[发明专利]马达控制装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种使马达的切换相位信号与电流相位信号的相位相同，藉以提高马达运转效率的马达控制装置。

背景技术

已知马达是通过一定子与一转子相对设置，利用其磁力的吸引以及磁场的变化，使得转子相对于定子转动。其中，磁场的变化即是代表马达磁极的换相(commutation)动作。如图1所示，目前较常用的是利用电子式换相器来作马达2换相的动作。电子式换相器主要是利用霍尔感测器13(Hall sensor)来感应马达2的磁极位置(或磁场变化)以判断转子的位置，驱动IC11并依据霍尔感测器13感测的切换相位信号Sp以输出一驱动信号Sd至驱动电路12以控制马达2的定子的线圈电流相互切换，而达到换相的目的。

再者，利用霍尔感测器13来感应磁场变化是与马达2的转速以及霍尔感测器13的设置位置有关，故霍尔感测器13必须调整在最佳位置才能作精确的感测。而传统无刷直流马达2为提升高转速下的马达2效率，皆会将霍尔感测器13的设置位置提前摆置以提前换相，进而达成提升马达2在额定转速下高效率的功效，如图2A的电流波形Si。

然而当马达2转速改变时，霍尔感测器13并无法自动调整至适当的位置，因此，若将马达2转速控制在较低转速下，则马达2效率偏离最佳化，电流波形Si也不平整；如图2B及图2C所示，或者当负载变动(风扇处于背压下)或电压源变动时，即有可能使霍尔感测器13(Hall sensor)感测的切换相位信号Sp的磁场相位为超前(leading)或落后(lagging)，同样造成马达2效率偏离最佳效率点，且由电流波形Si可看出马达2的电流是呈现超前(前翘)或滞后(后翘)，如此一来，驱动IC11恐会输出不适当的驱动信号Sd至驱动电路12，使马达2换相不顺畅及产生噪音。且当马达2是应用于风扇时，也将会造成风扇的散热效率下降。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可以提高马达运转效率及降低马达运转噪音(震动)的马达控制装置。

为达上述目的，本发明提供一种马达控制装置，包括一相位感测电路、一电流感测电路、一锁相回路、一控制器及一驱动电路。相位感测电路感测马达运转时的磁极的相位切换以产生一切换相位信号输出至锁相回路；电流感测电路感测通过马达的电流，以产生一电流相位信号输出至锁相回路；锁相回路比较该切换相位信号及该电流相位信号之间的相位差异以产生一换相控制信号输出至控制器，控制器依据换相控制信号以产生驱动信号输出至驱动电路，该驱动电路依据驱动信号控制马达的磁极的相位切换，以驱动马达运转。

承上所述，本发明的马达控制装置利用锁相回路来追踪所感测马达的切换相位信号及电流相位信号之间的相位差异，并输出调整后的换相控制信号以驱动马达，使马达无论在不同的转速下运转，或是在电源端或负载有变动的状况下，将永续地且迅速地依据回授的感测信号所取出的误差值给予换相控制信号作实时且适当的相位修正，直至电流相位信号的相位与马达的切换相位信号的相位为一致即锁定，藉此，使马达有较佳的运转效率及平整状态的电流波形。

附图说明

图1为已知马达控制装置的电路方块图。

图2A至图2C为图1的马达控制装置反应马达在额定电压及转速、电压升高及电压降低时的各种信号的波形示意图。

图3为本发明马达控制装置的电路方块图。

图4为本发明马达控制装置第一实施例的电路示意图。

图5A为本发明电流感测电路(不包括第一电阻R1)第一实施例的部分电路图。

图5B为本发明电流感测电路(不包括第六电阻R6及第七电阻)第二实施例的部分电路图。

图6为本发明马达控制装置第二实施例的电路示意图。

图7为本发明电流感测电路产生电流相位信号的波形示意图。

图8A至图8C为本发明通过锁相回路调整后的反应马达在额定电压及转速、电压升高及电压降低时的各种信号的波形示意图。

[主要元件标号说明]

1.........马达控制装置    11......驱动IC

12......驱动电路          13......霍尔感测器

2.........马达            3.........马达控制装置

31......控制器            32......驱动电路

33......相位感测电路      34......电流感测电路

341......第一比较器       342......第二比较器