马达控制电路与方法及无刷马达系统的制作方法

文档序号:7433401阅读:301来源:国知局

专利名称::马达控制电路与方法及无刷马达系统的制作方法无刷马达系统技术领城本发明涉及一种马达控制技术,特别是涉及一种马达控制方法、马达控制电路及无刷马达系统。背景技木可调整转速马达被广泛的应用在工厂自动化系统、通风系统、空调系统等等。现有习知的可调转速马达是采用电刷形式的马达,此种马达上配置有电刷(Brush)-换向器(Commutator)。过去一个世纪以来,有刷马达的换向一直是通过石墨电刷与碰触安装在转轮上的环形换向器来实现的。然而上述有刷马达较为笨重,运作时会产生很大的噪音,且效率低落。随着科技的日益进步,有人便开发出无刷马达(Brushless-Motor),且受惠于设计与材料技术的进步,其价格急剧降低。如今,这两种马达技术之间的成本差异只有10%。因此近年来有刷马达渐渐的由无刷马达所取代。请参阅图1所示,是绘示为典型无刷马达的结构示意图。此马达包括一具有3个定子(stator)线圈11-13、采用永久磁铁的转子(rotor)14、霍尔元件15~17以及马达驱动电路18,其中,此三个定子线圏11~13是个别有一端耦接在一起,另一端(A、B、C节点)是分别耦接到马达驱动电路18(A、B、C节点)。此马达又称为3相马达。此马达控制电路18主要是通过霍尔元件1517侦测马达转子18所转到的位置后,通过A、B、C节点驱动3个定子(stator)线團11~13以控制转子的转动速度、转动位置等等。然而,在某些环境或结构是不允许在马达上配置霍尔元件,例如冷气或水箱的压缩机的马达,此马达是封闭的,且此马达必须要运作在较高温度,因此先前有许多人研究如何在没有配置霍尔元件的环境底下,去做转子位置侦测。由于无刷马达的转子是采用永久》兹铁作为转轴,故转子在旋转时会产生反电动势(back-EMF)。请参阅图2所示,绘示是习知图1马达驱动电路18与无刷马达的等效电路图。如图2所示,其中马达控制电路18包括开关电晶体S201~S206,无刷马达的定子线圏11~13分别包括等效电感Ls、等效串联电阻Rs与反电动势(BackElectro-MotiveForce,back-EMF)电压源EA~EC。马达控制电路18分别利用脉波宽度调变(简称为PWM)的方式控制开关电晶体S201~S206的导通/截止,以达到控制供应至定子线圈11~13的电流i广ie的目的。每一个开关元件S201~S206分别有PWM-on状态与P麵-off状态。请参阅图3所示,是绘示现有习知的图1三相马达的理想电流波形与马达旋转时所产生的反电动势的波形图。请结合参阅图2所示,ia、ib与ic分别是供应到图1中节点A、B、C的理想电流波形,ea、eb与e。分别是定子线圈11~13上的反电动势,Te则是马达的转距。由图2中可以看出,若在最理想的情况下,应当在反电动势ea、eb与e。跨越0电压(以专业术语,称之为zerocrossingpoint)之后的30度相位,供应定子线圏11~13电流ia、ib与i"使转距Te维持固定。换句话说,只要是能够侦测到反电动势ea、eb与e。的零交越点,相对的就知道马达转子的位置,便可以知道适合供应电流的时机,也就可以适当的控制开关S201S206的切换时机。然而,反电动势e,、eb与e。是无法直接量测得到的。早先,有人利用分压电路以及滤波器测量节点A、B、C中无电流流过的节点,并且对上述节点的PWM电压滤波以撷取反电动势ea、eb与e。的资讯,因而得以侦测到零交越点。然而,利用分压电路的方式将会使被撷取的信号衰减;另外,由于滤波电路在马达转速快与慢的时候会有不同的相位延迟,使得零交越点的侦测并不准确,进一步造成马达换相不准确。下面的专利[l]~[IO]分别是前人对无霍尔元件的情况下,通过侦测零交越点以感测马达转子并控制马达转动的一些专利[1]J.M,Bourgeois,J.M.Charreton,P.Guillemin,andB.Maurice,"Controlofabrushlessmotor,"USPatent,US5859520,STM,Jan.121999.[2]J.Shao,D.C.Nolan,LA.Haughton,andT丄Hopkins,"CircuitforimprovedbackEMFdetection,"USPatent,US6633145,STM,Oct.142003.[3]E.C.Lee,"BEMFcrossingdetectioninPWMmodeoperationforsensorlessmotorcontrolapplication,"USPatent,US5789895,STM,Aug.41998.[4〗R.SaktiandK丄Chow,"BEMFzero-crossingdetectionsystemofamultiple-phasemotor,"USPatent,US5909095,STM,Jun.11999.[5〗P.Menegoli,"Circuitforimprovingback-EMFdetectioninpulse-widthmodulationmode,"USPatent,US5866998,STM,Feb.21999.[6]G.MaiocchiandM.Viti,"ReconstructionofBEMFsignalsforsynchronizingthedrivingofbrushlesssensorlessmotorsbymeansofpredefineddrivingsignals,"USPatent,US5838128,STM,Nov.171998.[7〗S.W.Cameron,"MethodandapparatusforresynchronizingamovingrotorofapolyphaseDCmotor,,,USPatent,US5172036,STM,Dec.151992.[8]W.S.Gontowski,"SensorlessmotordriverwithBEMFmaskextender,"USPatent,US6504328,STM,Jan.72003.[9]Q.JiangandC.Bi,"Methodtodetectthetruezero-crossingpointsofthephasebackEMFforsensorlesscontrolofbrushlessDCmotors,"USPatent,US6879124,Apr.122005.[10B.MauriceandJ.M.Charreton,"Controlofabrushlessmotor,"USPatent,US6577085,STM,Jun.102003.以下分别简单说明上述专利[l]~[IO]所解决的技术问题,并且说明专利[l]~[10]存在的缺陷。请参阅图4所示,是绘示习知的专利[l]的电路图。如图4所示,专利[l]是利用钳位电路(cla即ingcircuit)40耦接到马达的定子线圈的A、B、C节点,并且在电流由A向C流且上桥开关S401关闭状态时,估测节点B的电压,然而此种方法势必需要最小开关关闭时间的限制。在专利[2]中,提供了一个偏移补偿电路以补偿开关的基体二极管(二极管即二极体,以下均称为二极管)所造成的电压压降。通过此种补偿电路,零交越信号的非对称性获得了改善。然而,基体二极管的压降是随着其所流过的顺向电流而改变。利用如专利[2]所揭露的固定电压Vcon补偿可能会造成转换相位误差(commutationphaseerror)。另外,其所揭露的电路仅能用在PWM-off状态下侦测反电动势,在PWM-on的状态下便无法侦测。为了更加增进零交越侦测的准确性,在专利[3]~[6]的专利中揭露了几个方法与电路。在专利[3]中,揭露了一种用以取代PWM信号的比较电路并且驱动高侧电晶体到导通状态直到侦测到零交越点。然而,电流调节力与产生的转距涟波便会由于PWM信号被取代而受到影响。专利[4]是揭露一取样保持电路,用以在PWM-on的状态下取样反电动势,并且在P窗-off的状态,通过一电容保持所取样的电压。在PWM-off期间,此电容是通过一电流源放电,因此在电容上的电压实质上是随着马达的反电动势上升/下降。然而,此电容以及电流源必须根据马达的参数作调整。专利[5]修改了换流器的拓朴,在低侧开关电晶体与接地之间多增加了一功率电晶体。然而此种拓朴并不适用于一般的应用。专利[6]所揭露的方式,是利用估测多个不同的反电动势的差异量去取代估测单一反电动势,以达到提高信号杂讯比。然而,此专利[6]势必要在电流模式下感测任两相的电流,或者是在电压模式下感测任两相的电压差。专利[7〗所揭露的方法,是利用前两次所估测的零交越点的时间差来预估下一时间的零交越点。然而此种方法不能应用在速度变化较大的马达或者是非对称马达上。专利[8]揭露一种用以测量反电动势的极性侦测器;专利[9]揭露用以侦测零交越点的边缘侦测器。此两专利[8]与[9]是用以解决在切换开关的基体二极管导通期间,无法侦测到反电动势的问题。然而,在某一些操作情况,特别是在重载的情况下,上述两专利所侦测反电动势的侦测点,在零交越发生时,其信号极性可能不会改变。请参阅图5的实验波形,波形501是A节点的电压,波形502是A节点的电流,波形503则是专利[8]、[9]专利的侦测波形,504、505、506分别是发生零交越的时侦测波形503的电压变化。在图5的波形503中可以看到,对应504与506的时间点,波形503有侦测到零交越点而使电压为低电位,但是对应505的时间点,却因为负栽过大造成侦测不到零交越点,使得波形503维持高电位。若利用上述专利[8]、[9]的技术造成上述无法侦测到零交越点,很可能会造成马达无法换相而停止,因而造成回沖电流,使前级电路烧毁。故使用专利[8]、[9]的技术若在上述状况下是非常危险的!专利[10]提供一种使用储存元件去记录零交越发生的时间关系。此专利[10]的主要技术特征是记录零交越发生后的最长、中间与最短延迟换相时间,并据以判断何时换相。此种换相的规则并不是利用零交越后30度换相位,而是利用时间的延迟来换相位。因此,被储存的最长、中间与最短延迟换相时间必须依照马达的转速来作适应性的调整。然而,这种调整并没有一个法则去定义最长与对短时间,故若需利用此专利,最简单的方法就是测量马达在不同的操作速度下的延迟换相时间,并且将其储存在上述的储存元件中,故此种做法将会浪费许多成本。由此可见,上述现有的马达控制方法、马达控制电路及无刷马达系统与使用上,显然仍存在有不便与缺陷,而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题,相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道,但是长久以来一直未见适用的设计被发展完成,而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题,此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的马达控制电路与方法及无刷马达系统,实属当前重要研发课题之一,亦成为当前业界极需改进的目标。由此可见,上述现有的马达控制方法、马达控制电路及无刷马达系统在产品结构、控制方法与使用上,显然仍存在有不便与缺陷,而亟待加以进一步改进.为了解决上述存在的问题,相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道,但长久以来一直未见适用的设计被发展完成,而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题,此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能提供一种新的马达控制电路与方法及无刷马达系统,实属当前重J^课II之一,亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述i见有的马达控制方法、马达4空制电路及无刷马达系统存在的缺陷,本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识,并配合学理的运用,积极加以研究创新,以期创i殳一种新的马达控制电路与方法及无刷马达系统,能够改进一般现有的马达控制方法、马达控制电路及无刷马达系统,使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经反复试作样品及改进后,终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容本发明的目的在于,克服现有的马达控制方法、马达控制电路及无刷马达系统存在的缺陷,而提供一种新的马达控制电路与方法及无刷马达系统,所要解决的技术问题是使其可以做到PWM-on状态下侦测马达的零交越点,进一步控制马达的换相,在更进一步的实施例中,还可以配合PWM-off时侦测马达的零交越点以减少换相误差,非常适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为了达到上迷发明目的,本发明提出一种马达控制方法,此方法包括下列的步骤:提供一马达,此马达包括至少3相定子线圏,每一定子线圈包括一第一端与一第二端,上述的定子线圏的第一端耦接共同节点;提供一第一电源电压;提供至少3个上桥开关,分别耦接上述3相定子线圈的第二端与第一电源电压之间;提供至少3个下桥开关,分别耦接上述3相定子线圈的第二端与一阻抗元件的第一端之间,其中阻抗元件的第二端接一第二电源电压,且该第二电源电压小于该第一电源电压;当上述定子线圈中,无电流通过第一定子线圏,且第二定子线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,第三定子线團的第二端所耦接的下桥开关导通时侦测第一定子线團的第二端的电压作为第一指定电压;侦测阻抗元件两端的电压降(VoltageDrop)作为第二指定电压;以及利用第一电源电压、第一指定电压与第二指定电压估测零交越点,以控制马达。依照本发明的较佳实施例所述的马达控制方法,若定义第一电压源为Vdd、第一指定电压为V,、第二指定电压为V^,则上述步骤"利用该第一电源电压、该第一指定电压与该第二指定电压以判定是否发生该第一零交越"包括下列步骤:将V。卿、Vdd、Vid。分别缩放一特定比例得到v。pen、vdd、vide;将v。pen、vdd、vw依照2:1:1的比例混合为一反电动势讯号;以及当反电动势讯号大于一预定电压,则判定第一零交越发生。在本发明的较佳实施例所述的马达控制方法,除上述步骤之外,还包括下列步骤当上述定子线圈中,无电流通过第一定子线圏,且当第二定子线圏的第二端所耦接的上桥开关截止,第三定子线團的第二端所耦接的下桥开关导通时,将第一指定电压作一比例运算以判定是否发生一第二零交越。其中步骤"将该第一指定电压作一比例运算以判定是否发生该第二零交越,,在一特定实施例中包括下列步骤将第一指定电压缩放一特定比例得到一反电动势讯号;以及当反电动势讯号大于一预定电压,则判定第二零交越发生。在另一特定实施例中,除了上述的步骤之外还包括下列步骤:判断第一零交越与第二零交越何者先发生;以及当第一零交越与第二零交越中,先发生一特定零交越时,则以此特定零交越控制马达换相。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。为了达到上述发明目的,本发明提出用以控制一马达的一种马达控制电路,上述马达包括至少3相定子线圈,每一定子线圈包括一第一端与一第二端,上述定子线圏的第一端耦接一共同节点,上述定子线圈的第二端耦接至少一上桥开关与至少一下桥开关,每一上桥开关分别用以决定一电源电压是否供应给上述定子线圈,每一下桥开关通过一阻抗元件耦接一共接电压,此马达控制电路包括选择电路、零交越侦测单元以及控制电路。选择电路耦接上述定子线團的第二端,当第一相线圈与第二相线圈的第二端所耦接的上或下桥开关依照脉波宽度调变信号进行切换,将第三相线圏的第二端的电压反应到选择电路的输出端作为一第一电压;零交越侦测单元耦接选择电路的输出端,当第一相线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,去除第一电压内的电源电压成分以及阻抗元件的跨压成分得到一第一反电动电压,比较第一反电动电压与一第一参考电压,输出一第一零交越判定信号;控制电路根据零交越判定信号判定零交越发生时间以控制马达。依照本发明的较佳实施例所述的马达控制电路,上述零交越侦测单元包括第一零交越侦测电路以及第二零交越侦测电路。第一零交越侦测电路用以当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,去除第一电压内的电源电压成分以及阻抗元件的跨压得到第一反电动电压,比较第一反电动电压与第一参考电压,输出第一零交越判定信号;第二零交越侦测电路用以当第一相线圈的第二端所耦接的上桥开关截止时,将第一电压作为第二反电动电压,比较第二反电动电压与第二参考电压,输出一第二零交越判定信号。依照本发明的较佳实施例所述的马达控制电路,上述的选择电路包括一第一比例缩小电路,用以将第三定子线圈的第二端的电压缩小一预定比例得到第一电压。且第一零交越侦测电路包括第二比例缩小电路以及类比减法电路。第二比例缩小电路将电源电压缩小预定比例作为一第二电压,将阻抗元件的跨压缩小预定比例作为一第三电压。类比减法电路用以依照2:l:l的比例关系,将第一电压减去第二电压与第三电压后,输出第一反电动电压。例所述的马达控制电路,上述的第一零交越侦测电路还包括参考电压产生电路、比较电路以及取样电路。参考电压产生电路用以产生第一参考电压,其中当第一相线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止,第二相线圈的下桥开关导通,且第三相线圈仍有电流从第一端流向第二端时,设定第一参考电压为一较高电压准位,当第一反电动电压的电压准位低于较高电压准位时,设定第一参考电压为一中间电压准位,当第一反电动电压的电压准位高于中间电压准位时,设定第一参考电压为一较低电压准位。比较电路包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收第一反电动电压,其负输入端接收第一参考电压,其输出端输出一比较电压。取样电路耦接比较电路的输出端,接收比较电压,用以在第一定子线圈的上桥开关导通时,取样比较电压,以得到第一零交越判定信号。本发明的目的及解决其技术问题再采用以下技术方案来实现。为了达到上述发明目的,本发明提出一种无刷马达系统,其包括马达、多个上桥开关、多个下桥开关、阻抗元件、选择电路、零交越侦测单元以及控制电路。此马达包括至少3相定子线圏,每一定子线圏包括第一端与第二端,上述定子线囷的第一端耦接共同节点。每一定子线圏的第二端与一电源电压之间至少耦接一个上桥开关,每一上桥开关分别用以决定一电源电压是否供应给上述定子线圏。阻抗元件的第一端耦接共接电压。每一定子线圏的第二端与阻抗元件的第二端之间至少耦接一个下桥开关。选择电路耦接上述定子线圈的第二端,当第一相线圏的第二端所耦接的上或下桥开关依照脉波宽度调变信号进行切换,且第二相线圈的下桥开关导通时,将第三相线圏的第二端的电压反应到选择电路的输出端作为第一电压。零交越侦测单元耦接选择电路的输出端。当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,零交越侦测单元去除第一电压内的电源电压成分以及阻抗元件的跨压得到一第一反电动电压,并比较该第一反电动电压与一第一参考电压,据以输出一第一零交越判定信号。控制电路根据零交越判定信号判定零交越发生时间以控制马达。依照本发明较佳实施例所述的无刷马达系统,上述的零交越侦测单元包括第一零交越侦测电路以及第二零交越侦测电路。第一零交越侦测电路用以当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,去除第一电压内的电源电压成分以及阻抗元件的跨压得到第一反电动电压,比较第一反电动电压与第一参考电压,输出第一零交越判定信号。第二零交越侦测电路用以当第一相线图的第二端所耦接的上桥开关截止时,将第一电压作为第二反电动电压,比较第二反电动电压与第二参考电压,输出一第二零交越判定信号。依照本发明较佳实施例所述的无刷马达系统,上述选择电路包括一第一比例缩小电路,用以将第三定子线圏的第二端的电压缩d、一预定比例得到第一电压。且第一零交越侦测电路包括第二比例缩小电路以及类比减法电路。第二比例缩小电路将电源电压缩小预定比例作为一第二电压,将阻抗元件的跨压缩小预定比例作为一第三电压。类比减法电路用以依照2:1:1的比例关系,将第一电压减去第二电压与第三电压后,输出第一反电动电压。依照本发明的较佳实施例所述的无刷马达系统,上述第一零交越侦测电路还包括参考电压产生电路、比较电路以及取样电路。参考电压产生电路用以产生第一参考电压,其中当第一相线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止,第二相线圈的下桥开关导通,且第三相线團仍有电流从第一端流向第二端时,设定第一参考电压为一较高电压准位,当第一反电动电压的电压准位低于较高电压准位时,设定第一参考电压为一中间电压准位,当第一反电动电压的电压准位高于中间电压准位时,设定第一参考电压为一较^氐电压准位。比较电路包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收第一反电动电压,其负输入端接收第一参考电压,其输出端输出一比较电压。取样电路耦接比较电路的输出端,接收比较电压,用以在第一定子线圈的上桥开关导通时,取样比较电压,以得到第一零交越判定信号。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明马达控制电路与方法及无刷马达系统至少具有下列优点本发明因为采用当上述三相线圏中,电流由第二特定线圏的第二端流向第三特定线圏的第二端时,且无电流通过第一特定线圏,便侦测第一线圏的第二端的电压作为第一指定电压,且侦测直流感测电阻的电压降作为一第二指定电压。接下来利用第一指定电压、第二指定电压与供应至马达的直流电压以估测零交越点以控制马达。因此不需要如现有习知技术般的使用滤波电路,也不会造成侦测零交越发生相位延迟的问题。并且本发明实施例的电路可以通过侦测非活跃状态(non-excited)的定子线圏来侦测到零交越点,无论是PWM-on状态或是PWM-off状态。综上所述,本发明是有关一种马达控制电路与方法及无刷马达系统,为一种马达控制方法、电路及无刷马达,此马达包括三相线團,每一线圈的第一端耦接共同节点,此方法包括当上述三相线圏中,无电流通过第一特定线圈,电流由第二特定线圈的第二端流向第三特定线圏的第二端时侦测第一线圏的第二端的电压作为第一指定电压;侦测直流感测电阻的电压降作为第二指定电压;利用第一指定电压、第二指定电压与供应至马达的直流电压估测零交越点以控制马达。本发明可以做到PWM-on状态下侦测马达的零交越点,进一步控制马达的换相,在更进一步的实施例中,还可以配合PWM-off时侦测马达的零交越点而可以减少换相误差,非常适于实用。本发明具有上述诸多优点及实用价值,其不论在产品结构、控制方法或功能上皆有较大改进,在技术上有显著的进步,并产生了好用及实用的效果,且较现有的马达控制方法、马达控制电路及无刷马达系统具有增进的突出功效,从而更加适于实用,并具有产业的广泛利用价值,诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举寿交佳实施例,并配合附图,详细说明如下。附圉说明图l是绘示典型无刷马达的结构示意图。图2是绘示习知图1马达驱动电路18与无刷马达的等效电路图。图3是^^示习知图1三相马达的理想电流波形与马达;^走转时所产生的反电动势的波形图。图4是绘示习知专利[1]的电路图。图5是绘示习知专利[8]、[9]的实验波形图。图6是绘示本发明实施例,在高侧切换的情况下,传导阶段由A+C-转换到B+C-的三相导通期间,且PWM-on的电路分析图。图7是绘示本发明实施例,在高侧切换的情况下,传导阶段由A+C-转换到B+C-的三相导通期间,且PWM-off的电路分析图。图8与图9是绘示本发明实施例的高侧切换方案的电压与电流响应的模拟结果图。图10是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在三相导通期间,互补切换的PWM-on的电路分析图。图11是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在三相导通期间,互补切换的PWM-off的电路分析图。图12与图13是绘示本发明实施例的互补切换方案的电压与电流响应的模拟结杲图。图14是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在两相导通期间,高侧切换与互补切换的PWM-on的电路分析图。图15是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在两相导通期间,高侧切换的PWM-off的电路分析图。图16是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在两相导通期间,互补切换的PWM-off的电路分4斤图。图17是绘示本发明实施例的无刷马达系统的电路方块图。图18是绘示本发明实施例的马达控制电路Ml70较详细实施电路图。图19是绘示本发明实施例图18电路利用试波器的实验波形。图20是绘示本发明实施例马达控制电路的波形示意图。图21是绘示本发明实施例的马达控制方法的流程图。图22是绘示本发明实施例的控制电路的换相指示信号Ck与零交越指示信号Z,的波形图。11~13:定子线圈15~17:霍尔元件A171、B171、C171:定子线圏S201S206:开关电晶体Rs:等效串联电阻ia~i。定子线圈Te:马达的转距S401:上桥开关502:A节点的电流波形14:转子18:马达驱动电路A、B、C:节点Ls:等效电感、与EA~EC:反电动势电压源11~13的电流40:钳位电路501:A节点的电压波形503:[8]、[9]专利的侦测波形504、505、506:发生零交越的时侦测波形503的电压变化M170:马达控制电路S174-S176:下桥开关M171:无刷马达1702:零交越侦测单元TS:选择电路1701的输出端V加f-。n:第一反电动电压Z。:第一零交越判定信号182:第二零交越侦测电路Vef—。ff:第二反电动电压Z。ff:第二零交越判定信号va、vb、v。定子线圈的电压B181~B184:緩冲电路V181:参考电压产生电路Vsel。、V,":选择电路控制电压v,:pmi信号Zk:零交越指示信号S17H173:上桥开关RDC:阻抗元件1701:选择电路1703:控制电路Vs:选择电路1701的输出端电压Vidc:阻抗元件IW的跨压181:第一零交越侦测电路Vrefl:第一参考电压Vref2:第二参考电压1801:比例缩小电路Rl、R2:电阻S181:减法电路CP181、CP182:比较电路T191~T195:图19波形标注时间点fss:取样信号T201-T204:图20波形标注时间点S2101~S2117:本发明实施例的步骤具体实施方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的马达控制电路与方法及无刷马达系统其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效,详细说明如后。为了解决现有习知技术的问题,本发明提出了转子位置侦测方法、马达控制器及无刷马达。在说明此方法与装置之前,先对与马达位置息息相关的反电动势作分析。以下便以图2的三相马达作为举例,并且对其作数学与电路分析。首先,假设定子线圏11-13的等效串联电阻Rs为一固定值,并且假设定子线團1113的电感感量Ls相等。因此,此三相马达的节点A、B、C的电压Van、Vbn、Ven可以表示如下<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>接下来,假设传导阶段由A+C-转换到B+C-(附加说明A+C-指的是电流由A节点流向C节点,B+C-指的是电流由B节点流向C节点)时,A节点此时便处在非活跃状态(non-excited),也就是可以用来作反电动势的估测。但是,由于定子线圈ll具有电感Ls的特性,其电流必须连续,故在定子线圈11的电感尚未方文电完成,也就是电流ia尚未消失前,节点A的端电压将会被S202的基体二极管(bodydiode)箝制在接近接地准位。换句话说,在定子线圈11的电感Ls尚未放电完成,节点A并不可以用来作反电动势的估测。因此,若需使用节点A作反电动势的估测,首先必须要分成两个时间区段。第一个时间区段是三相导通期间,第二个时间区段是两相导通期间。所谓的三相导通期间,指的是在此期间,三相线圏11-13皆有电流。所谓的两相导通期间,指的是在此期间,三相线圈11~13只有两相有电流。在作分析说明之前,首先定义开关S201、S203、S205为高侧开关(high-sideswitch),开关S202、S204、S206为j氐侧开关(low-sideswitch)。而当传导阶段A+C-时重复的切换高侧开关S201来控制A节点到C节点的电流,就称作是高侧切换(high-sideswitching);重复的切换低側开关S202来控制A节点到C节点的电流,就称作是低侧切换(low-sideswitching);重复的切换高低侧开关S201以及S202来控制A节点到C节点的电流,就称作是互补切换(complementaryswitching)。另夕卜,在高侧切换或者是互补切换时,高侧开关导通称为PWM-on,高侧开关截止称之为更以上述^i殳开始作三相导通期间与两相导通期间的分析。首先先分析三相导通期间,高侧切换的情况。请参阅图6所示,是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在三相导通期间,高側切换在PWM-on状态的电路分析图。请参考图6,在PWM-on时,电流L由上桥开关S203流向节点B,再流向节点C;电流ia由下桥开关S202的基体二极管流向节点A,再流向节点C。节点A、B、C的节点电压Va、vb、v。分别可以表示如下、《-';及戶=''A其中,Vd为基体二极管的切入电压(cut-involtage),R卿为上桥开关S201、S203、S205的导通电阻,R咖为下桥开关S202、S204、S206的导通电阻。请参阅图7所示,是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在三相导通期间,高侧切换在PWM-off状态的电路分析图。请参考图7所示,在PWM-off时,电流"由下桥开关S204流向节点B,再流向节点C;电流ia由下桥开关S202的基体二极管流向节点A,再流向节点C。该节点A、B、C的节点电压va、vb、v。分别可以表示如下v。=-^请参阅图8与图9所示,是绘示本发明实施例的高侧切换方案的电压与电流响应的才莫拟结果图。请参考图8与图9,其中,开关S201S206的基体二极管的切入电压设定为IV,电阻Rd。设定为0.05Q,开关S201S206的导通电阻Rpon与Rnon皆设定为0.1Q。故图8与图9上的电压与电流便可以利用上述式子估测出来。接下来,分析三相导通期间,互补切换的情况。请参阅图IO所示,是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在三相导通期间,互补切换的PWM-on的电路分析图.请参考图10,根据图10,节点A、B、C的端电压v"vb、Vc可以表示如下v。va=r血Vc-4及腳=、请参阅图11所示,是绘示为本发明实施例的传导阶段B+C-在三相导通期间,互补切换的PWM-off的电路分析图。请参考图ll,根据图11,节点A、B、C的端电压v,、vb、i可以表示如下请参阅图12与图13所示,是绘示本发明实施例的互补切换方案的电压与电流响应的模拟结果图。由图12与图13便可以映证上述的分析。接下来,开始分析两相导通期间,高侧切换与互补切换的情况。请参阅图14所示,是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在两相导通期间,高側切换与互补切换的PWM-on的电路分析图。请参考图14,根据图14,该节点A、B、C的端电压Va、vb、Ve可以表示如下va=e"+v"=、请参阅图15所示,是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在两相导通期间,高侧切换的PWM-off的电路分析图。请参考图15所示,根据图l5,节点A、B、C的端电压Va、vb、Ve可以表示如下L=o请参阅图16所示,是绘示本发明实施例的传导阶段B+C-在两相导通期间,互补切换的PWM-off的电路分析图。请参考图16,根据图16,该节点A、B、C的端电压Va、vb、Ve可以表示如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>其中,Vn为三相线圏共同耦接的节点的电压,e迪为反电动势的总合。接下来,综合上述电路数学分析,可以得到以下几个结果。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>B+C-两相导通且PWM-off状态,高侧切换V。=5&一5(rf+!c"。")+5e删<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>e。=yva+^+,ci0)一^eramB+C-两相导通且PWM-off状态,互补切换<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>故藉由上述的分析可以看出,在BC两相导通期间,无论是PWM-on或PWM-off的状况下,都可以藉由该节点A的电压Va来得到A相的反电动势ea。更进一步来说,只要是任两相的定子线圈导通,且另一相的定子线圈无电流,就可以利用上述无电流定子线團耦接开关的节点侦测到反电动势。因此上述两相导通期间,无电流定子线圏所感应到的反电动势的数学式可以改写如下PWM-on状态,高侧切换与互补切换<formula>formulaseeoriginaldocumentpage22</formula>PWM-off状态,高侧切换PWM-off状态,互补切换:其中,e,为无电流定子线圈所感应到的反电动势,v。拜为无电流定子线團的端电压,Vde为输入直流电压,Vd为二极管的切入电压,e^为反电动势的总合。虽然上述仅推导高侧切换与互补切换,但是本领域具有通常知识的技术人员应当由上述推导便可以用上述方式推导出低侧切换(low-sideswitching)的数学分析。请参阅困17所示,是本发明实施例的无刷马达系统的电路方块图,此电路包括本发明实施例的马达控制电路M170、上桥开关S171S173、下桥开关S174S176、阻抗元件RDc以及无刷马达M171,其中此无刷马达M171包括3相定子线圈(statorcoil)A171、B171、C171,另外马达控制电路M170包括选择电路1701、零交越侦测单元1702以及控制电路1703。首先,选择电路1701主要是耦接定子线圏A171、B171以及C171上的A、B、C节点上。此选择电路1701是用以选择A、B、C三个节点的电压其中一个,并将上述所选择的电压反应到选择电路1701的输出端TS。其反应的规则如下当A节点所耦接的上、下桥开关正受到PWM控制,且C节点耦接的下桥开关导通时(高侧切换或互补切换),或当C节点所耦接的上、下桥开关正受到P画控制,且A节点耦接的下桥开关导通时(高侧切换或互补切换),或当A节点所耦接的上桥开关导通,且C节点耦接的下桥开关正受到PWM控制时(低側切换),或当C节点所耦接的上桥开关导通,且A节点耦接的下桥开关正受到PWM控制时(低侧切换),则反应B节点的电压到选择电路1701的输出端TS;同样的,当B节点所耦接的上、下桥开关正受到P窗控制,且C节点耦接的下桥开关导通时,或当C节点所耦接的上、下桥开关正受到PWM控制,且B节点耦接的下桥开关导通时,则反应A节点的电压到选择电路1701的输出端TS;同样道理,当A节点所耦接的上、下桥开关正受到PWM控制,且B节点耦接的下桥开关导通时,或当B节点所耦接的上、下桥开关正受到PWM控制,且A节点耦接的下桥开关导通时,则反应C节点的电压到选择电路1701的输出端TS。换句话说,选择电路1701的主要功能就M应非活跃状态(non-excited)的节点的电压Vs。零交越侦测单元1702耦接选择电路1701的输出端,并且接收选择电路1701的输出端的电压Vs。其1702主要的功能就是要去除电压Vs内的电源电压Vde成分以及阻抗元件的跨压Vide得到一个与反电动势(back-EMF)相关的一第一反电动电压Veraf-。n。在此可以参考上述推导结果(EQOl),由于在PWM-on的时候,若要得到反电动势e。pe,则必续要将V,扣掉一半比例的I,并且再扣掉一半比例的阻抗元件R。e的跨压Vi^i。nlW。得到第一反电动电压Lf-。n之后,接下来零交越侦测单元1702将第一反电动电压V,。n与第一参考电压V^作比较,输出第一零交越判定信号Z。n。接下来控制电路1703便根据零交越判定信号Z。n判定零交越发生时间以控制上述上、下桥开关S171-S176的切换,进一步达到控制马达的目的。上面的实施例仅^l述了依照本发明的精神所实施的马达系统与马达控制电路M170的一个型态。也就是PWM-on的状态下估计零交越发生时间的一种方案。由于控制电路1703的部分在本案申请前已经有许多不同的方式可以据以实施,且本案所改进的部分并非控制电路1703的部分,故在此实施例中,并未详加叙述有关于控制电路1703的部分,然而,在后面的实施例将会提出一种侦测零交越之后延迟30度相角的控制马达换相的方法。接下来,为了让本领域具有通常知识者更能了解并实施本发明的精神,且为了更加增进零交越时间点估测的准确度,以下再举几个更详尽的实施电路与方式。请参阅图18所示,是绘示本发明实施例的马达控制电路Ml70较详细实施电路图。请参考图18,在此马达控制电路M170可以划分为两个部分,第一个部分是第一零交越侦测电路181,第二个部分是第二零交越侦测电路182。第一零交越侦测电路181主要是如上述在PWM-on的状态下用V,。。与第一参考电压V^作比较,并且输出第一零交越判定信号Z。。第二零交越侦测电路182主要是在PWM-off的状态下,也就是当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关截止时,将选择电路1701的输出端的电压Vs作为第二反电动电压Vef-。ff,比较第二反电动电压Vemf—。与第二参考电压Vref2,输出第二零交越判定信号Z。ff。另外,在此实施例还包括一个取样电路183用以取样Z。n与Z。ff。请参考图18,选择电路1701以及第一零交越侦测电路181之前都有耦接一比例缩小电路1801,此实施例的比例缩小电路是以电阻分压来实现。由于定子线圏的电压Va、Vb、Ve、电源电压Vae以及阻抗元件Roc的跨压Vw在实际的电路上,电压可能会超过上述选择电路1701、第一与第二零交越侦测电路181、182的电压耐受度(voltageendurance),虽然上面的电路数学分析是可以直接利用上述Va、Vb、Ve、L以及Vi"得到V,。n与Vemf-。ff,然而若考虑电路耐压时,则可能需要一比例缩小电路1801以避免电路烧毁。故在此实施例中,上述V,、Vb、Vc、Vde以及V^分别被缩小某一个预定比例。在图18中被缩小比例的Va、Vb、Vc、V化以及Vue分别表示为Vas、Vbs、Vcs、Vdcs以Vidcs。第一零交越侦测电路181在此实施例中包括緩沖电路B181-B183、差动放大电路S181、参考电压产生电路V181以及比较电路CP181。第二零交越侦测电路182包括放大电路B184以及比较电路CP182。上述所有的緩冲电路B181~B183主要是对电压Vs、Vde以及V^作緩冲处理,避免负载效应影响电压的准确性。在理想的情况下,上述緩沖电路B181-B183是可以忽略的。差动放大电路S181中的电阻R1与R2用来调整电路增益。理论上,当Rl与R2相等时,V^,就会等于Vs减去(Vdcs+Vidcs)/2。故V相近。也就是说,此实施例中的V,。。可以视为一个随着反电动势变动的电压。若是增加R2/R1的比例,就可增加所估测反抗电动势电压的变化率,可以改善比较器输出由于电压变化緩慢所造成的短时脉脉沖干扰情况(glitch),增加零交越讯号判定的准确性。接下来,比较器的正端接收V,。"其负端接收参考电压产生电路V181所输出的第一参考电压In,其输出端输出第一零交越判定信号Z。。参考电压产生电路V181是通过V^。与Vseu的电压来决定第一参考电压Vw的大小。在此实施例中,V』与Vwn的电压是乙与接地电位二者其一。由图18的参考电压产生电路V181的电路图可以看出,当V^。与V^的电压都是高电位、时,第一参考电压Vr。n将会处在较高的电位;当V^。与Vse的电压都是接地时,第一参考电压Vw将会处在较低的电位;当V^。与V^的电压分别是高电位Vee以及接地时,第一参考电压U夸会处在较中间的电位。以下便配合实验波形说明V^。与、的电压的决定机制。请参阅图19所示,是绘示本发明实施例图18电路利用示波器的实验波形。在图19中有下列几个波形,分别是A节点电压Va、第一反电动电压VMf-。n、第一参考电压V^以及第一零交越判定信号Z。"上述波形是在BC相导通的情况下测量出来的波形。请参考图18与19,在T191T192期间,耦接节点B的上下桥开关S172、S175开始受到PWM的控制而动作,此时电流由B相线圈B171的节点B流向C相线圈C171的节点C,但是A相线圏A171所储存的能量还没有放电完成,也就是A相线圏A171仍有电流存在。此时T191-T192是无法从节点A测量出反电动势,此时的V,与V^的电压都是处在电源电压Vcc。在T192时间,A相线圈A171的能量放完,此时进入BC两相导通的状态。可以看到A节点电压Va瞬间下降,比原来较高的第一参考电压Vw,为低。此时的Vw。与V^的电压将会转变为一高一低,例如Vsel。等于电源电压Vcc、V^等于接地电压,或者是例如V^。等于接地电压、Vs。u等于电源电压V。故第一参考电压Vren将会由较高的电位转变为中间的电位。请注意,这种改善第一参考电压V^的方式,由于重载的时4美,图19上的电压Va下降的期间可能会非常短。若以专利[8]、[9]的做法将会发生图5中侦测不到零交越点505的情况。若以本实施例的方式,由于开始侦测的时间点T191便已经将第一参考电压设定为较高电位。故本实施例可以解决专利[8]、[9]的问题。在T193时间,第一反电动电压V^,又再度超过第一参考电压Vrefl,此时便表示反电动势由较低电位通过0电位往较高电位,也就是发生零交越。因此V,与V,en的电压将会被设定为接地电压,使得第一参考电压V^变为较低的电位,以开始判定B或C相线圈的反电动势是否发生零交越。由于示波器的探针数目有限制,因此在此实验波形图中并未显示出其他相线圏的节点电压。接下来,T194T195期间的运作原理与T191T193期间大致相同,由于T194-T195仅是反电动势是由较高电位转为较低电位,故此期间的操作仅止于电压高低相反,因此在此不予赘述。接下来,第二零交越侦测电路182的比较电路CP182的负端接收第二参考电压Vref2,比较电路CP182的正端耦接放大电路B184的输出端。基本上,第二参考电压V"n可以是接地电压。请参考上述推导出的方程式EQ02与EQ03,由于第二零交越侦测电路182主要是侦测PWM-off状态时的反电动势的变化,而经由证明,可以看到反电动势e。拜在PWM-off的状态下,是与V,直接相关的,与其他的参数关系不大。故在此只需要将选择电路1701的输出端的电压Vs与接地电压作比较便可以知道零交越的发生时间点。由于本实施例比起上面图17的实施例中,更加叙述了一个PWM-off状态下侦测零交越的第二零交越侦测电路182,最后取样电路183分别在PWM-on的情况取样Z。"PWM-off的情况取样Z。ff,最后由控制电路1703来决定如何切换开关。其中的原因请参考图20所示,图20是绘示本发明实施例马达控制电路的波形示意图。在图20中,包括了选择电路的输出电压Vs、PWM信号V,、第一零交越判定信号Z。n、第二零交越判定信号Z。ff、取样信号fss以及零交越指示信号Zk。在T201时间点,零交越正好发生,且正好发生在PWM-on的时候,取样信号fss取样到Z。"此时零交越指示信号Zk便会直接拉到高电位,表示零交越发生。而接下来的T202时间点,取样信号fss取样到Z。ff,由于被取样的Z。ff也是表示零交越发生,但是实际零交越发生点是在T201,故若只用Z。n或只用Z。ff都有可能造成T201与T202的时间误差。但是若使用图18的实施例,便可以修正这类误差。接下来,在T203时间点,取样信号fss先取样到Z。ff,表示零交越正好发生,且正好发生在PWM-off的时候,故此时零交越指示信号Zk便会直接拉到低电位。而接下来的T204时间点,取样信号"取样到Z。"零交越指示信号Zk便不会变动。由上述波形示意图《更可以看到,由于图18的实施例是同时利用PWM-on与PWM-off状态估测零交越,故可以更加精准的估测零交越发生时间。在此补充说明,上述实施例所使用的电路,基本上必须要用两个电源供应电压、与Vss。若要将供应电压改为V。。与接地电压时,仅需要将第一零交越侦测电路181的减法电路S181所输出的电压加上一个偏移电压,并且配合修改第一参考电压即可。而此种手段同样也可以用在第二零交越侦测电路182上的緩冲电路,并且配合修改第二参考电压。虽然上述实施例的电路并未揭露于实施例中,但是本发明的精神应当可以涵盖上述实施例。另外,上述的取样电路183虽然是绘示一个方块,但是本领域具有通常知识的技术人员应当知道,在一特定实施例,第一零交越侦测电路181与第二零交越侦测电路182仍可以分别内建一个取样电路,分别用以取样PWM-on与PWM-off的情况。此种特定实施例应当也涵盖在本发明的精神中。另外在此实施例中,取样信号f"中间有一非工作时间td。设定此非工作时间td主要是参考电压在改变时,可能会造成干扰,故在参考电压改变后的一段时间内暂停取样动作,避免零交越误判定。但是在其他实施例或是在理想的情况下,仍然可以取消此非工作时间td,故在此不予赘述。最后,在提供一种用以在零交越指示信号Zk延迟30度相角之后对马达作换相控制的控制电路的实施方式。下述的方式不需要像上述专利[10]必须要使用记忆体储存最长、中间与最短延迟换相时间,仅需要使用简单的计数电路便可以实施。请参阅图22所示,是绘示本发明实施例的控制电路的换相指示信号Ck与零交越指示信号Zk的波形图。理想上,当负栽固定,转速亦固定时,零交越指示信号Zk将会是;f艮稳定的波形,故将其延迟30度相角作为换相指示信号Ck会^艮容易达成。但是实际上,马达并不一定会维持相同的转速,且马达的负栽是会变动的,故马达系统需要一个将零交越指示信号L延迟30度相角的方法,以利马达做换相控制。请参阅图22所示,在此实施例中,除上述换相指示信号Ck与零交越指示信号Zk外,还包括了累加值P,~P4的示意图。请先参考累加值P,~P4,累加值Pi-h是用以在零交越指示信号Zk的1.5周期内,累加内定的累加值。请仔细参考累加值Pi,在每一段时间区段Yu-Yi3,累加值Pi的斜率都不同。Y"时间区段,累加值P,的斜率较小,相对的,累加到P,的值也较小。Yu时间区段,累加值P,的斜率较大,相对的,累加到P!的值也较大。Ya时间区段则是将累加值P,累加一负的值,直到累加值P,变为0,将换相指示信号"切换状态。上面的每一段时间Yu~Ya都代表了相位差60度。故理想上,换相指示信号Ck应当在每一段时间Yu~Yd的中间切换状态。然而实际上每一段时间Yu~Yd并非都是相同的,有时会因为负载或外部给的转速而有所不同。然而换相指示信号Ck切换状态的时间点,和此时间点之前的零交越指示信号Zk是息息相关的,其中以Yd区段的换相指示信号Ck来说,最相关的就是Yi3的时间长度,其次才是Yu的时间长度,最后才是Yu的时间长度。由于马达转速的快慢与零交越指示信号Zk的责任周期相关,另外马达的转速不容易瞬间改变。例如马达在YuYd时间加速转动,时间长度Yu将会较长,时间长度Yu将会较短。在理论上,时间长度Yd将会比时间长度Y"为短。因此在Yd期间的换相指示信号Ck将会与Yu最为相关,其次Yu,最后才是Yu。在此实施例的做法上,可以利用较高频的计数电路,利用此计数电路的工作时脉,在Yn时间区段,每一个时脉将累加值Pi累加x(例如1,权重较轻),在Yi2时间区段,每一个时脉将累加值P,累加y(例如2,权重普通),在Yu时间区段,每一个时脉将累加值Pi累加z(例如3,权重较重),在Yd时间区段,每一个时脉将累加值P,累加-m,其中m-(x+y+z)*2(因此在上述例子中,可以得出m为12)。当累加值P,被减为0时,则切换换相指示信号Ck的状态,如此〗更可以达到30度换相的目的。此方法最大的好处就是不需要如专利[10]的方式,用记忆体,上述实施例仅需要用简单的4个计数电路去计数累加值P,~P4,就可以达到准确的达到30度对马达作换相处理的目的。可以说是用极少的成本去达成与专利[IO]相同的目的。另外,上述的做法仅是一实施例,本领域具有通常知识者参考上述实施例应当可推知,若仅使用两个区段来做累加,亦可以达到上述的效果,差别只在于换相指示信号Ck的准确性没有上述实施例高。故累加的时间越多,换相指示信号Ck越准确。另外,虽然上述实施例是利用零交越指示信号Zk举例,但本领域具有通常知识的技术人员,在参考上述实施例之后应当可以知道,可以使用Z。。或Z。ff也可以达到相同的效果,故本发明不以此为限。上述图22的实施例的做法可以归纳为以下几个步骤以表示本发明的精神首先,计算换相指示信号Ck切换状态之前的i个零交越时间,其中此零交越时间定义包括下列(1)或(2):(l)零交越指示信号Zk的状态由第一状态转为第二状态到零交越指示信号Zk的状态由第二状态转为第一状态之间的时间;(2)零交越指示信号Zk的状态由第二状态转为第一状态到零交越指示信号Zk的状态由第一状态转为第二状态之间的时间,其中第k个零交越时间表示为Tk,其中i、k为自然数且0〈k-〈i。接下来,给予每一零交越时间一权重值,第k个零交越时间的权重值表示为Gk;接下来,定义延迟时间为Td=(G一T,+…+G一Tk+…+G,Ti)/2*(G,+…+Gi)。最后,在第l个零交越时间之后的延迟时间,转换换相指示信号G的状态。上述的实施例虽然提供了一个马达控制电路以及一马达系统,但是本发明的精神不应当只限制在上述几种电路型态。故本发明也提出了马达控制方法的实施例。请参阅图21所示,是绘示本发明实施例的马达控制方法的流程图。请参考图21,本发明的马达控制方法,包括以下步骤首先,提供一马达,此马达包括至少3相定子线圏,每一定子线圈包括第一端与第二端,上述定子线圏的第一端耦接一共同节点(步骤S2101)。提供第一电源电压(步骤S2102),例如是上述实施例的Vd£。提供至少3个上桥开关,分别耦接上述3相定子线圈的第二端与第一电源电压之间(步骤S2103)。提供至少3个下桥开关,分别耦接上述3相定子线圈的第二端与一阻抗元件Rm;的第一端之间,其中阻抗元件R。c的第二端接一第二电源电压,例如接地,且第二电源电压小于第一电源电压VdJ步骤S2104)。接下来,当该些定子线闺中,无电流通过第一定子线圏,且当第二定子线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,第三定子线圈的第二端所耦接的下桥开关导通时(步骤S2105),也就是两相导通期间,且另一相在PWM-on时,此时至少会包括以下子步骤侦测第三定子线圏的第二端的电压作为第一指定电压V。卿(步骤S2106)。侦测阻抗元件Roc两端的电压降(VoltageDrop)作为第二指定电压Vwe(步骤S2107)。利用第一电源电压Vdc、第一指定电压V,与第二指定电压V^判定是否发生零交越(步骤S2108)。上述的步骤S2107,依照上述较佳实施例的电路以及数学的推论,还会包括下列子步骤将V,、Vdd、V^分别缩小一特定比例得到v,、vdd、Vi"(步骤S2109)。将v。pen、vdd、v^依照2:1:1的比例混合为一反电动势讯号e,(步骤S2110)。以及当反电动势讯号大于一预定电压Vn,则判定PWM-on零交越发生(步骤S2111)。另外,在本发明较佳的实施方式中,当些定子线圈中,无电流通过该第一定子线圈,且当第二定子线圏的第二端所耦接的上桥开关截止,第三定子线圈的该第二端所耦接的下桥开关导通时(步骤S2112),也就是两相导通期间,且另一相在PWM-off时,此时至少会包括以下子步骤将第一指定电压V,缩小一特定比例得到一反电动势讯号e,(步骤S2113)。当反电动势讯号是大于一预定电压,则判定PWM-off零交越发生(步骤S2114)。最后判断PWM-on零交越与PWM-off零交越何者先发生(步骤S2115)。当PWM-on零交越先发生,则以PWM-on零交越为标准控制马达换相(步骤S2116)。当PWM-off零交越先发生,则以PWM-off零交越为标准控制马达换相(步骤S2117)。综上所述,本发明因采用当上述三相线圈中,电流由第二特定线圏的第二端流向第三特定线圈的第二端时,且无电流通过第一特定线團,便侦测第一线團的第二端的电压作为第一指定电压,且侦测直流感测电阻的电压降作为一第二指定电压。接下来利用第一指定电压、第二指定电压以及供应至马达的直流电压以估测零交越点以控制马达。因此不需要如现有习知技术般使用滤波电路,也不会造成侦测零交越发生相位延迟的问题。并且本发明实施例的电路可以通过侦测非活跃状态(non-excited)的定子线圈来侦测到零交越点,无论是PWM-on状态或是PWM-off状态。以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例,但是凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。权利要求1.一种马达控制方法,其特征在于其包括下列步骤提供一马达,包括至少3相定子线圈,每一定子线圈包括一第一端与一第二端,该些定子线圈的该第一端耦接一共同节点;提供一第一电源电压;提供至少3个上桥开关,分别耦接上述3相定子线圈的该第二端与该第一电源电压之间;提供至少3个下桥开关,分别耦接上述3相定子线圈的该第二端与一阻抗元件的第一端之间,其中该阻抗元件的第二端接一第二电源电压,且该第二电源电压小于该第一电源电压;当该些定子线圈中,无电流通过一第一定子线圈,且当一第二定子线圈的该第二端所耦接的上桥开关导通,一第三定子线圈的该第二端所耦接的下桥开关导通时侦测该第一定子线圈的该第二端的电压作为一第一指定电压;侦测该阻抗元件两端的电压降(VoltageDrop)作为一第二指定电压;以及利用该第一电源电压、该第一指定电压与该第二指定电压判定是否发生一第一零交越。2、根据权利要求1所述的马达控制方法,其特征在于其中定义该第一电压源为Vw、该第一指定电压为V。pen、该第二指定电压为Vide,则步骤"利用该第一电源电压、该第一指定电压与该第二指定电压以判定是否发生该第一零交越"包括将V。,、Vdd、Vidc分别缩小一特定比例得到v。pen、vdd、vidc;将v。pe、vdd、vw依照2:1:1的比例混合为一反电动势讯号;以及当该反电动势讯号大于一预定电压,则判定该第一零交越发生。3、根据权利要求1所述的马达控制方法,其特征在于其更包括下列步骤当该些定子线圈中,无电流通过该第一定子线圏,且当该第二定子线圈的该第二端所耦接的上桥开关截止,该第三定子线圈的该第二端所耦接的下桥开关导通时将该第一指定电压作一比例运算以判定是否发生一第二零交越。4、根振权利要求3所述的马达控制方法,其特征在于其中所述的"将该第一指定电压作一比例运算以判定是否发生该第二零交越"步骤包括将该第一指定电压缩小一特定比例得到一反电动势讯号;以及当该反电动势讯号是大于一预定电压,则判定该第二零交越发生。5、根据权利要求3所述的马达控制方法,其特征在于其更包括下列步骤判断该第一零交越与该第二零交越何者先发生;以及当该第一零交越与该第二零交越中,先发生一特定零交越时,则以该特定零交越控制该马达换相。6、一种马达控制电路,其特征在于其控制一马达,该马达包括至少3相定子线圈,每一定子线圈包括一第一端与一第二端,该些定子线圏的该第一端耦接一共同节点,该些定子线圈的该第二端耦接至少一上桥开关与至少一下桥开关,每一上桥开关分别用以决定一电源电压是否供应给该些定子线圈,每一下桥开关通过一阻抗元件耦接一共接电压,该马达控制电路包括一选择电路,耦接该些定子线圏的第二端,当该第一相线圈与该第二相线圈的第二端所耦接的上或下桥开关依照脉波宽度调变信号进行切换时,将第三相线圈的第二端的电压反应到选择电路的输出端作为一第一电压;一零交越侦测单元,耦接该选择电路的输出端,当第一相线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,去除该第一电压内的该电源电压成分以及该阻抗元件的跨压得到一第一反电动电压,比较该第一反电动电压与一第一参考电压,输出一第一零交越判定信号;以及一控制电路,根据该第一零交越判定信号判定零交越发生时间以控制该马达。7、根据权利要求6所述的马达控制电路,其特征在于其中所述的零交越侦测单元包括一第一零交越侦测电路,用以当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,去除该第一电压内的该电源电压成分以及该阻抗元件的跨压得到该第一反电动电压,比较该第一反电动电压与该第一参考电压,输出该第一零交越判定信号;以及一第二零交越侦测电路,用以当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关截止时,将该第一电压作为一第二反电动电压,比较该第二反电动电压与一第二参考电压,输出一第二零交越判定信号。8、根据权利要求7所述的马达控制电路,其特征在于其中所述的选择电路包括一第一比例缩小电路,用以将该第三定子线圏的第二端的电压缩小一预定比例得到该第一电压,且该第一零交越侦测电路包括一第二比例缩小电路,将该电源电压缩小该预定比例作为一第二电压,将该阻抗元件的跨压缩小该预定比例作为一第三电压;以及一类比差动放大电路,用以依照2:1:1的比例关系,将该第一电压减去该第二电压与该第三电压后i欠大,输出该第一反电动电压。9、根据权利要求8所述的马达控制电路,其特征在于其中所述的第一零交越侦测电路还包括一参考电压产生电路,用以产生该第一参考电压,其中当该第一相线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止,该第二相线圏的下桥开关导通,且该第三相线圏仍有电流由第一端流向第二端时,设定该第一参考电压为一较高电压准位,当该第一反电动电压的电压准位低于该较高电压准位时,设定该第一参考电压为一中间电压准位,当该第一反电动电压的电压准位高于该中间电压准位时,设定该第一参考电压为一较低电压准位;一比较电路,包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收该第一反电动电压,其负输入端接收该第一参考电压,其输出端输出一比较电压;以及一取样电路,耦接该比较电路的输出端,接收该比较电压,用以在第一定子线圏的上桥开关导通时,取样该比较电压,以得到该第一零交越判定信号。10、根据权利要求8所述的马达控制电路,其特征在于其中所述的第一零交越侦测电路还包括一参考电压产生电路,用以产生该第一参考电压,其中当该第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止,该第二相线圈的下桥开关导通,且该第三相线圈仍有电流由第二端流向第一端时,设定该第一参考电压为一较低电压准位,当该第一反电动电压的电压准位高于该较高电压准位时,设定该第一参考电压为一中间电压准位,当该第一反电动电压的电压准位低于该中间电压准位时,设定该第一参考电压为一较高电压准位;一比较电路,包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收该第一反电动电压,其负输入端接收该第一参考电压,其输出端输出一比较电压;以及一取样电路,耦接该比较电路的输出端,接收该比较电压,用以在第一定子线圈的上桥开关导通时,取样该比较电压,以得到该第一零交越判定信号。11、根据权利要求7所述的马达控制电路,其特征在于其中所述的第二零交越侦测电路包括一比较电路,包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收该第二反电动电压,其负输入端接收该第二参考电压,其输出端输出一比较电压;以及一取样电路,耦接该比较电路的输出端,接收该比较电压,用以在第一定子线闺的上桥开关导通时,取样该比较电压,以得到该第二零交越判定信号。12、根据权利要求7所述的马达控制电路,其特征在于其中所述的控制电5^收该第一、该第二零交越判定信号以得到一零交越指示信号,并根据该零交越指示信号,输出一换相指示信号,其中切换该换相指示信号的状态的规则如下计算该换相指示信号切换状态之前的i个零交越时间,其中该些零交越时间定义包括下列(1)或(2):(l)该零交越指示信号的状态由第一状态转为第二状态到该零交越指示信号的状态由第二状态转为第一状态之间的时间,(2)该零交越指示信号的状态由第二状态转为第一状态到该零交越指示信号的状态由第一状态转为第二状态之间的时间,其中第k个零交越时间表示为Tk,其中i、k为自然数且0〈k-〈i;给予每一零交越时间一权重值,第k个零交越时间的权重值表示为Gk;定义一延迟时间L为Td=(G^T,+…+G浐Tk+…+G^Ti)/2*(d+…+Gi);以及在第l个零交越时间之后的该延迟时间,转换该换相指示信号的状态。13、一种无刷马达系统,其特征在于其包括一马达,包括至少3相定子线圏,每一定子线圈包括第一端与第二端,该些定子线圈的该第一端耦接一共同节点;多个上桥开关,每一定子线圏的第二端与一电源电压之间至少耦接该些上桥开关的其中一个上桥开关,每一上桥开关分别用以决定一电源电压是否供应给该些定子线圈;一阻抗元件,其第一端耦接一共接电压;多个下桥开关,每一定子线圏的第二端与该阻抗元件的第二端之间至少耦接该些下桥开关的其中一个下桥开关;一选择电路,耦接该些定子线圈的第二端,当该第一相线圈与该第二相线圈的第二端所耦接的上或下桥开关依照脉波宽度调变信号进行切换时,将第三相线圈的第二端的电压反应到选择电路的输出端作为一第一电压;一零交越侦测单元,耦接该选择电路的输出端,当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,去除该第一电压内的该电源电压成分以及该阻抗元件的跨压得到一第一反电动电压,比较该第一反电动电压与一第一参考电压,输出一第一零交越判定信号;以及一控制电路,根据该零交越判定信号判定零交越发生时间以控制该马达。14、根据权利要求13所述的无刷马达系统,其特征在于其中所述的零交越侦测单元包括一第一零交越侦测电路,用以当第一相线圈的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止时,去除该第一电压内的该电源电压成分以及该阻抗元件的跨压得到该第一反电动电压,比较该第一反电动电压与该第一参考电压,输出该第一零交越判定信号;以及一第二零交越侦测电路,用以当第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关截止时,将该第一电压作为一第二反电动电压,比较该第二反电动电压与一第二参考电压,输出一第二零交越判定信号。15、根据权利要求14所述的无刷马达系统,其特征在于其中所述的选择电路包括一第一比例缩小电路,用以将该第三定子线圈的第二端的电压缩小一预定比例得到该第一电压,且该第一零交越侦测电路包括一第二比例缩小电路,将该电源电压缩小该预定比例作为一第二电压,将该阻抗元件的跨压缩小该预定比例作为一第三电压;以及一类比差动放大电路,用以依照2:1:1的比例关系,将该第一电压减去该第二电压与该第三电压后放大,输出该第一反电动电压。16、根据权利要求15所述的无刷马达系统,其特征在于其中所述的第一零交越侦测电路还包括一参考电压产生电路,用以产生该第一参考电压,其中当该第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止,该第二相线圏的下桥开关导通,且该第三相线圈仍有电流由第一端流向第二端时,设定该第一参考电压为一较高电压准位,当该第一反电动电压的电压准位低于该较高电压准位时,设定该第一参考电压为一中间电压准位,当该第一反电动电压的电压准位高于该中间电压准位时,设定该第一参考电压为一较低电压准位;一比较电路,包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收该第一反电动电压,其负输入端接收该第一参考电压,其输出端输出一比较电压;以及一取样电路,耦接该比较电路的输出端,接收该比较电压,用以在第一定子线圈的上桥开关导通时,取样该比较电压,以得到该第一零交越判定信号。17、#4^权利要求15所述的无刷马达系统,其特征在于其中所述的第一零交越侦测电路还包括一参考电压产生电路,用以产生该第一参考电压,其中当该第一相线圏的第二端所耦接的上桥开关导通,下桥开关截止,该第二相线圈的下桥开关导通,且该第三相线圏仍有电流由第二端流向第一端时,设定该第一参考电压为一较低电压准位,当该第一反电动电压的电压准位高于该较高电压准位时,设定该第一参考电压为一中间电压准位,当该第一反电动电压的电压准位低于该中间电压准位时,设定该第一参考电压为一较高电压准位;一比较电路,包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收该第一反电动电压,其负输入端接收该第一参考电压,其输出端输出一比较电压;以及一取样电路,耦接该比较电路的输出端,接收该比较电压,用以在第一定子线圏的上桥开关导通时,取样该比较电压,以得到该第一零交越判定信号。18、根据权利要求14所述的无刷马达系统,其特征在于其中所述的第二零交越侦测电路包括一比较电路,包括正输入端、负输入端以及输出端,其正输入端接收该第二反电动电压,其负输入端接收该第二参考电压,其输出端输出一比较电压;以及一取样电路,耦接该比较电路的输出端,接收该比较电压,用以在第一定子线圃的上桥开关导通时,取样该比较电压,以得到该第二零交越判定信号。19、根据权利要求14所述的无刷马达系统,其特征在于其中所述的控制电路接收该第一、该第二零交越判定信号以得到一零交越指示信号,并根据该零交越指示信号,输出一换相指示信号,其中切换该换相指示信号的状态的规则如下计算该换相指示信号切换状态之前的i个零交越时间,其中该些零交越时间定义包括下列(1)或(2):(l)该零交越指示信号的状态由第一状态转为第二状态到该零交越指示信号的状态由第二状态转为第一状态之间的时间,(2)该零交越指示信号的状态由第二状态转为第一状态到该零交越指示信号的状态由第一状态转为第二状态之间的时间,其中第k个零交越时间表示为Tk,其中i、k为自然数且0〈k^i;给予每一零交越时间一权重值,第k个零交越时间的权重值表示为Gk;定义一延迟时间L为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>,以及在第1个零交越时间之后的该延迟时间,转换该换相指示信号的状态。20、一种马达控制方法,其特征在于其包括下列步骤提供一零交越指示信号以及一换相指示信号;计算该换相指示信号切换状态之前的i个零交越时间,其中该些零交越时间定义包括下列(1)或(2):(l)该零交越指示信号的状态由第一状态转为第二状态到该零交越指示信号的状态由第二状态转为第一状态之间的时间,(2)该零交越指示信号的状态由第二状态转为第一状态到该零交越指示信号的状态由第一状态转为第二状态之间的时间,其中第k个零交越时间表示为Tk,其中i、k为自然数且0〈k-〈i;给予每一零交越时间一权重值,第k个零交越时间的权重值表示为Gk;定义一延迟时间L为Td=(G,V…+G,Tk+…+G,Ti)/2*(G一…+Gi);以及在第l个零交越时间之后的该延迟时间,转换该换相指示信号的状态。全文摘要本发明是有关于一种马达控制电路与方法及无刷马达系统,为一种马达控制方法、电路及无刷马达,此马达包括三相线圈,每一线圈的第一端耦接共同节点,此方法包括当上述三相线圈中,无电流通过第一特定线圈,电流由第二特定线圈的第二端流向第三特定线圈的第二端时侦测第一线圈的第二端的电压作为第一指定电压;侦测直流感测电阻的电压降作为第二指定电压;利用第一指定电压、第二指定电压与供应至马达的直流电压估测零交越点以控制马达。本发明可以做到在PWM-on状态下侦测马达的零交越点,进一步控制马达的换相,另外还可以配合PWM-off时侦测马达的零交越点而可以减少换相误差,非常适于实用。文档编号H02P6/18GK101257271SQ20071000048公开日2008年9月3日申请日期2007年2月26日优先权日2007年2月26日发明者郑光耀申请人:旺玖科技股份有限公司
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