專利名稱：?jiǎn)蜗囫R達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單相馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是一種增進(jìn)單相馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)及效率的驅(qū)
動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，特別是通過控制單相馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)至磁極換相區(qū)域時(shí)，繼續(xù)提供多個(gè)驅(qū) 動(dòng)電壓脈波，以區(qū)域。
背景技術(shù)：
首先，請(qǐng)參考圖5A及圖5B，是有關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)中的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)信 號(hào)的示意圖，其中圖5A是現(xiàn)有技術(shù)的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路示意圖，而圖5B是相應(yīng)圖5A的單 相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)波形(或稱驅(qū)動(dòng)信號(hào))示意圖。 如圖5A所示，第1驅(qū)動(dòng)晶體管是由NPN型的雙極性晶體管2及NPN型的雙極性晶 體管4所組成，并通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)A及驅(qū)動(dòng)信號(hào)D來驅(qū)動(dòng)第l驅(qū)動(dòng)晶體管。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A及驅(qū) 動(dòng)信號(hào)D均為高電位時(shí)，使得NPN型的雙極性晶體管2及NPN型的雙極性晶體管4均導(dǎo)通 (0N)，驅(qū)動(dòng)電流會(huì)從電源VCC流經(jīng)NPN型的雙極性晶體管2，然后經(jīng)過電感線圈6以及NPN 型的雙極性晶體管4后，最后至接地電位VSS。此時(shí)，電感線圈6會(huì)依安培右手定則，在出紙 面的方向形成封閉磁場(chǎng)。而當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)B及驅(qū)動(dòng)信號(hào)C均為高電位時(shí)，使得NPN型的雙極 性晶體管8及NPN型的雙極性晶體管10 (即第2驅(qū)動(dòng)晶體管)均導(dǎo)通；同樣地，驅(qū)動(dòng)電流會(huì) 從電源VCC流經(jīng)NPN型的雙極性晶體管8，然后經(jīng)過電感線圈6以及NPN型的雙極性晶體管 IO后，最后至接地電位VSS。很明顯地，此時(shí)電感線圈6也會(huì)依據(jù)安培右手定則，在進(jìn)紙面 的方向形成封閉磁場(chǎng)。通過適宜地改善電感線圈6的驅(qū)動(dòng)電流方向而使單相馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。
此外，如圖5B所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A及驅(qū)動(dòng)信號(hào)D均為高電位時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)B及驅(qū)動(dòng) 信號(hào)C均保持在低電位；因此，當(dāng)?shù)趌驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通(0N)時(shí)，第2驅(qū)動(dòng)晶體管則為不導(dǎo)通 (OFF);當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)B及驅(qū)動(dòng)信號(hào)C均為高電位時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)A及驅(qū)動(dòng)信號(hào)D則均保持在低 電位；所以當(dāng)?shù)?驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通(ON)時(shí)，第1驅(qū)動(dòng)晶體管則為不導(dǎo)通(OFF)。很明顯地， 可以經(jīng)由圖5B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制第1驅(qū)動(dòng)晶體管與第2驅(qū)動(dòng)晶體管互補(bǔ)地導(dǎo)通(0N)或不 導(dǎo)通(OFF)。 然而，在實(shí)施的電路操作過程中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)A、 B、 C、 D會(huì)產(chǎn)生偏移的變化，使得NPN 型的雙極性晶體管2、4及NPN型的雙極性晶體管8、10在進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通(0N)或不導(dǎo)通 (OFF)時(shí)，可能會(huì)使得NPN型的雙極性晶體管2、 10或是NPN型的雙極性晶體管8、4產(chǎn)生短 暫的同時(shí)導(dǎo)通。此時(shí)，在通過電感線圈6上的驅(qū)動(dòng)電流會(huì)有幾乎無助于轉(zhuǎn)距的斜線無效電 流產(chǎn)生，使得電感線圈6的驅(qū)動(dòng)電流的方向急遽地產(chǎn)生變化，如圖5B所示。此一驅(qū)動(dòng)電流 的方向急遽變化的現(xiàn)象，會(huì)使得單相馬達(dá)產(chǎn)生振動(dòng)、雜音及電力消耗大等問題。
為解決圖5B的問題，美國(guó)第7， 009， 351專利，即提出一種在換相時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電流 的方法，如圖6A及圖6B所示，其中圖6A是現(xiàn)有技術(shù)的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路示意圖，而圖6B 是相應(yīng)圖6A的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)示意圖。如圖6A所示，其提供一種單相馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)裝置，通過圖6B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來互補(bǔ)地驅(qū)動(dòng)第1驅(qū)動(dòng)晶體管(由NPN型的雙極性晶體管 102及NPN型的雙極性晶體管104所組成)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管(由NPN型的雙極性晶體管108及NPN型的雙極性晶體管110所組成)，同時(shí)，通過適宜地改變電感線圈106的驅(qū)動(dòng)電 流方向而使單相馬達(dá)旋轉(zhuǎn)；此外，使用一個(gè)再生裝置(未顯示于圖中)，使得在電感線圈106 上的驅(qū)動(dòng)電流方向的切換點(diǎn)的稍前的固定期間，控制第1驅(qū)動(dòng)晶體管以及第2驅(qū)動(dòng)晶體管 的導(dǎo)通(ON)或不導(dǎo)通(OFF)時(shí)序，使得電感線圈106的驅(qū)動(dòng)電流再生。通過此單相馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)裝置，電感線圈106的驅(qū)動(dòng)電流的方向會(huì)緩慢地變化(SOFT SWITCHINGE作用)，如圖6B 的粗黑色線的驅(qū)動(dòng)電流；如此，可以抑制單相馬達(dá)的振動(dòng)，雜音和電力消耗大的問題。
然而，當(dāng)單相馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電流因驅(qū)動(dòng)電路急速的關(guān)閉，造成電流的不平滑，有可能 會(huì)于換相點(diǎn)附近產(chǎn)生一整段零電流的狀態(tài)，造成單相馬達(dá)于換相點(diǎn)附近突然失去驅(qū)動(dòng)能 力，只能利用剩余慣性跨越過磁極換相區(qū)域。此種技術(shù)容易造成單相馬達(dá)速度不穩(wěn)定的缺 點(diǎn)。為了進(jìn)一步解決上述的問題，本發(fā)明即針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺乏電流平滑的問題，提供一 種驅(qū)動(dòng)裝置來補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的是提供一種單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，用以 消除磁極換相時(shí)產(chǎn)生的電流突波，達(dá)到單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電流平滑切換的目的，讓單相馬達(dá)以 較平順安靜及有效率的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。 本發(fā)明的另一主要目的是提供一種單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，用以改善現(xiàn)有技術(shù)所造成 磁極換相時(shí)的零電流狀態(tài)，讓單相馬達(dá)以較快速順暢的狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。 本發(fā)明的再一主要目的是提供一種單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，使其可以通過內(nèi)部的調(diào)整
電路(平滑系數(shù)調(diào)整電路)來調(diào)整位于磁極換相區(qū)域中的驅(qū)動(dòng)電壓脈波。 根據(jù)上述的目的，本發(fā)明首先提供一種單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，包括一第1驅(qū)動(dòng)晶體
管對(duì)與一感應(yīng)線圈電性連接并提供給感應(yīng)線圈一第一方向驅(qū)動(dòng)電流，一第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)
與感應(yīng)線圈電性連接并提供給感應(yīng)線圈一與第一方向相反方向的第二方向驅(qū)動(dòng)電流，一控
制電路，與第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)電性連接，以提供多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)第
1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通與不導(dǎo)通，其中單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的
特征在于一換相點(diǎn)取樣電路產(chǎn)生一周期性的特定時(shí)間寬度的信號(hào)，且特定時(shí)間寬度的信
號(hào)經(jīng)過控制電路后，于每一特定時(shí)間寬度的范圍中，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變，使得位于特定時(shí)
間寬度的范圍中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)P麗信號(hào)，通過換相平滑電壓使得感應(yīng)線圈上的驅(qū)動(dòng)
電流在特定時(shí)間寬度中形成對(duì)稱且平滑的驅(qū)動(dòng)電流。 本發(fā)明接著提供一種配置單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的單相馬達(dá)，包括一定子，其是具有 多個(gè)極臂，一金屬導(dǎo)線是依序不同方向巻繞于奇數(shù)極臂后，再以一第二方向依序巻繞于偶 數(shù)極臂；以及一轉(zhuǎn)子，其是與定子相互配合， 一霍爾元件配置于轉(zhuǎn)子的一側(cè)邊上，單相馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)裝置是與霍爾元件連接，其中單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括一第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)與一感應(yīng)線 圈電性連接并提供給感應(yīng)線圈一第一方向驅(qū)動(dòng)電流，一第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)與感應(yīng)線圈電性
連接并提供給感應(yīng)線圈一與該第一方向相反方向的第二方向驅(qū)動(dòng)電流，一控制電路，與第1 驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)電性連接，以提供多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)第1驅(qū)動(dòng)晶體管 對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通與不導(dǎo)通，其中該單相馬達(dá)的特征在于一換相點(diǎn) 取樣電路產(chǎn)生一周期性的特定時(shí)間寬度的信號(hào)，且特定時(shí)間寬度的信號(hào)經(jīng)過控制電路后， 于每一特定時(shí)間寬度的范圍中，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變，使得位于特定時(shí)間寬度的范圍中的
5驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)P麗信號(hào)，通過換相平滑電壓使得感應(yīng)線圈上的驅(qū)動(dòng)電流在特定時(shí)間寬 度中形成對(duì)稱且平滑的驅(qū)動(dòng)電流。 本發(fā)明接著再提供一種單相馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)方法，包括提供一霍爾元件，用以輸出一 正向正弦波信號(hào)和一反向正弦波信號(hào)，且該正向正弦波信號(hào)和該反向正弦波信號(hào)形成一換 相點(diǎn)；提供一比較電路，用以將霍爾元件所產(chǎn)生的該正向正弦波信號(hào)和反向正弦波信號(hào)轉(zhuǎn) 換成方波信號(hào)；提供一換相點(diǎn)取樣電路，是與正向正弦波信號(hào)和反向正弦波信號(hào)連接，用以 產(chǎn)生一換相信號(hào)，以定義出一換相區(qū)間，并且由換相點(diǎn)取樣電路的輸出端輸出一換相平滑 電壓信號(hào)；提供一 P麗控制電路，其輸入端與換相平滑電壓信號(hào)及一三角波信號(hào)連接，用以 輸出一P麗信號(hào)；提供一輸出級(jí)控制電路，其輸入端與方波信號(hào)及P麗控制電路所輸出的 P麗信號(hào)連接，用以輸出多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；提供一輸出級(jí)電路，是由一第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及一 第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)以及一個(gè)感應(yīng)線圈所組成，且第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)與 多個(gè)控制信號(hào)電性連接；當(dāng)正向正弦波信號(hào)和反向正弦波信號(hào)進(jìn)入至換相區(qū)間后，換相平 滑電壓信號(hào)改變狀態(tài)至一較高的位準(zhǔn)，以便能在換相區(qū)間中切割三角波，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)在 換相區(qū)間中產(chǎn)生多個(gè)經(jīng)過調(diào)變的P麗電壓。


圖1A是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的電路方塊示意圖；圖IB是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的輸出級(jí)電路示意圖；圖2A是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的的示意圖；圖2B是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的取樣邏輯電路的示意圖；圖3是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的輸出P麗控制電路的示意4A 圖4C是為圖1A各節(jié)點(diǎn)的波形示意圖。圖5A是為現(xiàn)有技術(shù)中的單相馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路示意圖；圖5B是為圖5A中的單相馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)方式的波形示意圖。圖6A是為另一種現(xiàn)有技術(shù)中，單相馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。圖6B是為圖6A中的單相馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)方式的波形示意圖。主要元件符號(hào)說明霍爾元件10H+輸出端101H-輸出端102霍爾信號(hào)比較電路20霍爾比較器正輸出端201霍爾比較器負(fù)輸出端202換相點(diǎn)取樣電路30補(bǔ)偏電壓比較電路31取樣邏輯斷路32平滑系數(shù)調(diào)整電路40三角波震蕩電路60輸出P麗控制電路70
6
輸出級(jí)控制電路80 輸出級(jí)電路90 雙極性晶體管91、92、93、94 感應(yīng)線圈95 驅(qū)動(dòng)信號(hào)H1、H2、L1、L具體實(shí)施例方式
由于本發(fā)明是揭露一種單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，特別是通過配置于單相 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置中的換相點(diǎn)取樣電路來產(chǎn)生一周期性的特定時(shí)間寬度，并于此特定時(shí)間寬度 的范圍中，至少選擇一個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)變，使得感應(yīng)線圈上的驅(qū)動(dòng)電流在特定時(shí)間寬度 中形成對(duì)稱且平滑驅(qū)動(dòng)電流，以使單相馬達(dá)速度更穩(wěn)定。然由于，本發(fā)明用以驅(qū)動(dòng)單相馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流的控制信號(hào)與圖5B及圖6B所示的相同，故在下述說明中，并不作完 整描述；此外，本發(fā)明中所提及的單相馬達(dá)與現(xiàn)有技術(shù)所使用的相同，故對(duì)單相馬達(dá)的詳細(xì) 結(jié)構(gòu)并未顯示于圖中。而且下述內(nèi)文中的圖式，亦并未依據(jù)實(shí)際的相關(guān)尺寸完整繪制，其作 用僅在表達(dá)與本創(chuàng)作特征有關(guān)的示意圖。 首先，請(qǐng)參考圖1A及圖1B，是本發(fā)明的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的電路方塊示意圖。如圖1A 所示，本發(fā)明的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括霍爾元件10、比較電路20、換相點(diǎn)取樣電路30，平滑 系數(shù)調(diào)整電路40，三角波震蕩電路60， P麗控制電路70，及輸出級(jí)控制電路80及輸出級(jí)電 路90等，其中換相點(diǎn)取樣電路30是由補(bǔ)偏壓比較電路31以及取樣邏輯電路32所組成；而 輸出級(jí)電路90是由第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)(91、94)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)(92、93)以及一個(gè)感 應(yīng)線圈95，同時(shí)，與第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)電性連接，如圖1B所示。
接著，為了詳細(xì)說明本發(fā)明的單相馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作，請(qǐng)一并 參考圖2A、圖2B及圖3。請(qǐng)先參考圖2B，霍爾元件10是配置于單相馬達(dá)(未顯示于圖中) 的旋轉(zhuǎn)位置上，例如將霍爾元件10配置于轉(zhuǎn)子的一側(cè)邊上；用以輸出一正向正弦波信號(hào) (H+) 101和一反向正弦波信號(hào)(H-) 102，其中正向正弦波信號(hào)101和一反向正弦波信號(hào)102 的交叉點(diǎn)稱為換相點(diǎn)(phase changing point)。接著，此正弦波信號(hào)經(jīng)由比較電路20將正 弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)201及202，用以判斷單相馬達(dá)所在的位置；很明顯地，此方波信 號(hào)201及202在相對(duì)于正弦波信號(hào)的換相點(diǎn)處，也會(huì)有相應(yīng)的換相點(diǎn)。此外，霍爾元件10 除了提供正弦波信號(hào)之外，其也可以提供馬達(dá)的轉(zhuǎn)速以及提供判斷馬達(dá)相關(guān)位置的信息。
同時(shí)，正向正弦波信號(hào)(H+) 101和一反向正弦波信號(hào)(H-) 102也會(huì)傳送至換相點(diǎn) 取樣電路30之中，并且與配置于換相點(diǎn)取樣電路30中的一對(duì)比較電路31A及31B的輸入端 電性連接，并且將比較電路31A及31B的比較結(jié)果經(jīng)過一個(gè)取樣邏輯電路32后，用以產(chǎn)生 一換相信號(hào)(0SL)33，最后，由換相點(diǎn)取樣電路30的輸出端73輸出一換相平滑電壓(VMIN) 信號(hào)。此換相平滑電壓(VMIN)的產(chǎn)生與馬達(dá)轉(zhuǎn)速以及驅(qū)動(dòng)電流的大小相關(guān)，在理想狀況 下，單相馬達(dá)磁極的切換點(diǎn)會(huì)恰巧為感應(yīng)線圈電流反向的切換點(diǎn)，如圖3所示。
特別要說明，前述換相信號(hào)33是取決于當(dāng)輸入的正向正弦波信號(hào)(H+) 101和一反 向正弦波信號(hào)(H-) 102的電壓差小于某一電壓VOS(Voltage Off-Set)所定義出來，用以產(chǎn) 生一個(gè)時(shí)間寬度為TOS(Time Off-Set)的脈波。例如當(dāng)想要獲得TOS脈波的時(shí)間寬度為 lOus時(shí)，即可由正向正弦波信號(hào)(H+) 101與反向正弦波信號(hào)(H-) 102的電壓插小于某一電壓VOS所定義出來；例如當(dāng)設(shè)定V0S在lmv 10mv時(shí)，可以獲得T0S脈波的時(shí)間寬度為 lus 100us。此外，定義出此TOS脈波的時(shí)間寬度的目的，即在定義出單相馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的 換相區(qū)間的范圍，在一般狀況下，換相平滑電壓(VMIN)是以低位準(zhǔn)輸出，但是當(dāng)馬達(dá)磁極 為于換相區(qū)間時(shí)，換相平滑電壓(VMIN)便會(huì)轉(zhuǎn)換成一較高的位準(zhǔn)，以便能切割三角波，用 以在此范圍中產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)變的P麗電壓輸出(亦可稱為P麗信號(hào))。例如經(jīng)過調(diào)變的P麗 信號(hào)；使得在此換相區(qū)間的范圍仍然可以提供多個(gè)瞬間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，故在此換相區(qū)間中的 感應(yīng)線圈95上，仍然可以保持有驅(qū)動(dòng)電流，以防止驅(qū)動(dòng)電流在換相點(diǎn)附近產(chǎn)生一整段零電 流的狀態(tài)。 請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D1A，當(dāng)換相點(diǎn)取樣電路30的輸出端已經(jīng)輸出換相平滑電壓(VMIN)信 號(hào)至P麗控制電路70的輸入端73，同時(shí)也將三角波震蕩電路60所產(chǎn)生的三角波輸出至P麗 控制電路70的輸入端72以及將參考電壓Vth也輸入至P麗控制電路70的輸入端74后， 即可在P麗控制電路70中，通過切割三角波的電壓來產(chǎn)生P麗信號(hào)，此P麗信號(hào)可以經(jīng)由 P麗控制電路70的輸出端71輸出。在此要特別強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)馬達(dá)磁極位于換相區(qū)間時(shí)，換 相平滑電壓(VMIN)便會(huì)在TOS脈波的時(shí)間寬度范圍中轉(zhuǎn)換成一較高的位準(zhǔn)，使得轉(zhuǎn)換成較 高的位準(zhǔn)的換相平滑電壓(VMIN)便能切割三角波以產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)變的P麗信號(hào)。換句話說， 當(dāng)馬達(dá)磁極尚未到達(dá)換相區(qū)間時(shí)，其會(huì)由參考電壓Vth與三角波產(chǎn)生P麗信號(hào)，而在馬達(dá)磁 極進(jìn)入換相區(qū)間時(shí)，轉(zhuǎn)換成較高的位準(zhǔn)的換相平滑電壓(VMIN)便能切割三角波以產(chǎn)生調(diào) 變的P麗信號(hào)。因此，可以使得在此換相區(qū)間的范圍仍然可以提供多個(gè)調(diào)變的P麗信號(hào)，故 在此換相區(qū)間中的感應(yīng)線圈95上，可以保持有驅(qū)動(dòng)電流，以防止驅(qū)動(dòng)電流在換相點(diǎn)附近產(chǎn) 生一整段零電流的狀態(tài)，用以消除馬達(dá)于磁極換相時(shí)產(chǎn)生的電流突波，達(dá)到單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 電流平滑切換的目的，讓單相馬達(dá)以較平順安靜及有效率的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
由于，換相平滑電壓(VMIN)的產(chǎn)生與馬達(dá)轉(zhuǎn)速以及驅(qū)動(dòng)電流的大小相關(guān)，例如 當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速變慢時(shí)，T0S的寬度也會(huì)漸漸變寬，使得馬達(dá)在換相區(qū)間的零電流時(shí)間變長(zhǎng)，容 易造成馬達(dá)在換相時(shí)的產(chǎn)生不平穩(wěn)的情形。為了解決此一現(xiàn)象，本發(fā)明還可以在換相點(diǎn)取 樣電路30中再進(jìn)一步配置一個(gè)平滑系數(shù)調(diào)整電路40，使平滑系數(shù)調(diào)整電路40的輸出端41 與取樣邏輯電路32的輸入端電性連接；其中，平滑系數(shù)調(diào)整電路40最主要的功能為調(diào)整 TOS的寬度。因此，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速由快變慢時(shí)，平滑系數(shù)調(diào)整電路40，可在馬達(dá)轉(zhuǎn)速由快變慢 時(shí)提供一轉(zhuǎn)換系數(shù)P ，來維持TOS寬度在一固定值，使馬達(dá)在換相時(shí)不會(huì)產(chǎn)生一零電流，進(jìn) 而達(dá)到最佳的電流平滑效果。 接著，請(qǐng)同時(shí)參考圖1A及圖4A，其中圖4A是圖1A各節(jié)點(diǎn)的波形示意圖。如圖1A 所示，于單相馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，方波信號(hào)201及202會(huì)送至輸出極控制電路80的輸入端； 其中，輸出極控制電路80所提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Hl、 H2、 Ll及L2與圖5中的A、 B、 C及D的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)相同，同時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)Hl、 H2、 Ll及L2與輸出級(jí)電路90上相對(duì)的NPN型雙極性晶體 管電性連接。因此，輸出級(jí)電路90的第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)(包括NPN型雙極性晶體管91及 NPN型雙極性晶體管94)與感應(yīng)線圈95電性連接，用以提供感應(yīng)線圈95 —個(gè)向右方向的 驅(qū)動(dòng)電流；而第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)(包括NPN型雙極性晶體管92及NPN型雙極性晶體管93) 與感應(yīng)線圈95電性連接，并提供感應(yīng)線圈95—個(gè)與向左方向的驅(qū)動(dòng)電流。因此，輸出級(jí)電 路90上的第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)是進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通與不導(dǎo)通。
接著，請(qǐng)參考圖4A，當(dāng)P麗控制電路70將換相平滑電壓(VMIN)送到輸出級(jí)控制電
8路80的輸入端的后，即會(huì)選擇性地對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(即H1、H2、L1及L2)進(jìn)行調(diào)變，例如當(dāng)感 應(yīng)線圈95需要有較快的放電時(shí)間時(shí)，即可依序?qū)︱?qū)動(dòng)信號(hào)H1及H2進(jìn)行調(diào)變，如圖4A所示。 另外，當(dāng)感應(yīng)線圈95需要有較長(zhǎng)的放電時(shí)間時(shí)，其也可以只對(duì)TOS和換相點(diǎn)區(qū)間的前半段 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，也就是說，分別驅(qū)動(dòng)信號(hào)Hl與H2的前半段，此時(shí)圖1A各節(jié)點(diǎn)的波形示意圖，如 圖4B所示；反之也可只對(duì)T0S和換相點(diǎn)區(qū)間的后半段進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以分別驅(qū)動(dòng)信號(hào)Hl與H2 的后半段，此時(shí)圖1A各節(jié)點(diǎn)的波形示意圖，如圖4C所示。很明顯地，本發(fā)明可通過調(diào)整三 角波震蕩電路60的三角波周期以及平滑系數(shù)調(diào)整電路40的轉(zhuǎn)換系數(shù)13來決定最后的換 相平滑電壓(VMIN)的數(shù)量及電壓寬度，使得在此換相區(qū)間的范圍內(nèi)，仍然可以提供多個(gè)瞬 間的驅(qū)動(dòng)電流，以達(dá)到最佳的電流平滑效果，用以防止驅(qū)動(dòng)電流在換相點(diǎn)附近產(chǎn)生一整段 零電流的狀態(tài)。 當(dāng)本發(fā)明的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置被制造成一顆集成電路的芯片后，即可將此芯片配 置在一個(gè)單相馬達(dá)(未顯示于圖中)上，此單相馬達(dá)至少包括一定子，其是具有多個(gè)極臂， 一金屬導(dǎo)線是依序不同方向巻繞于奇數(shù)極臂后，再以一第二方向依序巻繞于偶數(shù)極臂；以 及一轉(zhuǎn)子，其是與該定子相互配合；然后，將一霍爾元件配置于轉(zhuǎn)子的一側(cè)邊上，并且與一 比較器20電性連接。接著，將具有本發(fā)明的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的功能的芯片與霍爾元件IO 及比較器20連接后，即可使得單相馬達(dá)能夠在換相區(qū)間的范圍中，仍然可以提供多個(gè)瞬間 的驅(qū)動(dòng)電流，以達(dá)到最佳的電流平滑效果，用以防止驅(qū)動(dòng)電流在換相點(diǎn)附近產(chǎn)生一整段零 電流的狀態(tài)。此外，本發(fā)明的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置在制造成一顆集成電路的過程中，其可以選 擇將此感應(yīng)線圈95 —起形成在集成電路中；然而，其也可以選擇將感應(yīng)線圈95配置在集成 電路的外，此時(shí)，就需要將集成電路進(jìn)一步與感應(yīng)線圈95電性連接在一起；以上均為本發(fā) 明的實(shí)施方式。 依據(jù)上述的說明，本發(fā)明接著提供一種馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)方法。首先，提供一霍爾元件 IO，用以輸出一正向正弦波信號(hào)(H+)101和一反向正弦波信號(hào)(H-)102，且正向正弦波信 號(hào)IOI和反向正弦波信號(hào)102會(huì)形成一為換相點(diǎn)；接著，提供一比較電路20，此比較電路 20與霍爾元件10的輸出端電性連接，用以將霍爾元件10所產(chǎn)生的正向正弦波信號(hào)101和 反向正弦波信號(hào)102轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)201及202 ;然后，提供一換相點(diǎn)取樣電路30，此換相 點(diǎn)取樣電路30與正向正弦波信號(hào)IOI和反向正弦波信號(hào)102連接，用以產(chǎn)生一換相信號(hào) (0SL)33，以定義出一換相區(qū)間，并且由該換相點(diǎn)取樣電路30的輸出端73輸出一換相平滑 電壓(VMIN)信號(hào)。在此要再?gòu)?qiáng)調(diào)，換相信號(hào)33是取決于當(dāng)輸入的正向正弦波信號(hào)(H+)101 和一反向正弦波信號(hào)(H-) 102的電壓差小于某一電壓VOS(Voltage Off-Set)所定義出來， 用以產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間寬度為TOS(Time Off-Set)的脈波。此外，定義出此TOS脈波的時(shí)間寬 度的目的，即在定義出單相馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的換相區(qū)間的范圍。在一般狀況下，換相平滑電壓 (VMIN)是以低位準(zhǔn)輸出，但是當(dāng)馬達(dá)磁極為于換相區(qū)間時(shí)，換相平滑電壓(VMIN)便會(huì)轉(zhuǎn)換 成一較高的位準(zhǔn)，以便能切割三角波，用以在此范圍中產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)變的P麗電壓輸出(亦可 稱為P麗信號(hào))。再接著，提供一 P麗控制電路70，此P麗控制電路70的輸入端與換相平 滑電壓(VMIN)信號(hào)、三角波信號(hào)以及選擇性地與一參考電壓Vth連接，用以輸出一P麗信 號(hào)；然后，提供一輸出級(jí)控制電路80，其輸入端與方波信號(hào)及P麗控制電路70所輸出的P麗 信號(hào)連接，用以輸出多個(gè)控制信號(hào)；最后，再提供一輸出級(jí)電路90，此輸出級(jí)電路90是由第 l驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)(91、94)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)(92、93)以及一個(gè)感應(yīng)線圈95所組 ，且第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)上的每一個(gè)晶體管均與多個(gè)控制信號(hào)電性連接。很明 顯地，當(dāng)正向正弦波信號(hào)101和反向正弦波信號(hào)102進(jìn)入至換相區(qū)間后該換相平滑電壓信 號(hào)改變狀態(tài)至一較高的位準(zhǔn)，以便能在該換相區(qū)間中切割三角波，使得至少一個(gè)控制信號(hào) 在換相區(qū)間中產(chǎn)生多個(gè)經(jīng)過調(diào)變的P麗電壓。通過此位于換相區(qū)間中的多個(gè)經(jīng)過調(diào)變的 P麗電壓，使得在此換相區(qū)間的范圍仍然可以提供多個(gè)瞬間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，故在此換相區(qū)間中 的感應(yīng)線圈95上，仍然可以保持有驅(qū)動(dòng)電流，以防止驅(qū)動(dòng)電流在換相點(diǎn)附近產(chǎn)生一整段零 電流的狀態(tài)。 此外，本發(fā)明還可以在換相點(diǎn)取樣電路30中再進(jìn)一步提供一個(gè)平滑系數(shù)調(diào)整電 路40，使平滑系數(shù)調(diào)整電路40的輸出端41與取樣邏輯電路32的輸入端電性連接；其中， 平滑系數(shù)調(diào)整電路40最主要的功能為調(diào)整TOS的寬度。因此，當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速由快變慢時(shí)，平 滑系數(shù)調(diào)整電路40，可在馬達(dá)轉(zhuǎn)速由快變慢時(shí)提供一轉(zhuǎn)換系數(shù)e，來維持TOS寬度在一固 定值，使馬達(dá)在換相時(shí)不會(huì)產(chǎn)生一零電流，進(jìn)而達(dá)到最佳的電流平滑效果。
以上針對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的說明是為闡明的目的，而無意限定本發(fā)明的精確應(yīng) 用形式，由以上的教導(dǎo)或由本發(fā)明的實(shí)施例學(xué)習(xí)而作某種程度修改是可能的。因此，本發(fā)明 的技術(shù)思想將由權(quán)利要求書的范圍及其均等來決定的。
權(quán)利要求
一種單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，包括一第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)與一感應(yīng)線圈電性連接并提供給該感應(yīng)線圈一第一方向驅(qū)動(dòng)電流，一第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)與該感應(yīng)線圈電性連接并提供給該感應(yīng)線圈一與該第一方向相反方向的第二方向驅(qū)動(dòng)電流，一控制電路，提供多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)該第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及該第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通與不導(dǎo)通，其特征在于該單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的一換相點(diǎn)取樣電路產(chǎn)生一周期性的時(shí)間寬度的信號(hào)，且該時(shí)間寬度的信號(hào)經(jīng)過該控制電路后，于每一該時(shí)間寬度的范圍中，對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變，使得位于該時(shí)間寬度的范圍中的該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)PWM信號(hào)，通過該些PWM信號(hào)使得該感應(yīng)線圈上的驅(qū)動(dòng)電流在該時(shí)間寬度中形成對(duì)稱且平滑的驅(qū)動(dòng)電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一平滑系數(shù)調(diào)整 電路，其可以由該單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的外部來調(diào)整轉(zhuǎn)換系數(shù)P 。
3. 如權(quán)利要求1所述的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變時(shí)， 可選擇對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)的前半段進(jìn)行調(diào)變。
4. 如權(quán)利要求1所述的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變時(shí)， 可選擇對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后半段進(jìn)行調(diào)變。
5. 如權(quán)利要求1所述的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置為一集 成電路。
6. 如權(quán)利要求5所述的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該感應(yīng)線圈配置于該集成電 路的外部。
7. —種配置驅(qū)動(dòng)裝置的單相馬達(dá)，包括一定子，其是具有多個(gè)極臂，一金屬導(dǎo)線是依序 不同方向巻繞于奇數(shù)極臂后，再以一第二方向依序巻繞于偶數(shù)極臂，一轉(zhuǎn)子，其是與該定子 相互配合， 一霍爾元件配置于該轉(zhuǎn)子的一側(cè)邊上， 一單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置是與該霍爾元件連 接，而該單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置包括一第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)與一感應(yīng)線圈電性連接并提供給該感 應(yīng)線圈一第一方向驅(qū)動(dòng)電流，一第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)與該感應(yīng)線圈電性連接并提供給該感應(yīng) 線圈一與該第一方向相反方向的第二方向驅(qū)動(dòng)電流，一控制電路，與該第l驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì) 及該第2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)電性連接，以提供多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來驅(qū)動(dòng)該第1驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)及該第 2驅(qū)動(dòng)晶體管對(duì)進(jìn)行互補(bǔ)地導(dǎo)通與不導(dǎo)通，其中該單相馬達(dá)的特征在于一換相點(diǎn)取樣電路產(chǎn)生一周期性的時(shí)間寬度的信號(hào)，且該時(shí)間寬度的信號(hào)經(jīng)過該控制 電路后，于每一該時(shí)間寬度的范圍中，對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變，使得位于該時(shí)間寬度的范 圍中的該驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)P麗信號(hào)，通過該些P麗信號(hào)使得該感應(yīng)線圈上的驅(qū)動(dòng)電流在 該時(shí)間寬度中形成對(duì)稱且平滑的驅(qū)動(dòng)電流。
8. 如權(quán)利要求7所述的單相馬達(dá)，其進(jìn)一步包括一平滑系數(shù)調(diào)整電路，其可以由該驅(qū) 動(dòng)裝置的外部來調(diào)整轉(zhuǎn)換系數(shù)P 。
9. 如權(quán)利要求7所述的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變時(shí)， 可選擇對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)的前半段進(jìn)行調(diào)變。
10. 如權(quán)利要求7所述的單相馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)變 時(shí)，可選擇對(duì)該些驅(qū)動(dòng)信號(hào)的后半段進(jìn)行調(diào)變。
11. 如權(quán)利要求7所述的單相馬達(dá)，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置為一集成電路。
12. 如權(quán)利要求11所述的單相馬達(dá)，其特征在于，該感應(yīng)線圈是配置于該集成電路的外部。
全文摘要
本發(fā)明一種單相馬達(dá)控制裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，主要原理是利用單相馬達(dá)進(jìn)入換相區(qū)間時(shí)，將輸出狀態(tài)操作于不同PWM模式，如此可降低換相造成的突波電流并且降低轉(zhuǎn)動(dòng)噪音，增進(jìn)單相馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的順暢度。其中控制電路包括霍爾信號(hào)比較電路、換相點(diǎn)取樣電路、三角波震蕩器、輸出PWM控制電路與平滑系數(shù)調(diào)整電路。
文檔編號(hào)H02P6/08GK101753071SQ200810183340
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者余國(guó)庸, 李燈輝 申請(qǐng)人:晶致半導(dǎo)體股份有限公司