马达控制器的制作方法

本发明关于一种马达控制器，特别是关于一种可通过一个霍尔传感器以启动一三相马达的马达控制器。

背景技术

传统上三相马达的驱动方式可分为两种。一种是通过霍尔传感器以切换相位进而驱动三相马达运转。另一种则是无需霍尔传感器而驱动三相马达运转。早期的做法是利用三个霍尔传感器以驱动三相马达运转。近年来为了减少系统的成本及解决三个霍尔传感器的匹配问题，只搭配一个霍尔传感器的驱动方式逐渐盛行。然而由于单靠一个霍尔传感器无法明确得知风扇位置，所以需要通过一启动方法使得三相马达能顺利运转。

美国专利US 9,793,839公开了一种马达控制电路，其利用一个霍尔传感器以感应三相马达的磁极位置，并通过一启动控制器与一运转控制器以执行一相位切换机制，以由一启动状态驱动三相马达至一正常运作状态。于启动状态时，启动控制器控制一切换时间并控制一储存器依序传送相位切换所需的数字模型至运转控制器。运转控制器则根据接收到的数字模型以执行全桥电路的相位切换，用以运转三相马达。于正常运作状态时，启动控制器停止传送相位切换的数字模型至运转控制器。运转控制器每隔切换时间依序撷取6组数字模型，并据此执行全桥电路的相位切换，用以运转三相马达。然而此启动方法过于理想且不易和三相马达匹配，因此增加启动三相马达的困难度且降低启动三相马达的成功率。

技术实现要素：

有鉴于前述问题，本发明的目的在于提供一种可通过一个霍尔传感器以启动一三相马达的马达控制器。该马达控制器可提高启动该三相马达的成功率。

依据本发明提供该马达控制器。该马达控制器用以驱动该三相马达，其中该三相马达具有一第一线圈、一第二线圈以及一第三线圈。该马达控制器具有一开关电路、一驱动电路、一脉宽调变电路以及一霍尔传感器。该开关电路耦合至该三相马达以驱动该三相马达。该开关电路具有一第一端点、一第二端点以及一第三端点，其中该第一端点、该第二端点以及该第三端点分别提供一第一驱动信号、一第二驱动信号以及一第三驱动信号以驱动该三相马达。该驱动电路产生多个控制信号以控制该开关电路。该脉宽调变电路产生一脉宽调变信号至该驱动电路。该脉宽调变信号具有一工作周期。该霍尔传感器耦合至该脉宽调变电路，用以侦测该三相马达的一磁极位置且产生一霍尔信号至该脉宽调变电路以切换相位。

根据本发明一实施例，该三相马达的启动方法可分为以下四个阶段：

一、为了能顺利启动该三相马达，该工作周期会从0开始逐渐增加。当该工作周期小于一定位工作周期时，该马达控制器会根据该霍尔信号的初始值而产生一定位波形，其中一第一时间点为该工作周期等于该定位工作周期时的时间点。该定位波形可为一M形波的一部分。

二、当该工作周期大于该定位工作周期时，该马达控制器于一第一强制换相时间产生一连串预先设定的波形分别至该第一驱动信号、该第二驱动信号以及该第三驱动信号，以此带动该三相马达得到一第一换相点，其中该第一换相点为该霍尔信号第一次发生位准变化的时间点且该第一换相点大于该第一时间点。该预先设定的波形可为该M形波的一部分。

三、当该第一换相点出现后，该马达控制器会产生该第一换相点所对应的多个波形分别至该第一驱动信号、该第二驱动信号以及该第三驱动信号。接着该马达控制器于一第二强制换相时间产生一连串预先设定的波形分别至该第一驱动信号、该第二驱动信号以及该第三驱动信号，以此带动该三相马达得到一第二换相点，其中该第二换相点为该霍尔信号第二次发生位准变化的时间点且该第二换相点大于该第一换相点。该预先设定的波形可为该M形波的一部分。该马达控制器于该第二换相点前操作于一启动模式。

四、当该第二换相点出现后，该马达控制器会产生该第二换相点所对应的多个波形分别至该第一驱动信号、该第二驱动信号以及该第三驱动信号。该马达控制器于该第二换相点后操作于一正常驱动模式。该马达控制器可根据该第一换相点与该第二换相点以得到一初始换相时间与一第三换相点，其中该第三换相点为该霍尔信号第三次发生位准变化的时间点且该第三换相点大于该第二换相点。该马达控制器通过此四个阶段的启动方法可大幅提高启动该三相马达的成功率。

附图说明

图1为本发明一实施例的马达控制器的示意图。

图2为本发明一实施例的第一时序图。

图3为本发明一实施例的第二时序图。

附图标记说明：10-马达控制器；VCC-端点；GND-端点；100-开关电路；110-驱动电路；120-脉宽调变电路；130-霍尔传感器；Vp脉宽调变信号；Vh霍尔信号；101-第一晶体管；102-第二晶体管；103-第三晶体管；104-第四晶体管；105-第五晶体管；106-第六晶体管；U-第一端点；V-第二端点；W-第三端点；C1-第一控制信号；C2-第二控制信号；C3-第三控制信号；C4-第四控制信号；C5-第五控制信号；C6-第六控制信号；L1-第一线圈；L2-第二线圈；L3-第三线圈；M-三相马达；Su-第一驱动信号；Sv第二驱动信号；Sw第三驱动信号；T1-第一时间点；Tp1-第一换相点；Tp2-第二换相点；Tp3-第三换相点。

具体实施方式

下文中的说明将使本发明的目的、特征、与优点更明显。兹将参考图式详细说明依据本发明的较佳实施例。

图1为本发明一实施例的马达控制器10的示意图。马达控制器10用以驱动一三相马达M，其中三相马达M具有一第一线圈L1、一第二线圈L2以及一第三线圈L3。马达控制器10具有一开关电路100、一驱动电路110、一脉宽调变电路120以及一霍尔传感器130。开关电路100具有一第一晶体管101、一第二晶体管102、一第三晶体管103、一第四晶体管104、一第五晶体管105、一第六晶体管106、一第一端点U、一第二端点V以及一第三端点W，其中开关电路100耦合至三相马达M以驱动三相马达M。第一端点U、第二端点V以及第三端点W分别提供一第一驱动信号Su、一第二驱动信号Sv以及一第三驱动信号Sw以驱动三相马达M。第一晶体管101耦合至一端点VCC与第一端点U而第二晶体管102耦合至第一端点U与一端点GND。第三晶体管103耦合至端点VCC与第二端点V而第四晶体管104耦合至第二端点V与端点GND。第五晶体管105耦合至端点VCC与第三端点W而第六晶体管106耦合至第三端点W与端点GND。第一晶体管101、第三晶体管103以及第三晶体管103可分别为一P型金氧半晶体管。第二晶体管102、第四晶体管104以及第六晶体管106可分别为一N型金氧半晶体管。

第一线圈L1的一端点耦合至第一端点U。第二线圈L2的一端点耦合至第二端点V。第三线圈L3的一端点耦合至第三端点W。此外，第一线圈L1的另一端点耦合至第二线圈L2的另一端点与第三线圈L3的另一端点。也就是说，第一线圈L1、第二线圈L2以及第三线圈L3以一Y字型的方式配置。驱动电路110产生一第一控制信号C1、一第二控制信号C2、一第三控制信号C3、一第四控制信号C4、一第五控制信号C5以及一第六控制信号C6，用以分别控制第一晶体管101、第二晶体管102、第三晶体管103以及第四晶体管104、第五晶体管105以及第六晶体管106的开关情形。脉宽调变电路120产生一脉宽调变信号Vp至驱动电路110，其中脉宽调变信号Vp用以调整三相马达M的转速。脉宽调变信号Vp具有一工作周期(Duty Cycle)。霍尔传感器130耦合至脉宽调变电路120，用以侦测三相马达M的一磁极位置且产生一霍尔信号Vh至脉宽调变电路120以切换相位。由于所属技术领域具通常知识者应知驱动三相马达的实施方法，故在此不再赘述。

根据本发明一实施例，三相马达M的启动方法可分为以下四个阶段：

一、为了能顺利启动三相马达M，脉宽调变信号Vp的工作周期会从0开始逐渐增加。当工作周期小于一定位工作周期时，马达控制器10会根据霍尔信号Vh的初始值而产生不同的定位波形。图2为本发明一实施例的第一时序图。第一时序图显示当霍尔信号Vh的初始值为一低位准时，马达控制器10所产生的第一驱动信号Su、第二驱动信号Sv以及第三驱动信号Sw的波形，其中第一时间点T1为工作周期等于定位工作周期时的时间点。图3为本发明一实施例的第二时序图。第二时序图显示当霍尔信号Vh的初始值为一高位准时，马达控制器10所产生的第一驱动信号Su、第二驱动信号Sv以及第三驱动信号Sw的波形。如图2与图3所示，定位波形可为一M形波的一部分。

二、当工作周期大于定位工作周期时，马达控制器10于一第一强制换相时间产生一连串预先设定的波形分别至第一驱动信号Su、第二驱动信号Sv以及第三驱动信号Sw，以此带动三相马达M得到一第一换相点Tp1，其中第一换相点Tp1为霍尔信号Vh第一次发生位准变化的时间点且Tp1>T1。如图2与图3所示，预先设定的波形可为M形波的一部分。

三、当第一换相点Tp1出现后，马达控制器10会产生第一换相点Tp1所对应的多个波形分别至第一驱动信号Su、第二驱动信号Sv以及第三驱动信号Sw。接着马达控制器10于一第二强制换相时间产生一连串预先设定的波形分别至第一驱动信号Su、第二驱动信号Sv以及第三驱动信号Sw，以此带动三相马达M得到一第二换相点Tp2，其中第二换相点Tp2为霍尔信号Vh第二次发生位准变化的时间点且Tp2>Tp1。如图2与图3所示，预先设定的波形可为M形波的一部分。马达控制器10于第二换相点Tp2前操作于一启动模式。

四、当第二换相点Tp2出现后，马达控制器10会产生第二换相点Tp2所对应的多个波形分别至第一驱动信号Su、第二驱动信号Sv以及第三驱动信号Sw。马达控制器10于第二换相点Tp2后操作于一正常驱动模式。马达控制器10可根据第一换相点Tp1与第二换相点Tp2以得到一初始换相时间与一第三换相点Tp3，其中第三换相点Tp3为霍尔信号Vh第三次发生位准变化的时间点且Tp3>Tp2。马达控制器10通过此四个阶段的启动方法可大幅提高启动三相马达M的成功率。

虽然本发明业已通过较佳实施例作为例示加以说明，应了解者为：本发明不限于此被揭露的实施例。相反地，本发明意欲涵盖对于本领域技术人员而言明显的各种修改与相似配置。因此，保护范围应根据最广的诠释，以包含所有此类修改与相似配置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。