專利名稱：低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種無刷直流馬達(dá)風(fēng)扇驅(qū)動電路，尤指一種能有效改善噪音的無刷直流馬達(dá)的驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
無刷直流馬達(dá)常見的有單相全波及雙相半波兩種驅(qū)動型態(tài)，目前為了使無刷直流馬達(dá)具有溫控或容易調(diào)整馬達(dá)轉(zhuǎn)速的功能，其驅(qū)動IC主要采用脈寬調(diào)變驅(qū)動器，請配合參閱圖4所示，即為目前一種采用脈寬調(diào)變控制轉(zhuǎn)速的無刷直流馬達(dá)驅(qū)動電路方塊圖，其包含有一脈寬調(diào)變驅(qū)動器50，其包含有一霍爾信號輸入端、一PWM輸入端、一低轉(zhuǎn)速設(shè)定端、一頻率產(chǎn)生輸出端及一重置端，其時序信號輸入端連接一振蕩電路501約輸出幾十K的振蕩頻率；一史密斯觸發(fā)電路53，其輸出端連接至該脈寬調(diào)變驅(qū)動器50的霍爾信號輸入端，其輸入端則供霍爾傳感器(圖中未示)連接；一鎖住偵測及自動啟動電路54，連接于該史密斯觸發(fā)電路53、該振蕩電路501及該脈寬調(diào)變驅(qū)動器50的重置端；及一全橋電路51，連接于該脈寬調(diào)變驅(qū)動器50的輸出端與單線圈52之間。
上述馬達(dá)驅(qū)動電路主要通過史密斯觸發(fā)電路53將霍爾傳感器的弦波輸出信號轉(zhuǎn)換為脈波信號，再輸入至該脈寬調(diào)變驅(qū)動器50的霍爾信號輸入端。該脈寬調(diào)變驅(qū)動器50依照PWM信號及低轉(zhuǎn)速設(shè)定端輸入電壓，判斷控制轉(zhuǎn)速為高或低，若PWM信號大于低轉(zhuǎn)速設(shè)定端電壓，則代表控制馬達(dá)呈高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，則該脈寬調(diào)變驅(qū)動器會依照霍爾方波信號，控制對全橋電路51輸出高脈寬的PWM驅(qū)動信號，令輸入單線圈52電流增加提高轉(zhuǎn)速，反之，則調(diào)低輸出至全橋電路的PWM驅(qū)動信號，以降低轉(zhuǎn)速。
請配合參閱圖5A、B、C所示，為脈寬調(diào)變驅(qū)動器50輸出至全橋電路51的PWM驅(qū)動信號及線圈電流IL的波形圖，由圖中可所示可知，由于采用PWM驅(qū)動信號驅(qū)動單線圈53，故會導(dǎo)致線圈電流IL波形為一大斜率的鋸齒波形，且鏈波現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，使得馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時容易產(chǎn)生電子噪音，并且會降低無刷直流馬達(dá)可靠性。
由于使用上述PWM驅(qū)動信號作為全橋電路的驅(qū)動信號容易控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速，但卻也產(chǎn)生了負(fù)面效果，因此，一種輸出梯形脈寬驅(qū)動信號的驅(qū)動電路被提出，以改良PWM驅(qū)動信號的缺點(diǎn)。請參閱圖6A所示，由于PWM驅(qū)動信號為一脈波波形，會使得線圈電流IL波形的斜率很大，再如圖6B所示，若將PWM驅(qū)動信號調(diào)整為梯形驅(qū)動信號，則可使得線圈電流IL信號的波形斜率減緩，降低鏈波現(xiàn)象。惟，此一設(shè)計(jì)仍有其負(fù)面效果，即若要改變方波信號呈一梯形信號，則其信號頻率無法太高，惟，上述驅(qū)動電路的振蕩電路的頻率約在幾十K18-30KHz，無法形成有效的梯形驅(qū)動信號，因此，若此一梯形驅(qū)動信號要達(dá)到與PWM脈波驅(qū)動信號一樣的轉(zhuǎn)速，則需加大其電流。一般來說，若要達(dá)到4000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，上述驅(qū)動電路只需約300毫安的電流，而此一驅(qū)動電路則要至少350毫安的電流，相比較之下即更為耗電，且運(yùn)轉(zhuǎn)效率也比較差。
由上述兩種采脈波調(diào)變控制轉(zhuǎn)速的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)看來，均有其缺點(diǎn)待改善。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的主要目的是提供一種低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，同樣采用脈寬調(diào)變的驅(qū)動信號，但卻可使線圈電路信號較為平滑，減緩漣波現(xiàn)象，降低馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時的電子噪音，提高無刷直流馬達(dá)的可靠度。
欲達(dá)上述目的所使用的主要技術(shù)手段如下一種低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其包含有一霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路，供霍爾傳感器連接，將霍爾弦波信號轉(zhuǎn)換為一脈寬調(diào)變信號，令該脈寬調(diào)變信號的脈寬隨該霍爾弦波信號的振幅調(diào)變；一轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路，連接至該霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路的輸出端，以與PWM輸入信號進(jìn)行比對，以輸出包含有控制轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)變信號；一脈寬調(diào)變驅(qū)動器，其包含有一霍爾信號輸入端、一SPWM(Sinusoidal Pulse width modulation正弦脈寬調(diào)變)信號輸入端、一重置端及一頻率產(chǎn)生輸出端；該脈寬調(diào)變驅(qū)動器可再包含有一除頻輸入端，其中該SPWM信號輸入端連接至該轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路的輸出端，通過該轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路輸出的脈寬調(diào)變信號調(diào)整輸出脈寬驅(qū)動信號；及一全橋電路，連接至該脈寬調(diào)變驅(qū)動器的輸出端，并與一單單線圈連接；上述驅(qū)動電路仍保有脈寬調(diào)變控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)，惟為改善因?yàn)槊}寬調(diào)變驅(qū)動信號造成線圈電流具有明顯的漣波現(xiàn)象，本發(fā)明主要將霍爾弦波信號轉(zhuǎn)換為一個隨著霍爾弦波信號改變而變動脈寬調(diào)變信號，再將該脈寬調(diào)變信號與外部轉(zhuǎn)速控制信號進(jìn)行對比，以產(chǎn)生一個包含轉(zhuǎn)速控制信號的脈寬調(diào)變信號，如此，該脈寬調(diào)變驅(qū)動器在一特定轉(zhuǎn)速下即對全橋電路輸出脈寬變動的脈寬調(diào)變驅(qū)動信號，使線圈電流信號的漣波現(xiàn)象減緩，呈一近弦波的較平滑電流波形信號，有效改善無刷直流馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時的電子噪音。


圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的電路方塊圖。
圖2為本發(fā)明第三比較電路的一較佳實(shí)施例電路方塊圖。
圖3A、圖3B、圖3C為本發(fā)明各點(diǎn)信號波形圖。
圖4為現(xiàn)有技術(shù)的無刷直流馬達(dá)的一驅(qū)動電路。
圖5A、圖5B、圖5C為圖4驅(qū)動電路在不同脈寬調(diào)變驅(qū)動信號下的線圈電流波形圖。
圖6A、圖6B為現(xiàn)有技術(shù)的無刷直流馬達(dá)的信號波形圖。
圖中符號說明10霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路11放大電路12第一比較電路121振蕩電路20轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路21第二比較電路22第三比較電路221積分電路222選擇放大電路223比較器30脈寬調(diào)變驅(qū)動器31全橋電路32單線圈33史密斯觸發(fā)電路34鎖住偵測及自動啟動電路50脈寬調(diào)變驅(qū)動器501振蕩電路51全橋電路52單線圈53史密斯觸發(fā)電路54鎖住偵測及自動啟動電路具體實(shí)施方式
首先請參閱圖1所示，為本發(fā)明無刷直流馬達(dá)驅(qū)動電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖，其主要包含有一霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路10，供霍爾傳感器圖中未示連接，將霍爾弦波信號Hall+/Hall-轉(zhuǎn)換為一脈寬調(diào)變信號，令該脈寬調(diào)變信號的脈寬隨該霍爾弦波信號的振幅調(diào)變；一轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路20，連接至該霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路10的輸出端，以與外部控制轉(zhuǎn)速用的PWM信號PWM I/P進(jìn)行比對，以輸出包含有控制轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)變信號SPWM；一脈寬調(diào)變驅(qū)動器30，其包含有一霍爾信號輸入端、一SPWM信號輸入端、一重置端及一頻率產(chǎn)生輸出端，又該脈寬調(diào)變驅(qū)動器30可再包含有一除頻輸入端，其中該SPWM信號輸入端連接至該轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路20的輸出端，通過該轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路20輸出的脈寬調(diào)變信號SPWM調(diào)整輸出脈寬驅(qū)動信號；又，該脈寬調(diào)變驅(qū)動器30包含有一除頻電路(圖中未示)，其信號輸入端透過一史密斯觸發(fā)電路33連接至該霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路10的放大電路10輸出端，其除頻倍數(shù)選擇端為一除頻選擇端，供設(shè)定不同電壓準(zhǔn)位設(shè)定除頻電路的除頻倍數(shù)，而重置端則供一鎖住偵測及自動啟動電路34，其中該鎖住偵測及自動啟動電路34輸入端分別連接史密斯觸發(fā)電路33及振蕩電路121的輸出端，以判斷目前馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)是否鎖住，若是，則重置該脈寬調(diào)變驅(qū)動器30；及一全橋電路31，連接至該脈寬調(diào)變驅(qū)動器30的輸出端，并與一單單線圈32連接。
上述霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路10主要包含有一放大電路11，連接霍爾傳感器的輸出端Hall+/Hall-，以將霍爾弦波信號予以放大后輸出；及一第一比較電路12，其一輸入端與放大電路11連接，另一輸入端則連接至一振蕩電路121的輸出端，使第一比較電路12將放大的霍爾弦波信號與該固定頻率的振蕩信號比較，輸出一個隨著霍爾弦波信號振幅改變的脈寬調(diào)變信號。由于第一比較電路12用以將霍爾弦波信號轉(zhuǎn)換為一脈波信號，故可使用由運(yùn)算放大器組成的比較器。
而上述轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路20則主要包含有一第二比較電路21，其中一輸入端連接至第一比較電路12的輸出端，而其輸出端則連接至該脈寬調(diào)變驅(qū)動器30的SPWM信號輸入端；及一第三比較電路22，其輸入端分別連接振蕩電路121的輸出端、一控制轉(zhuǎn)速用PWM信號PWM I/P及一低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號Low SpeedSet連接，以決定控制轉(zhuǎn)速用PWM信號高于或低于低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號，又，該第三比較電路22的輸出端連接至第二比較器21的另一輸入端，以與第一比較電路12輸出的脈寬調(diào)變信號進(jìn)行比較，以決定最后控制轉(zhuǎn)速SPWM信號，再將其輸入至該脈波寬度調(diào)變驅(qū)動器30的SPWM信號輸入端。
由于第一比較電路12及第三比較電路22均輸出脈波信號，故該第二比較電路21為一NAND邏輯電路，而其中第三比較電路22是用以判斷PWM信號與低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號，而該低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號通常為一電壓準(zhǔn)位，請配合參閱圖2所示，此一第三比較電路22包含有一積分電路221，將PWM脈寬信號轉(zhuǎn)換為直流電壓準(zhǔn)位；一選擇放大電路222，其輸入端分別連接該積分電路221及低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號連接，以判斷兩者之間準(zhǔn)位高者放大后輸出；及一比較器223，其輸入端分別連接該選擇放大電路222的輸出端及振蕩電路121的輸出端，將選擇放大電路222選擇輸出的直流準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換為PWM信號，再輸入至第二比較電路21。
前揭示霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路10、轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路20、脈寬調(diào)變驅(qū)動器30、全橋電路31及鎖住偵測及自動啟動電路34可整合為一集成電路元件。
請參閱圖3A～C所示，分別本發(fā)明電路各點(diǎn)波形圖，由圖中可知，本發(fā)明主要先將霍爾弦波信號與振蕩電路的三角波信號進(jìn)行比較，獲得一脈寬調(diào)變信號由于三角波信號振幅及頻率皆為固定，故其脈隨著霍爾弦波信號改變而變動，再將該脈寬調(diào)變信號與外部轉(zhuǎn)速控制PWM信號進(jìn)行比對，以產(chǎn)生一個包含轉(zhuǎn)速控制信號的脈寬調(diào)變信號，如圖3B所示，當(dāng)該脈寬調(diào)變驅(qū)動器適當(dāng)控制輸出端輸出如圖3C驅(qū)動信號波形時，線圈電流IL波形，會呈現(xiàn)一近弦波的較為平滑波形，若外部轉(zhuǎn)速控制信號的脈寬加大時增加轉(zhuǎn)速，則電流波形會更接近弦波信號，使得漣波現(xiàn)象有效獲得改善，意即，本發(fā)明于運(yùn)轉(zhuǎn)時因?yàn)殡娏餍盘栞^為平滑，故能有效滅少電子噪音，而為一低噪音的無刷直流馬達(dá)驅(qū)動電路。
由上述說明可知，本發(fā)明同樣采用脈寬調(diào)變方式控制無刷直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，但本發(fā)明通過加入脈寬調(diào)變霍爾信號，使得單線圈電流波形獲得改善，而有效減緩漣波現(xiàn)象，令馬達(dá)具有低噪音運(yùn)轉(zhuǎn)功效。
權(quán)利要求
1.一種低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，包含有一霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路，供霍爾傳感器連接，將霍爾弦波信號轉(zhuǎn)換為一脈寬調(diào)變信號，令該脈寬調(diào)變信號的脈寬隨該霍爾弦波信號的振幅調(diào)變；一轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路，連接至該霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路的輸出端，以與PWM輸入信號進(jìn)行比對，以輸出包含有控制轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)變信號；一脈寬調(diào)變驅(qū)動器，其包含有一霍爾信號輸入端及一SPWM信號輸入端，該脈寬調(diào)變驅(qū)動器可再包含有一除頻輸入端，其中該SPWM信號輸入端連接至該轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路的輸出端，通過該轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路輸出的脈寬調(diào)變信號調(diào)整輸出脈寬驅(qū)動信號；及一全橋電路，連接至該脈寬調(diào)變驅(qū)動器的輸出端，并與一單線圈連接。
2.如權(quán)利要求1所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路主要包含有一放大電路，連接霍爾傳感器的輸出端，以將霍爾弦波信號予以放大后輸出；及一第一比較電路，其一輸入端與放大電路連接，另一輸入端則連接至一振蕩電路的輸出端，使第一比較電路將放大的霍爾弦波信號與一參考電壓比較，輸出一個隨著霍爾弦波信號振幅改變的脈寬調(diào)變信號。由于第一比較電路用以將霍爾弦波信號轉(zhuǎn)換為一脈波信號，故可使用由運(yùn)算放大器組成的比較器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該轉(zhuǎn)速判斷電路主要包含有一第二比較電路，其中一輸入端連接至第一比較電路的輸出端，而其輸出端則連接至該脈寬調(diào)變驅(qū)動器的PWM信號輸入端；及一第三比較電路，其輸入端分別連接振蕩電路的輸出端、一控制轉(zhuǎn)速用PWM信號及一低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號連接，以決定控制轉(zhuǎn)速用PWM信號高于或低于低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號，又，該第三比較電路的輸出端連接至第二比較器的另一輸入端，以與第一比較電路輸出的脈寬調(diào)變信號進(jìn)行比較，以決定最后控制轉(zhuǎn)速PWM信號，再將其輸入至該脈波寬度調(diào)變驅(qū)動器的PWM信號輸入端。
4.如權(quán)利要求3所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該第三比較電路包含有一積分電路，將PWM脈寬信號轉(zhuǎn)換為直流電壓準(zhǔn)位；一選擇放大電路，其輸入端分別連接該積分電路及低轉(zhuǎn)速設(shè)定信號連接，以判斷兩者之間準(zhǔn)位高者放大后輸出；及一比較器，其輸入端分別連接該選擇放大電路的輸出端及振蕩電路的輸出端，將放大后的直流準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換為PWM脈寬信號，再輸入至第二比較電路。
5.如權(quán)利要求2所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該第一比較電路為一比較器。
6.如權(quán)利要求3所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該第一比較電路為一比較器。
7.如權(quán)利要求3所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該第二比較電路為一NAND邏輯電路。
8.如權(quán)利要求1所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該脈寬調(diào)變驅(qū)動器一重置端及一頻率產(chǎn)生輸出端，并內(nèi)有一除頻電路，其信號輸入端透過一史密斯觸發(fā)電路連接至該霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路的放大電路輸出端，該除頻電路的除頻倍數(shù)選擇端為一除頻選擇端，供設(shè)定不同電壓準(zhǔn)位設(shè)定除頻電路的除頻倍數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該脈寬調(diào)變驅(qū)動器的重置端連接一鎖住偵測及自動啟動電路，其輸入端分別連接史密斯觸發(fā)電路及振蕩電路的輸出端。
10.如權(quán)利要求8所述的低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，其特征是，該霍爾脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路、轉(zhuǎn)速判斷信號產(chǎn)生電路、脈寬調(diào)變驅(qū)動器、全橋電路及鎖住偵測及自動啟動電路整合為一集成電路元件。
全文摘要
本發(fā)明為一種低噪音無刷直流風(fēng)扇驅(qū)動電路，主要將霍爾弦波信號轉(zhuǎn)換為一個隨著霍爾弦波信號改變而變動的脈寬調(diào)變信號，再將該脈寬調(diào)變信號與外部轉(zhuǎn)速控制信號進(jìn)行對比，產(chǎn)生一個包含轉(zhuǎn)速控制信號的脈寬調(diào)變信號，將此一脈寬調(diào)變信號輸入至脈寬調(diào)變驅(qū)動器，可在一特定轉(zhuǎn)速下即對全橋電路控制單線圈電流流向輸出脈寬變動的脈寬調(diào)變驅(qū)動信號，使線圈電流信號的漣波現(xiàn)象減緩，呈一較近弦波的平滑電流波形信號，有效改善無刷直流馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時的噪音。
文檔編號H02P6/08GK1893254SQ20051008321
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者謝新茂 申請人:協(xié)禧電機(jī)股份有限公司