高精确度马达驱动系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高精确度马达驱动系统及其方法，该驱动系统包含：处理单元、驱动单元与马达单元。一处理单元，处理单元依据一连续波与一比较讯号而输出复数个脉波宽度调变波，该些脉波宽度调变波包括第一宽度脉波的责任周期与第二宽度脉波的责任周期，第二宽度脉波的责任周期宽度大于第一宽度脉波的责任周期宽度。一驱动单元，连接处理单元，接收该些脉波宽度调变波而产生一驱动讯号。一马达单元，连接该驱动单元，接收该驱动讯号而使马达单元作动。本发明专利技术的功效即是在芯片维持50MHz或更低频率时，其马达运转的分辨率能获得提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种马达驱动装置，特别是指一种高精确度马达驱动装置及其方法。
技术介绍
马达是目前工业应用上最普遍的动力来源，以驱动各类的工具机组，而马达可分为直流马达与交流马达。直流马达(DCMotor)在控制上非常容易，为早期自动化控制的主要动力来源，但因其碳刷保养不易且易出火花，故在粉尘污染高及严禁烟火的地方，有它先天上的障碍。而交流马达无碳刷，故保养上容易，且价格低廉，输出功率大，具有高启动转矩及稳定的转速的特性，种种的效果都凌驾在直流马达之上。一般而言，交流马达主要分为感应马达(InductionMotor，简称IM)和无刷直流马达(BrushlessDCMotor，简称BLDC)，其中以无刷直流马达的使用最多，因为它具备了构造简单、价廉，响应快、转矩大，可连续频繁的进行起动、停止、制动、逆转的特点，故已成为自动化的重要设备之一。在直流无刷马达或其它马达中，往往是利用脉波宽度调变波(PulseWidthModulation，简称PWM)技术来趋动马达转动，而利用脉波宽度调变的问题点，如下：请先参考图1、图2与图3，图1为传统直流无刷马达的系统架构图，一般而言，由处理单元10输出一PWM讯号(P点)，之后，当驱动单元30的第一晶体管M1、第五晶体管M5与第六晶体管M6被开启时，则在测量点A会得到一相电压，一相电压的电压与反电动势电压一致。而正常的马达的转速与反电动势如图2所示。一般而言，我们以处理单元10工作频率为50MHZ的频率时，而连续的三角波工作在20kHz时，可得到50MHz/20kHz＝2500的计数值，再除一半就可得到1250计数值，也就是说今天我们可以得到的PWM脉波的分辨率是1250，所以以脉波的责任周期宽度而言，亦可得到每格的分辨率为100％/1250＝0.08％。接着，请参考图3，若上述要产生一半波的正弦讯号来说，从分辨率为1250而言，代表从0度到90度的正弦波驱动讯号，共有1250个脉波宽度调变波所组合而成，若要得到91度到180度的正弦波讯号，也有1250个脉波宽度调变波，所以图3的半波共有2500个脉波宽度调变波。接着，请参考图3，传统的作法产生0度到90度的弦波时，最大只能产生1250个脉波宽度调变波，亦其分辨率也只有1250阶。接着，请参考图4，脉波宽度调变每增加一阶，相对输出的电压亦为增加一阶，呈现阶梯式的电压，亦即，PWMOutputVoltage与TargetVoltage差△倍，使得转速变化差△倍，这是因为分辨率不足所发生的现象。所以以传统方式驱动马达的问题，会有分辨率不足的现象，且会导致马达的运转不顺畅，且有时还会出现震动等等不稳定的现象。传统欲要解决这种现象，唯一的方式是提高处理单元10的工作频率，例如400MHz。因为芯片工作在400MHz，400MHz除20kHz，将会等于20000计数值，等同得到PWM脉波的分辨率为10000阶，亦即处理单元10最大可输出10000个脉波宽度调变波。比较先前1250个的脉波宽度调变波，其分辨率提高了整整8倍。上述是只说明常用的状况，传统亦可以不操作在满分辨率的情形下进行马达控制。也就是这样子的问题，若要处理单元10的芯片工艺要提高，其耗电量也会增加，成本也会大幅的成长。为了解决上述的问题，本专利技术提出可以在芯片工作频率为50MHz或更低的情形下，其将马达运转的分辨率提高的系统与方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的，在于提供一种高精确度马达驱动系统及其方法。为达到上述目的，本专利技术提供的高精确度马达驱动方法，应用于一具有q个脉波的连续波、一马达单元、一处理单元与一驱动单元，其包含：组配该处理单元，设定一变量p，其中，该变量p的初始值为零；组配该处理单元，比较一脉波与一比较讯号而输出一个脉波宽度调变波；组配该处理单元，累加该变量p；组配该处理单元，判断该变量p是否等于q，若否，则组配该处理单元，比较次一脉波与次一比较讯号而输出次一个脉波宽度调变波，并跳回至累加该变量p，若是，则执行下一步骤；组配该驱动单元，接收该些脉波宽度调变波而产生一驱动讯号；及组配该马达单元，接收该驱动讯号而产生动作；其中，该些脉波宽度调变波包括一第一宽度脉波的责任周期宽度与一第二宽度脉波的责任周期宽度，而该第二宽度脉波的责任周期宽度大于该第一宽度脉波的责任周期宽度。本专利技术提供的一种高精确度马达驱动系统，包含：一处理单元，处理单元依据一连续波与一比较讯号而输出复数个脉波宽度调变波，该些脉波宽度调变波包括一第一宽度脉波的责任周期宽度与一第二宽度脉波的责任周期宽度，该第二宽度脉波的责任周期宽度大于该第一宽度脉波的责任周期宽度；一驱动单元，连接该处理单元，接收该些脉波宽度调变波而产生一驱动讯号；一马达单元，连接该驱动单元，接收该驱动讯号而使该马达单元作动。本专利技术的功效即是在芯片维持50MHz或更低频率时，其马达运转的分辨率提高的方式。例如：也就是以往马达转速4900rpm时，只能跳到5100rpm，现在运用本专利技术的方式，可达到5000转，5010转等，其分辨率提高，马达运转的可达到预定的转速，进而改善马达的顿挫，而使得马达运转时更佳顺畅。附图说明图1是公知直流马达输出的系统示意图；图2是直流马达转速与马达反电动势的第一示意图；图3是直流马达波形PWM的关系图；图4是直流马达转速、马达反电动势与PWM输出的脉波宽波的第二示意图；图5是本专利技术的系统示意图；图6是本专利技术的处理单元示意图；图7是本专利技术的进位累加法的责任周期示意图；及图8是本专利技术的高精确度马达驱动方法的方法流程图。附图标记说明10处理单元30驱动单元M1第一晶体管M2第二晶体管M3第三晶体管M4第四晶体管M5第五晶体管M6第六晶体管40马达单元101频率产生器102波形产生器103计算器104比较器20讯号放大单元。具体实施方式有关本专利技术的相关申请专利特色与
技术实现思路
，在以下配合参考附图的一个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。参阅图5，本专利技术的一较佳实施例，一种高精确度马达驱动系统，包含：处理单元10、讯号放大单元20、驱动单元30、马达单元40。一处理单元10，处理单元10依据一连续波与至少一比较讯号而输出复数个脉波宽度调变波，该些脉波宽度调变波包括一第一宽度脉波的责任周期宽度与一第二宽度脉波的责任周期宽度，该第二宽度脉波的责任周期宽度大于该第一宽度脉波的责任周期宽度。一驱动单元30，连接该处理单元10，接收该些脉波宽度调变波而产生一驱动讯号。马达单元40，连接该驱动单元30，接收该驱动讯号而使该马达单元40作动。其中，更包含：一讯号放大单元20，连接该处理单元10与该驱动单元30之间，用以放大该些脉波宽度调变波的电流或电压。其中，该连续波为一连续三角讯号或一连续锯齿讯号，且该连续波的频率为3K至100k。其中，该些脉波宽度调变波的个数n为2至128。本专利技术的马达单元40可以是单相马达，三相马达，又或者是多相马达。当这次时间的比较讯号大于上次时间的比较讯号，则这次时间的比较讯号与连续三角讯号比较后，则输出第一宽度脉波的责任周期宽度(50％)。当这次时间的比较讯号小于上次时间的比较讯号，则这次时间的比较讯号与连续三角讯号比较后，则输出第二宽度脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精确度马达驱动方法，应用于一具有q个脉波的连续波、一马达单元、一处理单元与一驱动单元，其特征在于，该方法包含：组配该处理单元，设定一变量p，其中，该变量p的初始值为零；组配该处理单元，比较一脉波与一比较讯号而输出一个脉波宽度调变波；组配该处理单元，累加该变量p；组配该处理单元，判断该变量p是否等于q，若否，则组配该处理单元，比较次一脉波与次一比较讯号而输出次一个脉波宽度调变波，并跳回至累加该变量p，若是，则执行下一步骤；组配该驱动单元，接收这些脉波宽度调变波而产生一驱动讯号；及组配该马达单元，接收该驱动讯号而产生动作；其中，这些脉波宽度调变波包括一第一宽度脉波的责任周期宽度与一第二宽度脉波的责任周期宽度，而该第二宽度脉波的责任周期宽度大于该第一宽度脉波的责任周期宽度。

【技术特征摘要】
2015.05.13 TW 1041152821.一种高精确度马达驱动方法，应用于一具有q个脉波的连续波、一马达单元、一处理单元与一驱动单元，其特征在于，该方法包含：组配该处理单元，设定一变量p，其中，该变量p的初始值为零；组配该处理单元，比较一脉波与一比较讯号而输出一个脉波宽度调变波；组配该处理单元，累加该变量p；组配该处理单元，判断该变量p是否等于q，若否，则组配该处理单元，比较次一脉波与次一比较讯号而输出次一个脉波宽度调变波，并跳回至累加该变量p，若是，则执行下一步骤；组配该驱动单元，接收这些脉波宽度调变波而产生一驱动讯号；及组配该马达单元，接收该驱动讯号而产生动作；其中，这些脉波宽度调变波包括一第一宽度脉波的责任周期宽度与一第二宽度脉波的责任周期宽度，而该第二宽度脉波的责任周期宽度大于该第一宽度脉波的责任周期宽度。2.依据权利要求1所述的高精确度马达驱动方法，其特征在于，这些脉波宽度调变波的个数n为2至128的范围。3.依据权利要求2所述的高精确度马达驱动方法，其特征在于，这些脉波宽度调变波公式如下：IDT＝A*(k/n)+B*(n-k/n)，A是该第一宽度脉波的责任周期宽度，B是该第二宽度脉波的责任周期宽度，A与B的差介于0％至2％之间，且k为一常数。4.依据权利要求1所述的高精确度马达驱动方法，其特征在于，该脉波为一三角讯号或一锯齿讯号，且该脉波的频率为3K至100k。5.一种高精确度马达驱动系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：林省宏，陈举纶，柯懿庭，杨家泰，
申请(专利权)人：祥诚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71