[发明专利]直流马达的软切换控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于直流马达的控制电路，特别是涉及一种用于直流马达的软切换控制电路。

背景技术

图1为一典型直流马达驱动电路的示意图。此直流马达驱动电路180具有四个开关元件M1、M2、M3、M4构成桥式电路(H-bridge)以驱动马达转动。其运作可区分为两个相异的导通相位(phase)。开关元件M1与M4导通时为第一导通相位(phase I)，开关元件M2与M3导通时为第二导通相位(phase II)。

此桥式电路必须在第一导通相位与第二导通相位间交互切换，以维持其对于马达的驱动力。图2为此桥式电路的各个开关元件M1、M2、M3、M4的控制信号A、B、C、D与流经马达线圈的线圈电流I1的波形图，图中线圈电流I1往右流定义为正电流。

对于马达线圈与转子而言，在接近换相时点的时候，因为马达线圈与转子的相对位置逐渐接近，会导致感应电动势的变化使得线圈电流增加；不过，在换相的时候，开关元件切换又会造成线圈电流急速下降。此电流的剧烈变化除了会产生噪音，由于转子磁极接近马达线圈时，马达线圈所产生的磁场对于马达转动并没有太大的帮助，因此，在转子磁极接近马达线圈时，线圈电流增加(如图中斜线区域所标示)并不会对于驱动马达有明显的帮助。此部分的电流可理解为马达驱动的无效电流，其所伴随产生的功耗及磁场形同浪费。

图2的下部分显示解决此问题的一典型的处理方法。如图中所示，首先，此方法依据霍尔信号H+与H-产生绝对值信号Vabs。然后再将此绝对值信号Vabs与固定的参考电压Vth进行比较，以定义出固定的提早切换区间。此提早切换区间即可用以调整原本的控制信号A、B、C、D的时序，以产生新的控制信号A1、B1、C1、D1，使线圈电流提早放电到零，避免无效电流的产生。

此处理方法采用固定的提早切换时间来面对不同的线圈电流、转速及其它参数变化，容易产生过与不及的问题。切换时间提前太多时，在换相点附近会产生一段零线圈电流的区间，而导致马达在换相点附近无驱动能力，只利用马达转子的惯性来转动，而造成马达转子转动速度不平稳。切换时间提前太少时，则无法达到软切换的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提出一种直流马达的软切换控制电路，避免传统直流马达切换技术所容易产生的换相过早或过晚的问题，以达到软开关的目的。

为达成上述目的，本发明提供一种直流马达的软切换控制电路。此软切换控制电路用以调整一标准换相信号所定义的一标准换相时点，以控制一直流马达的换相动作。此软开关控制电路包括一绝对值信号产生电路、一基准电压产生电路与一比较电路。其中，绝对值信号产生电路依据来自直流马达的一对霍尔侦测信号，产生一绝对值信号。基准电压产生电路接收标准换相信号与来自直流马达的一线圈的至少一个端电压，并依据此端电压判断前述线圈于标准换相时点的线圈电流，以调整一基准电压的电平。比较电路比较绝对值信号与基准电压，以产生一换相调整信号调整标准换相时点。

在本发明的一实施例中，马达控制电路依据换相调整信号与标准换相信号，控制直流马达进行换相动作。

在本发明的一实施例中，此软开关控制电路具有一逻辑电路，依据换相调整信号与标准换相信号产生一修正换相信号，此修正换相信号相较于标准换相信号的时序整体提前一前置时间。马达控制电路则是依据修正换相信号控制直流马达进行换相动作。

关于本发明的优点与精神可以借助以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为一典型直流马达驱动电路的示意图；

图2为图1的桥式电路中，各个开关元件的的控制信号与线圈电流的波形图，以及一典型软启动技术所产生的控制信号与线圈电流的波形图；

图3为本发明直流马达驱动装置一较佳实施例的示意图；

图4为图3霍尔侦测信号、绝对值信号与标准换相信号的波形图；

图5为本发明基准电压产生电路一较佳实施例的方块示意图；

图5A为图5中的脉冲信号产生单元一较佳实施例的示意图；

图5B为图5A的脉冲信号产生单元所产生的脉冲信号的波形图；

图5C为图5中的基准电压调整单元一较佳实施例的示意图；

图5D为本发明逻辑电路一较佳实施例的示意图；

图5E为图5D的逻辑电路运作所产生的信号的波形图；

图5F为本发明逻辑电路另一较佳实施例的示意图；

图5G为图5F的逻辑电路运作所产生的信号的波形图；