具有校正功能的驱动芯片及其应用的马达驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种驱动系统，特别是有关于一种具有校正功能的驱动芯片的马 达驱动系统，其是通过校正的方式将霍尔元件所产生的偏移量校正归零，让霍尔元件可以 精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达进行换相，得以降低马达运 转的噪音，以使本发明的能够达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。
【背景技术】
[0002] 由于科技不断进步，电子产品日益普及，具有强大功能的集成电路芯片也不断被 推出，在这些电子产品中，如通讯装置、笔记本电脑及家电用品等等，皆广泛使用到体积小 且效率高的直流马达驱动芯片，常见应用于计算机CPU、光驱及硬盘等等。
[0003]-般来说，现行的直流马达驱动多是采用霍尔元件来检测出马达转子的位置，使 得驱动器能送出适当的换相信号驱使马达正常旋转。而换相的优劣会直接影响整体系统的 性能表现，所以必须提高霍尔元件感测外部磁场的变化的精确度，以增加换相控制的准确 度。
[0004] 然而，霍尔元件实际在马达驱动后，会因1C封装时，1C表面产生应力而影响霍尔 元件，或因在晶圆工艺时受到工艺变动（例如：掺杂深度或浓度不一致）及外在环境温度的 影响，使得霍尔元件产生一个不期许的偏移量，造成霍尔元件可靠性降低，而无法准确指出 转子位置进行相对应换相，会引起马达运转时产生扰人的噪音，进而影响使用上的舒适度。
[0005]综上所述，如何将霍尔元件产生的不期许偏移量消除，让霍尔元件精确地感测外 部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达相对应的换相，提高换相控制的可靠度， 并减少直流马达所产生的噪音，是本发明所欲解决的问题。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述有关的问题，本发明的一主要目的在于提供一种具有校正功能的驱 动芯片，通过感测单元的霍尔元件感测一外部磁场的变化，并通过自动更正电路产生的补 偿电流通过调整增益倍率，将感测单元的感测元件自身存在的不期许偏移量校正归零，让 霍尔元件可以精确地感测外部磁场的变化，进而驱动外部装置动作。
[0007] 为了解决上述有关的问题，本发明的另一主要目的在于提供一种马达驱动系统， 通过感测单元的霍尔元件感测一外部磁场的变化，并通过自动更正电路产生的补偿电流通 过调整增益倍率，将感测单元的感测元件自身存在的不期许偏移量校正归零，让霍尔元件 可以精确地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达装置相应的换相，得以 减少直流马达产生的噪音，并达到良好的输出表现以及较佳的系统稳定性。
[0008]依据上述的目的，本发明提供一种具有校正功能的驱动芯片，包括：一感测单元， 用以感测一外部磁场的变化，并产生一第一感测电压信号与一第二感测电压信号；一前置 处理单元，用以接收第一感测电压信号与第二感测电压信号进行放大，并输出一电压偏移 量；一运算处理单元，其一端与前置处理单元电性连接，而其另一端则与一参考电压连接， 运算后输出一第一运算信号或一第二运算信号；一增益调节单元，与前置处理单元连接，用 以产生一第一电压控制信号与一第二电压控制信号；以及一控制单元，具有一电源启动延 迟电路、一比较器与一自动更正电路，其中比较器的一正输入端与增益调节单元所产生的 第一电压控制信号连接，一负输入端则与增益调节单元所产生的第二电压控制信号连接， 比较后得知电压偏移量属于一正电压偏移量或一负电压偏移量，而输出一控制信号至自动 更正电路，当电源启动延迟电路依据内部的一计数器计数至一预先设定的延迟时间后，产 生一启动信号触发自动更正电路动作，同时通过一致能信号触发增益调节单元进行一增益 倍率的调整，以驱动自动更正电路产生一补偿电流回馈至前置处理单元，将正电压偏移量 或负电压偏移量校正归零。
[0009] 依据上述的目的，本发明提供一种马达驱动系统，由一具有校正功能的驱动芯片 与一马达装置连接所形成，其中驱动芯片包括：一感测单元，用以感测一外部磁场的变化， 并产生一第一感测电压信号与一第二感测电压信号；一前置处理单元，用以接收第一感测 电压信号与第二感测电压信号进行放大，并输出一电压偏移量；一运算处理单元，其一端与 前置处理单元电性连接，而其另一端则与一参考电压连接，运算后输出一第一运算信号或 一第二运算信号；一增益调节单元，与前置处理单元连接，用以产生一第一电压控制信号与 一第二电压控制信号；以及一控制单元，具有一电源启动延迟电路、一比较器与一自动更正 电路，其中比较器的一正输入端与增益调节单元所产生的第一电压控制信号连接，一负输 入端则与增益调节单元所产生的第二电压控制信号连接，比较后得知电压偏移量属于一正 电压偏移量或一负电压偏移量，而输出一控制信号至自动更正电路，当电源启动延迟电路 依据内部的一计数器计数至一预先设定的延迟时间后，产生一启动信号触发自动更正电路 动作，同时通过一致能信号触发增益调节单元进行一增益倍率的调整，以驱动自动更正电 路产生一补偿电流回馈至前置处理单元，将正电压偏移量或负电压偏移量校正归零。
[0010] 经由本发明所提供具有校正功能的驱动芯片及其应用的马达驱动系统，用以将霍 尔元件所产生的偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确地感测外部磁场的变化，正确指出 转子位置，进而驱动马达进行换相，得以降低马达运转的噪音，以使本发明的能够达到良好 的输出表现以及较佳的系统稳定性。
【附图说明】
[0011] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详 细说明如下，其中：
[0012] 图1是本发明的具有校正功能的驱动芯片方块图。
[0013] 图2是本发明的马达驱动系统架构图。
[0014] 图3A与图3B是本发明的感测单元内部架构图。
[0015] 图4是本发明的自动更正电路实际控制电路的架构图。
[0016] 图5是本发明的启动自动更正电路动作图。
[0017] 图6是本发明的正电压偏移量校正动作图。
[0018] 图7是本发明的负电压偏移量校正动作图。
【具体实施方式】
[0019] 由于本发明主要是揭露一种马达驱动系统，通过自动更正电路产生的补偿电流 通过调整增益倍率，将霍尔元件产生的不期许电压偏移量校正归零，让霍尔元件可以精确 地感测外部磁场的变化，正确指出转子位置，进而驱动马达相对应的换相，其中由于工艺变 动、封装应力及操作温度改变等影响下，感测元件（例如：霍尔元件）等效四边阻值会不均 等，因而造成感测元件在无外部磁场下，会存在一电压偏差量，使得感测元件在感应外部磁 场变化时，所产生的感测电压信号，将包含本身的电压偏差量，会降低感测元件感应的精确 度，故本文将此电压偏差量称的为不期许电压偏移量；然而，马达的基本原理与功能，已为 相关技术领域具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，仅针对与本发明其特征处进 行详细说明。此外，于下述内文中的附图，亦并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅 在表达与本发明特征有关的示意图。
[0020] 首先，请参阅图1，是为本发明的具有校正功能的驱动芯片方块图。如图1所示，具 有校正功能的驱动芯片1包括：一个感测单元10、一个前置处理单元12、一个运算处理单元 121、一个增益调节单元122以及一个控制单元14。
[0021] 在本实施例中，感测单元10内部具有多组切换开关（CK1与CK1CK2与 CK3与CK3CK4与CK4 )、一个感测元件101与一个电源供应单元102,其中电源供应 单元102是通过多组切换开关中的第一组切换开关（CKl、gfi)与感测元件101的一端电 性连接，用以提供一个稳定电流予感测元件101感测一个外部磁场2的变化，以产生一个 第一感测电压信号S1与一个第二感测电压信号S2,分别经由多组切换开关中的第二组切 换开关（CK2、Ml)与第三组切换开关（CK3、￡11)控制输出，而感测元件101的另一端则 与多组切换开关中的第四组切换开关（CK4、SIi)电性连接并耦接至一个接地端；其中，感 测单元10的感测元件101可等效于一个惠斯登组态的电阻电桥（ResistiveWheatstone Bridge)(显示于图3A与图3B中），由四个端点（a、b、c、d)分别连接一个等效电阻组成一 个桥式回路，其四个端点（a、b、c、d)亦会分别与多组切换开关(CK1与CIQCK2与CK2CK3与CK3CK4与CK_4 )连接，通过上述多组切换开关(CK1与CK1CK2 4CK2 CK3 与CK.3CK4与CK4 )之间周期性的以90度相位差相互切换，在无外部磁场下，由于感 测元件101等效四边电阻值不一致的关系，使得感测元件101所输出的第一感测电压信号S1与第二感测电压信号S2的电压差（Vdiff)不为零而产生一个电压偏移量（V^J，此时电 压差（W即等于电压偏移量（Vfj;在此要说明的是，本发明的感测元件10是为一霍 尔元件。
[0022] 因此，通过上述感测单元10可将感应外部磁场2所产生的第一感测电压信号S1 与第二感测电压信号S2,输入至该驱动芯片1所包含的前置处理单元12,通过其第一输入 端与第二输入端用以接收感测单元10输出的第一感测电压信号S1与第二感测电压信号S2 进行放大，产生一个第一放大电压信号L1及一个第二放大电压信号L2,并通过第一输出端 与第二输出端输出一个不期许的电压偏移量，再通过运算处理单元121 -端的第一 组控制开关（A、I:)与第二组控制开关（B、l)与前置处理单元12连接，决定导通第一放 大电压信号L