TWI751086B

TWI751086B - 馬達控制器

Info

Publication number: TWI751086B
Application number: TW110119341A
Authority: TW
Inventors: 朱健綸
Original assignee: 致新科技股份有限公司
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2021-12-21
Also published as: TW202247590A

Abstract

一種馬達控制器具有一開關電路與一控制單元。該馬達控制器用以驅動一馬達，其中該馬達具有一線圈。該開關電路用以提供一線圈電流至該線圈。該控制單元用以產生複數個控制信號以控制該開關電路。該馬達控制器使得一浮接相時間為一可變值，其中該浮接相時間具有一穩定區間與一偵測區間。該馬達控制器使得該線圈電流之一零點處於該穩定區間，用以穩定地偵測一換相點且避免一噪音問題。該馬達控制器於該偵測區間偵測一反電動勢之一零交越點。

Description

馬達控制器

本發明係關於一種馬達控制器，特別是關於一種可穩定地偵測一換相點之馬達控制器。

傳統上馬達之驅動方式可分為兩種。一種是藉由霍爾感測器以切換相位進而驅動馬達運轉。另一種則是無需霍爾感測器而驅動馬達運轉。由於霍爾感測器容易受外界環境之影響而造成感測準確度下降，且設置霍爾感測器會增加系統之體積與成本，因而無感測器之驅動方法便被提出以解決上述之問題。

在無感測器之驅動方法下，馬達控制器係採用一固定之浮接相時間以偵測一換相點。當浮接相時間太大時，會導致一噪音問題。當浮接相時間太小，假如馬達線圈之電流無法完全釋放完畢時，馬達控制器可能會偵測到一錯誤之換相點。因此，當電源電壓或馬達之負載改變時，需要一種新的馬達控制器可穩定地偵測換相點且避免噪音問題。

有鑑於前述問題，本發明之目的在於提供一種可穩定地偵測一換相點之馬達控制器。

依據本發明提供該馬達控制器。該馬達控制器用以驅動該馬達，其中該馬達可為一三相馬達。該馬達具有一第一線圈、一第二線圈、以及一第三線圈。該馬達控制器具有一開關電路、一控制單元、以及一偵測單元。該開關電路具有一第一電晶體、一第二電晶體、一第三電晶體、一第四電晶體、一第五電晶體、一第六電晶體、一第一端點、一第二端點、以及一第三端點，其中該開關電路耦合至該馬達以驅動該馬達。該第一端點、該第二端點、以及該第三端點分別提供一第一驅動信號、一第二驅動信號、以及一第三驅動信號以驅動該馬達。該第一電晶體耦合至一第四端點與該第一端點而該第二電晶體耦合至該第一端點與一第五端點。該第三電晶體耦合至該第四端點與該第二端點而該第四電晶體耦合至該第二端點與該第五端點。該第五電晶體耦合至該第四端點與該第三端點而該第六電晶體耦合至該第三端點與該第五端點。系統可經由該第四端點提供一電源電壓至該馬達控制器，使得該馬達控制器能正常地運作。

該第一線圈之一端點耦合至該第一端點。該第二線圈之一端點耦合至該第二端點。該第三線圈之一端點耦合至該第三端點。該第一線圈之另一端點耦合至該第二線圈之另一端點與該第三線圈之另一端點。也就是說，該第一線圈、該第二線圈、以及該第三線圈係以一Y字型之方式配置。該控制單元產生一第一控制信號、一第二控制信號、一第三控制信號、一第四控制信號、一第五控制信號、以及一第六控制信號，用以分別控制該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體、該第四電晶體、該第五電晶體、以及該第六電晶體之導通情形。該偵測單元耦合至該第一端點、該第二端點、以及該第三端點，用以產生一第一偵測信號與一第二偵測信號至該控制單元。該偵測單元可用以偵測該第一線圈之一電流與一浮接相之一反電動勢。該開關電路用以提供該第一線圈之該電流至該第一線圈。

為了解決先前技術之問題，該馬達控制器使得一浮接相時間為一可變值，其中該浮接相時間具有一穩定區間與一偵測區間。該馬達控制器使得該第一驅動信號具有該浮接相時間，其中該浮接相形成於該第一線圈。當該第一線圈之該電流為0時，該偵測單元使得該第一偵測信號從一低位準改變成一高位準，此時該馬達控制器會去判斷該第一線圈之該電流之一零點是否落入該穩定區間。當該第一線圈之該電流之該零點出現在該穩定區間之前，該馬達控制器會使得下一次之該浮接相時間小於當前之該浮接相時間，用以降低噪音並提高效率。當該第一線圈之該電流之該零點出現在該穩定區間之後，該馬達控制器會使得下一次之該浮接相時間大於當前之該浮接相時間，用以穩定地偵測一換相點並提高偵測該換相點之成功率。當該第一線圈之該電流之該零點出現在該穩定區間時，該馬達控制器會使得下一次之該浮接相時間等於當前之該浮接相時間。藉由此調變機制，該馬達控制器可使得該第一線圈之該電流之該零點處於想要之該穩定區間。接著當該偵測單元於該偵測區間偵測到一反電動勢之一零交越點時，該偵測單元使得該第二偵測信號從該低位準改變成該高位準，用以通知該控制單元進行一換相程序。因此，當該電源電壓或該馬達之一負載改變時，該馬達控制器可自動地調整該浮接相時間以穩定地偵測該換相點且避免一噪音問題。

10:馬達控制器

100:開關電路

110:控制單元

120:偵測單元

101:第一電晶體

102:第二電晶體

103:第三電晶體

104:第四電晶體

105:第五電晶體

106:第六電晶體

W:第一端點

U:第二端點

V:第三端點

VCC:第四端點

GND:第五端點

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

C5:第五控制信號

C6:第六控制信號

L1:第一線圈

L2:第二線圈

L3:第三線圈

M:馬達

ILW:第一線圈L1之電流

Vd1:第一偵測信號

Vd2:第二偵測信號

WO:第一驅動信號

第1圖係本發明一實施例之馬達控制器之示意圖。

第2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1圖係本發明一實施例之馬達控制器10之示意圖。馬達控制器10用以驅動一馬達M，其中馬達M可為一三相馬達。馬達M具有一第一線圈L1、一第二線圈L2、以及一第三線圈L3。馬達控制器10具有一開關電路100、一控制單元110、以及一偵測單元120。開關電路100具有一第一電晶體101、一第二電晶體102、一第三電晶體103、一第四電晶體104、一第五電晶體105、一第六電晶體106、一第一端點W、一第二端點U、以及一第三端點V，其中開關電路100耦合至馬達M以驅動馬達M。第一端點W、第二端點U、以及第三端點V分別提供一第一驅動信號WO、一第二驅動信號UO、以及一第三驅動信號VO以驅動馬達M。第一電晶體101耦合至一第四端點VCC與第一端點W而第二電晶體102耦合至第一端點W與一第五端點GND。第三電晶體103耦合至第四端點VCC與第二端點U而第四電晶體104耦合至第二端點U與第五端點GND。第五電晶體105耦合至第四端點VCC與第三端點V而第六電晶體106耦合至第三端點V與第五端點GND。系統可經由第四端點VCC提供一電源電壓至馬達控制器10，使得馬達控制器10能正常地運作。第一電晶體101、第三電晶體103、以及第五電晶體105可分別為一P型金氧半電晶體。第二電晶體102、第四電晶體104、以及第六電晶體106可分別為一N型金氧半電晶體。

第一線圈L1之一端點耦合至第一端點W。第二線圈L2之一端點耦合至第二端點U。第三線圈L3之一端點耦合至第三端點V。第一線圈L1之另一端點耦合至第二線圈L2之另一端點與第三線圈L3之另一端點。也就是說，第一線圈L1、第二線圈L2、以及第三線圈L3係以一Y字型之方式配置。控制單元110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、一第四控制信號C4、一第五控制信號C5、以及一第六控制信號C6，用以分別控制第一電晶體101、第二電晶體102、第三電晶體103、第四電晶體104、第五電晶體105、以及第六電晶體106之導通情形。偵測單元120耦合至第一端點W、第二端點U、以及第三端點V，用以產生一第一偵測信號Vd1與一第二偵測信號Vd2至控制單元110。偵測單元120可用以偵測第一線圈L1之電流ILW與一浮接相之一反電動勢。開關電路100用以提供第一線圈L1之電流ILW至第一線圈L1。

第2圖係本發明一實施例之時序圖。為了解決先前技術之問題，馬達控制器10使得一浮接相時間為一可變值，其中浮接相時間具有一穩定區間與一偵測區間。如第2圖所示，馬達控制器10使得第一驅動信號WO具有浮接相時間，其中浮接相形成於第一線圈L1。當第一線圈L1之電流ILW為0時，偵測單元120使得第一偵測信號Vd1從一低位準改變成一高位準，此時馬達控制器10會去判斷電流ILW之零點是否落入穩定區間。當電流ILW之零點出現在穩定區間之前，馬達控制器10會使得下一次之浮接相時間小於當前之浮接相時間，用以降低噪音並提高效率。當電流ILW之零點出現在穩定區間之後，馬達控制器10會使得下一次之浮接相時間大於當前之浮接相時間，用以穩定地偵測一換相點並提高偵測換相點之成功率。當電流ILW之零點出現在穩定區間時，馬達控制器10會使得下一次之浮接相時間等於當前之浮接相時間。藉由此調變機制，馬達控制器10可使得電流ILW之零點處於想要之穩定區間。接著當偵測單元120於偵測區間偵測到一反電動勢之一零交越點時，偵測單元120使得第二偵測信號Vd2從低位準改變成高位準，用以通知控制單元110進行一換相程序。因此，當電源電壓或馬達M之負載改變時，馬達控制器10可自動地調整浮接相時間以穩定地偵測換相點且避免噪音問題。

本發明一實施例利用一可變之浮接相時間技術，使得一線圈電流之一零點處於一穩定區間。馬達控制器10可自動地調整浮接相時間，使得浮接相時間為一最佳值。藉由此可變之浮接相時間技術，馬達控制器10可穩定地偵測換相點且避免噪音問題。馬達控制器10可應用於一單相馬達或一多相馬達。

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。