本發(fā)明與馬達(dá)控制及保護(hù)有關(guān)，特別是指一種直流馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

攪拌機(jī)、食物調(diào)理機(jī)及果汁機(jī)等都是利用馬達(dá)產(chǎn)生的動(dòng)力來(lái)對(duì)被攪拌物進(jìn)行攪拌，被攪拌物可以是水果、蔬菜、米飯、面粉及化學(xué)粉料等。

為了避免馬達(dá)過(guò)載損壞，通常會(huì)在發(fā)生過(guò)載情況時(shí)，隨即中斷馬達(dá)的運(yùn)作，來(lái)避免過(guò)載情況發(fā)生。舉例來(lái)說(shuō)，若馬達(dá)要用來(lái)打面團(tuán)，初始時(shí)面粉與水的混合物屬于輕載，所以馬達(dá)可順利將面粉與水均勻攪拌混合。隨著攪拌時(shí)間增長(zhǎng)，面粉與水的混和物會(huì)變成黏稠的團(tuán)狀，而使馬達(dá)從輕載變成重載運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電流也會(huì)增加，使得過(guò)載保護(hù)被觸發(fā)，而停止馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)。但這個(gè)情況下，面團(tuán)通常還沒(méi)完成，也就是說(shuō)面團(tuán)還不能使用。

因此，如何有效控制馬達(dá)在重載下能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以便將被攪拌物攪拌至理想狀態(tài)，已為本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種直流馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法，以使直流馬達(dá)能在重載時(shí)繼續(xù)正常運(yùn)作。

達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的一種驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法，用于一直流馬達(dá)的一驅(qū)動(dòng)電路，所述直流馬達(dá)具有一最大耐受值，所述驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法包括下列步驟：提供一控制訊號(hào)及一驅(qū)動(dòng)電流，所述控制訊號(hào)用于控制所述驅(qū)動(dòng)電流的輸出準(zhǔn)位，所述驅(qū)動(dòng)電流用于驅(qū)動(dòng)所述直流馬達(dá)；提供所述最大耐受值對(duì)應(yīng)的一最大訊號(hào)準(zhǔn)位；比較所述直流馬達(dá)反饋的一回饋信號(hào)及所述最大訊號(hào)準(zhǔn)位；當(dāng)所述回饋信號(hào)的準(zhǔn)位超過(guò)所述最大訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)，開(kāi)始運(yùn)算所述回饋信號(hào)，以得到一運(yùn)算訊號(hào)，并在所述運(yùn)算訊號(hào)的準(zhǔn)位到達(dá)一關(guān)閉準(zhǔn)位時(shí)，停止輸出所述控制訊號(hào)。

上述本發(fā)明的技術(shù)方案中，運(yùn)算所述回饋信號(hào)以積分方式運(yùn)算。

所述驅(qū)動(dòng)電流追蹤所述最大耐受值為所述驅(qū)動(dòng)電流小于或等于所述最大耐受值。

當(dāng)所述回饋信號(hào)的準(zhǔn)位超過(guò)所述最大訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)，所述直流馬達(dá)的一轉(zhuǎn)速維持固定。

所述回饋信號(hào)的準(zhǔn)位未超過(guò)或等于所述最大訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)，所述控制訊號(hào)控制所述直流馬達(dá)的一轉(zhuǎn)速。

當(dāng)所述回饋信號(hào)的準(zhǔn)位未超過(guò)或等于所述最大訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電流等于或小于所述最大耐受值。

所述驅(qū)動(dòng)電路具有一瞬間過(guò)流耐受值，所述瞬間過(guò)流耐受值大于所述最大耐受值，所述控制訊號(hào)具有多個(gè)工作周期，所述方法還包括以下步驟：提供所述瞬間過(guò)流耐受值對(duì)應(yīng)的一瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位；比較所述回饋信號(hào)的準(zhǔn)位及所述瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位，當(dāng)所述回饋信號(hào)的準(zhǔn)位超過(guò)所述瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)，關(guān)閉目前所述控制訊號(hào)的工作周期，所述控制訊號(hào)的下一個(gè)工作周期的導(dǎo)通比率為正常輸出。

所述驅(qū)動(dòng)電流的輸出準(zhǔn)位范圍介于0至所述最大耐受值之間。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明可使直流馬達(dá)在重載情況下，驅(qū)動(dòng)電流小于或等于最大耐受值，以保護(hù)直流馬達(dá)在重載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的使用壽命，及避免直流馬達(dá)損壞，并讓被攪拌物能更有效的被攪拌。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的直流馬達(dá)及驅(qū)動(dòng)電路的組成方塊示意圖；

圖2是脈波寬度調(diào)變技術(shù)中控制訊號(hào)、鋸齒波訊號(hào)及相電壓的訊號(hào)圖；

圖3是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法的步驟流程圖；

圖4是回饋信號(hào)超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法仍可輸出控制訊號(hào)的訊號(hào)圖；

圖5是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法的另一步驟流程圖；

圖6是回饋信號(hào)超過(guò)瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法仍可輸出控制訊號(hào)的訊號(hào)圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)舉以下實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及功效進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。然各圖式中驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法的構(gòu)件、組成及流程僅用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)特征，而非對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。

如圖1所示，該圖繪示本發(fā)明的直流馬達(dá)10及其驅(qū)動(dòng)電路30。直流馬達(dá)10可以是直流無(wú)刷馬達(dá)(brushless DC motor)或直流有刷馬達(dá)，直流馬達(dá)10具有一最大耐受值，最大耐受值是指直流馬達(dá)10可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且不被損害的最大耐受值，最大耐受值通常是指電流，但不以此為限。

本實(shí)施例中，直流馬達(dá)10內(nèi)部安裝有3個(gè)霍爾傳感器(hall sensor)(圖中未示)，分別用于偵測(cè)其安裝位置的一磁場(chǎng)極性訊號(hào)，以作為直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制。

驅(qū)動(dòng)電路30接收這些霍爾傳感器的磁場(chǎng)陽(yáng)極訊號(hào)，來(lái)計(jì)算直流馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，但利用這個(gè)方式計(jì)算轉(zhuǎn)速已為本領(lǐng)域所周知，在此不再贅述。驅(qū)動(dòng)電路30包 括一脈波寬度調(diào)變(Pulse Width Modulation)器31、一逆變器33、一訊號(hào)偵測(cè)器35、一差分放大器37及一電壓比較器39。

脈波寬度調(diào)變器31連接逆變器33，并產(chǎn)生一控制訊號(hào)S_C，控制訊號(hào)S_C有多個(gè)工作周期，每一工作周期有一導(dǎo)通比率。實(shí)際中，脈波寬度調(diào)變器31可以通過(guò)主動(dòng)元件及被動(dòng)元件組成的電路，或者由微處理器及集成電路來(lái)仿真，故脈波寬度調(diào)變器31不限組成的形態(tài)。

逆變器33連接直流馬達(dá)10及一主電源V。主電源V給逆變器33供應(yīng)電力?？刂朴嵦?hào)S_C控制逆變器33，以改變逆變器33輸出的一驅(qū)動(dòng)電流的一輸出準(zhǔn)位。輸出準(zhǔn)位的范圍介于0至直流馬達(dá)10的最大耐受值之間。

其中，逆變器33可以是半橋、全橋及三相等電路形式，無(wú)論是何種電路形式都包含由多個(gè)功率晶體管組成的電路，功率晶體管具有一瞬間過(guò)流耐受值，瞬間過(guò)流耐受值大于直流馬達(dá)10的最大耐受值。

訊號(hào)偵測(cè)器35連接逆變器33，驅(qū)動(dòng)電流流過(guò)訊號(hào)偵測(cè)器35，在此實(shí)施例中，訊號(hào)偵測(cè)器35為一電阻。因此，通過(guò)歐姆定律訊號(hào)偵測(cè)器35會(huì)產(chǎn)生電壓降，也就是偵測(cè)到直流馬達(dá)10反饋的一回饋信號(hào)S_F。但實(shí)際上，訊號(hào)偵測(cè)器35也可選用其他元件、電路或方式進(jìn)行偵測(cè)，而不以電阻為限。

差分放大器37連接逆變器33及訊號(hào)偵測(cè)器35，由于訊號(hào)偵測(cè)器35是偵測(cè)回饋信號(hào)S_F，回饋信號(hào)S_F是微弱的電壓訊號(hào)，因此，差分放大器37可用于放大回饋信號(hào)S_F。

電壓比較器39連接差分放大器37及脈波寬度調(diào)變器31，用于接收差分放大器37放大的回饋信號(hào)S_F，且比較回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位與直流馬達(dá)的最大耐受值對(duì)應(yīng)的一最大訊號(hào)準(zhǔn)位。其中，電壓比較器39有一積分單元，積分單元在驅(qū)動(dòng)電流等于或大于最大耐受值時(shí)被觸發(fā)，而對(duì)回饋信號(hào)作積分處理，以得運(yùn)算訊號(hào)，電壓比較器39判斷積分后的回饋信號(hào)是否超過(guò)一關(guān)閉準(zhǔn)位，并在積分后的回饋信號(hào)超過(guò)關(guān)閉準(zhǔn)位時(shí)控制脈波寬度調(diào)變器31停止輸出控制訊號(hào)，也就是不對(duì)直流馬達(dá)10供應(yīng)電流。如此，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路30可有效控制直流馬達(dá)10的運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，關(guān)閉準(zhǔn)位為高于最大訊號(hào)準(zhǔn)位。隨后詳述直流馬達(dá)10的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法。

如圖2所示，脈波寬度調(diào)變技術(shù)是將直流馬達(dá)的相電壓V_P的準(zhǔn)位與固定頻率及振幅的鋸齒波訊號(hào)V_T比較，來(lái)產(chǎn)生前述的控制訊號(hào)S_C。其中，相電壓V_P的準(zhǔn)位高低是隨直流馬達(dá)轉(zhuǎn)速改變。換言之，直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制可通過(guò)調(diào)整脈波寬度調(diào)變器31輸出的控制訊號(hào)S_C的工作周期的導(dǎo)通比率，來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)速控制的目的。其中，直流馬達(dá)的相電壓V_P由還原控制訊號(hào)S_C而獲得。

由于本發(fā)明具有上述的硬件組成，因此，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，本發(fā)明通過(guò)驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法而讓直流馬達(dá)可發(fā)揮最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)效能。如圖3所示，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法包括下列步驟：

首先，步驟S51：提供控制訊號(hào)及驅(qū)動(dòng)電流?？刂朴嵦?hào)用于控制驅(qū)動(dòng)電流的輸出準(zhǔn)位。驅(qū)動(dòng)電流用于驅(qū)動(dòng)直流馬達(dá)。

接著，步驟S52：提供直流馬達(dá)的最大耐受值對(duì)應(yīng)的最大訊號(hào)準(zhǔn)位。

隨后，步驟S53：比較直流馬達(dá)反饋的回饋信號(hào)的準(zhǔn)位及最大訊號(hào)準(zhǔn)位。

之后，步驟S54：當(dāng)回饋信號(hào)的準(zhǔn)位超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)，開(kāi)始運(yùn)算回饋信號(hào)，以得到一運(yùn)算訊號(hào)，并在運(yùn)算訊號(hào)的準(zhǔn)位到達(dá)一關(guān)閉準(zhǔn)位時(shí)，停止輸出控制訊號(hào)。

其中，步驟S53至S54可定義為過(guò)載保護(hù)，用于避免直流馬達(dá)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行而損壞。步驟S51及S52的順序可以對(duì)調(diào)或者位于相同的位階，故不以本實(shí)施例所述為限。

如圖4所示，該圖顯示三相的控制訊號(hào)S_C、回饋信號(hào)S_F及運(yùn)算訊號(hào)S_FI的特性曲線圖。在一般運(yùn)行中，如I區(qū)，回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位是未超過(guò)或等于最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M，也就是說(shuō)直流馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電流準(zhǔn)位未達(dá)到其最大耐受值的情況時(shí)，可通過(guò)調(diào)整控制訊號(hào)S_C的工作周期的導(dǎo)通比率來(lái)對(duì)應(yīng)調(diào)整直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，也就是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電流小于最大耐受值時(shí)，直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是可通過(guò)調(diào)整工作周期的導(dǎo)通比率來(lái)控制其轉(zhuǎn)速。在這個(gè)時(shí)后，電壓比較器的積分單元不會(huì)被觸發(fā)及運(yùn)行，也就是步驟S54是沒(méi)有運(yùn)作。

當(dāng)直流馬達(dá)達(dá)到重載的情況時(shí)，如圖4所示的II區(qū)，回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M，此時(shí)，步驟S54是有運(yùn)作，開(kāi)始運(yùn)算回饋信號(hào)S_F，以得到運(yùn)算訊號(hào)S_FI，并在運(yùn)算訊號(hào)S_FI到達(dá)關(guān)閉準(zhǔn)位V_O時(shí)，停止輸出控制訊號(hào)S_C，也就是停止驅(qū)動(dòng)電流供應(yīng)至直流馬達(dá)，來(lái)避免直流馬達(dá)過(guò)載損壞。

由圖4的II區(qū)可知，回饋信號(hào)S_F有三次超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M，因此，步驟S54的運(yùn)算回饋信號(hào)S_F是以積分方式運(yùn)算，如此，不同工作周期中發(fā)生的回饋信號(hào)S_F超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M，都可通過(guò)積分方式連續(xù)追蹤回饋信號(hào)S_F來(lái)避免直流馬達(dá)損壞。

其中，運(yùn)算回饋信號(hào)S_F期間，驅(qū)動(dòng)電流追蹤最大耐受值，以使直流馬達(dá)維持低轉(zhuǎn)速及高扭力輸出，驅(qū)動(dòng)電流追蹤最大耐受值是指驅(qū)動(dòng)電流小于或等于最大耐受值。

此外，回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M(即重載情況)時(shí)，積分單元被觸發(fā)，而對(duì)超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M的回饋信號(hào)S_F進(jìn)行積分計(jì)時(shí)，回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位 超出最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M越多，運(yùn)算訊號(hào)S_FI的上升斜率就越陡，也就是更快到達(dá)關(guān)閉準(zhǔn)位V_O的判斷條件。

如此，驅(qū)動(dòng)電流不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間且連續(xù)超過(guò)直流馬達(dá)的最大耐受值，也就是說(shuō)在重載情況下，驅(qū)動(dòng)電流小于或等于最大耐受值，以保護(hù)直流馬達(dá)在重載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的使用壽命，及避免直流馬達(dá)損壞。

在回饋信號(hào)S_C的準(zhǔn)位高過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M時(shí)，直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是維持固定，而控制訊號(hào)S_C則用于控制驅(qū)動(dòng)電流。換言之，在重載時(shí)，直流馬達(dá)維持固定轉(zhuǎn)速(通常是低轉(zhuǎn)速)，而控制驅(qū)動(dòng)電流追蹤最大耐受值，以讓直流馬達(dá)能在重載下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

相較于先前技術(shù)，在重載時(shí)，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法可有效讓驅(qū)動(dòng)電流不會(huì)長(zhǎng)間且連續(xù)超過(guò)直流馬達(dá)的最大耐受值，并可維持低轉(zhuǎn)速及高扭力的輸出，以讓被攪拌物能更有效的被攪拌。

請(qǐng)參照?qǐng)D5，如前所述功率晶體管有瞬間過(guò)流耐受值，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法還包括下列步驟：

步驟S55：提供瞬間過(guò)流耐受值對(duì)應(yīng)的一瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位。

步驟S56：比較回饋信號(hào)的準(zhǔn)位及瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位，步驟S57：當(dāng)該回饋信號(hào)的準(zhǔn)位超過(guò)瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位時(shí)，關(guān)閉目前控制訊號(hào)的工作周期，控制訊號(hào)的下一個(gè)工作周期的導(dǎo)通比率是正常輸出。

步驟S55至S57可定義為過(guò)流保護(hù)，用以保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路的功率晶體管。其中，步驟S57中關(guān)閉目前控制訊號(hào)的工作周期是指讓當(dāng)下工作周期的導(dǎo)通比率迅速回到0，來(lái)關(guān)閉當(dāng)下的導(dǎo)通周期，而不是指該次工作周期的導(dǎo)通比率等于0?？刂朴嵦?hào)的工作周期的導(dǎo)通比率是正常輸出是指的工作周期的導(dǎo)通比率沒(méi)有被強(qiáng)制關(guān)閉，而是以正常的比率運(yùn)作。

如圖6所示，在回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位第一次超過(guò)瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位V_I時(shí)，如圖中左邊，代表，驅(qū)動(dòng)電流已經(jīng)超過(guò)功率晶體管的負(fù)荷，因此，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法是直接關(guān)閉三相控制訊號(hào)S_C該次工作周期的導(dǎo)通比率，也就是讓三相控制訊號(hào)S_C的當(dāng)下工作周期的導(dǎo)通比率等于0(如圖中控制訊號(hào)虛線部分用于表示三相控制訊號(hào)S_C被關(guān)閉，故實(shí)際中，虛線部分是不存在)，而斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)電流的傳輸路徑，在下一個(gè)工作周期時(shí)，導(dǎo)通比率為正常工作，除非，下一次工作周期中，回饋信號(hào)S_F準(zhǔn)位又超過(guò)瞬間訊號(hào)V_I準(zhǔn)位(如圖中右邊)，這樣就重復(fù)步驟S56。因此，若回饋信號(hào)S_F準(zhǔn)位超過(guò)瞬間訊號(hào)V_I準(zhǔn)位時(shí)，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法是不會(huì)直接讓直流馬達(dá)停止運(yùn)作，而是以關(guān)閉當(dāng)下的控制訊號(hào)的工作周期，以避免假性過(guò)載。

對(duì)于假性過(guò)載，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)直流馬達(dá)在打面團(tuán)的過(guò)程中，因?yàn)榈毒邿o(wú)法讓面 團(tuán)轉(zhuǎn)動(dòng)而造成回饋信號(hào)S_F準(zhǔn)位超過(guò)瞬間訊號(hào)V_I準(zhǔn)位時(shí)，因此，關(guān)掉當(dāng)下的工作周期可避免直流馬達(dá)損壞，之后，控制訊號(hào)的工作周期又正常輸出，如此面團(tuán)可能又被刀具推動(dòng)，因此，直流馬達(dá)就可持續(xù)攪拌面團(tuán)。

需要注意的是，回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位超過(guò)瞬間訊號(hào)準(zhǔn)位V_I時(shí)，表示回饋信號(hào)S_F的準(zhǔn)位也超過(guò)最大訊號(hào)準(zhǔn)位V_M，因此，積分單元也是有被觸發(fā)

此外，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)保護(hù)方法還有短路保護(hù)，短路保護(hù)是在驅(qū)動(dòng)電流異常增加，驅(qū)動(dòng)電路直接中斷驅(qū)動(dòng)電流輸出至直流馬達(dá)的路徑，以保護(hù)直流馬達(dá)。

最后，再次強(qiáng)調(diào)，本發(fā)明在前述實(shí)施例中所揭示的構(gòu)成元件，僅為舉例說(shuō)明，并非用來(lái)限制本案的專利保護(hù)范圍，其他等效元件的替代或變化，也應(yīng)被本案的專利保護(hù)范圍所涵蓋。