專利名稱：具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及馬達，尤其是一種具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其風扇馬達利用脈波波寬調變(PWM)的電源供應方式調整風扇馬達的電源功率，其即調整風扇馬達轉速的驅動電路。
為了改善前述的省電問題，目前筆記型電腦的風扇馬達控制轉速系統采用脈波波寬調變的電源供應方式調整風扇馬達的電源功率。ProlificTechnology Inc.所生產的直流無刷風扇馬達驅動IC型號PT308F采用脈波波寬調變的電源供應方式調整風扇馬達的負載比(duty Ratio)。然而，該PT308F驅動IC在規格上與既有的風扇馬達驅動電路規格不符，因此若采用該PT308F驅動IC時，需要重新設計風扇馬達驅動電路，因而增加風扇馬達的復雜度。同時，該PT308F驅動IC的價格昂貴而增加風扇馬達的成本。另外，該PT308F驅動IC的體積規格大于一般驅動IC且其規格亦不相容，因此該PT308F馬區動IC目前并不適用于小型風扇馬達。
一般風扇馬達的驅動電路為了采用脈波波寬調變的電源供應方式，需要將筆記型電腦所提供的脈波波寬調變信號適當連接至該驅動電路，以控制該驅動電路的電源功率輸出，如此一般風扇馬達的驅動電路能應用兼具省電及低噪音特性的脈波波寬調變的電源供應方式時，不但能延用原有低成本小型風扇馬達的驅動電路，且亦能節省重新設計規格成本。于此例舉各型單相及雙相風扇馬達驅動電路的結構設計，其原功能及原作動概略說明如后。
圖1揭示習用單相直流無刷風扇馬達驅動電路的電路圖。
請參照圖1所示，單相直流無刷風扇馬達驅動電路包含一馬達繞阻(線圈)CL1、一霍爾元件IC1及一驅動元件IC2，該驅動元件IC2內設有驅動馬達繞阻CL1的晶體管。由該霍爾元件IC1偵測轉子的永久磁鐵的磁極變化形成微弱的霍爾電壓，將該霍爾電壓輸出至驅動元件IC2并加以放大，再由該驅動元件IC2將放大的霍爾電壓經輸出端O1及O2輸出至馬達繞阻CL1，產生開關作動及交替改變電流方向，以便激磁驅動馬達的轉子旋轉。該驅動元件IC2另設有一頻率產生輸出端FG供客戶端連接使用，亦另設有一控制輸入端ST用以控制馬達開始運轉或停止運轉，在該控制輸入端ST低位準(GND)時開始運轉，高位準(VCC)時停止運轉。
圖2揭示習用雙相直流無刷風扇馬達驅動電路的電路圖。
請參照圖2所示，雙相直流無刷風扇馬達驅動電路包含一第一馬達繞阻CL1、一第二馬達繞阻CL2、一霍爾元件IC1、一第一晶體管Q1、一第二晶體管Q2、一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第三電阻R3、一第一齊納二極管ZD1及一第二齊納二極管ZD2。該第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一齊納二極管ZD1及第二齊納二極管ZD2組成馬達繞阻驅動電路。由該霍爾元件IC1偵測轉子的永久磁鐵的磁極變化形成微弱的霍爾電壓，將該霍爾電壓經第二電阻R2輸出至第一晶體管Q1及第二晶體管Q2，以驅動連接于第一晶體管Q1及第二晶體管Q2的集極的第一馬達繞阻CLI及第二馬達繞阻CL2，產生開關作動及交替改變電流方向，以便激磁驅動馬達的轉子旋轉。該風扇馬達驅動電路另包含一頻率除法器元件IC3，該霍爾元件IC1的檢出信號經電阻器R4及晶體管Q3放大，再將放大信號輸入至該頻率除法器元件IC3的輸入端IN，再將該放大信號經輸出端A連接輸出形成輸出端FG供客戶端連接使用。
圖3揭示另一習用雙相直流無刷風扇馬達驅動電路的電路圖。
請參照圖3所示，雙相直流無刷風扇馬達驅動電路包含一第一馬達繞阻CL1、一第二馬達繞阻CL2、一霍爾元件IC1、一驅動元件IC2、一第一晶體管Q1、一第二晶體管Q2、一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第三電阻R3及一電容C。該第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3及電容C組成馬達繞阻驅動電路。由該霍爾元件IC1偵測轉子的永久磁鐵的磁極變化形成微弱的霍爾電壓，將該霍爾電壓(檢出信號)輸入驅動元件IC2的輸入端IN并由輸出端O1及O2輸出至第一晶體管Q1及第二晶體管Q2放大，以驅動連接于第一晶體管Q1及第二晶體管Q2的集極的第一馬達繞阻CL1及第二馬達繞阻CL2，產生開關作動及交替改變電流方向，以便激磁驅動馬達的轉子旋轉。該驅動元件IC2輸出端FG供客戶端連接使用。
請再參照圖1、2、3所示，若欲將習用風扇馬達驅動電路適用脈波波寬調變的電源供應方式時，必須將脈波波寬調變的信號輸入至風扇馬達驅動電路的馬達繞阻驅動電路，通過此控制馬達繞阻產生開關作動及交替改變電流方向。
本實用新型主要目的是提供一種具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其將脈波波寬調變的信號選擇輸入至風扇馬達驅動電路的馬達繞阻驅動電路，通過此控制馬達繞阻產生開關作動及交替改變電流方向，使本實用新型具有脈波波寬調變控制轉速的功效。
本實用新型次要目的是提供一種具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其直接將脈波波寬調變的信號輸入至原有風扇馬達驅動電路的馬達繞阻驅動電路，使本實用新型具有延用原有風扇馬達驅動電路的功效。
根據本實用新型的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，該控制轉速驅動電路包含一脈波波寬調變輸入端，接收脈波波寬調變信號；及一馬達繞阻驅動電路，與該脈波波寬調變輸入端選擇共同連接于馬達繞阻；該脈波波寬調變信號控制該馬達繞阻驅動電路對該馬達繞阻產生開關作動及交替改變電流方向，因而該馬達繞阻依脈波波寬調變信號的激磁調整風扇馬達的轉速；其中該脈波波寬調變信號的工作周期提高時，該風扇馬達的轉速增加，反之該脈波波寬調變信號的工作周期降低時，該風扇馬達的轉速減少。
本實用新型的控制轉速驅動電路包含一脈波波寬調變輸入端(即PWM轉速控制第四條導線，第三條導線則做為轉速檢出信號端FG)及一馬達繞阻驅動電路共同連接于一馬達繞阻，該馬達繞阻依脈波波寬調變信號的激磁調整風扇馬達的轉速。本實用新型的控制轉速驅動電路應用于單相直流無刷風扇馬達，利用第一較佳實施例子以適當實施。同時，該控制轉速驅動電路應用于雙相直流無刷風扇馬達，利用第二及三較佳實施例予以適當實施。
圖4揭示本實用新型第一較佳實施例的具有控制轉速驅動電路的單相直流無刷風扇馬達的電路圖。圖5揭示PWM信號周期與風扇馬達轉速的時序示意圖。
請參照圖4所示，本實用新型第一較佳實施例的單相直流馬達驅動元件相對應設置于習用單相直流馬達驅動元件，因而在元件相同部分采用相同圖號組進行標示，以便易于了解本實用新型諸較佳實施例的間差異。第一較佳實施例的部分技術內容已揭示于圖1的習用說明內容，于此并入參考，不予詳細贅述。
請再參照圖4所示，單相直流無刷風扇馬達驅動電路的驅動元件IC2的控制輸入端ST原先用以控制馬達開始運轉(ST電壓等于GND)或停止運轉(ST電壓等于VCC)。第一較佳實施例控制轉速驅動電路包含一脈波波寬調變輸入端PWM及一馬達繞阻驅動電路10(虛線)。將該脈波波寬調變輸入端PWM經晶體管(未標示)及電阻R5選擇連接于該馬達繞阻驅動電路10的驅動元件IC2的控制輸入端ST，通過脈波波寬調變信號的周期性變化，改變該脈波波寬調變信號的工作周期(Duty Cycle)，以控制該馬達繞阻驅動電路10產生開關作動時間。該馬達繞阻驅動電路10的輸出端O1及O2連接至一組馬達繞阻CL1，因此該脈波波寬調變信號控制該組馬達繞阻CL1的電源功率，進而控制風扇馬達轉速。
請參照圖4、5所示，該脈波波寬調變輸入端PWM及馬達繞阻驅動電路10的輸出端FG的相對時序，其脈波波寬調變信號PWM的工作周期對應于檢出信號的轉速。在時序T上，例舉該脈波波寬調變信號PWM的工作周期提高至80％時，經馬達繞阻驅動電路10作動的該風扇馬達的檢出信號轉速增加至3000Rpm。相對的，該脈波波寬調變信號PWM的工作周期降低至20％時，該風扇馬達的檢出信號轉速減少至1000Rpm。同理，該脈波波寬調變信號PWM的工作周期降低至0％時，一直維持該驅動元件IC2的控制輸入端ST電壓等于GND使該風扇馬達完全停止。
圖6揭示本實用新型第二較佳實施例的具有控制轉速驅動電路的雙相直流無刷風扇馬達的電路圖。
請參照圖6所示，本實用新型第二較佳實施例的雙相直流馬達驅動元件相對應設置于習用雙相直流馬達驅動元件，因而在元件相同部分采用相同圖號組進行標示，以便易于了解本實用新型諸較佳實施例的間差異。第二較佳實施例的部分技術內容已揭示于圖2的習用說明內容，于此并入參考，不予詳細贅述。
請再參照圖6所示，第二較佳實施例控制轉速驅動電路包含一脈波波寬調變輸入端PWM及一馬達繞阻驅動電路10(虛線)。將該脈波波寬調變輸入端PWM選擇直接連接于該馬達繞阻驅動電路10的晶體管Q1及晶體管Q2的射極，通過脈波波寬調變信號的高、低位準周期性變化，使該晶體管Q1及晶體管Q2的射極產生高、低位準周期性變化，以控制該馬達繞阻驅動電路10產生開關作動時間。該馬達繞阻驅動電路10的晶體管Q1及晶體管Q2分別連接至第一馬達繞阻CL1及第二馬達繞阻CL2，因此該脈波波寬調變信號控制該馬達繞阻CL1及CL2的電源功率，進而控制風扇馬達轉速。同時，該馬達繞阻驅動電路10的晶體管Q1及晶體管Q2的射極端連接至馬達繞阻驅動電路10外部，提供客戶做為PWM轉速控制的第四導線。
圖7揭示本實用新型第二較佳實施例的具有控制轉速驅動電路的雙相直流無刷風扇馬達的電路圖。
請參照圖7所示，本實用新型第三較佳實施例的雙相直流馬達驅動元件相對應設置于習用雙相直流馬達驅動元件，因而在元件相同部分采用相同圖號組進行標示，以便易于了解本實用新型諸較佳實施例的間差異。第三較佳實施例的部分技術內容已揭示于圖3的習用說明內容，于此并入參考，不予詳細贅述。
請再參照圖7所示，第三較佳實施例控制轉速驅動電路包含一脈波波寬調變輸入端PWM及一馬達繞阻驅動電路10(虛線)。將該脈波波寬調變輸入端PWM連接于一晶體管Q3及一電阻R4，再經一第一二極管D1及一第二二極管D2分別選擇連接于該馬達繞阻驅動電路10的晶體管Q1及晶體管Q2的柵極，通過脈波波寬調變信號的高、低位準周期性變化，使該晶體管Q1及晶體管Q2的柵極產生高、低位準周期性變化，以控制該晶體管Q1及晶體管Q2的柵極產生開關作動時間。該馬達繞阻驅動電路10的晶體管Q1及晶體管Q2分別連接至第一馬達繞阻CL1及第二馬達繞阻CL2，因此該脈波波寬調變信號控制該馬達繞阻CL1及CL2的電源功率，進而控制風扇馬達轉速。
以上所述實施例僅為說明本實用新型的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，當不能以其限定本實用新型的專利范圍，即大凡依本實用新型所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍內。
權利要求1.一種具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該控制轉速驅動電路包含一脈波波寬調變輸入端，接收脈波波寬調變信號；及一馬達繞阻驅動電路，與該脈波波寬調變輸入端選擇共同連接于馬達繞阻；該脈波波寬調變信號控制該馬達繞阻驅動電路對該馬達繞阻產生開關作動及交替改變電流方向，因而該馬達繞阻依脈波波寬調變信號的激磁調整風扇馬達的轉速；其中該脈波波寬調變信號的工作周期提高時，該風扇馬達的轉速增加，反之該脈波波寬調變信號的工作周期降低時，該風扇馬達的轉速減少。
2.如權利要求1所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該馬達繞組為單一組。
3.如權利要求2所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該馬達繞阻驅動電路包含一霍爾元件及一驅動元件，該驅動元件內設有驅動馬達繞阻的晶體管。
4.如權利要求3所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該脈波波寬調變輸入端經一晶體管及一電阻選擇連接于該馬達繞阻驅動電路的一驅動元件的控制輸入端。
5.如權利要求4所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該驅動元件的控制輸入端先用以控制馬達開始運轉及停止運轉。
6.如權利要求1所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是馬達繞組為雙組。
7.如權利要求6所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該馬達繞阻驅動電路包含一第一晶體管、一第二晶體管、一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻、一第一齊納二極管及一第二齊納二極管。
8.如權利要求7所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該脈波波寬調變輸入端選擇直接連接于該馬達繞阻驅動電路的第一晶體管及第二晶體管的射極，通過脈波波寬調變信號的高、低位準周期性變化，使該第一晶體管及第二晶體管的射極產生高、低位準周期性變化，以控制該馬達繞阻驅動電路產生開關作動時間。
9.如權利要求6所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該馬達繞阻驅動電路包含一第一晶體管、一第二晶體管、一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻及一電容。
10.如權利要求9所述的具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，其特征是該脈波波寬調變輸入端連接于一晶體管及一電阻，再經一第一二極管及一第二二極管分別選擇連接于該馬達繞阻驅動電路的晶體管及晶體管的柵極，通過脈波波寬調變信號的高、低位準周期性變化，使該晶體管及晶體管的柵極產生高、低位準周期性變化，以控制該晶體管及晶體管的柵極產生開關作動時間。
專利摘要一種具有控制轉速驅動電路的直流無刷風扇馬達，該控制轉速驅動電路包含一脈波波寬調變輸入端，接收脈波波寬調變信號；及一馬達繞阻驅動電路，與該脈波波寬調變輸入端選擇共同連接于馬達繞阻；該脈波波寬調變信號控制該馬達繞阻驅動電路對該馬達繞阻產生開關作動及交替改變電流方向，因而該馬達繞阻依脈波波寬調變信號的激磁調整風扇馬達的轉速；其中該脈波波寬調變信號的工作周期提高時，該風扇馬達的轉速增加，反之該脈波波寬調變信號的工作周期降低時，該風扇馬達的轉速減少；本實用新型具有脈波波寬調變控制轉速的功效，并且不需要重新設計風扇馬達驅動電路。
文檔編號H02P6/16GK2540064SQ02229850
公開日2003年3月12日 申請日期2002年4月2日 優先權日2002年4月2日
發明者洪銀樹, 呂英雅, 王銘圣 申請人:建準電機工業股份有限公司