單元116不會將電源訊號VIN轉換成第一工作電壓VW與第二工作電壓VW2。在本實施例中，轉換單元116例如為直流對直流轉換器(DC to DC converter)。
控制單元118耦接轉換單元116與預充電單元112，用以接收第一工作電壓VW1，以產生控制訊號CS。也就是說，當控制單元114接收到第一工作電壓VW1時，控制單元114會開始運作，並對應產生控制訊號CS。反之，當控制單元114未接收到第一工作電壓VW1時，控制單元114不會運作，且不會產生控制訊號CS。
儲能單元120耦接預充電單元112，用以接收預充電訊號VP，以產生儲能電壓VC。也就是說，當預充電單元112開始運作時，預充電單元112會產生預充電訊號VP，以對儲能單元120進行充電，使得儲能單元120儲能並產生儲能電壓VC。當預充電單元112未運作時，預充電單元112不會產生預充電訊號VP，則儲能單元120並不會生儲能電壓VC。在本實施例中，儲能單元120例如為電容。但本發明不限於此，儲能單元120亦可使用其它具有儲能作用的元件來實施。
驅動單元130耦接轉換單元116與控制單元118，用以接收第二工作電壓VW2與控制訊號CS，並依據控制訊號CS，以產生驅動訊號VD。也就是說，當驅動單元130接收到轉換單元116所提供的第二工作電壓VW2時，驅動單元130會開始運作。接著，驅動單元116會依據控制單元118產生的控制訊號CS，而對應產生驅動訊號VD。
反流器140耦接儲能單元120與驅動單元130，用以接收儲能電壓VC與驅動訊號VD，並依據驅動訊號VD，以將儲能電壓VC轉換成馬達驅動電壓VM，以驅動馬達180開始運作。其中，反流器140用以依據驅動訊號VD的控制，以將直流的儲能電壓VC轉換成三相交流的馬達驅動電壓VM，以作為馬達180所需的運作電壓，使馬達180進行相對應的運作。
在本實施例中，流經第二導電路徑160之電源訊號VIN的電流小於第一導電路徑150所接收之電源訊號VIN的電流，亦即轉換單元116所抽取之電流小於預充電單元112所抽取之電流，如此可有效減小保護單元114(即二極體)的體積，以降低電路的使用成本，並增加馬達驅動裝置100的效率。
本發明之實施例的具有防逆接保護的馬達控制器與馬達驅動裝置，其於轉換單元與電源訊號之間的第二導電路徑上配置保護單元，並藉由保護單元判斷電源訊號的極性，以決定是否輸出電源訊號給轉換單元產生工作電壓，使得控制單元對應控制經由第一導電路徑接收電源電壓的預充電單元進行運作，如此將可有效 達到防逆接保護的作用。並且，流經第二導電路徑的電流小於流經第一導電路徑的電流，可有效減小保護單元的體積，以降低電路的使用成本，並增加電源轉換效率。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧馬達驅動裝置
110‧‧‧具有防逆接保護的馬達控制器
112‧‧‧預充電單元
114‧‧‧保護單元
116‧‧‧轉換單元
118‧‧‧控制單元
120‧‧‧儲能單元
130‧‧‧驅動單元
140‧‧‧反流器
150‧‧‧第一導電路徑
160‧‧‧第二導電路徑
170‧‧‧直流電源供應器
180‧‧‧馬達
VIN‧‧‧電源訊號
CS‧‧‧控制訊號
VP‧‧‧預充電訊號
VW1‧‧‧第一工作電壓
VW2‧‧‧第二工作電壓
VC‧‧‧儲能電壓
VD‧‧‧驅動訊號
VM‧‧‧馬達驅動電壓
第1圖為本發明之馬達驅動裝置的示意圖。
第2圖為本發明之另一馬達驅動裝置的示意圖。
100‧‧‧馬達驅動裝置
110‧‧‧具有防逆接保護的馬達控制器
112‧‧‧預充電單元
114‧‧‧保護單元
116‧‧‧轉換單元
118‧‧‧控制單元
120‧‧‧儲能單元
130‧‧‧驅動單元
140‧‧‧反流器
150‧‧‧第一導電路徑
160‧‧‧第二導電路徑
170‧‧‧直流電源供應器
180‧‧‧馬達
VIN‧‧‧電源訊號
CS‧‧‧控制訊號
VP‧‧‧預充電訊號
VW1‧‧‧第一工作電壓
VW2‧‧‧第二工作電壓
VC‧‧‧儲能電壓
VD‧‧‧驅動訊號
VM‧‧‧馬達驅動電壓

Claims (6)

  1. 一種具有防逆接保護的馬達控制器，包括：一預充電單元，用以經由一第一導電路徑接收一電源訊號，並依據一控制訊號，以將該電源訊號轉換成一預充電訊號；一保護單元，用以經由一第二導電路徑接收該電源訊號，並依據該電源訊號的極性，而決定是否輸出該電源訊號；一轉換單元，耦接該保護單元，用以接收該保護單元所輸出的該電源訊號，並將該保護單元所輸出的該電源訊號轉換成一第一工作電壓及一第二工作電壓；以及一控制單元，耦接該轉換單元與該預充電單元，用以接收該第一工作電壓，以產生該控制訊號；其中，流經該第二導電路徑之該電源訊號的電流小於流經該第一導電路徑之該電源訊號的電流。
  2. 如請求項1所述之具有防逆接保護的馬達控制器，其中該保護單元為一二極體。
  3. 一種馬達驅動裝置，包括：一預充電單元，用以經由一第一導電路徑接收一電源訊號，並依據一控制訊號，以將該電源訊號轉換成一預充電訊號；一保護單元，用以經由一第二導電路徑接收該電源訊號，並依據該電源訊號的極性，而決定是否輸出該電源訊號；一轉換單元，耦接該保護單元，用以接收該保護單元所輸出的該電源訊號，並將該保護單元所輸出的該電源訊號轉換成 一第一工作電壓與一第二工作電壓，其中該第一工作電壓與該第二工作電壓的電壓值不同；一控制單元，耦接該轉換單元與該預充電單元，用以接收該第一工作電壓，以產生該控制訊號；一儲能單元，耦接該預充電單元，用以接收該預充電訊號，以產生一儲能電壓；一驅動單元，耦接該轉換單元與該控制單元，用以接收該第二工作電壓與該控制訊號，其中當該驅動單元接收該第二工作電壓時，該驅動單元開始運作，該驅動單元並依據該控制訊號，以產生一驅動訊號；以及一反流器，耦接該儲能單元與該驅動單元，用以接收該儲能電壓與該驅動訊號，並依據該驅動訊號，以將該儲能電壓轉換成一馬達驅動電壓；其中，流經該第二導電路徑所接收之該電源訊號的電流小於流經該第一導電路徑之該電源訊號的電流。
  4. 如請求項3所述之馬達驅動裝置，其中該保護單元為一二極體。
  5. 如請求項3所述之馬達驅動裝置，其中該儲能單元為一電容。
  6. 如請求項3所述之馬達驅動裝置，其中該電源訊號為直流，該馬達驅動電壓為交流。
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