馬達驅動電路、檢測單相直流馬達轉向的方法及馬達的啟動方法
【技術領域】
[0001]本發明關于一種馬達驅動電路，特別關于一種單相直流馬達驅動電路。
【背景技術】
[0002]一般而言，當風扇馬達啟動時，若風扇因系統內部的回風過強而處于反轉，容易因啟動后無法將馬達帶回正轉而累積能量造成過電流，燒毀風扇的內部元件。因此，于風扇馬達啟動時先檢測轉子是否處于反轉狀態并相應地進行控制為本技術領域的重要課題。
[0003]以往檢測單相直流馬達(Single Phase DC Motor)的轉向，是通過兩顆設置于馬達轉子不同角度的霍爾元件(Hall Element)，應用霍爾效應(Hall Effect)的原理，比較兩者信號時序差異以判斷馬達轉子轉向。此方法至少須在直流馬達上裝設兩顆霍爾元件以進行轉向的判斷，在控制電路上也須占用多個控腳位連接霍爾元件，在設計上十分復雜而不便。

【發明內容】

[0004]本發明的一方式為一種驅動電路。根據本發明一實施例，該驅動電路包含反電動勢檢測模塊以及處理模塊。反電動勢檢測模塊電連接于單相直流馬達，用以檢測單相直流馬達的反電動勢(Back Electromotive Force),并相對應地輸出檢測信號。處理模塊電連接于反電動勢檢測模塊以及單相直流馬達，并根據檢測信號、參考電平和單相直流馬達內置霍爾元件輸出的霍爾信號，判斷單相直流馬達的轉向并控制單相直流馬達。
[0005]本發明的另一方式為一種檢測馬達轉向的方法，該方法包含下列步驟:檢測單相直流馬達的反電動勢，并相對應的輸出檢測信號；接收單相直流馬達內置的霍爾元件輸出的霍爾信號；根據檢測信號、參考電平和霍爾信號判斷單相直流馬達的轉向。
[0006]本發明的又一方式為一種應用上述轉向檢測的馬達的啟動方法，該方法包含下列步驟:根據單相直流馬達內置的霍爾元件輸出的霍爾信號判斷單相直流馬達是否為動態；當單相直流馬達被判斷為靜態時，直接啟動單相直流馬達；當單相直流馬達為動態時，根據檢測信號、參考電平和霍爾信號判斷單相直流馬達的轉向，其中檢測信號與單相直流馬達的反電動勢相對應；根據單相直流馬達的轉向控制該單相直流馬達。
【附圖說明】
[0007]圖1為根據一實施例所繪示的驅動電路方塊圖；
[0008]圖2為根據一實施例所繪示的驅動電路示意圖；
[0009]圖3A、3B為根據一實施例所繪示馬達處于不同轉向時反電動勢及檢測信號的波形示意圖；
[0010]圖4為根據另一實施例所繪示的驅動電路示意圖；
[0011]圖5為根據又一實施例所繪示的驅動電路示意圖；
[0012]圖6為根據一實施例所繪示的馬達的啟動方法流程圖；
[0013]圖7為根據一實施例所繪示的動態逆轉啟動細部流程圖。
[0014]【符號說明】
[0015]100:驅動電路
[0016]110:霍爾元件
[0017]120:處理模塊
[0018]122:控制單元
[0019]124:驅動單元
[0020]130:反電動勢檢測模塊
[0021]132、132a、132b:輸入端
[0022]134、134a、134b:輸出端
[0023]136、136a、136b:電阻單元
[0024]138U38a> 138b:電阻單元
[0025]140:單相直流馬達
[0026]600:方法
[0027]S610 ?S670:步驟
[0028]S700 ?S780:步驟
[0029]Hall_s:霍爾信號
[0030]Va、Vb:反電動勢
[0031]Vas、Vbs:檢測信號
[0032]CS:控制信號
[0033]S1、S2、S3、S4:開關信號
[0034]D1、D2: 二極管
[0035]Q1、Q2、Q3、Q4:開關
[0036]R1、R2、R3、R4、R5、R6:電阻
[0037]0P1:比較器
[0038]VDD:電壓源
[0039]Vref:參考電壓
【具體實施方式】
[0040]下文舉實施例配合所附附圖作詳細說明，以更好地理解本發明的方式，但所提供的實施例并非用以限制本公開所涵蓋的范圍，而結構操作的描述非用以限制其執行的順序，任何由元件重新組合的結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本公開所涵蓋的范圍。此外，根據業界的標準及慣常做法，附圖僅以輔助說明為目的，并未依照原尺寸作圖，實際上各種特征的尺寸可任意地增加或減少以便于說明。下述說明中相同元件將以相同的符號標示來進行說明以便于理解。
[0041]在全篇說明書與申請專利范圍所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此公開的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本公開的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本公開的描述上額外的引導。
[0042]關于本文中所使用的『約』、『大約』或『大致』一般通常指數值的誤差或范圍于百分的二十以內，較好地是于百分的十以內，而更佳地則是于百分的五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，例如可如『約』、『大約』或『大致』所表示的誤差或范圍，或其他近似值。
[0043]此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限于』。此外，本文中所使用的『及/或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。
[0044]于本文中，當一元件被稱為『連接』或『耦接』時，可指『電連接』或『電性耦接』。『連接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語并非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。
[0045]本發明的一方式為一種驅動電路。請參考圖1，圖1為根據本發明一實施例所繪示的驅動電路100方塊圖。在結構上，驅動電路100包含處理模塊120以及反電動勢檢測模塊130。處理模塊120電連接于反電動勢檢測模塊130以及單相直流馬達140，反電動勢檢測模塊130電連接于單相直流馬達140。
[0046]單相直流馬達140的定子上設置有霍爾元件110(為了說明的方便，于圖1中將霍爾元件110獨立于單相直流馬達140的外繪示)。當在一導體上外加與電流方向垂直的磁場時，會使得導體中的電子受到洛倫茲力聚集產生電場，此現象即稱為霍爾效應，其產生的內建電壓稱為霍爾電壓。當單相直流馬達140轉動時，霍爾元件110檢測所產生的磁場變化，并相應地輸出霍爾信號Hall_s。
[0047]當單相直流馬達140被帶轉動時，馬達的線圈中會產生的電壓即稱為反電動勢(back electromotive force, back_EMF)。反電動勢檢測模塊130電連接至單相直流馬達140，用以檢測單相直流馬達140的反電動勢Vb，并相應的輸出檢測信號Vbs。舉例來說，檢測信號Vbs可根據反電動勢Vb信號而定。在本發明一實施例中，當反電動勢檢測模塊130所檢測到的反電動勢Vb信號為一正值時，反電動勢檢測模塊130便輸出一電平(如:高電平)的檢測信號Vbs，當反電動勢檢測模塊130所檢測到的反電動勢Vb為一負值時，反電動勢檢測模塊130便輸出具有第二電平(如:低電平)的檢測信號Vbs。
[0048]如此一來，處理模塊120便可依據由霍爾元件110傳來的霍爾信號Hall_s以及由反電動勢檢測模塊130傳來的檢測信號Vbs與參考電平，判斷單相直流馬達140的轉向，并據以控制單相直流馬達140。
[0049]在一些實施例中，如圖1所示，處理模塊120還包含控制單元122和驅動單元124。控制單元122可在霍爾元件110輸出的霍爾信號Hall_s具有檢測電平(如:高電平)時，將檢測信號Vbs的電平與一參考電平比較，以判斷單相直流馬達140的轉向。驅動單元124則依據控制單元122的判斷結果，選擇性地驅動單向直流馬達140。
[0050]請參考圖2,圖2為根據本發明一實施例所繪示的驅動電路100示意圖。
[0051]在本實施例中，反電動勢檢測模塊130具有輸入端132及輸出端134，其中輸入端132電連接單相直流馬達140，輸出端134電連接控制單元122。反電動勢檢測模塊130通過輸入端132檢測單相直流馬達140的反電動勢Vb，并通過輸出端134輸出檢測信號Vbs至控制單元122。于結構上，反電動勢檢測模塊130包含二極管D1、電阻單元136以及電阻單元138。二極管D1的第一端(如:陰極端)電連接于反電動勢檢測模塊130的輸入端132，電阻單元136的第一端電連接于二極管D1的第二端(如:陽極端)，電阻單元136的第二端電連接于反電動勢檢測模塊130的輸出端134，電阻單元138的第一端電連接于電阻單元136，電阻單元138的第二端電連接于電壓源VDD。
[0052]在一實施例中，如圖2所示，電阻單元136可包含電阻R1和電阻R3，兩者彼此以串聯形式電連接。電阻單元138可包含電阻R2。在部分實施例中，電阻單元136和電阻單元138也可依實際設計需求，分別包含復數個彼此串聯或并聯的電阻。
[0053]在本實施例中，當反電動勢檢測模塊130的輸入端132所接收到的反電動勢