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馬達驅動裝置及用于該裝置的鎖定保護與待機控制電路.pdf

關 鍵 詞:
馬達 驅動 裝置 用于 鎖定 保護 待機 控制電路
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摘要
申請專利號:

CN201110155514.0

申請日:

2011.06.10

公開號:

CN102820842B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02P 7/29申請日:20110610|||公開
IPC分類號: H02P7/29 主分類號: H02P7/29
申請人: 尼克森微電子股份有限公司
發明人: 張嘉榮; 張維麟
地址: 中國臺灣新北市
優先權:
專利代理機構: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290 代理人: 姚垚;項榮
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201110155514.0

授權公告號:

102820842B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2013.01.30|||2012.12.12

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種馬達驅動裝置,包括一鎖定保護單元、一待機模式判斷單元與一馬達控制電路,其中,鎖定保護單元接收一霍爾信號,并據以產生一鎖定信號;待機模式判斷單元接收一脈沖寬度調變信號與來自鎖定保護單元的鎖定信號,并依據此脈沖寬度調變信號與鎖定信號產生一待機模式控制信號;鎖定保護單元則是依據此待機模式控制信號,決定是否停止產生鎖定信號;馬達控制電路接收脈沖寬度調變信號與待機模式控制信號以控制馬達轉動,并依據前述待機模式控制信號與鎖定信號決定其運作模式。本發明協調馬達鎖定保護與待機模式的操作,并在適當的時候自動進入或脫離待機模式。

權利要求書

1.一種馬達驅動裝置,以控制一馬達的轉動,其特征在于,該馬
達驅動裝置包括:
一鎖定保護單元,依據一馬達轉動信號,以產生一鎖定信號;
一待機模式判斷單元,接收一脈沖寬度調變信號與該鎖定信號,
并依據該脈沖寬度調變信號與該鎖定信號產生一待機模式控制信號,
該鎖定保護單元依據該待機模式控制信號,決定是否停止該鎖定信號;
以及
一馬達控制電路,依據該脈沖寬度調變信號與該待機模式控制信
號控制該馬達的轉動。
2.如權利要求1所述的馬達驅動裝置,其特征在于,該鎖定保護
單元偵測到該馬達停止轉動超過一第一預定時間長度后,產生該鎖定
信號。
3.如權利要求1所述的馬達驅動裝置,其特征在于該馬達控制電
路依據該待機模式控制信號決定是否切換至一待機模式。
4.如權利要求3所述的馬達驅動裝置,其特征在于,當該待機模
式控制信號是對應于一待機模式時,該鎖定保護單元停止產生該鎖定
信號。
5.如權利要求4所述的馬達驅動裝置,其特征在于,當該脈沖寬
度調變信號是對應于一停止驅動狀態,該待機模式判斷單元接收該鎖
定信號后,產生對應于該待機模式的該待機模式控制信號。
6.如權利要求5所述的馬達驅動裝置,其特征在于,當該脈沖寬
度調變信號是由該停止驅動狀態回復至一正常驅動狀態,該待機模式
判斷單元依據該脈沖寬度調變信號產生對應于一正常模式的該待機模
式控制信號使該鎖定保護單元恢復正常運作。
7.如權利要求1所述的馬達驅動裝置,其特征在于,該待機模式
判斷單元具有一邏輯電路,依據該脈沖寬度調變信號與該鎖定信號產
生該待機模式控制信號,該邏輯電路包括一栓鎖電路或一正反器。
8.一種用于馬達驅動裝置的鎖定保護與待機控制電路,其特征在
于,該馬達驅動裝置是依據一脈沖寬度調變信號控制一馬達轉動,該
鎖定保護與待機控制電路包括:
一鎖定保護單元,依據一馬達轉動信號,以產生一鎖定信號;以

一待機模式判斷單元,接收該脈沖寬度調變信號與該鎖定信號,
并依據該脈沖寬度調變信號與該鎖定信號產生一待機模式控制信號,
該鎖定保護單元依據該待機模式控制信號,決定是否停止該鎖定信號。
9.如權利要求8所述的鎖定保護與待機控制電路,其特征在于,
該鎖定保護單元偵測到該馬達停止轉動超過一第一預定時間長度后,
產生該鎖定信號。
10.如權利要求8所述的鎖定保護與待機控制電路,其特征在于
當該待機模式控制信號是對應于一待機模式時,該鎖定保護單元停止
產生該鎖定信號。
11.如權利要求10所述的鎖定保護與待機控制電路,其特征在于,
當該脈沖寬度調變信號是對應于一停止驅動狀態,該待機模式判斷單
元接收該鎖定信號后,產生對應于該待機模式的該待機模式控制信號。
12.如權利要求11所述的鎖定保護與待機控制電路,其特征在于,
當該脈沖寬度調變信號是對應于該停止驅動狀態,該鎖定保護單元輸
出的該鎖定信號是一脈沖信號。
13.如權利要求11所述的鎖定保護與待機控制電路,其特征在于,
當該脈沖寬度調變信號是由該停止驅動狀態回復至一正常驅動狀態,
該待機模式判斷單元依據該脈沖寬度調變信號產生對應于一正常模式
的該待機模式控制信號使該鎖定保護單元恢復正常運作。
14.如權利要求9所述的鎖定保護與待機控制電路,其特征在于,
該鎖定保護單元具有一鎖定保護電路與一震蕩器,該鎖定保護電路具
有至少一計數器,并依據該震蕩器所產生的一震蕩信號計算該第一默
認時間長度。
15.如權利要求8所述的鎖定保護與待機控制電路,其特征在于,
該待機模式判斷單元具有一邏輯電路,依據該脈沖寬度調變信號與該
鎖定信號產生該待機模式控制信號,該邏輯電路包括一栓鎖電路或一
正反器。

說明書

馬達驅動裝置及用于該裝置的鎖定保護與待機控制電路

技術領域

本發明涉及一種馬達驅動裝置,特別涉及一種利用脈沖寬度調變
信號控制馬達轉速的馬達驅動裝置。

背景技術

利用脈沖寬度調變信號控制馬達轉速的技術廣泛應用于直流馬達
驅動電路。此技術利用頻率遠高于馬達換相速度的脈沖寬度調變信號,
通過調整脈沖寬度調變信號的工作周期(duty?cycle),即可調整充電電
流對于馬達線圈的充電時間,進而控制線圈電流的大小及馬達轉速。

對于直流馬達驅動電路而言,有兩個重要的馬達運作狀態需納入
考慮。首先,在馬達長時間不需運作的情況下,驅動電路必須能適時
進入待機模式(standby?mode)以節省耗能,同時對于馬達突然啟動需
求作好準備。此外,在馬達受到外力阻擋而無法順利轉動的情況下,
驅動電路必須能正確判斷此馬達鎖定的現象,并改變充電電流對于馬
達線圈的充電行為,以防止過熱損毀。

就前者而言,典型的方法是通過計算脈沖寬度調變信號為低電位
的持續時間,來判斷直流馬達驅動電路是否需進入待機模式。當脈沖
寬度調變信號為低電位的時間超過一預設時間長度,直流馬達驅動電
路即進入待機模式,以節省功耗。

就后者而言,典型的方法是在馬達因外力而停止轉動時,施以特
殊的驅動控制。舉例來說,在偵測到馬達鎖定后(即馬達停止轉動超
過一預定時間),即停止原本的脈沖寬度調變信號,而改以一固定周期
的脈沖信號取代之,以便在馬達轉動障礙排除后能夠恢復馬達正常轉
動。

如前述,鎖定保護功能通過偵測來自馬達的霍爾信號(hall?signal),
判斷馬達的轉動狀態以決定是否進行鎖定保護。待機模式則是通過偵
測脈沖寬度調變信號為低電位的持續時間,判斷是否進入待機模式。
在鎖定保護狀態下,驅動電路所產生的脈沖信號不同于待機模式與正
常轉動時的脈沖寬度調變信號。因此,如何適當地協調馬達鎖定保護
與待機模式的操作,即為本領域一重要問題。

發明內容

有鑒于此,本發明的主要目的是提出一種馬達驅動裝置與用于此
馬達驅動裝置的鎖定保護與待機控制電路,以協調馬達鎖定保護與待
機模式的操作,并在適當的時候自動進入或脫離待機模式。

為達到上述目的,本發明提供一種馬達驅動裝置。此馬達驅動裝
置包括一鎖定保護單元、一待機模式判斷單元與一馬達控制電路。其
中,鎖定保護單元接收一霍爾信號,并據以產生一鎖定信號。待機模
式判斷單元接收一脈沖寬度調變信號與來自鎖定保護單元的鎖定信
號,并依據此脈沖寬度調變信號與鎖定信號產生一待機模式控制信號。
鎖定保護單元則是依據此待機模式控制信號,決定是否停止產生鎖定
信號。馬達控制電路接收脈沖寬度調變信號與待機模式控制信號以控
制馬達轉動,并依據前述待機模式控制信號與鎖定信號決定其運作模
式。

換句話說,一種馬達驅動裝置,以控制一馬達的轉動,該馬達驅
動裝置包括:一鎖定保護單元,依據一馬達轉動信號,以產生一鎖定
信號;一待機模式判斷單元,接收一脈沖寬度調變信號與該鎖定信號,
并依據該脈沖寬度調變信號與該鎖定信號產生一待機模式控制信號,
該鎖定保護單元依據該待機模式控制信號,決定是否停止該鎖定信號;
以及一馬達控制電路,依據該脈沖寬度調變信號與該待機模式控制信
號控制該馬達的轉動。

本發明亦提供一種用于馬達驅動裝置的鎖定保護與待機控制電
路。此鎖定保護與待機控制電路包括一鎖定保護單元與一待機模式判
斷單元。鎖定保護單元依據一馬達轉動信號產生一鎖定信號。待機模
式判斷單元接收用以控制馬達轉動的脈沖寬度調變信號與前述鎖定信
號,并依據脈沖寬度調變信號與鎖定信號產生一待機模式控制信號。
此外,鎖定保護單元依據來自待機模式判斷單元的待機模式控制信號,
決定是否停止鎖定信號。

換句話說,一種用于馬達驅動裝置的鎖定保護與待機控制電路,
該馬達驅動裝置是依據一脈沖寬度調變信號控制一馬達轉動,該鎖定
保護與待機控制電路包括:一鎖定保護單元,依據一馬達轉動信號,
以產生一鎖定信號;以及一待機模式判斷單元,接收該脈沖寬度調變
信號與該鎖定信號,并依據該脈沖寬度調變信號與該鎖定信號產生一
待機模式控制信號,該鎖定保護單元依據該待機模式控制信號,決定
是否停止該鎖定信號。

本發明提出的一種馬達驅動裝置與用于此馬達驅動裝置的鎖定保
護與待機控制電路,以協調馬達鎖定保護與待機模式的操作,并在適
當的時候自動進入或脫離待機模式。

關于本發明的優點與精神可以根據以下的詳述及所附附圖得到進
一步的了解。

附圖說明

圖1為本發明馬達驅動裝置一較佳實施例的示意圖;

圖1A為本發明鎖定保護與待機控制電路一較佳實施例的示意圖;

圖1B為本發明鎖定保護與待機控制電路的邏輯電路實施例一的
示意圖;

圖1C為本發明鎖定保護與待機控制電路的邏輯電路實施例二的
示意圖;

圖2為圖1A的鎖定保護與待機控制電路一較佳實施例的時序圖;

圖3為本發明鎖定保護單元一較佳實施例的示意圖;

圖4為圖3的鎖定保護單元一較佳實施例的時序圖;

圖5為本發明逆向電流防止電路與馬達驅動裝置一較佳實施例的
時序圖;

圖6為本發明通過偵測馬達線圈的端點電壓控制馬達控制電路進
行換相的換相流程。

【主要元件附圖標記說明】

鎖定保護與待機控制電路120

馬達轉動偵測電路140

馬達控制電路160

方波信號FG

霍爾偵測器142

霍爾信號H+,H-

磁滯比較器144

鎖定保護單元121

待機模式判斷單元123

鎖定信號LOCK

脈沖寬度調變信號PWM

待機模式控制信號STB

鎖定保護電路122

震蕩器127

反向器128

震蕩信號OSC

延遲電路125

反向器126

邏輯電路124

反向脈沖寬度調變信號PWMB

控制信號EN

第一計數器1222

第二計數器1224

第三計數器1226

輸出信號C1,C2,C3

馬達線圈170

單相馬達驅動電路180

開關元件M1,M2,M3,M4

逆向電流防止電路190

接點VA,VB

閘極控制信號A,B,C,D

電源端Vm

放電控制信號Discharge

待機模式判斷單元223

邏輯電路224

延遲電路225

或非門2242,2244,2246

反向器2248

鎖定保護單元221

鎖定保護電路222

反向器228

待機模式判斷單元323

邏輯電路324

延遲電路325

與非門3242,3244,3246

反向器3248

鎖定保護單元321

鎖定保護電路322

具體實施方式

圖1為本發明直流馬達驅動裝置一較佳實施例的示意圖。如圖1
中所示,此直流馬達驅動裝置具有一鎖定保護與待機控制電路120、一
馬達轉動偵測電路140與一馬達控制電路160。

馬達轉動偵測電路140偵測馬達的轉動狀態,以產生一方波信號
FG(亦即馬達轉動信號)。本實施例的馬達轉動偵測電路140具有一霍
爾偵測器142用以偵測馬達的轉動狀態。在馬達轉動時,霍爾偵測器
142會輸出一對頻率與馬達轉速相同的霍爾信號H+,H-。霍爾信號H+,
H-經過磁滯比較器144轉換后,即會產生頻率與馬達轉速相依的方波
信號FG。鎖定保護與待機控制電路120即可依據此方波信號FG判斷
馬達轉動是否存在阻礙。

鎖定保護與待機控制電路120具有一鎖定保護單元121與一待機
模式判斷單元123。其中,鎖定保護單元121接收來自馬達轉動偵測電
路140的方波信號FG,以產生一鎖定信號LOCK。為了防止產生誤判,
鎖定保護單元121內具有一計數器(圖未示),以計算馬達停止轉動的
時間長度。在鎖定保護單元121偵測到馬達停止轉動超過一第一預定
時間長度后,即產生鎖定信號LOCK,通知馬達控制電路160啟動鎖
定保護(lock?protection)功能。舉例來說,馬達控制電路160在接收
到鎖定信號LOCK后,可利用一固定周期的脈沖信號取代原本的脈沖
寬度調變信號PWM來驅動馬達轉動,以防止長時間充電而燒毀電路,
同時減少耗電。此外,在馬達的轉動障礙排除后,固定周期的脈沖信
號亦能夠自動使馬達恢復正常轉動。

待機模式判斷單元123接收一脈沖寬度調變信號PWM與來自鎖
定保護單元的鎖定信號LOCK,并依據此脈沖寬度調變信號PWM與鎖
定信號LOCK產生一待機模式控制信號STB,通知馬達控制電路160
進入待機模式。此外,鎖定保護單元121亦依據來自待機模式判斷單
元123的待機模式控制信號STB,決定是否停止產生鎖定信號LOCK。
舉例來說,在待機模式控制信號STB顯示為待機模式時,鎖定保護單
元121隨即停止產生鎖定信號LOCK,并且,在待機模式控制信號STB
顯示系統從待機模式回復至正常模式后,鎖定保護單元121再度開始
計算第一預定時間長度。

圖1A為本發明鎖定保護與待機控制電路120一較佳實施例的電路
示意圖。如圖1A所示,鎖定保護單元121具有一鎖定保護電路122、
一震蕩器127與一反向器128。鎖定保護電路122接收來自馬達轉動偵
測電路140的方波信號FG,其內部并具有一計數器。振蕩器127是用
以產生計數器計算時間所需的一震蕩信號OSC。鎖定保護電路122偵
測到馬達停止轉動超過一第一預定時間長度后,隨即產生鎖定信號
LOCK。

待機模式判斷單元123具有一延遲電路(De-glitch)125、一反向
器126、一邏輯電路124。延遲電路125是用以防止噪聲對于脈沖寬度
調變信號PWM的影響。反向器126是用以將延遲電路125輸出的脈沖
寬度調變信號PWM轉換為反向脈沖寬度調變信號PWMB。邏輯電路
124(例如一正反器電路(flip-flop))接收此反向脈沖寬度調變信號
PWMB與來自鎖定保護單元121的鎖定信號LOCK,據以產生待機模
式控制信號STB。

鎖定保護單元121內的鎖定保護電路122通過一反向器128接收
此待機模式控制信號STB,并依據此待機模式控制信號STB決定是否
停止產生鎖定信號LOCK并重新進行鎖定保護時間(即前述第一預定
時間長度)的計算。舉例來說,在待機模式控制信號STB顯示為待機
模式時,鎖定保護單元121隨即停止產生鎖定信號LOCK,并且,在
待機模式控制信號STB顯示系統從待機模式回復至正常模式后,鎖定
保護單元121再度開始計算第一預定時間長度。

圖1B與圖1C顯示本發明邏輯電路二個不同的實施例。如圖1B
所示,在實施例一中,待機模式判斷單元223具有一邏輯電路224與
一延遲電路225。此邏輯電路224由三個或非門(NOR)2242,2244,
2246與一個反向器2248所構成。來自鎖定保護單元221的鎖定信號
LOCK通過反向器2248輸入至或非門2242,此或非門2242同時接收
來自延遲電路225的脈沖寬度調變信號PWM,并于脈沖寬度調變信號
PWM與鎖定信號LOCK的反向信號均為低電位時,輸出高電位信號。

或非門2244與2246構成一或非門栓鎖電路(RS?latch)。其重置
端是接收來自延遲電路225的脈沖寬度調變信號PWM,設定端則是接
收來自或非門2242的輸出信號。當脈沖寬度調變信號PWM為低電位,
且設定端的信號為高電位以顯示鎖定信號LOCK為高電位,此或非門
栓鎖電路的輸出端即會輸出高電位的待機模式控制信號STB,通知系
統進入待機狀態。

鎖定保護單元221內的鎖定保護電路222通過反向器228接收待
機模式控制信號STB,并依據此待機模式控制信號STB決定是否停止
產生鎖定信號LOCK并重新進行鎖定保護時間的計算。

如圖1C所示,在實施例二中,待機模式判斷單元323具有一邏輯
電路324與一延遲電路325。此邏輯電路324是由三個與非門(NAND)
3242,3244,3246與一個反向器3248所構成。來自延遲電路325的脈
沖寬度調變信號PWM經由反向器3248轉換為反向脈沖寬度調變信號
PWMB。來自鎖定保護單元321的鎖定信號LOCK輸入至與非門3242。
此與非門3242同時接收來自反向器3248的反向脈沖寬度調變信號
PWMB,并于反向脈沖寬度調變信號PWMB與鎖定信號LOCK均為高
電位時,輸出低電位信號。

與非門3244與3246構成一與非門栓鎖電路(RS?latch)。其重置
端是接收來自反向器3248的反向脈沖寬度調變信號PWMB,設定端則
是接收來自與非門3242的輸出信號。當脈沖寬度調變信號PWM為低
電位,且設定端的信號為低電位以顯示鎖定信號LOCK為高電位,此
與非門栓鎖電路的輸出端即會輸出低電位的待機模式控制信號STB,
通知系統進入待機狀態。

不同于圖1A與圖1B的實施例,本實施例中,鎖定保護單元321
內的鎖定保護電路322不通過反向器,直接接收待機模式控制信號
STB,并依據此待機模式控制信號STB決定是否停止產生鎖定信號
LOCK并重新進行鎖定保護時間的計算。

圖2為圖1A的鎖定保護與待機控制電路120一較佳實施例的時序
圖。如圖2所示,長時間不驅動馬達時,外界輸入的脈沖寬度調變信
號PWM后為低電位(對應至此停止驅動狀態),反向脈沖寬度調變信
號PWMB則是高電位。同時,由于馬達控制電路160并未接收到高電
位的脈沖寬度調變信號PWM,馬達的轉動也會停止。

邏輯電路124接收到高電位的反向脈沖寬度調變信號PWMB后,
并不立即輸出待機模式控制信號STB。如2圖中所示,直到方波信號
FG顯示馬達停止轉動達到第一預定時間長度T1,鎖定保護單元121
產生鎖定信號LOCK,邏輯電路124才依據鎖定信號LOCK產生高電
位的待機模式控制信號STB(對應于待機模式),使馬達控制電路160
進入待機模式。

邏輯電路124所輸出的高電位待機模式控制信號STB除了用以控
制馬達控制電路160進入待機模式外,也用來控制鎖定保護單元121
的運作。高電位的待機模式控制信號STB經過一反向器128轉換為低
電位的控制信號EN。鎖定保護電路122接收到此低電位的控制信號EN
后,隨即停止產生鎖定信號LOCK,并清除其內部的計數數據。因此,
在待機模式下,邏輯電路124持續輸出高電位的待機模式控制信號
STB,鎖定保護單元121也就不會產生鎖定信號LOCK。

當脈沖寬度調變信號PWM轉變為高電位以重新啟動馬達(即恢
復正常驅動狀態),邏輯電路124依據轉變為低電位的反向脈沖寬度調
變信號PWMB,停止輸出高電位的待機模式控制信號STB,使馬達控
制電路160恢復正常運作。在此同時,控制信號EN也會轉換為高電位,
使鎖定保護電路122恢復正常運作。

如圖2所示,在外界輸入的脈沖寬度調變信號PWM為高電位,
但是方波信號FG顯示馬達仍未轉動的情況下,即表示馬達受到阻礙。
鎖定保護單元121偵測到馬達停止轉動達到第一預定時間長度T1后,
隨即產生高電位的鎖定信號LOCK。此時,由于外界持續輸入高電位
的脈沖寬度調變信號PWM,因此,邏輯電路124并不會產生高電位的
待機模式控制信號STB,而是輸出低電位的待機模式控制信號STB顯
示系統處于正常模式。馬達控制電路160接收到此鎖定信號LOCK,
隨即改變其馬達驅動方式。舉例來說,可利用一固定周期的脈沖信號
取代原本的脈沖寬度調變信號PWM,以防止長時間充電而燒毀電路,
并減少耗電。

圖3為本發明鎖定保護電路122一較佳實施例的示意圖。如圖3
所示,此鎖定保護電路122具有一第一計數器1222、一第二計數器1224
與一第三計數器1226。如圖3所示,方波信號FG為高電位時,第一
計數器1222被重置,并于完成計數后,產生高電位的輸出信號C1。方
波信號FG為低電位時,第二計數器1224被重置,并于完成計數后,
產生高電位的輸出信號C2。因此,不論方波信號FG停留在高電位或
是低電位,至少有一個計數器在計數完成后會產生高電位的輸出信號
C1,C2,以產生高電位的鎖定信號LOCK。

鎖定信號LOCK轉變為高電位時,第三計數器1226開始計數,并
于完成計數后,產生高電位輸出信號C3,重置第一計數器1222與第二
計數器1224,以迫使鎖定信號LOCK轉變為低電位。鎖定信號LOCK
轉變為低電位后,又會重置第三計數器1226,使輸出信號C3轉變為低
電位。

圖4為本發明鎖定保護電路122一較佳實施例的時序圖。當方波
信號FG切換至高電位時,第一計數器1222被重置;當方波信號FG
切換至低電位時,第二計數器1224被重置。假定第一計數器1222與
第二計數器1224的計數區間均為Ton,第一計數器1222與第二計數器
1224被重置后即會開始計數,直到完成計數后,才會產生高電位輸出
信號。圖4中,方波信號FG停止于低電位,因此,第一計數器1222
會優先完成計數,并輸出高電位的輸出信號C1,同時產生高電位的鎖
定信號LOCK,通知馬達控制電路160停止對馬達線圈170供電。

假定第三計數器1226的計時區間為Toff。鎖定信號LOCK轉變為
高電位時,第三計數器1226開始計數。在第三計數器1226完成計數
后,第三計數器1226隨即產生高電位輸出信號C3,重置第一計數器
1222與第二計數器1224。當第一計數器1222與第二計數器1224接收
到高電位輸出信號C3后,隨即停止產生高電位的輸出信號C1,C2,
并重新開始計時區間Ton的計算。由于輸出信號C1與C2均為低電位,
鎖定信號LOCK會轉變為低電位。此低電位的鎖定信號LOCK又用以
重置第三計數器1226,使輸出信號C3轉變為低電位。

在計時區間Ton內,無論是第一計數器1222或是第二計數器1224,
均不輸出高電位的輸出信號C1,C2,鎖定信號LOCK會維持在低電位。
在第一計數器1222與第二計數器1224完成計數后,若是馬達仍然處
于鎖定狀態,即會重新產生高電位的輸出信號C1,并使鎖定信號LOCK
轉變為高電位,重復前述計時區間Toff的計算。反之,若是馬達轉動
障礙已排除,第一計數器1222與第二計數器1224不斷被方波信號FG
重置,而不會產生高電位的輸出信號C1,C2。此時,馬達控制電路160
依據脈沖寬度調變信號PWM控制馬達轉動。

依此,在馬達被鎖定的情況下,本發明的鎖定保護電路122輸出
固定周期的鎖定信號LOCK。馬達控制電路160則是利用此鎖定信號
改變原本的馬達驅動方式。鎖定信號LOCK處于高電位時,馬達控制
電路160停止對馬達線圈170充電。鎖定信號LOCK處于低電位時,
馬達控制電路則是160維持其正常運作。如此交替運行,即可避免馬
達線圈170過度充電而燒毀的可能性。

如圖1所示,馬達控制電路160通過一單相馬達驅動電路180控
制馬達轉動。此單相馬達驅動電路180具有四個開關元件M1,M2,
M3,M4,構成橋式電路(H-bridge)以驅動馬達。其運作可區分為兩
個相異的導通相位(phase),開關元件M1與M4導通時為第一導通相
位(phase?I),開關元件M2與M3導通時為第二導通相位(phase?II)。

不過,第一導通相位切換到第二導通相位時,因為馬達線圈170
的電感性,開關元件M2,M3導通瞬間的電流仍然保持在飽和電流值,
并且往圖1中的右方流動,因而會產生逆向電流回灌至電源端Vm,而
可能使電源端Vm電壓上升超過耐壓而導致電路燒毀。為了解決此問
題,本發明的直流馬達驅動裝置具有一逆向電流防止電路190。此逆向
電流防止電路190偵測馬達線圈170兩端的電壓值Va,Vb,并依據此
二個電壓值Va與Vb的差值,來判斷開關元件M1,M2,M3,M4的
導通時點。

圖5為本發明的逆向電流防止電路190與馬達驅動電路180的各
個信號的時序波型圖。圖5中電壓信號A,B,C,D分別表示各個開
關元件M1,M2,M3,M4的閘極控制信號,電流i(motor)表示馬達
的線圈電流,電流i(M1),i(M2),i(M3),i(M4)分別表示流經
各個開關元件M1,M2,M3,M4的電流。Va表示開關元件M1與M3
的接點VA的電壓,Vb表示開關元件M2與M4的接點VB的電壓,
Va與Vb亦表示馬達兩端的電壓。

圖6則是通過此逆向電流防止電路190控制開關元件M1,M2,
M3,M4的導通時間以進行換相的流程示意圖。同時請參照圖5所示,
在第一導通相位時,閘極控制信號A為低電位,D為高電位,分別控
制開關元件M1與M4導通。此時,線圈電流i(motor)由圖5中的左
側向右流動(此電流方向定義為正)。

在第一導通相位期間終了時,閘極控制信號A切換為高電位關閉
開關元件M1,閘極控制信號C切換為高電位導通開關元件M3,而進
入放電期間。此時,電源端Vm停止對線圈供電,不過,由于馬達線
圈170的電感特性,線圈電流i(motor)持續會向開關元件M4流動,
并使馬達線圈170的左端點VA的電壓Va為負,右端點VB的電壓Vb
為正。因此,馬達線圈170兩端的電壓差(Va-Vb)為負,并且馬達線
圈170兩端的電壓差(Va-Vb)會隨著馬達線圈170的放電動作往零靠
近。

在電壓差(Va-Vb)的絕對值小于一第一默認參考電壓時,逆向電
流防止電路190產生一放電控制信號Discharge。馬達控制電路160接
收到此放電控制信號Discharge后,將閘極控制信號B切換為低電位以
導通開關元件M2,并將閘極控制信號D切換為低電位以關閉開關元件
M4,以切換至第二導通相位。

在第二導通相位期間終了時,閘極控制信號B切換為高電位關閉
開關元件M2,閘極控制信號D切換為高電位導通開關元件M4,而進
入放電期間。此時,電源端Vm停止對線圈供電,不過,由于馬達線
圈170的電感特性,線圈電流i(motor)持續會向開關元件M3流動,
并使馬達線圈170的左端點VA的電壓Va為正,右端點VB的電壓Vb
為負。因此,馬達線圈170兩端的電壓差(Va-Vb)為正,并且馬達線
圈170兩端的電壓差(Va-Vb)會隨著馬達線圈170的放電動作往零靠
近。

在電壓差(Va-Vb)的絕對值小于一第二默認參考電壓時,逆向電
流防止電路190產生一放電控制信號Discharge。馬達控制電路160接
收到此放電控制信號Discharge后,將閘極控制信號A切換為低電位以
導通開關元件M1,并將閘極控制信號C切換為低電位以關閉開關元件
M3,以切換至第一導通相位。

在前述實施例中,由第一導通相位期間切換到放電期間的過程中,
開關元件M1的關閉與開關元件M3的導通為同時進行。不過,為了避
免開關元件M1與開關元件M3同時導通而產生短路,如圖6所示,就
一較佳實施例而言,在第一導通相位期間與放電期間之間可插入一死
區期間(dead?time)。亦即在導通開關元件M3前,先關閉開關元件
M1。同樣地,為了避免開關元件M4與開關元件M2同時導通而產生
短路,在放電期間與第二導通相位期間之間可插入一死區期間(dead?
time)。亦即在導通開關元件M2前,先關閉開關元件M4。

其次,就一較佳實施例而言,本發明的逆向電流防止電路190可
以為一具有二個默認參考電壓的比較器。此比較器偵測馬達線圈170
兩端點VA與VB的電壓Va,Vb,并于電壓差(Va-Vb)的絕對值(電
壓差(Va-Vb)為負時)小于一第一默認參考電壓時或是電壓差(Va-Vb)
(電壓差(Va-Vb)為正時)小于一第二默認參考電壓時,產生放電
控制信號Discharge,通知馬達控制電路160進行換相動作。不過,本
發明并不限于此,此比較器亦可僅具有一默認參考電壓。在電壓差
(Va-Vb)的絕對值(無論電壓差(Va-Vb)為正或為負)小于一默認
參考電壓時,即產生放電控制信號。

本發明主要提出一種馬達驅動裝置與用于此馬達驅動裝置的鎖定
保護與待機控制電路,以協調馬達鎖定保護與待機模式的操作,并在
適當的時候自動進入或脫離待機模式。

但是以上所述,僅為本發明的較佳實施例,不以此限定本發明的
保護范圍,即凡依本發明權利要求及說明書內容所作的簡單的等效變
化與修改,皆仍屬本發明權利要求涵蓋的范圍內,特此說明。

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