TWI768526B - 三相馬達驅動電路及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種三相馬達驅動電路及方法。三相馬達驅動電路包括反相器電路、控制電路、關斷模組、關斷確認模組及導通邏輯單元。反相器電路包括多個相電路，各包括上橋開關及下橋開關。控制電路在回授模式下運作，以輸出回授啟動訊號。關斷模組包括回授偵測單元、電壓調節單元及關斷邏輯單元。回授偵測單元偵測指定相電路的輸出節點的輸出電流，若輸出電流流出輸出節點時，則輸出電壓調節訊號，直到輸出電流為0時，輸出下橋開關關斷訊號。電壓調節單元調節輸出節點的電壓接近預定電壓，關斷邏輯單元在回授模式下控制下橋開關切換為關斷。

Description

三相馬達驅動電路及方法
本發明涉及一種三相馬達驅動電路及方法，特別是涉及一種防止流向電源的逆電流產生的三相馬達驅動電路及方法。
隨著科技的進步，馬達已成為資訊社會不可或缺的電子裝置。常見的馬達例如直流馬達、交流馬達、步進馬達等，已被普便應用於驅動風扇。
馬達中包括了上橋開關、下橋開關以及驅動電路。驅動電路用以控制上橋開關與下橋開關的開啟(Turn On)或關閉(Turn Off)。上橋開關與下橋開關則相關於馬達的工作情況。進一步說，驅動電路控制上橋開關與下橋開關的導通情況，以輸出電壓改變馬達之線圈的極性。利用線圈的極性與馬達之馬達轉子的極性相互作用，故馬達轉子會因為線圈的極性而開始旋轉。然而線圈上的磁通量變化會造成線圈接頭上的反方向電壓，即為反電動勢(Back Electromotive Force)。
當上橋開關與下橋開關在交替切換以驅動馬達時，上橋開關關斷而下橋開關導通時，供電器停止提供供應電壓給馬達，使得上橋開關與下橋開關之間的輸出節點的電壓開始下降。當開關時序使下橋開關關斷，流向節點的電流將會流向供電器使電壓過高而損害MOS開關。
由於應用上會在供電器和馬達驅動器之間置入一個防止馬達 內的逆電流回灌至供電器的保護基納二極體以及保護電容，藉此來抑制電源電壓(VCC)以保護功率開關。
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防止流向電源的逆電流產生的三相馬達驅動電路及方法。
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三相馬達驅動電路，用於驅動一馬達，其包括反相器電路、控制電路、關斷模組、關斷確認模組及導通邏輯單元。反相器電路包括多個相電路，各對應於該馬達的多個相繞組，其中各該些相電路包括上橋開關及下橋開關。上橋開關連接於共用電壓源及輸出節點之間，且該共用電壓源具有一預定電壓。下橋開關連接於該輸出節點及接地端之間。控制電路接收一上橋開關驅動訊號及一下橋開關驅動訊號，經配置以在一一般模式及一回授模式下運作，響應於接收到指示該些相電路中的一指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷的該下橋開關驅動訊號，以及接收到指示進入一回授模式的一回授控制訊號時，進入該回授模式，以輸出一回授啟動訊號。關斷模組包括回授偵測單元、電壓調節單元及關斷邏輯單元。回授偵測單元經配置以響應於接收到該回授啟動訊號時，偵測該指定相電路的該輸出節點的一輸出電流，其中若該輸出電流為流向該上橋開關時，則輸出一電壓調節訊號以調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓，直到該輸出電流停止流向該上橋開關時，輸出一下橋開關關斷訊號。電壓調節單元響應於接收到該電壓調節訊號，調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓。關斷邏輯單元經配置以在該回授模式下依據該下橋開關關斷訊號控制該下橋開關切換為關斷。關斷確認模組經配置以偵測該下橋開關是否切換為關斷，且嚮應於偵測到該下橋開關切換為關斷時，輸出一下橋開關關斷確認訊號，其用於指示允許該控制電路控制該上橋 開關導通。導通邏輯單元經配置以依據一下橋開關導通訊號控制該下橋開關導通。其中，在該回授模式下，該控制電路經配置以在接收到該下橋開關關斷確認訊號時，始得以依據一上橋開關驅動訊號控制該上橋開關導通。
在一些實施例中，三相馬達驅動電路更包括一模式驅動電路，依據一預定驅動模式輸出該上橋開關驅動訊號、該下橋開關驅動訊號及該回授模式啟動訊號，其中該預定驅動模式具有用於驅動該馬達的多個相位的一換相順序。
在一些實施例中，換相順序用於指示該馬達的該些相繞組分別依序進入一高電位模式、一低電位模式及一浮接模式，且當該些相繞組的其中之一依據該換相順序的指示而由該低電位模式進入該浮接模式時，該模式驅動電路指示由該低電位模式進入該浮接模式的該相繞組為對應該指定相電路的一指定相繞組，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式。
在一些實施例中，該控制電路在該一般模式下，直接依據該上橋開關驅動訊號及該下橋開關驅動訊號分別控制該上橋開關及該下橋開關導通或關斷。
在一些實施例中，該換相順序用於指示該馬達的該些相繞組所對應的該些相電路的該些輸出節點分別依序進入一預測源電流(source current)狀態及一預測灌電流(sink current)狀態。
在一些實施例中，當該些相電路的該些輸出節點的其中之一依據該換相順序的指示而進入該預測源電流狀態時，該模式驅動電路指示該輸出節點進入該預測源電流狀態的該相電路為該指定相電路，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換 為關斷時，對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式。
在一些實施例中，當該些相繞組的其中之一依據該換相順序的指示而對應的該些相電路的該些輸出節點分別進入該預測源電流狀態時，該模式驅動電路指示由進入該預測源電流狀態的該相電路為該指定相電路，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式，直到該回授偵測單元偵測該輸出電流為0並輸出該下橋開關關斷訊號時，停止輸出該回授控制訊號以指示該控制電路回到該一般模式。
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三相馬達驅動方法，適用於一三相馬達驅動電路，其經配置以驅動一馬達，該三相馬達驅動電路包括一反相器電路、一控制電路、一關斷模組、一關斷確認模組及一導通邏輯單元，該反相器電路包括多個相電路，各對應於該馬達的多個相繞組，且各該些相電路包括連接於一共用電壓源及一輸出節點之間的一上橋開關及連接於該輸出節點及接地端之間的一下橋開關，該三相馬達驅動方法包括：配置該控制電路接收一上橋開關驅動訊號及一下橋開關驅動訊號，以在一一般模式及一回授模式下運作，響應於接收到指示該些相電路中的一指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷的該下橋開關驅動訊號，以及接收到指示進入一回授模式的一回授控制訊號時，進入該回授模式，以輸出一回授啟動訊號；配置該關斷模組的一回授偵測單元，以響應於接收到該回授啟動訊號時，偵測該指定相電路的該輸出節點的一輸出電流，其中若該輸出電流為流向該上橋開關時，則輸出一電壓調節訊號以調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓，直到該輸出電流停止流向該上橋開關時，輸出一下橋開關關斷訊號；配置該關斷模組的一電壓調節單元，響應於接收到該電壓調節訊號，調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓；配置該關 斷模組的一關斷邏輯單元以在該回授模式下依據該下橋開關關斷訊號控制該下橋開關切換為關斷；配置該關斷確認模組以偵測該下橋開關是否切換為關斷，且嚮應於偵測到該下橋開關切換為關斷時，輸出一下橋開關關斷確認訊號，其用於指示允許該控制電路控制該上橋開關導通；配置該導通邏輯單元以依據一下橋開關導通訊號控制該下橋開關導通；配置該控制電路以在該回授模式下，在接收到該下橋開關關斷確認訊號時，始得以依據一上橋開關驅動訊號控制該上橋開關導通。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的三相馬達驅動電路及方法，通過在回授模式下將輸出節點的電壓調節在電源電壓，可避免在驅動馬達運轉時，由於時序動作使馬達產生的逆電流有機會通過上橋開關逆流至電壓源，造成損害。
另一方面，本發明所提供的三相馬達驅動電路及方法可在馬達驅動時序中的特定時段啟用回授模式，以避免在輸出節點進入灌電流(sink current)狀態時進行回授偵測，因此可進而避免使得馬達功耗提升。
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。
1:三相馬達驅動電路
11:馬達
10:反相器電路
12:控制電路
13:關斷模組
14:關斷確認模組
15:導通邏輯單元
18:模式驅動電路
10-1、10-2、10-3:相電路
CMP:比較器
U:U相繞組
V:V相繞組
W:W相繞組
VDD:共用電壓源
Nout1、Nout2、Nout3:輸出節點
Vout:電壓
MH1、MH2、ML3:上橋開關
ML1、ML2、MH3:下橋開關
Emf_A、Emf_B、Emf_C:反電動勢
HS:上橋開關訊號
HSEN:上橋開關驅動訊號
LSEN:下橋開關驅動訊號
FBEN:回授模式啟動訊號
FB:回授啟動訊號
130:回授偵測單元
131:電壓調節單元
132:關斷邏輯單元
Sreg:電壓調節訊號
Soff:下橋開關關斷訊號
VM:預定電壓
LSon:下橋開關導通訊號
Lsoff:下橋開關關斷訊號
Offchk:下橋開關關斷確認訊號
Iout1、Iout2、Iout3:輸出電流
H:高電位模式
L:低電位模式
FL:浮接模式
Iout1’:預測電流
圖1A為本發明實施例的三相馬達驅動電路的電路架構圖。
圖1B為本發明實施例的回授偵測單元及電壓調節單元的電路示意圖。
圖2為本發明實施例的馬達、控制電路、關斷模組、導通邏輯單元及關斷確認單元的電路架構圖。
圖3A為根據本發明實施例的馬達11的U相繞組U、V相繞組V或W相繞組W的反電動勢電壓時序圖。
圖3B為圖3A的放大圖及輸出節點的電流時序圖。
圖4為根據本發明實施例的相電路及馬達在U相繞組由低電位模式進入浮接模式的示意圖。
圖5為依據本發明實施例的三相馬達驅動方法的流程圖。
圖6為根據本發明另一實施例的輸出節點的預測電流時序圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“三相馬達驅動電路及方法”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。
圖1A為本發明實施例的三相馬達驅動電路的電路架構圖，圖2為本發明實施例的馬達、控制電路、關斷模組、導通邏輯單元及關斷確認單元的電路架構圖。
參閱圖1A、圖2所示，本發明實施例提供一種三相馬達驅動電路1，用於驅動一馬達11，其包括反相器電路10、控制電路12、關斷模組13、關斷確認模組14、導通邏輯單元15及模式驅動電路18。
反相器電路10包括相電路10-1、10-2、10-3，各對應於馬達11的U相繞組U、V相繞組V、W相繞組W，其中，相電路10-1包括上橋開關MH1及下橋開關ML1，相電路10-2包括上橋開關MH2及下橋開關ML2，相電路10-3包括上橋開關MH3及下橋開關ML3。
以相電路10-1而言，上橋開關MH1連接於共用電壓源VDD及輸出節點Nout1之間，且共用電壓源VDD具有一預定電壓VM。下橋開關ML1連接於輸出節點Nout1及接地端之間。類似的，相電路10-1與相電路10-2及10-3具有類似架構，其中，上橋開關MH2通過輸出節點Nout2連接於下橋開關ML2，上橋開關MH3通過輸出節點Nout3連接於下橋開關ML3。
一般而言，馬達11具有三個相繞組，分別為U相繞組U、V相繞組V與W相繞組W。由圖2的電路架構可知，反相器電路包括上橋開關MH1、MH2、MH3及下橋開關ML1、ML2、ML3，當上橋開關MH1與下橋開關ML2開啟時，此時馬達運轉的電流，由電源端經上橋開關MH1、馬達11的U相繞組U、V相繞組V，並再經由下橋開關ML2流到接地端。
一般正常的馬達電流控制是由U相繞組U流向V相繞組V，U相繞組U流向W相繞組W，之後換向由U相繞組U流向W相繞組W，換向電流由V相繞組V流向W相繞組W，再由V相繞組V流向U相繞組U，V相繞組V流向W相繞組W。接著，其他的換相持續的控制U相繞組、V相繞組、W相繞組的電流流向，進而控制馬達11的轉向，上述是馬達11的換相方式，但這只是控制馬達11換相的一種，其它的馬達的換相方式，於此不加以贅述。
再者，換相順序可例如為依序排列的UV、UW、VW、VU、WU及WV，其中，U線圈繞組U作為浮接相時產生的反電動勢為Emf_A，V線圈繞組V作為浮接相時產生的反電動勢為Emf_B，W線圈繞組W作為浮接相時產生的反電動勢為Emf_C。
在說明控制電路12的機制之前，首先說明圖1A所示的模式驅動電路18。模式驅動電路18經配置以依據一預定驅動模式輸出上橋開關驅動訊號HSEN、下橋開關驅動訊號LSEN及回授模式啟動訊號FBEN。詳細而言，預定驅動模式具有用於驅動馬達11的U相繞組U、V相繞組V及W相繞組W的換相順序，例如，如前所述的依序排列的UV、UW、VW、VU、WU及WV，並且，依據此換相順序，模式驅動電路18可產生並輸出對應的上橋開關驅動訊號HSEN、下橋開關驅動訊號LSEN及回授模式啟動訊號FBEN。
舉例而言，模式驅動電路18可例如包括一PWM驅動電路，在進行馬達11的速度控制時，可產生PWM訊號作為上述的上橋開關驅動訊號HSEN及下橋開關驅動訊號LSEN，藉此控制上橋開關MH1、MH2、MH3及下橋開關ML1、ML2、ML3。其中，PWM訊號的責任週期與給予馬達11的平均電壓成正比，故可進而控制馬達11的轉速。
進一步詳細而言，在模式驅動電路18驅動馬達11的過程中，將可通過回授模式啟動訊號FBEN來指示控制電路12是否由一般模式進入回授模式，以在特定時間點偵測一指定相電路的輸出節點的電壓，此特定時間點將在下文中進一步說明。
控制電路12可經配置以接收上橋開關驅動訊號HSEN及下橋開關驅動訊號LSEN，並且在一般模式及回授模式下運作。在一般模式下，控制電路12是直接根據上橋開關驅動訊號HSEN產生上橋開關訊號HS來控制對應的上橋開關(例如，上橋開關MH1)，並根據下橋開關驅動訊號LSEN控制對應的下橋開關(例如，下橋開關ML1)導通或關斷。
在本發明的實施例中，當控制電路12接收到的下橋開關驅動訊號LSEN是指示相電路10-1、10-2、10-3中的一指定相電路的下橋開關由導通切換為關斷時，以及接收到指示進入回授模式的回授控制訊號FBEN時，控制 電路12進入回授模式，以輸出回授啟動訊號FB。例如，當指定相電路為相電路10-1，接收到的下橋開關驅動訊號LSEN是指示相電路10-1的下橋開關ML1由導通切換為關斷，且接收到指示進入回授模式的回授控制訊號FBEN時，控制電路12進入回授模式，以輸出回授啟動訊號FB指示需對對應於的U相繞組U的相電路10-1的輸出節點Nout1進行回授偵測。
關斷模組13包括回授偵測單元130、電壓調節單元131及關斷邏輯單元132。回授偵測單元130經配置以響應於接收到回授啟動訊號FB時，偵測指定相電路的輸出節點的輸出電流。例如，若指定相電路為相電路10-1，回授偵測單元130響應於接收到回授啟動訊號FB時，偵測相電路10-1的輸出節點Nout1的輸出電流。
其中，若所偵測的輸出電流指示輸出電流為由輸出節點Nout1時流向上橋開關MH1時，例如，輸出電流小於0，則輸出電壓調節訊號Sreg，直到輸出電流停止流向上橋開關MH1時，例如，輸出電流為0時，停止輸出電壓調節訊號Sreg，改為輸出下橋開關關斷訊號Soff。電壓調節單元131響應於接收到電壓調節訊號Sreg，調節輸出節點Nout的電壓Vout接近預定電壓VM。
在一些實施例中，可通過偵測輸出節點Nout1的電壓Vout來偵測輸出電流，例如，可參考圖1B，其為本發明實施例的回授偵測單元及電壓調節單元的電路示意圖。如圖所示，可通過設置一比較器CMP來實現回授偵測單元130及電壓調節單元131的功能。當輸出電流流向上橋開關MH1(例如為負)，電壓Vout會被比較器CMP調節在接近預定電壓VM的電位，而當輸出電流停止流向上橋開關MH1(例如為正)，電壓Vout則會因比較器CMP未觸發而掉至0V，因此，可藉此偵測輸出電流的流向，並自動進行調節。
關斷邏輯單元132經配置以在回授模式下依據下橋開關關斷訊號Soff產生下橋開關關斷訊號Lsoff來控制下橋開關切換為關斷。
關斷確認模組14經配置以偵測下橋開關ML1是否切換為關斷，且嚮應於偵測到下橋開關ML1切換為關斷時，輸出下橋開關關斷確認訊號Offchk，其用於指示允許控制電路12控制上橋開關MH1導通。
導通邏輯單元15經配置以依據下橋開關導通訊號LSon控制下橋開關ML1導通。其中，在回授模式下，控制電路12經配置以在接收到下橋開關關斷確認訊號Offchk時，始得以依據上橋開關驅動訊號HSEN控制上橋開關導通。
模式驅動電路18可在特定時間點啟動回授模式來偵測一指定相電路的輸出節點的電壓，此特定時間點可例如是馬達11的U相繞組U、V相繞組V或W相繞組W由低電位模式L進入浮接模式FL時。
進一步參考圖3A及3B，圖3A為根據本發明實施例的馬達11的U相繞組U、V相繞組V或W相繞組W的反電動勢電壓時序圖，圖3B為圖3A的放大圖及輸出節點的電流時序圖。
詳細而言，前述的換相順序可用於指示馬達11的U相繞組U、V相繞組V及W相繞組W分別依序進入高電位模式H、低電位模式L及浮接模式FL，且當U相繞組U、V相繞組V及W相繞組W的其中之一依據換相順序的指示而由低電位模式L進入浮接模式FL時，模式驅動電路18指示由低電位模式L進入浮接模式FL的相繞組為對應指定相電路的指定相繞組。
在此情形下，在模式驅動電路18輸出的下橋開關驅動訊號LSEN指示指定相電路的下橋開關由導通切換為關斷時，開啟回授，亦即對應輸出指示控制電路12進入回授模式的回授控制訊號FBEN，例如，可為具有高電位的回授控制訊號FBEN。
例如，假定此時處在圖3A的虛線處，由於U相繞組U由低電位模式L進入浮接模式FL，因此指定相繞組為U相繞組U。進一步，可參考圖4， 其為根據本發明實施例的相電路及馬達在U相繞組U由低電位模式L進入浮接模式FL的示意圖。可知，U相繞組U上產生的反電動勢Emf_A為高電位，進而將產生由輸出節點Nout1流出的輸出電流Iout1，而分別相對於輸出節點Nout2及Nout3的輸出電流Iout2及Iout3的方向如圖3A所示。
此時，由於上橋開關MH1處在關斷狀態，若不對輸出節點Nout1的電壓進行調節，則將可能產生流向共用電壓源VDD的逆電流。然而，由於U相繞組U由低電位模式L進入浮接模式FL，因此，模式驅動電路18輸出指示控制電路12進入回授模式的回授控制訊號FBEN，響應於接收到回授控制訊號FBEN，此時控制電路12進入回授模式，輸出回授啟動訊號FB。
接著，回授偵測單元130響應於接收到回授啟動訊號FB時，偵測指定相電路(U相繞組U)的輸出節點Nout1的輸出電流Iout1。
此時，回授偵測單元130將會偵測到輸出電流Iout1為流出輸出節點Nout1(例如偵測到輸出電流小於0)，則輸出電壓調節訊號Sreg。電壓調節單元131響應於接收到電壓調節訊號Sreg，調節輸出節點Nout1的電壓接近預定電壓VM，進而使U相繞組U的電感電流在調節的過程中由下橋開關ML1流出而逐漸衰減，直到輸出電流Iout1為0為止。
直到輸出電流Iout1為0時，回授偵測單元130停止輸出電壓調節訊號Sreg，改為輸出下橋開關關斷訊號Soff。關斷邏輯單元132此時才依據下橋開關關斷訊號Soff控制下橋開關ML1切換為關斷。
於此同時，響應於下橋開關ML1已切換為關斷，關斷確認模組14偵測到下橋開關ML1切換為關斷，輸出下橋開關關斷確認訊號Offchk，以指示允許控制電路12控制上橋開關MH1導通。
由於上述流程是發生在下橋開關控制訊號LSEN指示下橋開關ML1由導通切換為關斷的過程中發生，而上橋開關控制訊號HSEN理論上與下 橋開關控制訊號LSEN為相對的，因此可知上橋開關控制訊號HSEN會指示將上橋開關MH1由關斷切換為導通。因此，控制電路12接收到指示將上橋開關MH1由關斷切換為導通的上橋開關控制訊號HSEN時，會在接收到下橋開關關斷確認訊號Offchk後才控制上橋開關MH1導通，以此方式進行切換循環。
依據上述流程，本發明實施例還提供一種三相馬達驅動方法，其適用於上述實施例中的三相馬達驅動電路。可參考圖5所示，其為根據本發明實施例的三相馬達驅動方法的流程圖。
如圖所示，三相馬達驅動方法可包括下列步驟：
步驟S100：配置模式驅動電路依據預定驅動模式輸出上橋開關驅動訊號、下橋開關驅動訊號及回授模式啟動訊號。
步驟S101：當多個相繞組的其中之一由低電位模式進入浮接模式時，配置模式驅動電路指示該相繞組為對應指定相電路的指定相繞組。
步驟S102：在模式驅動電路輸出的下橋開關驅動訊號指示指定相電路的下橋開關由導通切換為關斷時，配置模式驅動電路對應輸出指示控制電路進入回授模式的回授控制訊號。
步驟S103：配置控制電路判斷是否接收到指示進入回授模式的回授控制訊號。若否，則進入步驟S104，進入一般模式直接依據上橋開關驅動訊號及下橋開關驅動訊號控制上橋開關及下橋開關。
若是，則進入步驟S105，控制電路進入回授模式，輸出回授啟動訊號至回授偵測單元。
響應於回授偵測單元接收到回授啟動訊號，進入步驟S106：配置回授偵測單元偵測指定相電路的輸出節點的輸出電流是否為流向上橋開關。
若否，則進入步驟S107，配置回授偵測單元輸出下橋開關關斷 訊號，使關斷邏輯單元控制下橋開關切換為關斷。
若是，則進入步驟S108，配置回授偵測單元輸出電壓調節訊號，使電壓調節單元調節輸出節點的電壓接近預定電壓。
步驟S109：直到輸出電流停止流向上橋開關時，回授偵測單元輸出下橋開關關斷訊號，使關斷邏輯單元控制下橋開關切換為關斷。
於此之後，關斷確認模組偵測到下橋開關切換為關斷，輸出下橋開關關斷確認訊號，以指示允許控制電路控制上橋開關導通。
因此，上述的三相馬達驅動電路及方法可在馬達驅動時序中，當馬達的相繞組由低電壓模式進入浮接模式成為指定相繞組時，啟用回授模式來調節對應的相電路的輸出節點電壓，以避免在驅動馬達運轉時，由於時序動作使馬達產生的逆電流有機會通過上橋開關逆流至電壓源。
需要說明的是，前述的預定驅動模式可由使用者進行設計，因此，可預期的，預定驅動模式採用的換相順序可用於指示馬達11的相繞組所對應的相電路的輸出節點分別依序進入一預測源電流(source current)狀態及一預測灌電流(sink current)狀態。可進一步參考圖6，其為根據本發明另一實施例的輸出節點的預測電流時序圖，其以對應於U相繞組U的相電路10-1為例，顯示了輸出節點Nout1進入預測源電流狀態及預測灌電流狀態時，可能產生的預測電流Iout1’。
在此前提下，當該些相電路的該些輸出節點的其中之一依據換相順序的指示而進入預測源電流狀態時，模式驅動電路18可指示輸出節點進入預測源電流狀態的相電路為指定相電路，且在模式驅動電路18輸出的下橋開關驅動訊號LSEN指示指定相電路的下橋開關由導通切換為關斷時，對應輸出回授控制訊號FBEN以指示控制電路12進入回授模式。
在優選實施例中，可進一步配置模式驅動電路18直到回授偵測 單元130偵測輸出電流為0並輸出下橋開關關斷訊號時，停止輸出回授控制訊號FBEN以指示控制電路12回到一般模式。
換言之，與先前實施例的差異僅在於模式驅動電路18指示控制電路12進入回授模式的時間點略有不同，但基本上皆是啟用回授模式來調節對應的相電路的輸出節點電壓，以避免在驅動馬達運轉時，由於時序動作使馬達產生的逆電流有機會通過上橋開關逆流至電壓源。
需要說明的是，雖然本發明的實施例是針對下橋開關進行控制，然而，可設想的，亦可在進入回授模式後，偵測輸出節點的輸出電流，而後針對上橋開關進行控制，亦可達成相同的效果，本發明不在此贅述。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的三相馬達驅動電路及方法，通過在回授模式下將輸出節點的電壓調節在電源電壓，可避免在驅動馬達運轉時，由於時序動作使馬達產生的逆電流有機會通過上橋開關逆流至電壓源，造成損害。
另一方面，本發明所提供的三相馬達驅動電路及方法可在馬達驅動時序中的特定時段啟用回授模式，以避免在輸出節點進入灌電流(sink current)狀態時進行回授偵測，因此可進而避免使得馬達功耗提升。
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。
1：三相馬達驅動電路 11：馬達 12：控制電路 13：關斷模組 14：關斷確認模組 15：導通邏輯單元 18：模式驅動電路 HS：上橋開關訊號 LSoff：下橋開關關斷訊號 10-1：相電路 U：U相繞組 V：V相繞組 W：W相繞組 VDD：共用電壓源 Nout1：輸出節點 Vout：電壓 MH1：上橋開關 ML1：下橋開關 Emf_A：反電動勢 Emf_B：反電動勢 Emf_C：反電動勢 HSEN：上橋開關驅動訊號 LSEN：下橋開關驅動訊號 FBEN：回授模式啟動訊號 FB：回授啟動訊號 130：回授偵測單元 131：電壓調節單元 132：關斷邏輯單元 Soff：下橋開關關斷訊號 Sreg：電壓調節訊號 LSon：下橋開關導通訊號 Offchk：下橋開關關斷確認訊號

Claims (14)

  1. 一種三相馬達驅動電路，用於驅動一馬達，其包括：一反相器電路，包括多個相電路，各對應於該馬達的多個相繞組，其中各該些相電路包括：一上橋開關，連接於一共用電壓源及一輸出節點之間，其中該共用電壓源具有一預定電壓；及一下橋開關，連接於該輸出節點及接地端之間；一控制電路，接收一上橋開關驅動訊號及一下橋開關驅動訊號，經配置以在一一般模式及一回授模式下運作，響應於接收到指示該些相電路中的一指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷的該下橋開關驅動訊號，以及接收到指示進入一回授模式的一回授控制訊號時，進入該回授模式，以輸出一回授啟動訊號；一關斷模組，包括：一回授偵測單元，經配置以響應於接收到該回授啟動訊號時，偵測該指定相電路的該輸出節點的一輸出電流，其中若該輸出電流指示該輸出電流為流向該上橋開關時，則輸出一電壓調節訊號以調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓，直到該輸出電流停止流向該上橋開關時，輸出一下橋開關關斷訊號；一電壓調節單元，響應於接收到該電壓調節訊號，調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓；一關斷邏輯單元，經配置以在該回授模式下依據該下橋開關關斷訊號控制該下橋開關切換為關斷；一關斷確認模組，經配置以偵測該下橋開關是否切換為關斷，且嚮應於偵測到該下橋開關切換為關斷時，輸出一下橋開關關斷確認訊號，其用於指示允許該控制電路控制該上橋 開關導通；一導通邏輯單元，經配置以依據一下橋開關導通訊號控制該下橋開關導通，其中在該回授模式下，該控制電路經配置以在接收到該下橋開關關斷確認訊號時，始得以依據一上橋開關驅動訊號控制該上橋開關導通。
  2. 如請求項1所述的三相馬達驅動電路，更包括一模式驅動電路，依據一預定驅動模式輸出該上橋開關驅動訊號、該下橋開關驅動訊號及該回授模式啟動訊號，其中該預定驅動模式具有用於驅動該馬達的該些相繞組的一換相順序。
  3. 如請求項2所述的三相馬達驅動電路，其中，該換相順序用於指示該馬達的該些相繞組分別依序進入一高電位模式、一低電位模式及一浮接模式，且當該些相繞組的其中之一依據該換相順序的指示而由該低電位模式進入該浮接模式時，該模式驅動電路指示由該低電位模式進入該浮接模式的該相繞組為對應該指定相電路的一指定相，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式。
  4. 如請求項2所述的三相馬達驅動電路，其中該控制電路在該一般模式下，直接依據該上橋開關驅動訊號及該下橋開關驅動訊號分別控制該上橋開關及該下橋開關導通或關斷。
  5. 如請求項2所述的三相馬達驅動電路，其中該換相順序用於指示該馬達的該些相繞組所對應的該些相電路的該些輸出節點產生的預測電流的大小，而分別依序進入一預測源電流(source current)狀態及一預測灌電流(sink current)狀態。
  6. 如請求項5所述的三相馬達驅動電路，其中當該些相電路的 該些輸出節點的其中之一依據該換相順序的指示而進入該預測源電流狀態時，該模式驅動電路指示該輸出節點進入該預測源電流狀態的該相電路為該指定相電路，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式。
  7. 如請求項5所述的三相馬達驅動電路，其中當該些相繞組的其中之一依據該換相順序的指示而對應的該些相電路的該些輸出節點分別進入該預測源電流狀態時，該模式驅動電路指示由進入該預測源電流狀態的該相電路為該指定相電路，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式，直到該回授偵測單元偵測該輸出電流為0並輸出該下橋開關關斷訊號時，停止輸出該回授控制訊號以指示該控制電路回到該一般模式。
  8. 一種三相馬達驅動方法，適用於一三相馬達驅動電路，其經配置以驅動一馬達，該三相馬達驅動電路包括一反相器電路、一控制電路、一關斷模組、一關斷確認模組及一導通邏輯單元，該反相器電路包括多個相電路，各對應於該馬達的多個相繞組，且各該些相電路包括連接於一共用電壓源及一輸出節點之間的一上橋開關及連接於該輸出節點及接地端之間的一下橋開關，該三相馬達驅動方法包括：配置該控制電路接收一上橋開關驅動訊號及一下橋開關驅動訊號，以在一一般模式及一回授模式下運作，響應於接收到指示該些相電路中的一指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷的該下橋開關驅動訊號，以及接收到指示進入一回授模式的一回授控制訊號時，進入該回授模式，以輸 出一回授啟動訊號；配置該關斷模組的一回授偵測單元，以響應於接收到該回授啟動訊號時，偵測該指定相電路的該輸出節點的一輸出電流，其中若該輸出電流為流向該上橋開關時，則輸出一電壓調節訊號以調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓，直到該輸出電流停止流向該上橋開關時，輸出一下橋開關關斷訊號；配置該關斷模組的一電壓調節單元，響應於接收到該電壓調節訊號，調節該輸出節點的電壓接近該預定電壓；配置該關斷模組的一關斷邏輯單元以在該回授模式下依據該下橋開關關斷訊號控制該下橋開關切換為關斷；配置該關斷確認模組以偵測該下橋開關是否切換為關斷，且嚮應於偵測到該下橋開關切換為關斷時，輸出一下橋開關關斷確認訊號，其用於指示允許該控制電路控制該上橋開關導通；配置該導通邏輯單元以依據一下橋開關導通訊號控制該下橋開關導通，配置該控制電路以在該回授模式下，在接收到該下橋開關關斷確認訊號時，始得以依據一上橋開關驅動訊號控制該上橋開關導通。
  9. 如請求項8所述的三相馬達驅動方法，其中該三相馬達驅動電路更包括一模式驅動電路，且該三相馬達驅動方法更包括配置該模式驅動電路依據一預定驅動模式輸出該上橋開關驅動訊號、該下橋開關驅動訊號及該回授模式啟動訊號，其中該預定驅動模式具有用於驅動該馬達的該些相繞組的一換相順序。
  10. 如請求項9所述的三相馬達驅動方法，其中，該換相順序用 於指示該馬達的該些相繞組分別依序進入一高電位模式、一低電位模式及一浮接模式，且該三相馬達驅動方法更包括：當該些相繞組的其中之一依據該換相順序的指示而由該低電位模式進入該浮接模式時，配置該模式驅動電路指示由該低電位模式進入該浮接模式的該相繞組為對應該指定相電路的一指定相繞組，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，配置該模式驅動電路對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式。
  11. 如請求項9所述的三相馬達驅動方法，更包括配置該控制電路在該一般模式下，直接依據該上橋開關驅動訊號及該下橋開關驅動訊號分別控制該上橋開關及該下橋開關導通或關斷。
  12. 如請求項9所述的三相馬達驅動方法，其中該換相順序用於指示該馬達的該些相繞組所對應的該些相電路的該些輸出節點產生的預測電流的大小，而分別依序進入一預測源電流(source current)狀態及一預測灌電流(sink current)狀態。
  13. 如請求項12所述的三相馬達驅動方法，更包括：當該些相電路的該些輸出節點的其中之一依據該換相順序的指示而進入該預測源電流狀態時，配置該模式驅動電路指示該輸出節點進入該預測源電流狀態的該相電路為該指定相電路，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，配置該模式驅動電路對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式。
  14. 如請求項12所述的三相馬達驅動方法，更包括：當該些相繞組的其中之一依據該換相順序的指示而對應的該 些相電路的該些輸出節點分別進入該預測源電流狀態時，配置該模式驅動電路指示該輸出節點進入該預測源電流狀態的該相電路為該指定相電路，且在該模式驅動電路輸出的該下橋開關驅動訊號指示該指定相電路的該下橋開關由導通切換為關斷時，配置該模式驅動電路對應輸出該回授控制訊號以指示該控制電路進入該回授模式，直到該回授偵測單元偵測該輸出電流為0並輸出該下橋開關關斷訊號時，停止輸出該回授控制訊號以指示該控制電路回到該一般模式。
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