专利名称：低噪音直流马达驱动芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直流马达驱动芯片，特别是涉及一种低噪音直流马达驱动芯片。
背景技术：
随着电子科技的日益发达，各式各样具有强大功能的集成电路芯片(即晶片，以下均称为芯片)也不断地推陈出新，例如现今的个人计算机的中央处理单元(CPU)的功能，早已不下于过去的微型计算机，以致其工作时产生的热能也愈趋于庞大。因此，为了延长集成电路芯片的寿命，并增进其可靠度，使得集成电路芯片的散热问题已成为一不可忽视的课题。
在如个人计算机或其中央处理单元的散热装置中，一种具有永久磁铁转子(permanent magnet rotor)、并以一或两个定子线圈来驱动转子旋转的直流马达，无论在成本及可靠度方面均十分适用于驱动其散热风扇，于是广泛地使用于个人计算机的散热装置中。
请参阅图1所示，是现有习知的一种双线圈直流马达驱动电路图。图中显示，该具有双线圈195与197的直流马达的驱动电路，其包括稳压器110、霍尔感测器(Hall sensor，感测器即为传感器，以下均称为感测器)120、前置放大器130、动态偏移消除电路(Dynamic offset cancellationcircuit)140、迟滞比较器150、锁住保护自动启动电路(Fan Lock DetectionAuto-Restart)160、时序控制电路(Driver Timing Control)170、晶体管(晶体管即为电晶体，以下均称为晶体管)180与190以及齐纳二极管(ZenerDiode)191与193。
其中，稳压器110用以供应电路稳定的电源。霍尔感测器120用以感测直流马达的永久磁铁转子的相对位置，其输出并经前置放大器130的放大，以供迟滞比较器150转换为频率随永久磁铁转子的转速而变化的方波讯号。另因霍尔感测器120的感测输出讯号很小，故前置放大器130也包括一动态偏移消除电路140，以消除前置放大器130的偏移电压。而时序控制电路170则依据迟滞比较器150输出的方波讯号，以产生控制晶体管180与190的通断的方波控制讯号C1与方波控制讯号C2，其中方波控制讯号C1与方波控制讯号C2的相位相差180度，以轮流驱动直流马达的定子线圈195与197，使直流马达可以持续地转动。
此外，为了考虑当直流马达因意外状况而锁住时，不会导致直流马达的损坏，因此，图1的电路中亦应用一锁住保护自动启动电路160，以当侦测不到迟滞比较器150输出的方波讯号时，通知时序控制电路170停止发送方波控制讯号C1与方波控制讯号C2。而齐纳二极管191与193则用来防制切换时，线圈195与197所产生的瞬时脉冲。
请参阅图2所示，是现有习知的一种单线圈直流马达驱动电路图。图中显示，该具有线圈290的直流马达的驱动电路，包括稳压器210、霍尔感测器(Hall sensor)220、前置放大器230、动态偏移消除电路(Dynamic offsetcancellation circuit)240、迟滞比较器250、锁住保护自动启动电路(FanLock Detection Auto-Restart)260、时序控制电路(Driver TimingControl)270、晶体管281、283、285与287以及齐纳二极管(Zener Diode)291与293。
其中，除时序控制电路270与晶体管281、283、285及287的驱动原理略有不同外，其余电路均与图1的结构说明相同。时序控制电路270依据迟滞比较器250输出的方波讯号，以产生控制晶体管281、283、285与287的通断的方波控制讯号C3、C4、C5与C6，且方波控制讯号C3、C4、C5与C6的输出准位需相互配合，以交互换相驱动直流马达的定子线圈290，使直流马达可以持续地转动。
然而，无论是图1或图2中的直流马达驱动电路，因为是以方波控制讯号来控制线圈的切换，在切换过程中容易因线圈切换引起的反电动势(Backing Electrical Magnetic Force，简称BEMF)产生的瞬时脉冲，而形成大量的噪音。
由此可见，上述现有的直流马达驱动电路在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决直流马达驱动电路存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般的产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的直流马达驱动电路存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的低噪音直流马达驱动芯片，能够改进一般现有的直流马达驱动电路，使其更具有实用性。经过不断研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的直流马达驱动电路存在的缺陷，而提供一种新型结构的低噪音直流马达驱动芯片，所要解决的技术问题是使其应用线性驱动电路产生的梯形驱动波，来驱动直流马达的线圈，使直流马达的线圈可以进行软性切换(soft switching)，而可以降低直流马达运转的噪音，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种低噪音直流马达驱动芯片，适用于驱动具有一永久磁铁转子的一直流马达，其包括一磁场感测电路，用以感测该永久磁铁转子的相对位置，并输出一感测讯号；一线性驱动电路，用以接收该感测讯号，并将该感测讯号放大会进入饱和的一增益，以产生梯形驱动波的一第一驱动输出与一第二驱动输出，且该第一驱动输出与该第二驱动输出的相位相差180度；以及一稳压器，用以供应稳定的电源。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的低噪音直流马达驱动芯片，其中所述的线性驱动电路包括一第一运算放大器，用以将该感测讯号放大该增益，以产生该第一驱动输出；以及一第二运算放大器，用以将该感测讯号反相放大该增益，以产生该第二驱动输出。
前述的低噪音直流马达驱动芯片，其中所述的磁场感测电路包括一霍尔感测器，用以感测该永久磁铁转子的相对位置；以及一前置放大器，用以放大该霍尔感测器的输出，以产生该感测讯号。
前述的低噪音直流马达驱动芯片，其中所述的前置放大器为具有动态偏移消除功能的前置放大器。
前述的低噪音直流马达驱动芯片，其更包括一磁滞比较器，用以比较该感测讯号，以产生数字的一转动侦测讯号；以及一锁住保护自动启动电路，用以当该转动侦测讯号显示该直流马达锁住时，切断该线性驱动电路的电源。
前述的低噪音直流马达驱动芯片，其中所述的直流马达具有两线圈，且分别由该第一驱动输出与该第二驱动输出来驱动。
前述的低噪音直流马达驱动芯片，其中所述的直流马达具有一线圈，且是由该第一驱动输出与该第二驱动输出来交互换相驱动。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提供一种低噪音直流马达驱动芯片，可适用于驱动具有永久磁铁转子的直流马达。该低噪音直流马达驱动芯片包括磁场感测电路、线性驱动电路及稳压器。其中，磁场感测电路用以感测永久磁铁转子的相对位置，并输出一感测讯号。线性驱动电路接收感测讯号，并将感测讯号放大会进入饱和的一增益，以产生梯形驱动波的第一驱动输出与第二驱动输出，且第一驱动输出与第二驱动输出的相位相差180度，而稳压器则用以供应稳定的电源。
在一实施例中，其线性驱动电路包括第一运算放大器与第二运算放大器。其中，第一运算放大器用以将感测讯号放大会进入饱和的增益，以产生第一驱动输出。而第二运算放大器则用以将感测讯号反相放大会进入饱和的增益，以产生第二驱动输出。
在一实施例中，其磁场感测电路包括霍尔感测器、前置放大器。其中，霍尔感测器用以感测永久磁铁转子的相对位置。前置放大器则放大霍尔感测器的输出，以产生所述的感测讯号。
在一实施例中，使用的前置放大器具有动态偏移消除功能。
在一实施例中，该低噪音直流马达驱动芯片更包括磁滞比较器及锁住保护自动启动电路。其中，磁滞比较器用以比较感测讯号，以产生数字的转动侦测讯号。锁住保护自动启动电路则用以当转动侦测讯号显示直流马达锁住时，切断线性驱动电路的电源，以确保不致损坏直流马达。
其中，可应用该低噪音直流马达驱动芯片来驱动具有两线圈的直流马达，且直流马达的两个线圈是分别由第一驱动输出与第二驱动输出来驱动。
亦可以应用该低噪音直流马达驱动芯片来驱动具有单线圈的直流马达，且直流马达的线圈是由第一驱动输出与第二驱动输出来交互换相驱动。
经由上述可知，本发明是关于一种低噪音直流马达驱动芯片，是应用具有霍尔感测器的磁场感测电路来感测直流马达的永久磁铁转子的相对位置，并应用线性驱动电路以依据感测到的永久磁铁转子的相对位置，产生梯形驱动波，来驱动直流马达的线圈，而使直流马达的线圈可以进行软性切换，避免在切换过程中产生反电动势，故可降低直流马达运转的噪音。
借由上述技术方案，本发明低噪音直流马达驱动芯片至少具有下列的优点由上述的说明中可知，本发明所提供的一种低噪音直流马达驱动芯片，因位是应用线性驱动电路所产生的梯形驱动波，来驱动直流马达的线圈，使直流马达的线圈可以进行软性切换(soft switching)，避免在切换过程中产生反电动势，故可降低直流马达运转的噪音。
综上所述，本发明特殊结构的低噪音直流马达驱动芯片，其应用线性驱动电路产生的梯形驱动波，来驱动直流马达的线圈，使直流马达的线圈可以进行软性切换(soft switching)，以降低直流马达运转的噪音，从而更加适于实用。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的直流马达驱动芯片电路具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是现有习知的一种双线圈直流马达驱动电路的电路图。
图2是现有习知的一种单线圈直流马达驱动电路的电路图。
图3是根据本发明较佳实施例的一种低噪音直流马达驱动芯片的示意图。
图4是驱动输出电压波形比较图。
图5是图3中331的+端、335的+端、V1与V2等4点的相对时序波形图。
110、210、310稳压器120、220、321霍尔感测器130、230、323前置放大器140、240动态偏移消除电路150、250、340迟滞比较器160锁住保护自动启动电路170、270时序控制电路 180、190晶体管(电晶体)191、193齐纳二极管 195、197、290、380、390线圈260锁住保护自动启动电路281、283、285、287晶体管291、293齐纳二极管 300低噪音直流马达驱动芯片(晶片)320磁场感测电路325动态偏移消除电路330线性驱动电路331第一运算放大器335第二运算放大器 350锁住保护自动启动电路具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的低噪音直流马达驱动芯片其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图3、图5所示，分别是根据本发明较佳实施例的一种低噪音直流马达驱动芯片示意图，与图3中331的+端、335的+端、V1与V2等4点的相对时序波形图，本发明较佳实施例的低噪音直流马达驱动芯片300，是用以驱动具有永久磁铁转子(图中未示)及定子线圈380与390的直流马达，以降低直流马达运转的噪音。当然，如熟习此艺者所知，亦可应用此种结构的低噪音直流马达驱动芯片300于驱动具有永久磁铁转子及单定子线圈的直流马达，此时，需要将定子线圈的两端连接于图中标示的脚1与脚2，以使图中的第一驱动输出V1与第二驱动输出V2可以交互换相驱动定子线圈。
如图所示，该低噪音直流马达驱动芯片300，其包括稳压器310、具有霍尔感测器321、前置放大器323与动态偏移消除电路325的磁场感测电路320、具有第一运算放大器331与第二运算放大器335的线性驱动电路330、磁滞比较器340以及锁住保护自动启动电路350，其中该稳压器310是用以供应芯片所需的稳定电源。霍尔感测器321会感测直流马达的永久磁铁转子(图中未示)的相对位置，并经前置放大器323的放大，而输出随着永久磁铁转子的位置变化的感测讯号。图中因霍尔感测器321的输出讯号通常很小，故另应用一动态偏移消除电路325来消除前置放大器323的偏移电压(offset)，以避免前置放大器323输出的感测讯号的偏移。该感测讯号并分别送至第一运算放大器331与第二运算放大器335，第一运算放大器331与第二运算放大器335的增益G应够大，使得第一运算放大器331的第一驱动输出V1与第二运算放大器335的第二驱动输出V2可以进入饱和的状态，而产生梯形驱动波的第一驱动输出V1与第二驱动输出V2。当然，因为输入第一运算放大器331与第二运算放大器335的感测讯号的相位相反，因此，产生的第一驱动输出V1与第二驱动输出V2的梯形驱动波的相位会相差180度，正好可轮流驱动直流马达的定子线圈380与390。
此外，为防止直流马达因意外状况锁住时，如持续对直流马达的定子线圈380与390加压，可能会造成直流马达的损坏，故该低噪音直流马达驱动芯片300则利用图中的磁滞比较器340来比较感测讯号，以产生数字的转动侦测讯号。也就是说，当直流马达正常运转时，转动侦测讯号会是随着直流马达的转速而变化的方波讯号，故当锁住保护自动启动电路侦测不到变化的转动侦测讯号时，显示直流马达已被锁住，此时，便切断包括第一运算放大器331与第二运算放大器335的线性驱动电路330的电源，以确保不致损坏直流马达。
请参阅图4所示，是图1的驱动输出电压Va与图3的驱动输出电压V1的波形比较图。图中显示，图1的直流马达驱动电路的驱动输出电压Va在讯号切换时，会产生瞬时脉冲，导致直流马达运转噪音的产生。而图3的低噪音直流马达驱动电路的驱动输出电压V1，因是使用软性切换，故可避免瞬时脉冲的产生，且亦无须使用齐纳二极管来保护。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种低噪音直流马达驱动芯片，适用于驱动具有一永久磁铁转子的一直流马达，其特征在于其包括一磁场感测电路，用以感测该永久磁铁转子的相对位置，并输出一感测讯号；一线性驱动电路，用以接收该感测讯号，并将该感测讯号放大会进入饱和的一增益，以产生梯形驱动波的一第一驱动输出与一第二驱动输出，且该第一驱动输出与该第二驱动输出的相位相差180度；以及一稳压器，用以供应稳定的电源。
2.根据权利要求1所述的低噪音直流马达驱动芯片，其特征在于其中所述的线性驱动电路包括一第一运算放大器，用以将该感测讯号放大该增益，以产生该第一驱动输出；以及一第二运算放大器，用以将该感测讯号反相放大该增益，以产生该第二驱动输出。
3.根据权利要求1所述的低噪音直流马达驱动芯片，其特征在于其中所述的磁场感测电路包括一霍尔感测器，用以感测该永久磁铁转子的相对位置；以及一前置放大器，用以放大该霍尔感测器的输出，以产生该感测讯号。
4.根据权利要求3所述的低噪音直流马达驱动芯片，其特征在于其中所述的前置放大器为具有动态偏移消除功能的前置放大器。
5.根据权利要求1所述的低噪音直流马达驱动芯片，其特征在于其更包括一磁滞比较器，用以比较该感测讯号，以产生数字的一转动侦测讯号；以及一锁住保护自动启动电路，用以当该转动侦测讯号显示该直流马达锁住时，切断该线性驱动电路的电源。
6.根据权利要求1所述的低噪音直流马达驱动芯片，其特征在于其中所述的直流马达具有两线圈，且分别由该第一驱动输出与该第二驱动输出来驱动。
7.根据权利要求1所述的低噪音直流马达驱动芯片，其特征在于其中所述的直流马达具有一线圈，且是由该第一驱动输出与该第二驱动输出来交互换相驱动。
全文摘要
本发明是关于一种低噪音直流马达驱动芯片，适于驱动具永久磁铁转子的直流马达，包括一磁场感测电路，用以感测永久磁铁转子相对位置，并输出一感测讯号；一线性驱动电路，用以接收该感测讯号，并放大会进入饱和的一增益，以产生梯形驱动波的第一与第二驱动输出，且第一驱动输出与第二驱动输出相位相差180度；以及一稳压器，用以供应稳定电源。本发明用具有霍尔感测器的磁场感测电路感测永久磁铁转子相对位置，并应用线性驱动电路以依据感测到的永久磁铁转子相对位置产生梯形驱动波，来驱动直流马达线圈，使其可进行软性切换，避免切换过程中产生反电动势，故可降低直流马达运转的噪音。
文档编号H02P6/08GK1705220SQ20041004632
公开日2005年12月7日 申请日期2004年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者杨治世, 洪恭卿 申请人:旺玖科技股份有限公司