TWI345365B - A control module adapted to brush and brushless motors - Google Patents

Description

1345365 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種控制模組，特別是一種共用於 有刷及無刷模式之馬達的控制模組。 5 【先前技術】 電動機俗稱馬達，其種類繁多且應用廣泛，若以其 内部構造來說’主要可分為有刷及無刷馬達兩類；其 I 中，由於該有刷馬達之控制模組上只需輪入一電流與控 | 制正、反轉訊號，即可控制該有刷馬達產生—轉動速度 〇 且正、反轉訊號進行轉動一定方便轉動，故在控制上較 為簡單。 反觀該無刷馬達之控制模組，其因有相位判斷因 素，所以在控制方式較為複雜；參閱圖i，習知無刷馬 達2之控制模組1包含有一感測該無刷馬達2轉動變化 15 20 且达出感庳信號HU、HV、HW之磁感應器n，一接收 該磁感應n 11之感隸號HU、HV、HW且予以轉換輸 出的控制晶片12, 一接收該控制晶片12輸出信號之轉 態電路13’以及一接收該轉態電路13且將該無刷馬達 2予以驅動之驅動電路14;其中，該無刷馬達“系以一 具三相線圈U、V及W之無刷馬達2為例；另，該轉態 電路13則將該控制晶片12之輸出信號轉換成六步方波 訊號uh、ul'vh、vl、wh、wl;至於該驅動電 路14接收該六步方波訊號UH、ul、νΗ、νί、wh、 WL並處理轉換成運轉信號以驅動該無刷馬達2作動。 4 1345365 仍續前述，該無刷馬達2作動時’首先，利用該磁 感應器11感測該無刷馬達2之轉子u、V、w位置，藉 而分別產生三個感應信號HU、HV、Hw，而前述該等 . 感應信號hu、hv、hw並經該控制晶片12依序的觸發 5 轉換，以便再送至該轉態電路13轉換成六步方波訊號 UH、UL'VH、VL、WH' WL，而後該驅動電路14即 藉由該六步方波訊號UH、VIi、WH、UL、VL及WL的 > 切換速度與順序，以促使該驅動電路14轉換成可驅動 該無刷馬達2轉動之運轉信號’以控制該無刷馬達2轉 1〇 冑’相#地’ #此重覆前述動# ’即可控制該無刷馬達 2之轉動速度及正反轉動作。 然，實際使用後發現，習知無刷馬達2之控制模組 1使用上易產生下列缺失，玆詳述如下： 1.由於s知無刷馬達2驅動，完全係利用該等感應信號 HU、HV ' HW並經該控制晶片12依序的觸發轉換， .以控制該驅動電路14驅動該無刷馬達2轉動，但因該 觸發模式易造成該無刷馬達2轉動上易有些微停頓， 無法順暢地進行轉動外，並且該控制晶片12針對該等 感應信號HU、HV、HW在控制上亦有無法準確掌握 2〇 發送時機問題，導致易造成訊號發送上的混亂且調校 上更加困難，極易因訊號相互衝突而造成該無刷馬達 2損壞，實有待改善。 2·仍續前述，由於該控制晶片12針對所偵測之該等感應 信號HU、HV、HW依序進行觸發轉換，所以在該無 5 I345365 5

10 刷馬達2之轉速與相位控制上更加不易，故該無刷馬 達2產生錯誤時，並無法即時分辯出速度或相位控制 等問題之錯誤點，相對地，造成除錯上的固難，且增 加調校上的不便。 β 3.前述該控制模組i之控制模式僅可針對無刷馬達2而 已，完全無法運用於該有刷馬達上使用，故該控制模 組僅限於控制該無刷馬達2而已，所以針對不同之馬 達型式即要準備不同控制模組加以因應，實易造成使 用上的不便。 【發明内容】 15 20 因此’本發明之目的，是在提供—種共用於有刷及 無刷模式之馬達的控組，_是—種相位控制訊號 及馬達轉動速度之脈寬調變訊號予以分別控制，故對後 續之馬達相位或速度之健，得以更加容㈣別且予以 調校’使料達㈣更加以、枝，並且有效降低該 馬達驅動損壞等功效。 於是，本發明共用於有刷及無刷模式之馬達的控制 模組’該控制換組包含有_感測該該馬達轉動變化且送 出感應信狀糾M，—純制錢^之錢信號 且予以轉換輸㈣控制晶片，-接收該控制晶片輸出信 號之相位確保電路接收該相位確保電路訊號之轉態 電路’以及-接收該轉態電路且將該馬達^以驅動之驅 電路’其中’該控制晶片得以轉換該感應訊號且予以 輸出分別控制該馬達正、反轉之第―、第二轉向訊號， 6 1345365 分別控制該馬達相位之第―、第二相位訊號，以及—控 制馬達轉動速度之脈寬調變訊號，錢合該相位確保; ' 路加以控制該第-、第二相位訊號在同—時間僅呈單— 相位，號輸出模式，以破保後續之該等訊號得以正常使 5 用Y是以’該控制模組不論有刷或無刷模式之馬達均可 進行控制’同時因相位訊號及脈寬調變訊號分離設計， 故該驅動電路可穩定、順暢地控制該馬達轉動外，並且 該馬達相位或速度之偵錯’更加容易判別且予以調校， 使該馬達控制更加容易、方便’並且有效降低該馬達驅 10 動損壞情事。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效， 在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的明白。 15 在本發明被詳細描述前，要注意的是，在以下的說 > 明中，類似的元件是以相同的編號來表示。 參閱圖2’本發明共用於有刷、無刷模式之馬達4、 5的控制模組3的第一較佳實施例，該控制模組3包含 有一感測該該馬達5轉動變化且送出感應信號HV ' i〇 HU、HW之磁感應器31，一接收該磁感應器3ι之感應 信號HV、HU、HW且予以轉換輸出的控制晶片％，一 接收該控制晶片32輸出信號之相位確保電路33，一接 收該相位確保電路33訊號之轉態電路34，以及一接收 該轉恝電路34且將該馬達5予以驅動之驅動電路35 ; 7 5 其中，該控制模組3所捭 彳㈣馬4 5於本實施例中係以 ’”之，同時該磁感應器31、轉態電路34及 驅動電路35等構造”知所述_，恕以加詳述。 仍續刖述，該控舍丨丨B ^ n a , 0. 制阳片32包括有一接收該感應信 唬hv、hu、hw之接收單元321，一與該接收單元切 連接且將該感應信號HV、HU、Hw予以轉換之處理單 m以及—將該處理單元322處理後之訊號予以輸 10 出的輪出單元323 ’其中，該輸出單元323輸出之訊號 可分為分肋㈣馬達5正、反轉之第_、第二轉向訊 號R、L’分別控制該馬達5相位之第一、第二相位訊 5虎X Y ’以及—控制馬達5轉動速度之脈寬調變訊號 PWM ;至於’該相位確保電路33可純該控制晶片32 15 Y及脈寬調變訊號PWM，且依據該第一 '第二轉向訊號 R L，第一 '第一相位訊號χ、γ及脈寬調變訊號 加以控制該第一、第二相位訊號X、γ在同一時間僅呈 單一相位訊號X、Υ輸出模式，以確保後續之該等訊號 得以正常使用。 20

第二轉向訊號R、L’第_、第二相位訊號X 之第 參閱圖2，該無刷馬達5作動時，利用該磁感應器 31感測該無刷馬達5之轉子位置，藉而分別產生三個感 應k號HV、HU、HW ’而前述該等感應信號hv、HU、 HW送至該處理早元322後，該處理單元322係會先行 處理並加以排除同一時間内重複輸入之感應信號HV、 HU、HW，以預防該感測信號HU、HV、HW之於後續 8 1345365 處理出現錯誤，同時該處理單元322可藉由該輪出單元 323輸出一控制該馬達5正、反轉之第一、第二轉 號R、L，經虛理禍後拷缶丨丨姑κπ才目位之第

相位訊號X、Υ，及一獨立控制該馬達5轉動速度之脈 第 5 10 寬調變訊號PWM，值得說明的是，該第一、一 乐一相位 訊號Χ、Υ兩條輸出端，其可藉由輸出之變化可輪出四 種控制之相位訊息（如χχ，χγ，γχ，γγ)，因此已足夠因應 本實施例具三相之無刷馬達5的相位變化。 15

20 仍續前述，而後當該等訊號再送至該相位確保電路 33時，該相位確保電路33除將該等轉向訊號r、匕及 該脈寬調變訊號PWM加以輸出外，並加以限制同—時 間内僅一相位訊號批次輸出，以確保後 以正常透過該轉態電路34轉換成六步方波訊號寻:广 UL VH 乂[、\¥^1、\\^，並輸入至該驅動電路35發出 --轉信號Ρ使該馬達5順暢轉動，因此藉由該等轉向 訊號R、L、·相位訊號X、γ及脈寬調變訊號pwM分離 控制之設計’直接簡化控制所需複雜度，使該馬達5相 位或速度之偵錯，更加容易判別且予以調校，並使該馬 達5控制更加容易、方便，有效預防該馬達5驅動損壞 之發生。 參閱圖3，本發明共用於有刷、無刷模式之4、$馬 達的控制模組3另-較佳實施例，該控制模組3亦可運 用於有刷馬達4之控制，即仍與前一實施例構造相同， 但由於該有刷馬達4沒有相位，亦即該接收單元321接 9 1345365 收不到該磁感應器31所感測之訊號，因此該處理單元 322判別不到訊號的輸入，該處理單元322只會輸出一 5 控制該馬達4正、反轉之第一、第二轉向訊號R、l與 該控制馬達4轉動速度之脈寬調變訊號PWM，即可直 接輸入該轉態電路34藉以輸出一六步方波訊號uh、 10 15

UL、VH、VL ’而當該六步方波UH、UL、VH、VL訊 號進入該驅動電路35内，該驅動電路35即會輸出一驅 動該有刷馬達4之運轉信號P，因此，故使用上不需連 結該第一、二相位訊號X、γ，即可直接使用在有刷馬 達4之控制上，使該控制模組3使用上更為廣泛、方便。 由上述之說明，而將本發明與習知作一比較，當可 得知本發明確實具有以下所列之優點與功效： 本發明該控制模組係分別以一持續之調變信號及第 一、第二轉向訊號來控制該無刷馬達之轉動速度與轉 動方向，同時該處理單元所輸出之第一、第二相位信 號經該相位確保電路之輸出控制後，除能使該馬達能 穩定順暢的進行轉動外，更能避免該等相位訊號相互 衝突而造成該無刷馬達損壞等功效。 .仍、，前述，該控制晶片所輸出之等訊號，係分別為獨 立分開，倘若當該控制器故障發生時，即可分別檢查 該調變信號、第一、第二轉向信 产哚々成 现第一、第二相位 :線路是否有問題’使得除錯或調校上更為便 利0 3.最後，藉由該控制晶片之設計 以分別輪出該調變信 10 5 5

10 15

號、第…第二轉向信號、第―、第二相位信號，而 使該控制模組可分別因應於有刷及無刷馬達控制 上’更提尚該控制模組之使用價值。 歸納前述，本發明共用於有刷及無刷馬達之控制模 組，藉由該控制模組之設言十，不論運用於有刷或無刷模 式之馬達時均可進行控制，同時因相位訊號及脈寬調變 汛號分離設計’故在該馬達相位或速度之偵錯，更加容 易判別且予以調校’使該馬達控制更加容易、方便，並 且有效降低該馬達驅動損壞情事。 准X上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而 已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發 月申”s專利範圍及發明說明書内容所作之簡單等效變 化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是習知無刷馬達之控制模組構造示意方塊圖； 圖2是本發明第—實施例之運用於無刷馬達的控制模組 電路示意圖；及 20 圖3是本發明第二實施例之運用於無刷馬達的控制模組 電路示意圖。 【主 要元件符號說明】 3 控制模組 32 控制晶片 34 轉態電路 321 接收單元 31 磁感應器 33 相位確保電路 35 驅動電路 322 處理單元 11 1345365 無刷馬達 • 323 輸出單元 5 4 有刷馬達 HU、HV、HW 感應信號 • R、L 第一、第二轉向訊號 5 X、Y 第一、第二相位訊號 六步方波訊號 PWM 脈寬調變訊號 UH、UL、VH、VL、WH、WL P 運轉信號 12

Claims (1)

1345365 七、申請專利範圍： 1. 一種共用於有刷及盔 以控制，該控制模組包 组得以針馬達㈣_組，該控制模 •付針對有刷馬達或無刷馬達加 含有·· 邊且感應該馬達轉動 一磁感應器，其設置於該馬達周 變化，得以送出感應信號； 一"控制晶片，1 七 ± _ '、匕括有一接收該感應信號之接收單

元 …亥接收單凡連接且將該感應信號予以轉換之處理 單元，以及-將該處理單元處理後之訊號予以輸出的輸出 早凡，其中，該輸出單元輸出之訊號可分為分別控制該馬 達,反轉之第_、第二轉向訊號，分別控制該馬達相位 之第.第一相位訊號，以及一控制馬達轉動速度之脈寬 調變訊號；. ’ 一.相位確保電路，其可接收該控制晶片之第一、第二 轉气訊號’第…第二相位訊號及脈寬調變訊號，且依據 該第-、第二轉向訊號，第―、第二相位訊號及脈寬調變 訊號加以控制該第一、第二相位訊號在同41一時間僅呈單一 相位訊號輸出模式，以確保後續之該等訊號得以正常使用； 一轉態電路，其係為一微型化之積體電路，可接收該 相位確保電路所輸出之該等訊號，並將該等訊號予以轉換 成六步方波訊號；及 一驅動電路，其分別與該馬達' 轉態電路相接，且接 受該六步方波訊號予以轉換成可驅動該馬達轉動之運轉化 號。 13