[发明专利]可提高马达驱动运转效率的控制器与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可提高马达驱动运转效率的控制器与方法。

背景技术

在马达系统应用上，马达控制系统依据霍尔(HALL)感应器输出讯号(霍尔讯号)以决定驱动电路的讯号切换，亦即根据霍尔讯号产生脉宽调变驱动控制讯号(PWM驱动讯号)，驱动马达运转。而霍尔(HALL)感应器的实际摆放位置会影响PWM驱动讯号的切换方式，并影响马达驱动电流波形，进而影响到马达运转的平稳度及运转效率。

现有技术中，当马达驱动运转效率不好时，主要以两种方式来解决：其一是调整霍尔感应器的位置以提前或延后驱动电路的讯号切换，其二是以硬件电路方式来改变PWM驱动讯号，以调整马达驱动电流波形。

使用调整霍尔感应器位置的方法，请参考图1，因此种现有技术中，PWM驱动讯号的切换时点上升缘(S1)和下降缘(S2)紧随霍尔讯号的上升缘(H1)和下降缘(H2)，故必须随着不同的风扇特性频繁地更改电路板上霍尔感应器的置放位置，以便调整PWM驱动讯号的切换时点，以使风扇效率符合要求。一般以风扇全速运转时量测马达是否达到最佳驱动效率，以决定霍尔感应器的置放位置，但因为霍尔感应器在电路板上的不可移动性，常常导致马达低速运转时电流过高及运转效率不佳的问题。但若要顾及马达低速运转效率而改变霍尔感应器的置放位置，将使得马达高速运转时无法达到最大输出功率。

第二种方法是以硬件电路方式来改变PWM驱动讯号，请参考美国专利第7030584号，其电路示于图2，在该案中，提早PWM驱动讯号的关闭时间(off time)而产生图中的讯号44，但此种安排方式尚不足以解决低速运转时电流过高及运转效率不佳的问题，请参考图3。此外，该方法需更改硬件电路的设计，执行上与前述调整霍尔感应器位置的方法一样，费时且增加开发成本。

除上述缺点外，在上述两种现有方法中，当马达驱动电流波形出现不同霍尔讯号状态，例如霍尔讯号高电位(High)与低电位(Low)讯号长度时不同，将使马达运转时电流过高且极度不平均，请参考图3的波形C1，C2。又，因其驱动电路的切换方式已固定，无法在不同应用状况下依据不同霍尔讯号来调整驱动电路的切换时间点，故除非更改硬件，否则无法改善因马达驱动电流波形不平均造成风扇运转效率不佳的问题。

此外，美国专利第7259531号也揭露了控制马达速度的方法，该现有技术的目的是要因应负载改变、而适应性地调整马达驱动参数，但并不能在负载不变的情况下，调整马达驱动电流波形或运转效率于最佳状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种可提高马达驱动运转效率的控制器。

本发明的第二目的在于，提出一种可提高马达驱动运转效率的控制方法。

为达上述目的，根据本发明的其中一个观点，提供了一种可提高马达驱动运转效率的控制器，其供应PWM驱动讯号给一马达驱动电路，该控制器包含：马达讯号周期测量单元，其接收与一马达有关的讯号并根据之而测量该马达的转速与周期；PWM讯号输出时序(Timing)计算单元，其接收多个控制参数和马达讯号周期测量单元的输出，根据之而计算所述PWM讯号的输出时序(Timing)，以使该PWM讯号的打开(On)时间提前于该与一马达有关的讯号的一转态时间点；以及PWM讯号产生单元，其根据PWM讯号输出时序计算单元的输出，产生所述PWM讯号；其中该PWM讯号输出时序(Timing)计算单元宜为韧体。

在其中一种较佳实施型态中，当该马达转速相对越高时，该PWM讯号的打开(On)时间相对更多提前，又当该马达转速相对越低时，该PWM讯号的打开(On)时间相对较少提前。

根据本发明的另一观点，提供了一种可提高马达驱动运转效率的控制器，其供应PWM讯号给一马达驱动电路，该控制器包含：马达转速周期测量单元，其接收与一马达有关的讯号并根据之而测量该马达的转速与周期；PWM讯号输出时序计算单元，其接收多个控制参数和马达转速周期测量单元的输出，根据之而计算所述PWM讯号的输出时序，以使该PWM讯号的打开(On)时间延后于该与一马达有关的讯号的一转态时间点，其中当该马达转速相对越高时，该PWM讯号的打开(On)时间相对较少延后，又当该马达转速相对越低时，该PWM讯号的打开(On)时间相对较多延后；以及PWM讯号产生单元，其根据PWM讯号输出时序计算单元的输出，产生所述PWM讯号。