专利名称：具适用不同频率的pwm马达驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种具适用不同频率的PWM马达驱动电路，特别是关于在一驱动IC组件及一PWM转换电路之间连接一补偿单元，以便利用该补偿单元改善该PWM转换电路的输出信号，以便该PWM转换电路适用于各种不同频率PWM的马达驱动电路。
背景技术：
请参照图1所示，现用PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调变)马达具有一PWM马达驱动电路1连接至一马达线圈2，以便控制该马达线圈2进行交变激磁，如此能驱动一马达转子产生旋转。该PWM马达驱动电路1包含一驱动IC组件10、一霍尔IC组件11及一PWM转换电路12。该驱动IC组件10电性连接至该霍尔IC组件11，以便接收该霍尔IC组件11的转子侦测信号。该驱动IC组件10具有一引脚VTH，该引脚VTH电性连接至该PWM转换电路12。该PWM转换电路12具有一PWM输入端121及一晶体管Q1122，该PWM输入端121连接输入一PWM信号，并控制该晶体管Q1122的导通及不导通，如此该PWM信号经该PWM转换电路12的晶体管Q1122转换为电压信号后，再将该电压信号输入至该驱动IC组件10的引脚VTH，以便决定该马达线圈2进行交变激磁的周期，如此能控制该马达转子的转速。
另外，由于马达运转状态包含高速状态、低速(低于全速)运转状态及停止(零转速)状态。因此该驱动IC组件10可依输入PWM信号决定该马达的运转状态，以便该马达可适当依系统需求调整转速。例如，当该驱动IC组件10的引脚VTH的电位高于3.6V时，该驱动IC组件10将马达控制在停止状态，即转速为0 RPM；当该引脚VTH的电位低于2.0V时，该驱动IC组件10将马达控制在高速运转状态，即转速为6000 RPM；当该引脚VTH的电位介于3.6V至2.0V时，该驱动IC组件10将马达控制在低转速状态，即转速为大于0 RPM、但小于6000RPM。
请再参照图1所示，在电路配置上，在该驱动IC组件10及PWM转换电路12之间并联一电容器3，该电容器3形成接地，其用以自该PWM转换电路12输入的锯齿波进行整波，如此能稳定该驱动IC组件10的引脚VTH的电位。在该马达进行运转时，该驱动IC组件10的引脚VTH的电位能决定该马达的转速。
请参照图2A及图2B所示，该马达的驱动IC组件10可控制马达为高转速模式(high-speed mode)或低转速模式(low-speed mode)。在该马达正常运转期间，当该引脚VTH的电位维持在3.0V(电位低于3.6V、但高于2.0V)时，该马达的转速维持在2000 RPM，即该马达进入低转速模式。另外，当该引脚VTH的电位为0V(电位低于2.0V)时，该马达则为高转速模式。
然而，由于该电容器3形成接地，如图1及图2A所示，因此在该马达激活时，该电容器3的电位必然为零并开始进行充电。此时，该驱动IC组件10的引脚VTH亦为零电位，如图2A所示，因此马达激活时该马达系处于高转速模式，即马达一激活转速立即跳升至6000 RPM(高速)，如图2B所示。
请再参照图1及图2B所示，一旦该马达激活时，该马达立即进入高转速模式，因而在急速增加转速下，该马达不但产生噪音及震动，且亦产生极大的组件磨擦，因而增加马达组件耗损的缺点。
请再参照图2A及图2B所示，在该电容器3充电后，该电容器3的电位逐渐达3V。此时，该驱动IC组件10的引脚VTH的电位高于2.0V、但低于3.6V，因此该马达将终止高转速模式，且该马达的转速可降至预定转速或低转速2000 RPM。
然而，当系统开机时，亦即马达在激活时，其系统内部温度尚未达高温状态，因此该驱动IC组件10将马达转速骤升至6000 RPM(高速状态)是不符合正常工作的需求，且具有不当耗损能量的缺点。因此现用PWM马达有必要进一步的改进，以避免马达一激活即进入高速状态。
为了解决马达一激活即进入高速状态，申请人已提呈中国台湾地区发明专利申请第94133994号的「PWM马达驱动电路」，其利用在一驱动IC组件及一PWM转换电路之间并联一电容器，该电容器连接于一电源，在马达激活时，其避免在该驱动IC组件的引脚VTH产生零电位，以防止马达一激活即进入高转速模式。
请参阅图3A所示，当具50％责任周期及100Hz的PWM信号经该PWM输入端121输入至该PWM转换电路12时，该PWM输入端121的PWM信号的波形及在该晶体管Q1122的集电极端的电位波形之间形成完全一致，亦即在该PWM输入端121的PWM信号的波形及在该晶体管Q1122的集电极端的电位波形相同，且互为互补关系。该PWM信号是具有50％责任周期及100Hz，其用以控制该晶体管Q1122的导通及不导通，并在该晶体管Q1122的集电极端产生完全一致互补的电位波形。简言之，在100Hz频率下该马达的转速会达成原预定转速。
请再阅图3B所示，相对于具50％责任周期及100Hz的PWM信号，当另一具50％责任周期及100KHz的PWM信号经该PWM输入端121输入至该PWM转换电路12时，该晶体管Q1122的集电极端的电位波形相较于该PWM输入端121的PWM信号的波形则形成大幅失真，且波宽比明显减少。该PWM信号虽具有相同的50％责任周期，但改采不同的100KHz频率，因而造成该晶体管Q1122的集电极端的电位波形产生大幅变形，其特别在每责任周期的波宽比明显缩小。因此，该马达的转速必然低于原预定转速。同样的，当该PWM转换电路12的PWM输入端121引入其它高频率的PWM信号时，该马达的转速必然亦会低于原预定转速。简言之，该现用的PWM转换电路12除了适用于100Hz的PWM信号外，并不适用于100KHz或其它高频率的PWM信号。
发明内容
有鉴于此，本发明为了改进上述缺点，其在一驱动IC组件及一PWM转换电路之间连接一补偿单元，以便利用该补偿单元改善该PWM转换电路的输出信号，以使本发明的PWM转换电路可适用于各种PWM频率的马达驱动电路，且不致使马达的预定转速大幅减少。
本发明的主要目的是提供一种具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其在一驱动IC组件及一PWM转换电路之间连接一补偿单元，以便利用该补偿单元改善该PWM转换电路的输出信号，以防止该PWM转换电路的输出信号传递至驱动IC组件时波宽比失真减小，使本发明具有适用于各种PWM频率的功效。
本发明的另一目的是提供一种具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其在一驱动IC组件及一PWM转换电路之间连接一补偿单元，以便利用该补偿单元改善该PWM转换电路的输出信号，使本发明具有稳定马达转速的功效。
根据本发明的具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其包含一驱动IC组件、一霍尔IC组件、一PWM转换电路及一补偿单元。该驱动IC组件电性连接至该霍尔IC组件，该驱动IC组件具有一引脚电性连接至该补偿单元，该PWM转换电路经一PWM输入端输入一PWM信号，并输出一电压信号。在该驱动IC组件的引脚及PWM转换电路之间电性连接该补偿单元。该补偿单元可改善该PWM转换电路的电压信号波形，并输出至该驱动IC组件的引脚，以达到在各种不同频率下马达皆能稳定达到原预定的转速。
图1现用PWM马达驱动电路的电路示意图。
图2A现用PWM马达驱动电路在驱动IC组件的引脚产生电位的示意图。
图2B现用PWM马达驱动电路的驱动IC组件输出转速的示意图。
图3A现用PWM马达驱动电路输入具50％责任周期及100Hz的PWM信号后，在PWM输入端的PWM信号的波形及在晶体管Q1的集电极端的电位波形的示意图。
图3B现用PWM马达驱动电路输入具50％责任周期及100KHz的PWM信号后，在PWM输入端的PWM信号的波形及在晶体管Q1的集电极端的电位波形的示意图。
图4本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路的电路示意图。
图5A本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路输入具50％责任周期及100Hz的PWM信号后，在PWM输入端的PWM信号的波形及在补偿单元的晶体管Q2的集电极端的电位波形的示意图。
图5B本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路输入具50％责任周期及100KHz的PWM信号后，在PWM输入端的PWM信号的波形及在补偿单元的晶体管Q2的集电极端的电位波形的示意图。
图6本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路利用输入300Hz、25KHz及100KHz频率的PWM进行测试转速与各种责任周期关系的曲线图。
符号说明1PWM马达驱动电路1’PWM马达驱动电路10驱动IC组件101引脚102引脚11霍尔IC组件12PWM转换电路 121PWM输入端122晶体管 2马达线圈 3电容器3’电容器 4补偿单元 41晶体管42电阻 43电容具体实施方式
为了让本发明的上述及其它目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本发明较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图4揭示本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路的电路示意图。请参照图4所示，本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路1’电性连接至一马达线圈2，该马达线圈2可选自单相线圈、双相线圈或三相线圈等。该具适用不同频率的PWM马达驱动电路1’包含一驱动IC组件10、一霍尔IC组件11、一PWM转换电路12、至少一电容3’及一补偿单元4。该PWM马达驱动电路1’用以驱动导通该马达线圈2，以便该马达线圈2可产生一交变磁场，以驱动马达转子在一预定转速旋转。
请再参照图4所示，该PWM转换电路12具有一PWM输入端121及一晶体管Q1122。该PWM输入端121连接至该晶体管Q1122的基极，该PWM输入端121用以连接输入一PWM信号，如此该PWM信号经该PWM转换电路12转换为电压信号后，再将该电压信号经该补偿单元4输入至该驱动IC组件10的一引脚101，以便决定该马达线圈2进行交变激磁的周期，如此能控制该马达转子的转速。
请再参照图4所示，本发明较佳实施例的电容器3’并联在该驱动IC组件10的引脚101及补偿单元4之间。同时，该电容器3’跨接于该驱动IC组件10的该引脚101及引脚102之间；或该电容器3’的一端亦可选择直接连接于一电源，而另一端连接于该引脚101。由于该驱动IC组件10的该引脚102提供电压6V，因此在该马达停止运转时，该电容器3’的电位为6V。
请再参照图4所示，本发明较佳实施例的电容器3’的电容值可依产品需求进行调整，以便调整该驱动IC组件10的加速缓冲期的时间长度，如此该马达经过该加速缓冲期后，其转速方可达成预定转速，以避免产生不当加速现象。
请再参照图4所示，本发明较佳实施例的补偿单元4连接在该驱动IC组件10的引脚101及PWM转换电路12之间，该补偿单元4包含一晶体管Q241、一电阻42及一电容43。该晶体管Q241的基极连接至该PWM转换电路12的晶体管Q1122的集电极，且该晶体管Q241的基极另经该电阻42连接至一电源Vcc，而该电容43则并联在该晶体管Q241与一电源Vcc之间，当马达运转时，该PWM信号经该PWM转换电路12转换输出一信号后，该信号再输入至该补偿单元4的晶体管Q241的基极，因此该晶体管Q241受该电阻42、电容43及该PWM转换电路12的输入信号等来决定导通或不导通，进而决定该晶体管Q241的集电极端的电压波形，亦即该PWM转换电路12的输出信号可决定导通或不导通该补偿单元4的晶体管Q241。以使该晶体管Q241的集电极端可输出几乎相同于PWM输入端的信号波形的信号输入至该驱动IC组件10的引脚101，以便决定该马达线圈2进行交变激磁的周期。
请参照图5A所示，当具50％责任周期及100Hz的PWM信号经该PWM输入端121输入至该PWM转换电路12时，在该PWM输入端121的PWM信号的波形及在该晶体管Q241的集电极端的电压波形之间形成完全相同，亦即在该PWM输入端121的PWM信号的波形及在该晶体管Q241的集电极端的电位波形之间形成相同。该PWM信号是具有50％责任周期及100Hz，其经该补偿单元4后会在该晶体管Q241的集电极端产生一与该PWM输入端121的信号波形完全相同。
请再参照图3A及图5A所示，现用PWM马达驱动电路1在该PWM输入端121所输入100Hz的PWM信号的波形及在该PWM转换电路12的晶体管Q1122的集电极端的电位波形二者完全相同；同样的，本发明PWM马达驱动电路1’在该PWM输入端121所输入100Hz的PWM信号的波形及在该补偿单元4的晶体管Q241的集电极端的电位波形之间亦完全相同。简言之，现用PWM马达驱动电路1及本发明PWM马达驱动电路1’在100Hz的频率马达转速同样可达成原预定转速。
相对于具50％责任周期及100Hz的PWM信号，图5B揭示当另一具50％责任周期及100KHz的PWM信号经本发明PWM输入端121输入至该PWM转换电路12时，在该PWM输入端121的PWM信号的波形及在该补偿单元4的晶体管Q241的集电极端的电位波形的示意图。由该图可发现，虽然在该PWM输入端121所输入100KHz的PWM信号的波形及在该晶体管Q241的集电极端的电位波形之间并不完全相同，但相较于图3B所示，本发明确实已使该晶体管Q241的集电极端的电位波形大幅改善，所以可接近达成该100KHz的PWM信号的50％责任周期。因此，本发明在100KHz频率马达的转速亦能达到接近于原预定转速。
请再参照图3B及图5B所示，现用PWM马达驱动电路1在该PWM输入端121所输入100KHz的PWM信号的波形及在该PWM转换电路12的晶体管Q1122的集电极端的电位波形之间具有明显的差异，如图3B所示；同样的，虽然本发明PWM马达驱动电路1’在该PWM输入端121所输入100KHz的PWM信号的波形及在该补偿单元4的晶体管Q241的集电极端的电位波形之间亦并不完全相同，但该补偿单元4的晶体管Q241的集电极端的电位波形已有大幅改善，如图5B所示。请再参照图3B及图5B的下半部所示，本发明PWM马达驱动电路1’的晶体管Q241的集电极端所输出电位波形的波宽L2等于该PWM端输入信号的波宽L1，而现用PWM马达驱动电路1的晶体管Q1122的集电极端所输出电位波形的波宽L3则小于该PWM端的输出信号的波宽L1。
图6揭示本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路利用输入300Hz、25KHz及100KHz频率的PWM进行测试转速与各种责任周期关系的曲线图。本发明PWM马达驱动电路1’在输入300Hz、25KHz及100KHz的PWM进行测试转速与各种责任周期关系时，在各种责任周期(0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％及100％)产生的转速差异极小，如表1所示。
表1本发明较佳实施例的具适用不同频率的PWM马达驱动电路利用输入300Hz、25KHz及100KHz频率的PWM进行测试转速与各种责任周期关系的曲线图。
权利要求
1.一种具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其包含一驱动IC组件，其电性连接至一马达线圈，该驱动IC组件可控制马达的转速；一PWM转换电路，其电性连接至该驱动IC组件，该PWM转换电路具有一PWM输入端，其输入一PWM信号，并输出一电压信号；及一补偿单元，其电性连接于该驱动IC组件及PWM转换电路之间，该补偿单元另连接一电源；其中该PWM转换电路输出的电压信号可经该补偿单元改善波形，并输出至该驱动IC组件的引脚。
2.如权利要求1所述的具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其中该补偿单元包含一晶体管，该晶体管的集电极端为补偿单元的输出端。
3.如权利要求2所述的具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其中该补偿单元另包含一电阻，该晶体管的基极经该电阻连接至该电源。
4.如权利要求3所述的具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其中该补偿单元另包含一电容，该电容并联在该电源与该晶体管之间。
5.如权利要求1所述的具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其中该PWM输入端可输入不同频率的该PWM信号。
全文摘要
一种具适用不同频率的PWM马达驱动电路，其包含一驱动IC组件、一霍尔IC组件、一PWM转换电路及一补偿单元。该驱动IC组件电性连接至该霍尔IC组件，该驱动IC组件具有一引脚电性连接至该补偿单元，该PWM转换电路经一PWM输入端输入一PWM信号，并输出一电压信号。在该驱动IC组件的引脚及PWM转换电路之间电性连接该补偿单元。该补偿单元可改善该PWM转换电路的电压信号波形，并输出至该驱动IC组件的引脚，以达到在各种不同频率下马达皆能稳定达到原预定的转速。
文档编号H02P6/10GK101026349SQ20061000829
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月21日 优先权日2006年2月21日
发明者洪银树, 郑宗根, 罗培玮 申请人:建准电机工业股份有限公司