专利名称：马达的脉宽调制转速控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种马达的脉宽调制转速控制电路，尤其是一种不需借助一外 部脉宽调制信号的操作，而能将马达运转操作在一预定转速的马达的脉宽调制转速控制电路。
背景技术：
近年来，利用数字微控制器(Micro-Controller Unit, MCU)结合电力电子开关驱 动电路，进行马达的启动及转速调整等控制，已是目前业界中常用的技术。如图1所示，其揭示一种现有马达的脉宽调制转速控制电路，包含一驱动器91、 一马达线圈92、一驱动控制元件93及一降压元件94。该驱动器91具有四电子式开关 911-914，并与该马达线圈92电连接，以形成一桥式驱动电路，其中一电压源VDD连接至该 驱动器91，以供应其电源；该驱动控制元件93具有四个控制输出端分别连接于该驱动器91 的四电子式开关911-914 ；该降压元件94连接于该电压源VDD，以将该电压源VDD降压转换 为另一低压电压源VCC，并供应给该驱动控制元件93的电源所需；该驱动控制元件93另具 有一脉宽调制信号输入端931，该脉宽调制信号输入端931可接收一外部脉宽调制电路(例 如脉宽调制信号产生器)产生的一外部脉宽调制信号，且该驱动控制元件93可依据该外部 脉宽调制信号转换产生一组控制信号，控制该驱动器91的四电子式开关911-914形成交互 导通，以控制该马达线圈92上的电流形成交变电流，进而驱动该马达转动。一般而言，使用者在使用该现有脉宽调制转速控制电路时，通常会在该脉宽调制 转速控制电路之外，另利用该外部脉宽调制电路产生外部脉宽调制信号，并通过该驱动控 制元件93的脉宽调制信号输入端931将该外部脉宽调制信号输入至该驱动控制元件93，借 助调整该外部脉宽调制信号的占空比(duty cycle)，以便控制该马达的转速。然而，当使用者选择不供应该外部脉宽调制信号予该驱动控制元件93时，为避免 该驱动控制元件93的脉宽调制信号输入端931形成浮接，而导致该马达运转时产生误动 作，降低该马达运转可靠度，使用者通常会将该脉宽调制信号输入端931连接到接地端、该 低压电压源VCC或连接至一高阻抗元件；只是，由于上述该脉宽调制信号输入端931的连接 形式，使该脉宽调制信号输入端931仅能接收一高逻辑电平信号或一低逻辑电平信号，以 致马达在运转时仅能选择运转在全速或低转速；当该马达运转在全速时，将增加该马达耗 电量，相对的，将导致该马达运转成本提高；再者，该马达由于操作于高速状态下，因此将增 大马达运转的噪音及振动，进而降低运转稳定性；而当该马达选择运转在低转速，并应用于 一风扇系统时，将影响其散热效率。基于上述原因，有必要进一步改良上述现有马达的脉宽 调制转速控制电路。
实用新型内容本实用新型目的是提供一种马达的脉宽调制转速控制电路，在无一外部脉宽调制 信号的供应情况下，借助一预定转速驱动控制单元的操作，将该马达运转于一预定转速，以提高马达运转可靠度。本实用新型次一目的是提供一种马达的脉宽调制转速控制电路，在无一外部脉宽 调制信号的供应情况下，借助一预定转速驱动控制单元的操作，将该马达运转于一预定转 速，以避免马达运转于全速，进而降低该马达的振动及噪音，并进一步降低马达运转成本。本实用新型另一目的是提供一种马达的脉宽调制转速控制电路，在无一外部脉宽 调制信号的供应情况下，借助一预定转速驱动控制单元的操作，将该马达运转于一预定转 速，以避免一用于风扇系统的马达因低速运转，而影响风扇系统的散热效率。根据本实用新型马达的脉宽调制转速控制电路，包含一预定转速驱动控制单元， 以供控制一马达的运转，该预定转速驱动控制元件包含一控制元件及一脉波稳定输出元 件。该控制元件用以转换输出一组马达控制信号，该控制元件具有一脉宽调制信号输入 端；该脉波稳定输出元件具有一信号输出端，该信号输出端电连接该脉宽调制信号输入端， 该脉波稳定输出元件提供一转换脉波信号予该控制元件，该转换脉波信号具有一预定占空 比，该控制元件依据该转换脉波信号，以供驱动该马达运转于一预定转速。本实用新型的有益技术效果在于借助一预定转速驱动控制单元的操作，在无一 外部脉宽调制信号的供应情况下，将该马达运转于一预定转速，以提高马达运转可靠度，以 避免马达运转于全速，进而降低该马达的振动及噪音，并进一步降低马达运转成本；以及也 可避免当马达应用于风扇系统时因马达的低速运转，而影响风扇系统的散热效率。
[0011]图1 现有马达的脉宽调制转速控制电路示意图。[0012]图2 本实用新型第--实施例的马达的脉宽调制转速控制电路示意图。[0013]图3 本实用新型第二二实施例的马达的脉宽调制转速控制电路示意图。[0014]图4 本实用新型第三Ξ实施例的马达的脉宽调制转速控制电路示意图。[0015]主要元件符号说明[0016]1驱动级电路11电子式开关12电子式开关[0017]13电子式开关14电子式开关2马达线圈[0018]3预定转速驱动控制单元31控制元件311脉宽调制信号输入端[0019]312控制输出端313晶体管开关32脉波稳定输出元件[0020]321信号输入端322信号输出端3’预定转速驱动控制单元[0021]31，控制元件311’脉宽调制信号输入端[0022]32’脉波稳定输出元件321，信号输出端322，电源端[0023]323，接地端4降压装置5选择开关[0024]51第一连接端52第二连接端53第三连接端[0025]Pl输出控制端Ρ2输出控制端Ρ3输出控制端[0026]P4输出控制端H传感元件VDD电压源[0027]VCC低电压电源S外部脉宽调制信号91驱动级电路[0028]911电子式开关912电子式开关913电子式开关[0029]914电子式开关92马达线圈93驱动控制元件[0030]931脉宽调制信号输入端94降压元件具体实施方式
为让本实用新型的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本实用 新型的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下请参照图2所示，其揭示本实用新型第一实施例的马达的脉宽调制转速控制电 路，其包含一驱动级电路1、一马达线圈2及一预定转速驱动控制单元3。其中该驱动级电 路1电连接至一电压源VDD，以便该电压源VDD可提供该驱动级电路1的电源所需；该马达 线圈2连接于该驱动级电路1 ；该预定转速驱动控制单元3电连接该驱动级电路1，借助送 出一组马达控制信号，以控制该马达线圈2产生交变磁场，进而控制该马达运转；该预定转 速驱动控制单元3可借助一具有占空比的脉波信号的控制调整马达转速，以便该马达可对 应该预定占空比运转于一预设转速。再者，本实用新型第一实施例的马达的脉宽调制转速控制电路另包含一降压装置 4，该电压源VDD通过该降压装置4而转换成一低电压电源VCC，以供应该预定转速驱动控制 单元3的所需电源。请再参照图2所示，该驱动级电路1具有数个电子式开关，其设计可选择构成一全 桥式驱动级电路或一半桥式驱动级电路，较佳地，本实用新型的驱动级电路1由四个电子 式开关11-14组成，其中该二电子式开关11及13串联形成一第一臂开关组；而该另二电子 式开关12及14串联形成一第二臂开关组，该二臂开关组共同形成全桥式驱动级电路1，且 该驱动级电路1的四个电子式开关11-14分别选自晶体管开关。该马达线圈2配合该驱动级电路1的电路连接方式可设计成单相马达线圈、两相 马达线圈或三相马达线圈，本实用新型将以单相马达线圈的电路连接方式进行如下说明 本实用新型单相马达线圈2具有二连接端，分别连接到该驱动级电路1的二臂开关组，且该 驱动级电路1与该马达线圈2形成全桥式连接电路架构，借助控制该驱动级电路1的各该 电子式开关11-14形成交互导通，以便控制该马达线圈2电流的流向。此外，在实际的应用场合中，该驱动级电路1的电子式开关11-14亦可借助整合， 嵌入该预定转速驱动控制单元3内部，以便该马达线圈2可直接电连接该预定转速驱动控 制单元3，使该驱动级电路1及该预定转速驱动控制单元3借助一体的设计减少电路设置空 间及电路连接复杂度。本实用新型第一实施例的该预定转速驱动控制单元3包含一控制元件31及一脉 波稳定输出元件32。该控制元件31具有四个输出控制端P1、P2、P3及P4，其分别连接该驱 动级电路1的各该电子式开关11-14的输入端，借助输出该组马达控制信号控制该驱动级 电路1形成交互导通，以控制该马达线圈2产生交变磁场。该脉波稳定输出元件32具有一信号输入端321及一信号输出端322 ；且该控制元 件31另具有一脉宽调制信号输入端311及一控制输出端312，该控制元件31的脉宽调制信 号输入端311电连接到该脉波稳定输出元件32的信号输出端322 ；而该控制元件31的控制 输出端312连接该脉波稳定输出元件32的信号输入端321。其中该脉波稳定输出元件32 可选自一拉升(pull-up)电阻。该控制元件31的脉宽调制信号输入端311可接收自该脉波稳定输出元件32的信 号输出端322产生的转换脉波信号。更进一步言之，其中该控制元件31的控制输出端312可产生一脉波信号，且具有一预定占空比，该脉波信号较佳可取自马达的转速信号，其具有 50%的占空比，该脉波信号通过该信号输入端321输入至该脉波稳定输出元件32，并借助 该脉波稳定输出元件32的信号拉升作用将该脉波信号进行稳定的转换，以便在该脉波稳 定输出元件32的信号输出端322输出该转换脉波信号，且该转换脉波信号具有一与该脉波 信号相同的预定占空比，该转换脉波信号可通过该脉宽调制信号输入端311进一步输入该 控制元件31，以控制马达运转。另外，一外部脉宽调制电路亦可选择共同电连接该脉波稳定输出元件32的信号 输出端322及该控制元件31的脉宽调制信号输入端311 ；借此，可将该外部脉宽调制电路 产生的一外部脉宽调制信号S输入至该控制元件31，以便该控制元件31可依据该外部脉宽 调制信号S的占空比对应控制该马达转速。再者，若本实用新型上述该预定转速驱动控制单元3的控制元件31选自一马达控 制ICdntegrated Circuit)时，该控制元件31的控制输出端312可为该马达控制IC的一 转速信号输出脚位(Frequency GeneratorpinJG pin)，该TO脚位可输出具有50%占空比 的脉波信号；而该控制元件31的脉宽调制信号输入端311可为该马达控制IC的一脉宽调 制脚位。另外，本实用新型的预定转速驱动控制单元3另包含一传感元件H(如霍尔传感 器)，该预定转速驱动控制单元3接收该传感元件H的控制信号，以便可判断本实用新型的 马达的磁极位置。如图2所示，本实用新型第一实施例控制元件31另包含一晶体管开关313，该晶 体管开关313连接该控制输出端312，该脉波信号可借助该晶体管开关313的操作进行输 出，为确保该控制元件31仅进行控制，而不作为供应负载电流之用，该晶体管开关313设 计为一开集电路(open-collector circuit)或一开漏电路(open-drain circuit)组态， 其中该控制输出端312连接该晶体管开关313的集极输出端或漏极输出端，该晶体管开关 313仅能用以流通一散逸电流(sink current)，但无法提供电流予负载；由于该控制输出 端312形成空接，使该晶体管开关313仅能操作成两种状态，其一为低电平(接地)；另一 为高阻抗输出。若该晶体管开关313操作成高阻抗输出时，该脉波信号可进一步借助该脉 波稳定输出元件32的拉升作用，达到信号稳定的效果。当本实用新型第一实施例的脉宽调制转速控制电路选择不借助该外部脉宽调制 电路提供该外部脉宽调制信号S时，该脉宽调制信号输入端311将接收该脉波稳定输出元 件32的转换脉波信号(具有50%占空比)，以避免该风扇马达操作在全速或低转速的状 态。换言之，本实用新型第一实施例在无连接该外部脉宽调制电路的情况下，可借助 该晶体管开关313及该脉波稳定输出元件32的操作达成将马达运转于该预定转速的控制 目的，而可避免现有马达的脉宽调制转速控制电路在无外部脉宽调制信号的供应情况下， 仅能操作在全速或低速所衍生的问题；另外，由于该脉波稳定输出元件32可选择仅利用一 个电阻即可实现马达预定转速的控制目的，因此可大幅减少电路设计成本及复杂度。再者，当本实用新型第一实施例的脉波稳定输出元件32及该控制元件31选择接 收该外部脉宽调制信号S时，该脉波稳定输出元件32及该控制元件31有如下操作状态；若 该外部脉宽调制信号S及该脉波稳定输出元件32的转换脉波信号同为低电平信号时，该控制元件31的脉宽调制信号输入端311接收低电平信号；若该外部脉宽调制信号S为高电 平信号，但该脉波稳定输出元件32的转换脉波信号为低电平信号时，该外部脉宽调制信号 S通过该脉波稳定输出元件32提供该散逸电流流过该晶体管开关313，并使该控制元件31 的脉宽调制信号输入端311接收高电平信号；由此可知，即使该控制元件31的脉宽调制信 号输入端311同时接收该外部脉宽调制信号S及该转换脉波信号，由于该控制元件31的晶 体管开关313仅能操作成低电平或高阻抗输出特性，使该控制元件31的脉宽调制信号输入 端311仍会选择接收该外部脉宽调制信号S，而不受到该转换脉波信号的影响。据此，借助 该脉波稳定输出元件32的设计可进一步提高马达的运转稳定性。请参照图3所示，其揭示本实用新型第二实施例的马达的脉宽调制转速控制电 路，相较于第一实施例，本实用新型第二实施例另设有一选择开关5，其具有一第一连接端 51、一第二连接端52及一第三连接端53。该第一连接端51电连接该控制元件31的脉宽调 制信号输入端311 ；该第二连接端52连接该外部脉宽调制电路；而该第三连接端53电连接 该脉波稳定输出元件32的信号输出端322。使用者借助该选择开关5的操作，可切换导通该第一连接端51及该第二连接端 52，以选择将该外部脉宽调制信号S输入该控制元件31 ；或者切换导通该第一连接端51及 该第三连接端53，以选择将该脉波稳定输出元件32的转换脉波信号输入该控制元件31。借 此，在操作本实用新型脉宽调制转速控制电路时，不会发生该外部脉宽调制信号S与该转 换脉波信号同时输入该控制元件31的脉宽调制信号输入端311的情况，更进一步提高该控 制元件31的电路操作稳定性。请参照图4所示，其揭示本实用新型第三实施例的马达的脉宽调制转速控制电 路，相较于第一实施例，本实用新型第二实施例的预定转速驱动控制单元3’包含一控制元 件31’及一脉波稳定输出元件32’ ；该脉波稳定输出元件32’具有三连接端，该三连接端分 别为一信号输出端321’及一电源端322’及一接地端323’ ；其中该脉波稳定输出元件32’ 的信号输出端321’连接该控制元件31’的一脉宽调制信号输入端311’，且该电源端322’ 及该接地端323’分别连接到该低电压电源VCC及接地。本实用新型第三实施例的脉波稳 定输出元件32’可由其内部产生一转换脉波信号，且通过适当的设计，任意调整该转换脉波 信号的占空比，其占空比的调整可为10%-90%，其中又以调整在50%-90%的占空比为较 佳，以达到较佳的散热控制效果。为达成上述调整该转换脉波信号的占空比的目的，该脉波稳定输出元件32’可选 自一数字微控制器(Micro-Controller Unit，MCU)，借助软件的程序式控制，以进行该转换 脉波信号的占空比的调整；或者，该脉波稳定输出元件32’亦可选择由至少一有源式元件 (例如OP放大器)及至少一无源元件组成的一占空比调整电路所构成，例如由一比较电路 构成的类比式脉宽调制电路；或由一无稳态多谐振荡电路等电路形式所构成的该占空比调 整电路。该脉波稳定输出元件32’可用以检测该外部脉宽调制信号S有无输入至该控制元 件31’的一脉宽调制信号输入端311’ ；当未提供该外部脉宽调制信号S予该控制元件31’ 的一脉宽调制信号输入端311’时，该脉波稳定输出元件32’因无检测到该外部脉宽调制信 号S，将进一步转换输出该转换脉波信号至该脉宽调制信号输入端311’，使该马达可对应 该转换脉波信号的一有效电压运转在一预定转速；再者，当提供该外部脉宽调制信号S予该控制元件31’的脉宽调制信号输入端311’时，该脉波稳定输出元件32’检测到该外部脉 宽调制信号S，并停止提供该转换脉波信号予该脉宽调制信号输入端311’，以便该马达可 对应该外部脉宽调制信号S进行转速控制。 本实用新型第三实施例同样可避免现有马达的脉宽调制转速控制电路仅能操作 在全速或低速所衍生的问题；另外，该脉波稳定输出元件32’由于可选用数字微控制器，或 者由有源式元件及无源元件组成的电路，调整该转换脉波信号的占空比，因而可提高马达 运转操作的弹性。
权利要求一种马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于包含一个预定转速驱动控制单元，以供控制一个马达的运转，该预定转速驱动控制元件包含一个控制元件，用以转换输出一组马达控制信号，该控制元件具有一个脉宽调制信号输入端；一个脉波稳定输出元件，具有一个信号输出端，该信号输出端电连接该脉宽调制信号输入端，该脉波稳定输出元件提供一个转换脉波信号予该控制元件，该转换脉波信号具有一个预定占空比，该控制元件依据该转换脉波信号，以供驱动该马达运转于一个预定转速。
2.依权利要求1所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该脉波稳定输出 元件另具有一个信号输入端，且该控制元件另具有一个控制输出端，该控制输出端连接该 脉波稳定输出元件的信号输入端。
3.依权利要求1所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该脉波稳定输出 元件为一个拉升电阻。
4.依权利要求1所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该转换脉波信号 具有5 0%的占空比。
5.依权利要求2所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该控制元件为一 个马达控制I C，且该控制输出端为该马达控制ι c的一个re脚位，而该脉宽调制信号输入 端为该马达控制ic的一个脉宽调制脚位。
6.依权利要求2所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该控制元件另包 含一个晶体管开关，该晶体管开关连接该控制输出端。
7.依权利要求6所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该晶体管开关构 成一个开集电路或一个开漏电路。
8.依权利要求2所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，另设有一个选择 开关，该选择开关具有一个第一连接端、一个第二连接端及一个第三连接端，该第一连接端 电连接该控制元件的脉宽调制信号输入端，该第二连接端用以连接一个外部脉宽调制电 路，该第三连接端电连接该脉波稳定输出元件的信号输出端。
9.依权利要求1所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该脉波稳定输出 元件另具有一个电源端及一个接地端，分别连接一个低电压电源及接地。
10.依权利要求1所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该脉波稳定输出 元件为一个数字微控制器。
11.依权利要求10所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，该脉波稳定输 出元件对该转换脉波信号进行1 0%-9 0%的占空比的调整。
12.依权利要求1所述的马达的脉宽调制转速控制电路，其特征在于，另包含一个驱动 级电路，该预定转速驱动控制单元电连接该驱动级电路。
专利摘要一种马达的脉宽调制转速控制电路，包含一预定转速驱动控制单元，以供控制一马达的运转，该预定转速驱动控制元件包含一控制元件及一脉波稳定输出元件。该控制元件用以转换输出一马达控制信号，该控制元件具有一脉宽调制信号输入端；该脉波稳定输出元件具有一信号输出端，该信号输出端电连接该脉宽调制信号输入端，该脉波稳定输出元件提供一转换脉波信号予该控制元件，该转换脉波信号具有一预定占空比，该控制元件依据该转换脉波信号，以供驱动该马达运转于一预定转速。据此，借助本实用新型的脉宽调制转速控制电路的操作，在无一外部脉宽调制信号的供应情况下，可避免马达运转在全速或低速。
文档编号H02P6/08GK201663575SQ20092027109
公开日2010年12月1日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者吴佐志, 洪银树, 郑正泰, 陈同安 申请人:建准电机工业股份有限公司