马达控制器的制作方法

1.本发明关于一种马达控制器，特别是关于一种用以稳定马达电流的马达控制器。


背景技术：

2.图1为现有的马达控制器10的示意图。马达控制器10用以驱动一马达，其中该马达具有一马达线圈l。马达线圈l具有一第一端点o1与一第二端点o2。马达控制器10具有一开关电路100、一控制单元110以及一相位侦测单元120。开关电路100耦合至一电压源vcc且电压源vcc产生一供应电流ivcc至开关电路100。开关电路100用以提供一马达电流至马达线圈l，其中马达电流可类比于供应电流ivcc。相位侦测单元120产生一相位信号vph至控制单元110，用以通知控制单元110切换相位。控制单元110产生多个驱动信号至开关电路100，用以控制第一端点o1的电压与第二端点o2的电压。图2对应于图1的相关信号的时序图。由于控制单元110所输出的多个驱动信号并未与相位信号vph同步，造成第一端点o1的电压信号与第二端点o2的电压信号也不会与相位信号vph同步。因此，每次切换相位后供应电流ivcc没有一固定的初始值。也就是说，在异步的操作下会造成马达电流的不稳定。


技术实现要素：

3.有鉴于前述问题，本发明的目的在于提供一种可用以稳定马达电流的马达控制器。
4.依据本发明提供该马达控制器。该马达控制器用以驱动一马达，其中该马达具有一马达线圈。该马达线圈具有一第一端点与一第二端点。该马达控制器具有一开关电路、一控制单元、一命令单元、一计数单元、一比较单元以及一相位侦测单元。该开关电路耦合至一电压源且该电压源提供一供应电流至该开关电路。该开关电路用以提供一马达电流至该马达线圈，其中该马达电流可模拟于该供应电流。该开关电路具有一第一晶体管、一第二晶体管、一第三晶体管以及一第四晶体管。该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管以及该第四晶体管可为一p型金氧半晶体管或一n型金氧半晶体管。
5.该控制单元产生一第一控制信号、一第二控制信号、一第三控制信号以及一第四控制信号，用以分别控制该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管以及该第四晶体管的开关情形。该相位侦测单元产生一相位信号至该控制单元，用以通知该控制单元切换相位。此外，该相位侦测单元更产生该相位信号至该计数单元，用以重置该计数单元。该命令单元接收一外部脉宽调变信号，用以产生一命令信号至该比较单元。该计数单元接收该相位信号，用以产生一输出信号至该比较单元。该比较单元通过比较该命令信号与该输出信号以产生一脉宽调变信号至该控制单元。
6.当该相位信号从一低位准改变成一高位准或从该高位准改变成该低位准时，使得该计数单元被重置，造成该输出信号于切换相位后具有一固定的初始值。该控制单元根据该脉宽调变信号与该相位信号，用以输出与该相位信号同步的该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号以及该第四控制信号。因此，该第一端点的电压信号与该第二端点
的电压信号与该相位信号同步，使得该供应电流于切换相位后具有稳定的电流波形，以达到稳定该马达电流的目的。
附图说明
7.图1为现有的马达控制器的示意图。
8.图2为对应于图1的相关信号的时序图。
9.图3为本发明一实施例的马达控制器的示意图。
10.图4为对应于图3的相关信号的时序图。
11.附图标记说明：10-马达控制器；100-开关电路；110-控制单元；120-相位侦测单元；20-马达控制器；vcc-电压源；ivcc-供应电流；200-开关电路；210-控制单元；220-命令单元；230-计数单元；240-比较单元；250-相位侦测单元；vex-外部脉宽调变信号；vc命令信号；vo-输出信号；vp脉宽调变信号；vph相位信号；201-第一晶体管；202-第二晶体管；203-第三晶体管；204-第四晶体管；c1-第一控制信号；c2-第二控制信号；c3-第三控制信号；c4-第四控制信号；l-马达线圈；o1-第一端点；o2-第二端点；gnd-地面电位。
具体实施方式
12.下文中的说明将使本发明的目的、特征、与优点更明显。兹将参考图式详细说明依据本发明的较佳实施例。
13.图3为本发明一实施例的马达控制器20的示意图。马达控制器20用以驱动一马达，其中马达具有一马达线圈l。马达线圈l具有一第一端点o1与一第二端点o2。马达控制器20具有一开关电路200、一控制单元210、一命令单元220、一计数单元230、一比较单元240以及一相位侦测单元250。开关电路200耦合至一电压源vcc且电压源vcc产生一供应电流ivcc至开关电路200。开关电路200用以提供一马达电流至马达线圈l，其中马达电流可模拟于供应电流ivcc。开关电路200具有一第一晶体管201、一第二晶体管202、一第三晶体管203以及一第四晶体管204。第一晶体管201耦合至电压源vcc与第一端点o1而第二晶体管202耦合至第一端点o1与一地面电位gnd。第三晶体管203耦合至电压源vcc与第二端点o2而第四晶体管204耦合至第二端点o2与地面电位gnd。第一晶体管201、第二晶体管202、第三晶体管203以及第四晶体管204可为一p型金氧半晶体管或一n型金氧半晶体管。于图3中，第一晶体管201与第三晶体管203以两个p型金氧半晶体管为例。第二晶体管202与第四晶体管204以两个n型金氧半晶体管为例。
14.控制单元210产生一第一控制信号c1、一第二控制信号c2、一第三控制信号c3以及一第四控制信号c4，用以分别控制第一晶体管201、第二晶体管202、第三晶体管203以及第四晶体管204的开关情形。控制单元210轮流由一第一驱动模式与一第二驱动模式以提供电能给马达。于第一驱动模式下，控制单元210通过控制第一控制信号c1与第四控制信号c4，用以导通第一晶体管201与第四晶体管204。此时电流从电压源vcc依序流经第一晶体管201、马达线圈l以及第四晶体管204，以此模式将电能传送给马达。于第二驱动模式下，控制单元210通过控制第二控制信号c2与第三控制信号c3，用以导通第二晶体管202与第三晶体管203。此时电流从电压源vcc依序流经第三晶体管203、马达线圈l以及第二晶体管202，以此模式将电能传送给马达。通过重复地于第一驱动模式与第二驱动模式中切换，即可使马
达正常运转。
15.相位侦测单元250产生一相位信号vph至控制单元210，用以通知控制单元210切换相位，其中相位侦测单元250可为一霍尔传感器或一反电动势侦测电路。霍尔传感器可设置于马达附近以感测马达的磁场变化。马达控制器20根据霍尔传感器所感测的马达转子位置，轮流于第一驱动模式与第二驱动模式中切换以驱动马达。反电动势侦测电路则是经由侦测反电动势的零交叉点以决定切换相位。设计者可根据不同的马达组态而选择使用霍尔传感器或反电动势侦测电路去实现相位侦测单元250。
16.此外，相位侦测单元250更产生相位信号vph至计数单元230，用以重置计数单元230。命令单元220接收一外部脉宽调变信号vex，用以产生一命令信号vc至比较单元240。计数单元230接收相位信号vph，用以产生一输出信号vo至比较单元240。比较单元240通过比较命令信号vc与输出信号vo以产生一脉宽调变信号vp至控制单元210，其中脉宽调变信号vp具有一工作周期(duty cycle)。本发明的马达控制器20采用脉宽调变技术以调节马达电流，达到节省电能与控制马达转速的目的。当工作周期接近1时，表示电压源vcc以接近满载的方式输送电能至马达。当工作周期接近0时，表示电压源vcc只提供些许电能至马达。
17.图4为对应于图3的相关信号的时序图。具体而言，当相位信号vph从一低位准l改变成一高位准h或从高位准h改变成低位准l时，使得计数单元230被重置，造成输出信号vo于切换相位后具有一固定的初始值。接着输出信号vo随时间增大，再通过比较命令信号vc和输出信号vo而得到想要的工作周期。因此，脉宽调变信号vp于切换相位后也具有一固定的工作周期。控制单元210根据脉宽调变信号vp与相位信号vph，用以输出与相位信号vph同步的第一控制信号c1、一第二控制信号c2、一第三控制信号c3以及一第四控制信号c4。如图4所示，第一端点o1的电压信号与第二端点o2的电压信号与相位信号vph同步，使得供应电流ivcc于切换相位后具有稳定的电流波形，以达到稳定马达电流的目的。
18.本发明的比较单元240可为一模拟比较器或一数字比较器。举例而言，当比较单元240为数字比较器时，命令信号vc可为一n位的数字命令信号且输出信号vo可为一n位的数字输出信号，其中n≥1。比较单元240可通过比较n位的数字命令信号与n位的数字输出信号，得到想要的工作周期以控制马达转速。
19.本发明的马达控制器20可应用于一单相马达或一多相马达。此外，本发明可适用于有电感性的致动器，例如无刷马达、直流马达、音圈马达或电磁致动器。本发明的马达控制器20根据相位信号vph以重置计数单元230，使得多个控制信号与相位信号vph同步，达到稳定马达电流的目的。
20.虽然本发明业已通过较佳实施例作为例示加以说明，应了解者为：本发明不限于此被揭露的实施例。相反地，本发明意欲涵盖对于本领域技术人员而言明显的各种修改与相似配置。因此，保护范围应根据最广的诠释，以包含所有此类修改与相似配置。
21.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。