专利名称：具有动态同步脉宽调制的转速控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有动态同步脉宽调制的转速控制电路。
目前于各式直流电动机或无刷风扇的转速控制装置为有效地实现线圈运转控制，即改善线圈运转时的电源消耗，故由现有的线性驱动方式改为由脉宽调制(PWM)控制方式以控制线圈的转动，因所述脉宽调制(PWM)控制可达到节省能源、高效率驱动的目的。
然而，上述脉宽调制控制方式却因所述脉宽度调制控制电路需利用一组控制时序，所述控制电路与电动机线圈具有两组不同的工作周期的信号，所以当所述电动机于运转时，将会因为二组不同工作周期，而产生运转噪音与额外的电子与电磁噪声。
上述脉宽调制控制电路虽可提供电动机驱动电路一有效的控制信号，使电动机于运转时可节省较大的电源，但是此种控制方式却无法改善电动机于运转时所产生的噪音，因此针对此一缺点仍需提出一较有效的解决方法。
为此，本发明的目的是提供一种与电动机运转相位同步的脉宽调制控制信号的控制装置，以有效地减少电动机于运转时所产生的噪音干扰。
为实现上述目的，本发明的具有动态同步脉宽调制的转速控制电路，它包括一同步相位检测单元，它连接于线圈相位变换的检测电路的输出端，用以检知相位变化的工作周期；以及一脉宽调制控制单元，其一输入端连接至所述同步相位检测单元的输出端，另一输入端连接至控制线圈驱动电路作动的控制转速命令信号；所述电路检知出线圈相位变化的工作周期后，同步控制转速命令信号与所述检知信号的工作周期一致，再输入至线圈驱动电路，以使线圈转速控制信号与线圈的工作周期相同，以降低运转时的噪音。
上述电路结构中是借助所述同步相位检测单元获取霍尔传感器相位变换的信号，并将获取的信号输入至所述脉宽调制控制单元，以调整控制转速信号成与线圈换相时的工作周期相同，这样，即可控制线圈驱动电路作动的信号与线圈的工作周期一致，使线圈于运时所产生的最大噪音能量的基频与控制信号基频相互重叠，以降低动作时所产生的噪音。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明。
图1是本发明的一方块图；图2是本发明一较佳实施例的方块图；图3是本发明另一较佳实施例的方块图；图4是本发明又一较佳实施例的方块图；图5是本发明的一电路波形图；图6是本发明的实际操作方块图。
本发明为一可输出与电动机或风扇线圈工作周期同步的脉宽调制装置，参阅图1所示，所述同步脉宽调制装置包括有一同步相位检测单元10，其输入端是连接一霍尔检测信号；一脉宽调制单元20，其输入端是连接至所述同步相位检测单元10的输出端，用以输入脉宽调制信号以控制线圈驱动电路(图中未示)的动作； 所述同步相位检测单元10包括一边缘检出单元11，它连接一霍尔检测信号，用以通过所述霍尔信号检知电动机线圈的相位变换；一第一计数器12，它连接至所述边缘检出单元11的输出端，用以计算霍尔信号的工作周期；一正反器13，包括两输入端，其中一输入端连接至所述第一计数器12的输出端，另一输入端连接至所述边缘检出单元11的输出端；一第二计数器14，它连接至所述正反器13的输出端；一振荡器15，它连接所述第一、第二计数器12、14的时序信号输入端，即所述第一、第二计数器12、14为同步计数器。
下面将说明前述电路的工作原理，首先，设定所述第一计数器12为除N计数器(即N个时钟脉波计数一次)，当所述边缘检出单元11检知出所述霍尔信号的边缘变化如正电位变至低电位或由低电位变换至高电位后，即输出一触发信号至所述第一计数器12，即所述第一计数器12开始计数，若其计数后的值为X，则代表此一信号周期为N×X，当所述边缘检出单元12检出霍尔信号的下一边缘信号，即代表上一信号周期结束，此时所述正反器13将所述第一计数器12计数的值X储存并输入至第二计数器14，即使所述第二计数器14成为除X计数器，在此同时所述第二计数器14即开始由0计数至N-1，当计数至N-1时即使线圈的相位又将改变一次；请同时参阅图5及图6所示，为应用本发明于一般风扇线圈的控制电路中，它包括有一霍尔传感器40、一连接霍尔传感器40的比较器50、一相位逻辑电路60及一驱动电路70；因欲改变电动机线圈30的转速，故输出一控制转速的脉宽调制信号经相位逻辑电路60送至所述驱动电路70，使电动机线圈30开始改变转速，其中当霍尔传感器40检测相位变化的霍尔信号可知，线圈于极性变化时，所述霍尔传感器40的两相邻脉波周期大致相同，故即可利用第一计数器预估一相位转换的时间，以作为线圈下一相位的转换时间，利用此一预估时间，使控制转速命令与下一线圈工作周期相同，以达到两者同步的目的。
欲达到控制转速命令的信号周期与电动机线圈的工作周期相同，即可将所述第二计数器14的输出信号输入至所述脉宽调制单元20，并与控制转速命令的信号作一比较后，再输出一与电动机工作周期相同的脉波宽调制信号至线圈的驱动电路70。
因现有的控制转速命令的信号形式共有三种，以下针对不同控制转速的脉宽调制单元20，配合各电路图说明如下一模拟电压式请参阅图2所示，所述脉宽调制单元20包括一数字模拟转换器21，它将所述第二计数器14输出的数字信号转换成模拟信号；一比较器22，其一输入端输入一控制转速命令，另一输入端则连接至所述数字模拟转换器21的输出端；请配合参阅图5所示，因所述控制转速信号为一模拟电压信号，而由第二比较器14的输出信号Q为数字信号，加上为调整所述模拟电压信号转换成与所述输出信号工作周期同相的脉宽调制信号，故将所述信号通过数字模拟转换器21转换成模拟信号R后，再通过所述比较器22将所述控制转速命令与所述输出信号Q作一比较，如图5所示，即可输出一控制线圈驱动电路的脉波宽度调制信号PWM。
二数字式请参阅图3所示，所述脉宽调制单元20是由一数字比较器23构成，其输入端连接至上述第二计数器14的输出端，因所述控制转速信号是为数字信号，且第二计数器14的输出信号Q亦为数字信号，故直接比较两者信号后，即可将所述数字式控制转速信号调整成与所述第二比较器14的输出信号Q的工作周期一致，并以脉宽调制信号输出，其中因所述第二比较器14是获取霍尔信号作为触发信号，故所述脉宽调制信号即与所述线圈工作周期相同。
三脉宽调制式请参阅图4所示，因控制转速命令为一脉宽调制信号，为转换所述命令信号与线圈工作周期相同，故所述脉宽调制单元件包括一边缘检出单元24，其输入端连接至脉宽调制式的控制转速命令，于本实施例中是由一正缘检出单元构成；一第三计数器25，其时序信号输入端是连接至上述振荡器15，其触发致能输入端是连接至上述正缘检出单元24的输出端，其中所述第三计数器25，于本实施例中，它是由一除N计数器构成；一正反器26，其输入端连接至所述第三计数器25的输出端，其致能端是连接至上述正缘检出单元24的输出端；一第四计数器27，其时序信号输入端与第三计数器25相同连接至振荡器15；以及一比较器23，其一输入端连接至所述第二计数器14的输出端，另一输入端连接至所述第四计数器27的输出端；当所述正缘检出单元24获取所述控制转速命令的正缘信号时，即输出至所述第三计数器25作为其触发信号，当所述正缘检出单元24连续检出两触发信号，所述两触发信号即代表为控制转速信号的一工作周期，而在此一周期间，所述第三计数器25依振荡器15的时钟脉波开始作计数的动作，即在所述工作周期间第三计数器25计数至Y，而后所述工作周期结束时，所述正缘检知电路即检知一正缘信号，此时所述正反器26即将所述Y值输入至所述第四计数器27，使其成为除Y计数器，而后，当所述控制转速命令的信号由低电位转换成高电位，即可触发第四计数器27计数，并在之后的高电位脉波信号作除Y的动作，此时所述第四计数器27于高电位脉波计数至M时，则代表此一有效控制转速命令信号的宽度为M/N，此时将所述第四计数器27的信号输入至比较器23中，与第二计数器14的输出信号Q作一比较，即可输出一与线圈工作周期一致的控制线圈驱动电路的脉宽调制信号。
由上可知，同步相位检测单元所设定的除N第一计数器，为分割一相位时间的参数，即代表可分割更多不同工作周期的数目，故N值愈大即代表输出控制线圈驱动电路的脉宽调制的工作周期分辨率愈高，同理，各计数器的时钟脉波信号的频率愈高，则可得到同步准确性佳的同步脉宽调制周期。
为此，本发明为于线圈低速操作时可有效降低运转噪音，采用动态同步的调整电路使控制驱动电路的控制命令与线圈的工作周期相同，使两者的在频域的基频可重叠，进而减少运作时的噪音，相较于现有的驱动电路，具有突出的显著的功效。
权利要求
1.一种具有动态同步脉宽调制的转速控制电路它包括一同步相位检测单元，它连接于线圈相位变换的检测电路的输出端，用以检知相位变化的工作周期；以及一脉宽调制控制单元，其一输入端连接至所述同步相位检测单元的输出端，另一输入端连接至控制线圈驱动电路作动的控制转速命令信号；所述电路检知出线圈相位变化的工作周期后，同步控制转速命令信号与所述检知信号的工作周期一致，再输入至线圈驱动电路，以使线圈转速控制信号与线圈的工作周期相同，以降低运转时的噪音。
2.如权利要求1所述的具有动态同步脉宽调制的转速控制电路，其特征在于，所述线圈相位变换的检测电路为一霍尔传感器，所述同步相位检测单元包括一边缘检出单元，它连接至一霍尔传感器的检测信号输出端；一第一计数器，它连接至所述边缘检出单元的输出端，用以计算霍尔信号的工作周期；一正反器，其输入端连接至所述第一计数器的输出端，另一输入端连接至所述边缘检出单元的输出端；一第二计数器，它连接至所述正反器的输出端；以及一振荡器，它同时连接于所述第一、第二计数器的时序信号输入端，使所述第一、第二计数器同步计数。
3.如权利要求2所述的具有动态同步脉宽调制的转速控制电路，其特征在于，一脉宽调制控制单元包括有一数字模拟转换器，它连接至所述第二计数器的输出端，用以将所述第二计数器输出的数字信号转换成模拟信号；以及一比较器，其一输入端输入一控制转速命令，另一输入端连接至所述数字模拟转换器的输出端。
4.如权利要求2所述的具有动态同步脉宽调制的转速控制电路，其特征在于，一脉宽调制控制单元为一数字比较器，所述比较器的一输入端连接至所述第二计数器的输出端，另一输入端连接至所述控制转速命令信号。
5.如权利要求2所述的具有动态同步脉宽调制转速控制电路，其特征在于，一脉宽调制控制单元包括一边缘检出单元，其输入端连接至脉宽调制式的控制转速命令信号；一第三计数器，其时钟振荡输入端连接至所述振荡器，其触发致能输入端连接至所述边缘检出单元的输出端；一正反器，其输入端连接至所述第三计数器的输出端，其致能端是连接至上述边缘检出单元的输出端；一第四计数器，其时钟振荡输入端连接至与第三计数器相同的振荡器；以及一比较器，其一输入端连接至所述第二计数器的输出端，另一输入端连接至所述第四计数器的输出端。
6.如权利要求5所述的具有动态同步脉宽调制的转速控制电路，其特征在于，所述边缘检出单元为一正缘检出单元。
7.如权利要求5所述的具有动态同步脉宽调制的转速控制电路，其特征在于，所述边缘检出单元为一负缘检出单元。
全文摘要
一种具有动态同步脉宽调制的转速控制电路,它包括一电动机相位同步检测单元及一连接电动机相位同步检测单元输出端的脉宽调制控制电路;当电动机线圈相位变换时,电动机相位同步检测单元输出一控制信号至脉宽调制控制命令单元,使所述脉宽调制控制命令单元输出一与电动机同相的脉宽调制控制命令信号,随后再将控制命令输入至控制电动机的驱动单元,即可使脉宽调制控制信号与电动机相位变换时同相,这样可使电动机于运转时减少噪音。
文档编号H02P6/00GK1378335SQ01116319
公开日2002年11月6日 申请日期2001年4月5日 优先权日2001年4月5日
发明者黄炳煌, 林文启, 余祥华, 秦旭沅 申请人:点晶科技股份有限公司