[发明专利]无刷直流马达控制装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种马达控制装置与方法，特别是一种无刷直流马达控制装置与方法，其是以数字调制的方式，通过对马达磁场变化期间所产生的磁场上升时间差或磁场下降时间差区分成多段时间等分，每一个时间等分中都有它相对应的工作周期，进而去驱动无刷直流马达，使马达换相电流线性平滑，得以减少无刷直流马达产生的振动及噪音的问题，以使本发明的无刷直流马达控制装置与方法能够达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。

背景技术

由于科技不断进步，电子产品日益普及，在这些电子产品中，如通信装置、笔记本电脑及家电用品等等，皆广泛使用到体积小且效率高的无刷直流马达，常见应用于计算机CPU、光驱及硬盘等等。

一般来说，当驱动无刷直流马达转动时，必须检测转子的位置并通过换相开关的切换进行相位转换；然而，在马达驱动时容易因为切换过程造成电流的不稳定，引起马达共振而导致产生扰人的噪音，进而影响使用上的舒适度。

因此本发明提供一种无刷直流马达控制装置与方法，以数字调制的方式，通过对马达磁场变化期间所产生的磁场上升时间差或磁场下降时间差区分成多段时间等分，每一个时间等分中都有它相对应的工作周期，进而去驱动无刷直流马达转动，使马达换相电流线性平滑，得以减少无刷直流马达产生的振动与噪音。

发明内容

为了解决上述有关马达产生的振动与噪音的问题，本发明的一主要目的在于提供一种无刷直流马达控制装置，以数字调制的方式通过PWM工作周期调制电路，驱动马达在电流相位转换时控制电流曲线，使其变得线性平滑，据此减少无刷直流马达的振动与噪音，并达到较佳的系统稳定性。

本发明又一主要目的在于提供一种无刷直流马达控制方法，通过无刷直流马达控制方法，使其输出电流曲线能线性平滑，并达到较佳的系统稳定性。

依据上述的各项目的，本发明提供一种装置，是与一无刷直流马达连接，包括：一磁场检测电路，用于检测无刷直流马达的一转子位置；一霍尔元件，耦合于磁场检测电路内，用于感应转子位置的磁极变化并对应产生一磁场变化曲线；一计数器，与磁场检测电路连接，依据磁场变化曲线计算无刷直流马达经由磁场检测电路所产生的一磁场上升时间差或一磁场下降时间差；一PWM工作周期调制电路，其一端与计数器连接，用于将磁场上升时间差或磁场下降时间差区分成N段时间等分(N为整数)，每一时间等分都有其相对应的工作周期(Duty cycle)，其另一端输出一第一调制信号(Dr_O1)与一第二调制信号(Dr_O2)；以及一负载驱动电路，其输入端接收一第一调制信号(Dr_O1)与一第二调制信号(Dr_O2)，以产生一第一输出电压(V_O1)与一第二输出电压(V_O2)以及一输出电流(I_load)，用以驱动该无刷直流马达。

本发明提供一种方法，包括：提供一无刷直流马达；检测无刷直流马达的一转子位置，其中利用一磁场检测电路检测无刷直流马达的一转子位置，并根据耦合于磁场检测电路内的一霍尔元件，感应转子位置的磁极变化并对应产生一磁场变化曲线；计算磁场上升时间差或磁场下降时间差，其中利用一上升时间计数器或一下降时间计数器依据该磁场变化曲线，计算无刷直流马达经由磁场检测电路所产生的一磁场上升时间差或一磁场下降时间差；产生输出调制信号，其中利用PWM工作周期调制电路，将磁场上升时间差或磁场下降时间差区分成N段时间等分(N为整数)，每一段时间等分都有其相对应的工作周期(Duty cycle)，并输出一第一调制信号(Dr_O1)与一第二调制信号(Dr_O2)；以及驱动无刷直流马达，其中利用一负载驱动电路接收第一调制信号(Dr_O1)与第二调制信号(Dr_O2)，并产生一第一输出电压(V_O1)与一第二输出电压(V_O2)以及一输出电流(I_load)，用以驱动无刷直流马达。

经由本发明所提供的无刷直流马达控制装置与方法，通过数字调制的方式利用PWM工作周期调制电路所产生的工作周期控制马达的换相电流，使其输出电流曲线能线性平滑，得以减少无刷直流马达产生的振动及噪音的问题，使其达到较佳的系统稳定性以及良好的输出表现。

附图说明

图1是本发明的无刷直流马达控制装置方块图；

图2是本发明的磁场变化曲线图；

图3是本发明的PWM工作周期调制电路动作示意图；

图4是本发明的输出电压与输出电流关系图；

图5是本发明的无刷直流马达控制方法流程图。

【主要元件符号说明】

磁场检测电路            10