马达驱动电路与马达驱动方法与流程

本发明涉及一种马达驱动电路与马达驱动方法，特别是指一种在不同的转速下都能使马达的线圈电流的波形趋近理想弦波的马达驱动电路与马达驱动方法。

背景技术：

根据马达的转子磁条其不同的充磁形状，以及马达的线圈在磁场中运动所产生的反电动势的波形，有些马达的线圈电流适合方波、有些则适合弦波，还有些马达需要配合线圈的电感特性作额外的开关。

一般来说，若以弦波电压驱动马达，由于其驱动力的传导较平顺，可大幅降低马达侧向力的作用，达到降低振动噪音的效果。实务上，针对适合弦波的线圈电流的马达，电路设计者常将提供给马达的三相驱动电压的波形由弦波调整成双拱形的波形。

只是，由于其他因素的影响，如：电路组件的非理想特性，即使将提供给马达的三相驱动电压的波形由弦波调整成双拱形的波形，还是无法使马达的线圈电流呈现较为理想的弦波波形，此种情况在马达转速较低时尤其明显。

技术实现要素：

为了使马达的线圈电流呈现较为理想的弦波波形，本发明提供了一种马达驱动电路与一种马达驱动方法。

本发明所提供的马达驱动电路包括驱动电压产生电路、转速命令侦测电路、校正电路与乘法器。校正电路连接于转速命令侦测电路，且乘法器连接于驱动电压产生电路与校正电路。驱动电压产生电路提供预设驱动电压。转速命令侦测电路侦测由系统端提供的工作周期信号并据以产生转速命令信息。校正电路根据转速命令信息产生调整信号。乘法器将预设驱动电压与调整信号相乘，以产生驱动电压，使得马达的线圈电流的波形为弦波。于本发明所提供的马达驱动电路中，调整信号代表在一特定转速命令下预设驱动电压须被调整的比例。

于本发明所提供的马达驱动电路的一实施例中，调整信号的波形由多个主节点决定。同时，校正电路对应地储存有多个数值曲线图，且每一数值曲线图纪录有相应的主节点在不同转速命令下的一数值。

本发明所提供的马达驱动方法是用以控制前述本发明所提供的马达驱动电路，以产生驱动电压驱动一马达。因此，此种马达驱动方法大致包括以下步骤：提供一预设驱动电压；侦测由系统端提供的工作周期信号，并据以产生转速命令信息；根据转速命令信息产生调整信号；以及将预设驱动电压与调整信号相乘，以产生驱动电压，使得马达的线圈电流的波形为弦波。同样地，于本发明所提供的马达驱动方法中，调整信号代表在一特定转速命令下预设驱动电压须被调整的比例。

总的来说，本发明所提供的马达驱动电路与马达驱动方法的主要特色在于，能够在不同转速下自动地将提供给马达的三相驱动电压作调整，使得马达的线圈电流即便在其他因素的影响下(如：电路组件的非理想特性)也能呈现较为理想的弦波波形。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是这些说明与附图说明书附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利要求作任何的限制。

附图说明

图1为根据本发明一例示性实施例绘示的马达驱动电路的方块图。

图2a为根据本发明一例示性实施例绘示的预设驱动电压的示意图。

图2b为根据本发明一例示性实施例绘示的调整信号的示意图。

图3a图3b为根据本发明一例示性实施例绘示的数值曲线的示意图。

图4a与图4b分别为一般马达驱动电路运作时马达的线圈电流的波形模拟结果，以及根据本发明一例示性实施例绘示的马达驱动电路运作时马达的线圈电流的波形模拟结果。

图5为根据本发明一例示性实施例绘示的马达驱动方法的流程图。

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，类似数字始终指示类似组件。

将理解的是，虽然第一、第二、第三等用语可使用于本文中用来描述各种组件或组件，但这些组件或组件不应被这些用语所限制。这些用语仅用以区分一个组件或组件与另一组件或组件。因此，下述讨论的第一组件或组件，在不脱离本发明的教示下，可被称为第二组件或第二组件。

[马达驱动电路的一实施例]

请参照图1，图1为根据本发明一例示性实施例绘示的马达驱动电路的方块图。如图1所示，本实施例所提供的马达驱动电路包括驱动电压产生电路10、转速命令侦测电路20、校正电路30与乘法器40。转速命令侦测电路20连接于校正电路30，且乘法器40连接于驱动电压产生电路10与校正电路30。

驱动电压产生电路10用以提供一预设驱动电压vdet给马达。转速命令侦测电路20用以侦测由一系统端sys提供的一工作周期信号pwm。由于此工作周期信号pwm用以决定马达的转速命令，故转速命令侦测电路20便可根据此工作周期信号pwm获知系统端sys所决定的马达的转速命令，故转速命令侦测电路20便能据以产生代表马达的转速命令的转速命令信息iduty。本实施例所提供的马达驱动电路的主要工作原理在于，从转速命令侦测电路20接收代表马达的转速命令的转速命令信息iduty后，校正电路30会根据转速命令信息iduty产生调整信号r。接着，乘法器40将预设驱动电压vdet与调整信号r相乘，以产生驱动电压提供给马达。

校正电路30根据转速命令信息iduty所产生的调整信号r代表在马达的一特定转速命令下，预设驱动电压vdet须被调整的比例。也就是说，预设驱动电压vdet会因为和调整信号r相乘而被调整。值得注意的是，于本实施例中，经调整的预设驱动电压vdet提供给马达将可使得马达的线圈电流的波形趋近理想的弦波。

于以下的叙述中，将进一步说明校正电路30根据转速命令信息iduty产生调整信号r的细节。

请参照图2a，图2a为根据本发明一例示性实施例绘示的预设驱动电压的示意图。如图2a所示，考虑到马达的线圈的等效电路特性，驱动电压产生电路10所产生的预设驱动电压vdet被设计为呈现双拱形的波形。为便于说明，图2a中的预设驱动电压vdet的波形的分辨率被设计为8bit(即，可将预设驱动电压vdet的波形以256个点相连来描绘)，但本发明于此并不限定。

请参照图2b，图2b为根据本发明一例示性实施例绘示的调整信号的示意图。于本实施例中，调整信号r的波形由多个主节点n1-n12决定，且每一个主节点n1-n12会对应到图2a中预设驱动电压vdet的波形中的其中一个点。举例来说，于图2a与图2b中，调整信号r的波形的主节点n3对应到预设驱动电压vdet的波形中的点a，且调整信号r的波形的主节点n6对应到预设驱动电压vdet的波形中的点b。

图2b所示的调整信号r代表在马达的一特定转速命令下预设驱动电压须被调整的比例。为了使马达的线圈电流呈现较为理想的弦波波形，提供给马达的预设驱动电压vdet将被调整。请同时参照图2a与图2b，以利理解。假设调整信号r的波形中各个主节点n1-n12的初始值为50％，当马达的线圈电流偏低而使其波形偏离理想的弦波的时间点对应至预设驱动电压vdet的波形中的点a，调整信号r(即，预设驱动电压vdet须被调整的比例)会被提高(如图2b所示，主节点n3的数值由50％被拉高到100％)，使得提供给马达的预设驱动电压vdet因为乘上调整信号r而等效地被提高(如图2a所示，预设驱动电压vdet的波形中的点a被拉高成点a’)。相反地，当马达的线圈电流偏高而使其波形偏离理想的弦波的时间点对应至预设驱动电压vdet的波形中的点b，调整信号r(即，预设驱动电压vdet须被调整的比例)会被降低(如图2b所示，主节点n6的数值由50％被拉高到30％)，使得提供给马达的预设驱动电压vdet因为乘上调整信号r而等效地被降低(如图2a所示，预设驱动电压vdet的波形中的点b被拉高成点b’)。

接着请参照图3a与图3b，图3a为根据本发明一例示性实施例绘示的数值曲线的示意图。

于本实施例中，校正电路30储存有多个如图3a与图3b所示的数值曲线图cur1、cur2。较详细的说，每一个数值曲线图对应调整信号r的波形中的一个主节点。承上例，假设调整信号r的波形是由12个主节点n1-n12来决定，那么校正电路30便会储存有12个数值曲线图，举例来说，这些数值曲线图即如图3a与图3b所示的数值曲线图cur1、cur2，但本发明于此并不限定调整信号r的波形中主节点的个数(等同于校正电路30所储存的数值曲线图的个数)。

于图3a中，数值曲线图cur1所对应的是调整信号r的波形中的主节点n1，而数值曲线图cur2所对应的是调整信号r的波形中的主节点n2。再者，每一个数值曲线图，如：数值曲线图cur1、cur2，纪录有相应的主节点，如：主节点n1、n2在马达的不同转速命令d下被设定的数值。举例来说，图3a中的数值曲线图cur1所对应的是图2b中调整信号r的波形中的主节点n1，数值曲线图cur1便纪录了主节点n1在马达的不同转速命令d下被设定的数值，如：当马达的工作周期为10％、50％、90％等等。

校正电路30根据由转速命令侦测电路20所产生的转速命令信息iduty便可获知马达的转速命令d。于是，根据马达的转速命令d，校正电路便可利用各个数值曲线图获知各个主节点的数值，以产生调整信号r。举例来说，当马达的工作周期为50％时，校正电路便可透过数值曲线图cur1得知主节点n1在马达的工作周期为50％时被设定的数值为100％，且透过数值曲线图cur2得知主节点n2在马达的工作周期为50％时被设定的数值为50％。在得知于马达的某一转速命令d下调整信号r的波形中的各个主节点被设定的数值后，校正电路30便可根据所述多个数值产生于马达的某一转速命令d下的调整信号r。

值得注意的是，于本实施例中，在设计各个主节点的数值曲线图时，为便于实务操作，可将各个主节点于不同转速命令d下的初始数值设定为50％，接着再根据马达于不同转速命令d下的线圈电流将各个主节点于不同转速命令d下的数值由50％向上或向下调整。进一步说明，以数值曲线图cur1来看，由于主节点n1在马达的工作周期为50％时的数值由50％被向上调整为100％(即，图3a中数值曲线图cur1的点c被向上调整到点c’)，表示在马达的工作周期为50％时，预设驱动电压的波形中对应主节点n1的点的数值须被调升一倍，以使得马达的线圈电流增加；而以数值曲线图cur2来说，由于主节点n2在马达的工作周期为50％时的数值维持在初始设定的50％(即，图3b中数值曲线图cur2的点e被维持在同一个位置)，表示在马达的工作周期为50％时，预设驱动电压的波形中对应主节点n2的点的数值不需要被调升或调降。然而，本发明于此并不限定在设计数值曲线图时各个主节点的初始数值。

须说明的是，于本实施例中，调整信号r的波形的分辨率等于预设驱动电压的波形的分辨率。假设图2a中的预设驱动电压的波形的分辨率被设计为8bit(即，可将预设驱动电压的波形以256个点相连来描绘)，调整信号r的波形的分辨率也会被设计为8bit(即，可将调整信号r的波形以256个点相连来描绘)。也就是说，若图2a、2b中的预设驱动电压的波形的分辨率被设计为8bit，校正电路30便会被设计为根据256个点的数值来产生调整信号r。以前述举例来说，这256个点包括12个主节点n1-n12以及主节点n1-n12之间的244个子节点。校正电路30在根据各个主节点被设定的数值产生调整信号r时，会利用内插法计算这244个子节点的数值。在根据数值曲线图cur1-cur12查找出主节点n1-n12的数值，并利用内插法计算出主节点n1-n12之间的244个子节点的数值后，校正电路30便可根据主节点n1-n12的数值以及所有子节点的数值产生调整信号r。

亦须说明的是，实际上，透过预先设定的查找表，直接将预设驱动电压的波形中各点的数值调升或调降也能够达到调整预设驱动电压，进而调整马达的线圈电流的效果。然而，此作法除了需要容量很大的储存装置来储存数量可观的查找表之外，如前述，驱动电压产生电路10所提供的预设驱动电压的波形是非线性的双拱形，若直接将预设驱动电压的波形中各点的数值调升或调降便会破坏预设驱动电压原始的非线性波形。因此，于本实施例中，舍弃前述作法，采用乘法器40将预设驱动电压与调整信号r相乘的作法来调整预设驱动电压。由于调整信号r的波形中各点的数值是一比例，故将预设驱动电压的波形中各点的数值分别乘以一比例并不会破坏预设驱动电压原始的非线性波形。简言之，本实施例所提供的马达驱动电路采用乘法器40将预设驱动电压与调整信号r相乘的作法来调整预设驱动电压可以维持预设驱动电压的非线性度。

请参照图4a与图4b，图4a与图4b分别为一般马达驱动电路运作时马达的线圈电流的波形模拟结果，以及根据本发明一例示性实施例绘示的马达驱动电路运作时马达的线圈电流的波形模拟结果。

由图4a可以看出，一般马达驱动电路运作时，若以弦波电压驱动马达，即便已提供波形由弦波调整成双拱形的驱动电压来驱动马达，还是会因为其他因素的影响，如：电路组件的非理想特性，无法使马达的线圈电流i呈现较为理想的弦波波形。然而，于本实施例中，校正电路30会根据马达不同的转速命令提供不同的调整信号r来调整预设驱动电压vdet。针对马达的线圈电流i偏低而使其波形偏离理想弦波的情形，校正电路30所产生的调整信号r会使得提供给马达的预设驱动电压vdet被提高。另一方面，针对马达的线圈电流i偏高而使其波形偏离理想弦波的情形，校正电路30所产生的调整信号r会使得提供给马达的预设驱动电压vdet被降低。因此，由图4b可以看出，本实施例所提供的马达驱动电路运作时，虽然前述其他因素的影响依旧存在，但透过校正电路30所产生的调整信号r，马达的线圈电流i能呈现较为理想的弦波波形。

[马达驱动方法的一实施例]

图5为根据本发明一例示性实施例绘示的马达驱动方法的流程图。

如图5所示，本实施例所提供的马达驱动方法包括以下步骤：提供预设驱动电压(步骤s510)；侦测由系统端提供的工作周期信号，据以产生转速命令信息(步骤s520)；根据工作周期信号产生调整信号(步骤s530)；以及将预设驱动电压与调整信号相乘，以产生驱动电压，使得马达的线圈电流的波形为弦波(步骤s540)。

本实施例所提供的马达驱动方法可由图1所示的马达驱动电路来实施。请同时参照图1与图5，于步骤s510中，预设驱动电压由驱动电压产生电路10提供，且于步骤s520中，由转速命令侦测电路20侦测系统端sys提供的工作周期信号pwm，据以产生转速命令信息iduty。由于此工作周期信号pwm用以决定马达的转速命令，故转速命令侦测电路20便可根据此工作周期信号pwm获知系统端sys所决定的马达的转速命令，故转速命令侦测电路20便能据以产生代表马达的转速命令的转速命令信息iduty。接着，于步骤s530中，由校正电路30根据转速命令侦测电路20所产生的转速命令信息iduty产生调整信号r。最后，于步骤s540中，由乘法器40将预设驱动电压vdet与调整信号r相乘，以产生驱动电压(即，预设驱动电压vdet*调整信号r)。

根据前述说明可知，于步骤s530中，校正电路30根据转速命令信息iduty所产生的调整信号r代表在马达的一特定转速命令下，预设驱动电压vdet须被调整的比例。另可知，于步骤s540中所产生的驱动电压是预设驱动电压vdet透过校正电路30所产生的调整信号r调整而产生的，且其被提供给马达后将可使得马达的线圈电流的波形趋近理想的弦波。

因此，本实施例所提供的马达驱动方法可控制前述实施例所提供的马达驱动电路来提供驱动电压驱动一马达，使得此马达的线圈电流的波形能趋近理想的弦波。然须说明的是，由于本实施例所提供的马达驱动方法可由图1所示的马达驱动电路来实施，故本实施例所提供的马达驱动方法的其他细节可参照前述实施例所提供的马达驱动电路的相关描述，于此便不重复叙述。

[实施例的可能功效]

总的来说，透过本发明的马达驱动电路与马达驱动方法的运作，能够针对马达的全转速来提供相对应的调整信号，使得马达在经调整的预设驱动电压的驱动下，即便存在其他因素的影响(如：电路组件的非理想特性)，马达的线圈电流也能呈现较为理想的弦波波形，使得马达振动噪音处于理想范围。

除此之外，本发明的马达驱动电路与马达驱动方法是采用乘法器将预设驱动电压与调整信号相乘的作法来调整预设驱动电压，因此可维持预设驱动电压的非线性度。

还须说明地是，于前述说明中，尽管已将本发明技术的概念以多个示例性实施例具体地示出与阐述，然而本领域技术人员将理解，在不背离由以下权利要求所界定的本发明技术的概念的范围的条件下，可对其作出形式及细节上的各种变化。