可调整马达转速的马达驱动装置及其驱动方法
【专利摘要】一种可调整马达转速的马达驱动装置及其驱动方法，其是由一PWM转换电路、振荡电路、比较器、控制单元所组成，通过PWM转换电路将输入的可调最高设定电压信号(VH)、可调最低设定电压信号(VL)与控制信号转换成一模拟信号(VTH)，再将此模拟信号与经由振荡电路所产生的一三角波信号(TRI)，通过比较器作比较，使其输出一驱动信号至控制单元以控制马达的转速。通过本发明通过调整不同的可调最高设定电压信号(VH)、可调最低设定电压信号(VL)与三角波信号(TRI)，可调整不同的转速曲线，进而达到改变马达转速的功能，以增加对马达转速控制的灵活度。
【专利说明】可调整马达转速的马达驱动装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种马达驱动装置及其驱动方法，特别是有关于一种可以调整马达转速的马达驱动装置及其驱动方法；通过本发明的可调整转速的马达驱动电路及其驱动方法能够调整不同的马达转速曲线，以达到改变马达转速的功能。
【背景技术】
[0002]传统以脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制马达驱动的方式，无法达到转速曲线可调的功能，都是以输入的工作周期(Duty cycle)是多少，相对应到马达输出的转速就是多少。举例来说，请参阅图1，为现有的脉宽调制控制马达驱动的输出曲线示意图，如图1所示，PWM的工作周期为0%至100%，当PWM的工作周期为50%时，则相对应马达会输出50%的转速，因此在马达转速的控制曲线就会呈现出一种线性的曲线。
[0003]然而，当使用者想要依据实际操作状态而改变马达的转速时，通常会通过改变输入的PWM工作周期，或是改变马达的线圈设计。但上述两种方式都有实际操作上的困难。例如:当想要随着实际操作状况来改变控制器输入的PWM工作周期时，就必须改变整个系统的控制方式；而若要改变马达的线圈时，则必须更换马达。
[0004]因此，本发明提供一种可调整马达转速的马达驱动装置及其驱动方法，通过调整不同的可调最高设定电压信号(VH)、可调最低设定电压信号(VL)与三角波信号(TRI)之间的电压设定，使马达驱动装置能够调整不同的马达转速曲线，使其具有改变马达转速的功能，以增加PWM对马达转速控制的应用灵活度。
【发明内容】
[0005]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可调整马达转速的马达驱动装置，通过PWM转换电路将输入的可调最高设定电压信号(VH)、可调最低设定电压信号(VL)与控制信号转换成模拟信号(VTH)，再将此模拟信号与振荡电路所产生的三角波信号(TRI)经由比较器作比较后，以产生一个输出驱动信号，再将此输出驱动信号送至控制单元以控制马达的转速。因此本发明可借此马达驱动装置来调整不同的马达转速曲线，进而达到改变马达转速的功能，并增加对马达转速控制的灵活度。
[0006]本发明又一主要目的在于提供一种可调整马达转速的马达驱动方法，是通过调整不同的最高设定电压信号(VH)、最低设定电压信号(VL)与三角波信号(TRI)，能够调整不同的马达转速曲线，以达到改变马达转速的功能。
[0007]依据上述的各项目的，本发明提供一种可调整马达转速的马达驱动装置，包括:一PWM转换电路,具有一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端以及一输出端，其中第一输入端与一控制信号连接，第二输入端与一可调最高设定电压信号(VH)连接，第三输入端与一可调最低设定电压信号(VL)连接，并由输出端输出一模拟信号(VTH)，其中，该模拟信号可通过调整该控制信号、该可调最高设定电压信号(VH)或该可调最低设定电压信号(VL)来改变；一振荡电路，用于产生一三角波信号(TRI); —比较器，其一第一输入端与振荡电路所产生的三角波信号连接，其一第二输入端与PWM转换电路所输出的模拟信号连接，用于比较三角波信号与模拟信号以产生一驱动信号；以及一控制单元，用于接收驱动信号以控制一马达。
[0008]本发明提供一种可调整马达转速的马达驱动方法，包括:提供一 PWM转换电路，其具有一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端以及一输出端，其中第一输入端与一 PWM信号连接，第二输入端与一可调最高设定电压信号(VH)连接，第三输入端与一可调最低设定电压信号(VL)连接，并由该输出端输出一模拟信号(VTH);提供一振荡电路,用于产生一三角波信号；提供一比较器，用于比较模拟信号与三角波信号以产生一驱动信号；以及提供一控制单元，用于接收驱动信号以控制一马达；其中，通过调整可调最高设定电压信号(VH)或可调最低设定电压信号(VL)来改变模拟信号(VTH)的曲线。
[0009]经由本发明所提供的可调整马达转速的马达驱动装置及其驱动方法，使得马达驱动装置通过调整控制信号、可调最高设定电压信号(VH)、可调最低设定电压信号(VL)以产生一模拟信号后，再将此一模拟信号与三角波信号(TRI)进行比较并产生一驱动信号，通过此驱动信号来控制不同的马达转速曲线，使得本发明的马达驱动装置可以达到改变马达转速的功能，进一步增加马达应用的灵活度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的现有脉宽调制控制马达驱动的输出曲线示意图；
[0011]图2为本发明的马达驱动装置架构图；
[0012]图3为本发明的PWM转换电路图；
[0013]图4为本发明的转换后模拟信号输出结果示意图；
[0014]图5A为本发明的第一实施例波形图；
[0015]图5B为本发明的第一实施例的转速曲线图；
[0016]图6A为本发明的第二实施例波形图；
[0017]图6B为本发明的第二实施例的转速曲线图；
[0018]图7A为本发明的第三实施例波形图；
[0019]图7B为本发明的第三实施例的转速曲线图；
[0020]图8为本发明的马达驱动方法流程图。
[0021]【主要元件符号说明】
[0022]PWM转换电路10模拟信号VTH
[0023]振荡电路12三角波信号TRI
[0024]比较器14第一运算放大器OPl
[0025]控制单元16第二运算放大器0P2
[0026]马达18第二运算放大器0P3
[0027]反相器20第一开关元件TGl
[0028]控制信号101第二开关元件TG2
[0029]可调最高设定电压信号102 输出节点VA
[0030]可调最低设定电压信号103 公共节点N
[0031]第一电阻 Rl第二电阻R2[0032]第一电容 Cl第二电容C2
[0033]驱动信号S_DR步骤 800、801、802、803
【具体实施方式】
[0034]由于本发明主要是提供一种马达驱动装置及其驱动方法，是通过PWM转换电路将输入的可调最高设定电压信号(VH)、可调最低设定电压信号(VL)与控制信号转换成模拟信号(VTH)，再将此模拟信号与振荡电路所产生的三角波信号(TRI)，经由比较器作比较后，以产生一个输出驱动信号，再将此输出驱动信号送至控制单元以控制马达的转速。而与本发明有关的马达的基本原理与功能，已为相关【技术领域】技术人员所能清楚，因此以下文中的说明，仅针对与本发明马达驱动装置及其驱动方法其特征处进行详细说明。此外，在下述内文中的附图，也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不意图。
[0035]首先，请参阅图2，为本发明的马达驱动装置架构图。如图2所示，马达驱动装置包括:一 PWM转换电路10,具有一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端以及一输出端，其中第一输入端与一控制信号101连接, 第二输入端与一可调最高设定电压信号(VH) 102连接，第三输入端与一可调最低设定电压信号(VL) 103连接,并由输出端输出一模拟信号(VTH)，其中控制信号为一 PWM信号(例如:一个由个人计算机系统所提供的PWM信号)，且该模拟信号可通过调整该控制信号、该可调最高设定电压信号(VH)或该可调最低设定电压信号(VL)来改变；一振荡电路12，用于产生一三角波信号(TRI)，其中三角波信号可在一高电压电平与一低电压电平之间调整；一比较器14,其一第一输入端与振荡电路12所产生的三角波信号(TRI)连接，其一第二输入端与PWM转换电路10所输出的模拟信号(VTH)连接，用于比较三角波信号(TRI)与模拟信号(VTH)以产生一驱动信号(S_DR);以及一控制单元16，用于接收驱动 信号(S_DR)以控制一马达18，其中马达为一单相马达或一三相马达。
[0036]接着，请参阅图3，为本发明的PWM转换电路图。如图3所示，PWM转换电路10具有一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端以及一输出端，其中第一输入端与一控制信号101连接，第二输入端与一可调最高设定电压信号(VH) 102连接，第三输入端与一可调最低设定电压信号(VL) 103连接，并由输出端输出一模拟信号(VTH)，其中该控制信号为一PWM信号(例如:一个由个人计算机系统所提供的PWM信号)，且该模拟信号可通过调整该控制信号、该可调最高设定电压信号(VH)或该可调最低设定电压信号(VL)来改变^PWM转换电路进一步包含一第一运算放大器(OPl)，具有一正输入端电性连接于可调最高设定电压信号102、一负输入端，以及一输出端电性连接于负输入端；一第二运算放大器(0P2),具有一正输入端电性连接于可调最低设定电压信号103、一负输入端，以及一输出端电性连接于负输入端；一第一开关兀件(TGl),具有接收一第一输入信号的一输入端稱接至第一运算放大器(OPl)、耦接至一输出节点(VA)的一输出端、耦接至控制信号101的一控制端以及耦接至一公共节点(N)的一连接端，第一开关元件(TGl)会根据控制信号101而决定是否导通第一输入信号，其中第一开关兀件(TGl)为一传输闸；一第二开关兀件(TG2),具有接收一第二输入信号的一输入端耦接至第二运算放大器(0P2)、耦接至输出节点(VA)的一输出端、耦接至控制信号101的一控制端以及耦接至该公共节点(N)的一连接端，第二开关元件(TG2)会根据控制信号101而决定是否导通第二输入信号，其中第二开关元件(TG2)为一传输闸；一反相器20,具有一输入端用于接收控制信号101,而其输出端相连于公共节点(N);以及一低通滤波电路22，其用于将输出节点(VA)所产生的一电压转换成模拟信号(VTH)，其中低通滤波电路22为一二阶低通滤波电路，进一步包含一第一电阻(Rl)，具有一第一端，耦接至输出节点(VA)，以及一第二端；一第二电阻(R2)，具有一第一端，耦接至第一电阻(Rl)的第二端，以及一第二端；一第一电容(Cl),具有一第一端,稱接至第二电阻(R2)，以及一第二端耦接至接地端；一第三运算放大器(OP3)，具有一正输入端电性连接于第二电阻(R2)与第一电容(Cl)间的接点、一负输入端，以及一输出端电性连接于负输入端，用于输出模拟信号(VTH);以及一第二电容(C2),具有一第一端,f禹接至第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)间的接点，以及一第二端耦接至第三运算放大器(OP3)的输出端。
[0037]当控制信号101经由PWM转换电路10的第一输入端输入至PWM转换电路10后，可通过PWM转换电路10的第二输入端输入的可调最高设定电压信号(VH) 102与PWM转换电路10的第三输入端输入的可调最低设定电压信号(VL) 103来转换成一模拟信号(VTH)，其中控制信号101为一 PWM信号，其工作周期(Duty cycle)可由0%至100%变化，而可调最高设定电压信号(VH) 102与可调最低设定电压信号(VL) 103则可经由外部输入设定。当经由外部输入设定完成后，可调最高设定电压信号(VH) 102会输入至第一运算放大器(OPl)的正输入端，经第一运算放大器(OPl)运算后经输出端输出第一输入信号至第一开关元件(TGl)的输入端；可调最低设定电压信号(VL) 103会输入至第二运算放大器(0P2)的正输入端，经第二运算放大器(0P2)运算后经输出端输出第二输入信号至第二开关元件(TG2)的输入端；而控制信号101会与反相器20的输入端、第一开关兀件(TGl)的控制端以及第二开关元件(TG2)的控制端连接，利用控制信号101将可调最高设定电压信号(VH) 102通过第一运算放大器(OPl)运算后输出到输出节点(VA)或是将可调最低设定电压信号(VL) 103通过第二运算放大器(0P2)运算后输出到输出节点(VA)，之后再经由一低通滤波电路22将输出节点(VA)取样到的可调最高设定电压信号(VH) 102或可调最低设定电压信号(VL) 103转换成一模拟信号(VTH)输出至比较器14，进而控制马达18。
[0038]再接着，请参阅图4并配合图3，图4为本发明的转换后模拟信号(VTH)输出结果示意图。如图4所示，模拟信号(VTH)通过控制信号101控制可调最高设定电压信号(VH)或可调最低设定电压信号(VL)输出至输出节点(VA)并将其转换输出，其中模拟信号(VTH)通过一转换公式转换，转换公式如下式(I)所示:
[0039]VTH = (VH-VL) X 控制信号其工作周期(Duty cycle)+VL (I)
[0040]然而，设定不同的可调最高设定电压(VH)或可调最低设定电压信号(VL)经转换公式转换后会产生不同的模拟信号(VTH)结果。举例来说，若将输入的控制信号其工作周期(Duty cycle)固定为20%，也就是将PWM信号其工作周期(Duty cycle)固定为20%，观察设定不同的可调最高设定电压信号(VH)或可调最低设定电压信号(VL)所产生的模拟信号(VTH);例如:当设定可调最高设定电压信号(VH) = 5V、可调最低设定电压信号(VL)=OV时，经转换公式转换后可产生模拟信号(VTH) = IV;当设定可调最高设定电压信号(VH) = 3.75V、可调最低设定电压信号(VL) = 1.25V时，经转换公式转换后可产生模拟信号(VTH) = 1.75V;而当设定可调最高设定电压信号(VH) = 3V、可调最低设定电压信号(VL) = 1.5V时，经转换公式转换后可产生模拟信号(VTH) = 1.8V。若将输入的控制信号(也就是PWM信号)其工作周期(Duty cycle)固定为60%,观察设定不同的可调最高设定电压信号(VH)或可调最低设定电压信号(VL)所产生的模拟信号(VTH)，例如:当设定可调最高设定电压信号(VH) =5V、可调最低设定电压信号(VL) =OV时，经转换公式转换后可产生模拟信号(VTH) = 3V;当设定可调最高设定电压信号(VH) = 3.75V、可调最低设定电压信号(VL) = 1.25V时，经转换公式转换后可产生模拟信号(VTH) = 2.75V ;而当设定可调最高设定电压信号(VH) = 3V、可调最低设定电压信号(VL) = 1.5V时，经转换公式转换后可产生模拟信号(VTH) =2.4V。经由上面所述，当控制信号(也就是PWM信号)其工作周期(Duty cycle)由0%至100%变化时,设定不同的可调最高设定电压信号(VH)或可调最低设定电压信号(VL)，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会呈现一种线性的变化。然而，通过调整控制信号、可调最高设定电压信号(VH)或可调最低设定电压信号(VL)可用来改变模拟信号，再将产生的模拟信号与振荡电路12所产生的三角波信号(TRI)做比较会产生一驱动信号，其驱动信号用于产生不同输出转速比(Duty%)以控制马达转动，可达到改变马达转速的功能。
[0041]因此，请先参阅图5A，为本发明的第一实施例的波形示意图。如图5A所示，第一实施例是先将三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，并将可调最高设定电压信号(VH)固定在3.75V去调整可调最低设定电压信号(VL)，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)将其与三角波信号(TRI)比较，并且观察其输出转速比(Duty% )；因此进一步分成三种状态来说明比较的结果:0RG(VH = 3.75V、VL = 1.25V)、CASEl (VH =
3.75V、VL = OV)、CASE2(VH = 3.75V、VL = 2.25V);首先，假设于 ORG 的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)固定在3.75V，而可调最低设定电压信号(VL)设为1.25V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在1.25V至3.75V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty% )，所产生的结果如图5A的ORG波形图，由于模拟信号(VTH)的结果与三角波信号(TRI)的高电压及低电压一致，因此其输出转速比(Duty%)会呈一线性变化；其次，假设于CASEl的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)固定在3.75V，而可调最低设定电压信号(VL)改设为0V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在OV至3.75V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty%)，所产生的结果如图5A的CASEl波形图，由于模拟信号(VTH)由OV开始变化，当模拟信号(VTH)变化至1.25V时才会与三角波信号(TRI)接触，此时才开始会有输出转速比(Duty% )，因此模拟信号(VTH)在OV至1.25V时没有输出转速比(Duty% );再其次，假设于CASE2的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)固定在3.75V，而可调最低设定电压信号(VL)改设为2.25V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在2.25V至3.75V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty%)，所产生的结果如图5A的CASE2波形图，当模拟信号(VTH)为2.25V时即与三角波信号(TRI)接触，此时的电位也高于三角波信号(TRI)的低电压1.25V，因此于CASE2状态一开始就有输出转速比(Duty% )。
[0042]之后，将ORG (VH = 3.75V、VL = 1.25V)、CASEl (VH = 3.75V、VL = 0V)、CASE2 (VH=3.75V、VL = 2.25V)此三种状态的输出转速比(Duty% )依据控制信号(也就是PWM信号)其工作周期比(Duty cycle)转换成转速曲线，请参阅图5B并配合图5A，如图5B所示，为本发明的第一实施例的转速曲线图，横轴为控制信号(也就是PWM信号)其工作周期(DutyCyCle% )，纵轴为马达输出转速比(Duty %)，观察ORG状态下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由O %至100%的变化，依据图5A所述，模拟信号(VTH)的结果会与三角波信号(TRI)的高电压及低电压一致，因此其马达输出转速曲线会呈一线性的变化；接着，观察其CASEl状态下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由O %至100 %的变化，依据图5A所述，由于模拟信号(VTH)由OV开始变化，当模拟信号(VTH)变化至1.25V时才会与三角波信号(TRI)接触，此时才开始会有输出转速比(Duty% )，因此模拟信号(VTH)于OV至1.25V时是没有输出转速比(Duty% )，如图5B的CASEl转速曲线，在工作周期(Dutycycle)为33%时马达才开始有转速的输出；再观察其CASE2状态下的转速曲线在工作周期(Dutycycle)由O %至100 %的变化，依据图5A所述当模拟信号(VTH)为2.25V时即与三角波信号(TRI)接触，此时的电位也高于三角波信号(TRI)的低电压1.25V，因此于一开始就有马达转速的输出，如图5B的CASE2转速曲线在工作周期(Duty cycle)为0%时就有40%的马达输出转速比(Duty%);综合以上所述，第一实施例可用于当马达转速降低到某种程度后，可适应不同马达及不同系统需求来做调整，当马达需要维持最低散热能力时，就可以调整到CASE2的设定；若是系统在此时不需要做散热，并且要求节能模式时，则可以调整到CASEl的设定，当PWM信号小于33%后(可依系统需求调整)，马达就不会输出信号。以上这两种系统需求，可通过调整可调最低设定电压信号(VL)即可调整马达于低转速时的输出(如图5B的虚线所示)。
[0043]接着，请继续参阅图6A，为本发明的第二实施例的波形图。如图6A所示，第二实施例是先将三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，并将可调最低设定电压信号(VL)固定在1.25V去调整可调最高设定电压信号(VH)，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)将其与三角波信号(TRI)比较并且观察其输出转速比(Duty% );因此进一步分成三种状态来说明比较结果:0RG(VH = 3.75V、VL = 1.25V) ,CASEl (VH = 2.9V、VL=1.25V)、CASE2(VH = 5V、VL = 1.25V);首先，假设于 ORG (VH = 3.75V,VL = 1.25V)的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)设为3.75V，而可调最低设定电压信号(VL)固定在1.25V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在1.25V至3.75V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty% )，所产生的结果如图6A的ORG波形图，由于模拟信号(VTH)的结果与三角波信号(TRI)的高电压及低电压一致，因此其输出转速比(Duty% )会呈一线性变化；其次，假设于CASEl (VH = 2.9V、VL = 1.25V)的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)设为2.9V，而可调最低设定电压信号(VL) —样固定在1.25V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在1.25V至2.9V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty% )，所产生的结果如图6A的CASEl波形图，当模拟信号(VTH)为1.25V时即与三角波信号(TRI)接触，此时的电位与三角波信号(TRI)的低电压1.25V—致，因此于一开始就有输出转速比(Duty% )，但由于模拟信号(VTH)的最高变化为2.9V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V低，因此所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty% )小；再其次，假设于CASE2 (VH=5V、VL = 1.25V)的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)设为5V，而可调最低设定电压信号(VL) —样固定在
1.25V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在1.25V至5V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty%)，所产生的结果如图6A的CASE2波形图，当模拟信号(VTH)为1.25V时即与三角波信号(TRI)接触，此时的电位与三角波信号(TRI)的低电压1.25V—致，因此于一开始就有输出转速比(Duty%)，但由于模拟信号(VTH)的最高变化为5V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V高，因此所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty% )大。
[0044]之后，将ORG (VH = 3.75V.VL = 1.25V) ,CASEl (VH = 2.9V,VL = 1.25V)、CASE2(VH=5V、VL = 1.25V)此三种状态的输出转速比(Duty% )依据控制信号(也就是PWM信号)其工作周期比(Duty cycle)转换成转速曲线，请参阅图6B并配合图6A，如图6B所示，为本发明的第二实施例的转速曲线图，横轴为控制信号(也就是PWM信号)其工作周期(Duty cycled )，纵轴为马达输出转速比(Duty% )，观察ORG状态下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由O %至100 %的变化，依据图6A所述，模拟信号(VTH)的结果会与三角波信号(TRI)的高电压及低电压一致，因此其马达输出转速曲线会呈线性的变化；接着，观察其CASEl状态下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由0%至100%的变化，依据图6A所述，当模拟信号(VTH)为1.25V时即与三角波信号(TRI)接触，此时的电位与三角波信号(TRI)的低电压1.25V—致，因此于一开始就有输出转速比(Duty% )，但由于模拟信号(VTH)的最高变化为2.9V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V低，因此所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty% )小，如图6B的CASEl转速曲线，在工作周期(Duty cycle)为100%时只有67%的马达输出转速比(Duty% );再观察其CASE2状态下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由0%至100%的变化，依据图6A所述当模拟信号(VTH)为1.25V时即与三角波信号(TRI)接触，此时的电位与三角波信号(TRI)的低电压1.25V—致，因此于一开始就有输出转速比(Duty% )，但由于模拟信号(VTH)的最高变化为5V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V高，因此所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty% )大，如图6B的CASE2转速曲线，在工作周期(Duty cycle)为67%时就达到100%的马达输出转速比(Duty %);综合以上所述，第二实施例可用于不同系统需求对应马达散热能力的设定，如系统所需的散热能力，不需要很大时，可调整到CASEl的设定，如系统所需的散热能力，需要提早输出到最大，则可调整到CASE2的设定，因此当VGA或是CPU等散热风扇温度过高时，为了有效调节温度可通过调整可调最高设定电压信号(VH)即调整马达于高转速时的输出(如图6B的虚线所示是代表可调整的范围)，借以快速降低散热风扇的温度。
[0045]接着，请继续参阅图7A，为本发明的第三实施例的波形图。如图7A所示，第三实施例是先将三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定1.25V，并同时去调整可调最低设定电压信号(VL)与可调最高设定电压信号(VH)，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)将其与三角波信号(TRI)比较并且观察其输出转速比(Duty%);因此进一步分成三种状态来说明比较结果:ORG (VH = 3.75V、VL = 1.25V)、CASE I (VH = 3V、VL = 2V)、CASE2 (VH = 5V、VL = 0V);首先，假设于 ORG (VH = 3.75V、VL = 1.25V)的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最低设定电压信号(VL)设为1.25V，而可调最高设定电压信号(VH)设为3.75V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在1.25V至3.75V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty %)，所产生的结果如图7A的ORG波形图，由于模拟信号(VTH)的结果与三角波信号(TRI)的高电压及低电压一致，因此其输出转速比(Duty%)会呈一线性变化；其次，假设于CASEl (VH = 3V、VL = 2V)的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)设为3V，而可调最低设定电压信号(VL)设为2V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在2V至3V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty% )，所产生的结果如图7A的CASEl波形图，当模拟信号(VTH)为2V时即与三角波信号(TRI)接触，因此于一开始就有输出转速比(Duty% )，且此时的电位会高于三角波信号(TRI)的低电压1.25V，因而所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为1.25V时的输出转速比(Duty% )大，再者由于模拟信号(VTH)的最高变化为3V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V低，因而所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty% )小；接着，再假设于CASE2 (VH = 5V、VL = 0V)的状态下，其三角波信号(TRI)的高电压固定为3.75V、低电压固定为1.25V，将可调最高设定电压信号(VH)设为5V，而可调最低设定电压信号(VL)设为0V，经转换公式转换后所产生的模拟信号(VTH)的结果会在OV至5V间变化，将其与三角波信号(TRI)的高电压及低电压比较并观察其输出转速比(Duty% )，所产生的结果如图7A的CASE2波形图，由于模拟信号(VTH)由OV开始变化，当模拟信号(VTH)为1.25V时才会与三角波信号(TRI)接触，此时才开始会有输出转速比(Duty% )，但由于模拟信号(VTH)的最高变化为5V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V高，因此所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty% )大。
[0046]之后，将 ORG (VH = 3.75V.VL = 1.25V) ,CASEl (VH = 3V,VL = 2V)、CASE2 (VH = 5V、VL = 0V)此三种状态的输出转速比(Duty% )依据控制信号(也就是PWM信号)其工作周期比(Duty cycle)转换成转速曲线，请参阅图7B并配合图7A，如图7B所示，为本发明的第三实施例的转速曲线图，横轴为控制信号(也就是PWM信号)其工作周期(Duty cycle%),纵轴为马达输出转速比(Duty% ),观察ORG状态下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由0%至100%的变化，依据图7A所述，模拟信号(VTH)的结果会与三角波信号(TRI)的高电压及低电压一致，因此其马达输出转速会呈一线性的变化；接着，观察其CASEl情况下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由O %至100%的变化，依据图7A所述，当模拟信号(VTH)为2V时即与三角波信号(TRI)接触，因此于一开始就有输出转速比(Duty% )，且此时的电位会高于三角波信号(TRI)的低电压1.25V，因而所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为1.25V时的输出转速比(Duty% )大，再者由于模拟信号(VTH)的最高变化为3V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V低，因而所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty% )小，如图7B的CASEl转速曲线，在工作周期(Duty cycle)为0%就有30%的马达输出转速比(Duty%)，而当工作周期(Duty cycle)为100%时则只有70%的马达输出转速比(Duty% );再观察其CASE2状态下的转速曲线在工作周期(Duty cycle)由0%至100%的变化,依据图7A所述，由于模拟信号(VTH)由OV开始变化，当模拟信号(VTH)为1.25V时才会与三角波信号(TRI)接触，此时才开始会有输出转速比(Duty%)，但由于模拟信号(VTH)的最高变化为5V较三角波信号(TRI)的高电压3.75V高，因此所输出转速比(Duty% )会比ORG状态下于模拟信号(VTH)为3.75V时的输出转速比(Duty%)大，如图6B的CASE2转速曲线，在工作周期(Duty cycle)为25%时马达才开始有转速的输出，而在工作周期(Duty cycle)为67%时马达输出转速比(Duty^ )就达100% ;综合以上所述，第三实施例通过同时调整可调最高设定电压信号(VH)与可调最低设定电压信号(VL)即可借以同时调整马达于高转速与低转速时的输出(如图7B的虚线所示)，借以能满足不同马达的需求并可适用于不同应用场合，增加马达应用的灵活度。
[0047]最后，请参阅图8，为本发明的马达驱动方法流程图。如图8所示，马达驱动方法，包含以下步骤:
[0048]步骤800:提供一 PWM转换电路；其PWM转换电路具有一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端以及一输出端，其中第一输入端与一 PWM信号连接,第二输入端与一可调最高设定电压信号(VH)连接，第三输入端与一可调最低设定电压信号(VL)连接，并由输出端输出一模拟信号(VTH)，其中通过调整PWM信号、可调最高设定电压信号(VH)或可调最低设定电压信号(VL)可改变模拟信号(VTH)，接着进入步骤801。
[0049]步骤801:提供一振荡电路；其振荡电路用于产生一三角波信号，而三角波信号可在一高电压电平与一低电压电平之间调整，接着进入步骤802。
[0050]步骤802:提供一比较器；其比较器用于比较模拟信号(VTH)与三角波信号(TRI)以产生一驱动信号(S_DR)，最后进入步骤803。
[0051]步骤803:提供一控制单元；其控制单元用于接收比较器所产生的驱动信号以控制一马达。 [0052]虽然本发明以前述的优选实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作一些的更改与修饰，因此本发明的专利保护范围须视所附的权利要求所界定者为准。
【权利要求】
1.一种可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，包括: 一 PWM转换电路,具有一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端以及一输出端，其中该第一输入端与一控制信号连接，该第二输入端与一可调最高设定电压信号(VH)连接，该第三输入端与一可调最低设定电压信号(VL)连接，并由该输出端输出一模拟信号,其中，该模拟信号可通过调整该控制信号、该可调最高设定电压信号(VH)或该可调最低设定电压信号(VL)来改变； 一振荡电路， 用于产生一三角波信号； 一比较器，其一第一输入端与该振荡电路所产生的该三角波信号连接，其一第二输入端与该PWM转换电路所输出的该模拟信号连接，用于比较该三角波信号与该模拟信号以产生一驱动信号；以及 一控制单元，用于接收该驱动信号以控制一马达。
2.根据权利要求1所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该PWM转换电路进一步包括: 一第一运算放大器，具有一正输入端电性连接于该可调最高设定电压信号、一负输入端，以及一输出端电性连接于该负输入端； 一第二运算放大器，具有一正输入端电性连接于该可调最低设定电压信号、一负输入端，以及一输出端电性连接于该负输入端； 一第一开关兀件，具有接收一第一输入信号的一输入端稱接至该第一运算放大器、率禹接至一输出节点的一输出端、耦接至该控制信号的一控制端以及耦接至一公共节点的一连接端，该第一开关元件根据该控制信号而决定是否导通该第一输入信号； 一第二开关元件，具有接收一第二输入信号的一输入端耦接至该第二运算放大器、耦接至该输出节点的一输出端、耦接至该控制信号的一控制端以及耦接至该公共节点的一连接端，该第二开关元件根据该控制信号而决定是否导通该第二输入信号； 一反相器，具有一输入端用于接收该控制信号，以及一输出端相连于该公共节点；以及 一低通滤波电路，其用于将该第一节点所产生的一电压转换成该模拟信号。
3.根据权利要求1所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该控制信号为一 PWM信号。
4.根据权利要求1所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该三角波信号可于一高电压电平与一低电压电平之间调整。
5.根据权利要求1所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该马达为一单相马达。
6.根据权利要求1所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该马达为一三相马达。
7.根据权利要求2所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该第一开关元件与该第二开关元件为一传输闸。
8.根据权利要求2所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该低通滤波电路进一步包括: 一第一电阻，具有一第一端，稱接至该第一节点，以及一第二端； 一第二电阻，具有一第一端，耦接至该第一电阻的该第二端，以及一第二端；一第一电容，具有一第一端，耦接至该第二电阻，以及一第二端耦接至接地端； 一第三运算放大器，具有一正输入端电性连接于该第二电阻与该第一电容间的接点、一负输入端，以及一输出端电性连接于该负输入端，用于输出该模拟信号；以及 一第二电容，具有一第一端，耦接至该第一电阻与该第二电阻间的接点，以及一第二端耦接至该第三运算放大器的输出端。
9.根据权利要求8所述可调整马达转速的马达驱动装置，其特征在于，该低通滤波电路为一二阶低通滤波电路。
10.一种可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，包括: 提供一 PWM转换电路，其具有一第一输入端、一第二输入端、一第三输入端以及一输出端，其中该第一输入端与一 PWM信号连接，该第二输入端与一可调最高设定电压信号(VH)连接，该第三输入端与一可调最低设定电压(VL)信号连接，并由该输出端输出一模拟信号; 提供一振荡电路，用于产生一三角波信号； 提供一比较器，用于比较该模拟信号与该三角波信号以产生一驱动信号；以及 提供一控制单元，用于接收该驱动信号以控制一马达； 其中，通过调整该PWM信号、该可调最高设定电压信号(VH)或该可调最低设定电压信号(VL)来改变该模拟信号。
11.根据权利要求10所述可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，该PWM转换电路进一步包括:` 一第一运算放大器，具有一正输入端电性连接于该可调最高设定电压信号、一负输入端，以及一输出端电性连接于该负输入端； 一第二运算放大器，具有一正输入端电性连接于该可调最低设定电压信号、一负输入端，以及一输出端电性连接于该负输入端； 一第一开关兀件，具有接收一第一输入信号的一输入端稱接至该第一运算放大器、率禹接至一第一节点的一输出端、耦接至该控制信号的一控制端以及耦接至一公共节点的一连接端，该第一开关元件根据该控制信号而决定是否导通该第一输入信号； 一第二开关元件，具有接收一第二输入信号的一输入端耦接至该第二运算放大器、耦接至该第一节点的一输出端、耦接至该控制信号的一控制端以及耦接至该公共节点的一连接端，该第二开关元件根据该控制信号而决定是否导通该第二输入信号； 一反相器，具有一输入端用于接收该控制信号，以及一输出端相连于该公共节点；以及 一低通滤波电路，其用于将该第一节点所产生的一电压转换成该模拟信号。
12.根据权利要求10所述可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，该三角波信号可于一高电压电平与一低电压电平之间调整。
13.根据权利要求10所述可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，该马达为一单相马达。
14.根据权利要求10所述可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，该马达为一三相马达。
15.根据权利要求11所述可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，该第一开关元件与该第二开关元件为一传输闸。
16.根据权利要求11所述可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，该低通滤波电路进一步包括: 一第一电阻，具有一第一端，稱接至该该第一节点，以及一第二端； 一第二电阻，具有一第一端，耦接至该第一电阻的该第二端，以及一第二端； 一第一电容，具有一第一端，耦接至该第二电阻，以及一第二端耦接至接地端； 一第三运算放大器，具有一正输入端电性连接于该第二电阻与该第一电容间的接点、一负输入端，以及一输出端电性连接于该负输入端，用于输出该模拟信号；以及 一第二电容，具有一第一端，耦接至该第一电阻与该第二电阻间的接点，以及一第二端耦接至该第三运算放大器的输出端。
17.根据权利要求16所述可调整马达转速的马达驱动方法，其特征在于，该低通滤波电路为一二阶低通滤波电路。`
【文档编号】H02P29/00GK103684208SQ201210359905
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】李灯辉, 余国庸 申请人:晶致半导体股份有限公司