具有最低转速及最高转速设定的马达驱动装置

摘要

本发明公开了一种马达驱动装置。该马达驱动装置通过不同的外部电路对马达转速的设定后，使得马达可以操作在最低转速或最高转速；在马达操作于最低转速时，用于避免于PWM驱动信号的脉冲周期小于马达最低工作力矩(torque)时，造成马达停止转动，借此控制方式来保持最低散热的要求并且兼顾节能的效用；在马达操作于最高转速时，可以在相同的马达负载下，达到最高的转速应用，以达到散热的需求。此外，当马达操作在最低转速或最高转速时，完全不受到外部系统所提供的PWM驱动信号的影响；借此更进一步的来增加马达应用的灵活度。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种马达的驱动装置，特别是有关于一种具有最低转 速及最高转速设定的马达驱动装置，其通过一外部电路来调整输入的电 流，以产生一个固定的转速设定输出，再通过PWM脉冲信号来做同步运 算，使得马达操作在最低转速及最高转速设定时，不会随着PWM输入信 号做改变，借此更进一步的来增加马达应用的灵活度；此外，本发明的马 达驱动装置可以使用在单相马达及三相马达。

背景技术

近年来，个人计算机(Personal Computer，PC)、便携计算机(Portable  Computer/Note-Boob，NB)或是工作站(Work Station)的快速化发展， 使得运算芯片的运作速度急速上升，例如：中央处理单元(Central Processor  Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)。因此，随 着芯片运算速度的增加，也使得频率变高，造成芯片产生大量的热。然而， 高热会引起以下问题：导致芯片运算不正常，或者对周围电路产生影响。 因此，芯片的散热功能成为极其重要的技术。

首先，如图1所示，一般在以PWM控制马达驱动的方式中，都是以 线性方式随着PWM的供应电源周期(duty cycle)循序地增加马达的转速， 因此，其无法根据实际的需求来达到最低转速设定和(或)最高速设定的 功能。例如，在相同的马达负载下，为了达到最低散热要求并且减少马达 重新起动所产生的噪声、噪音时，通常在PWM供应电源周期低到一定值 之后(例如：20％duty cycle)，即会希望马达能够固定在一个转速，并且 要能够不要随着PWM供应电源周期变化来改变转速；同时，也不要在 PWM供应电源周期的输出小于马达最低工作力矩(torque)时，造成马达 停止转动；借此控制方式来保持最低散热的要求。很明显地，此时马达驱 动装置就需要有最低转速设定的功能，来维持马达的最低工作力矩。

另外，在同一马达负载下，如果要应用在不同的散热模块时，譬如显 示适配器的散热模块，其所需的散热能力不需要像CPU散热模块要求来 得高，为了达到散热和节能的平衡点，多半会重新设计一个新的散热模块。 然而，若马达驱动装置能够提供一个最高转速的设定时，则在相同的马达 负载下，便可设定其最高的转速应用，以达到散热的需求，并且兼顾节能 的效用，借此更进一步的来增加马达应用的灵活度。

发明内容

依据先前技术所存在的PWM控制马达驱动的方式在实际操作上的限 制情形，本发明的一主要目的在提供一种具有最低转速设定的马达驱动装 置，通过一外部电路对马达转速的设定后，使得马达可以操作在最低转速， 用于避免于PWM驱动信号的脉冲周期小于马达最低工作力矩(torque) 时，造成马达停止转动；借此控制方式来保持最低散热的要求。

本发明的另一主要目的在于提供一种具有最高转速设定的马达驱动 装置，通过一外部电路对马达转速的设定后，使得马达可以操作在最高转 速；因此当马达驱动装置能够提供一个最高转速的设定时，可以在相同的 马达负载下，达到最高的转速应用，以达到散热的需求。

本发明的再一主要目的在于提供一种具有最低转速及最高转速设定 的马达驱动装置，通过一外部电路对马达转速的设定后，使得马达可以操 作在最低转速或最高转速；在马达操作于最低转速时，用于避免在PWM 驱动信号的脉冲周期小于马达最低工作力矩(torque)时，造成马达停止 转动，借此控制方式来保持最低散热的要求并且兼顾节能的效用；在马达 操作于最高转速时，可以在相同的马达负载下，达到最高的转速应用，以 达到散热的需求。

本发明的还有一主要目的在于提供一种具有最低转速及最高转速设 定的马达驱动装置，通过至少一个外部电路对马达转速的设定后，使得马 达操作在最低转速或最高转速时，完全不受到外部系统所提供的PWM驱 动信号的影响；借此更进一步的来增加马达应用的灵活度。

依据上述的各项目的，本发明提供一种马达转速设定装置，包括：一 个PWM信号产生电路，其输入端与PWM驱动信号连接，并由输出端输 出一个与PWM驱动信号的触发信号同步的脉冲信号(P_PWM)；一个转 速电流设定电路，其输入端与一个电路连接，通过调整电路来控制转速电 流设定电路输出一个电流；一个转速信号产生电路，其输入端与转速电流 设定电路所输出的电流连接，并由输出端输出一个由高电位改变为低电位 的脉冲信号(P_MINR/P_MAXR)；一个RS闩锁电路，其第一输入端与 PWM信号产生电路所输出的PWM驱动信号的触发信号同步的脉冲信号 (P_PWM)连接，其第二输入端与转速信号产生电路所输出的脉冲信号 (P_MINR/P_MAXR)连接，并由第一输出端输出一个第一固定周期的脉 冲信号(VMINR/VMAXR)，由第二输出端输出一个第二固定周期的脉冲 信号(V_SET)至转速信号产生电路的第二输入端；及一个逻辑门，其第一 输入端与PWM驱动信号连接，其第二输入端与RS闩锁电路的第一输出 端所输出的第一固定周期的脉冲信号(VMINR/VMAXR)连接，以输出一 个马达转速的控制信号。

本发明提供另一种马达驱动装置，是由一个马达转速设定装置及一个 输出单元所形成，而输出单元与马达转速设定装置的输出端连接，其中， 马达转速设定装置包括：一个PWM信号产生电路，其输入端与PWM驱 动信号连接，并由输出端输出一个与PWM驱动信号的触发信号同步的脉 冲信号(P_PWM)；一个转速电流设定电路，其输入端与一个电路连接， 通过调整电路来控制转速电流设定电路输出一个电流；一个转速信号产生 电路，其输入端与转速电流设定电路所输出的电流连接，并由输出端输出 一个脉冲信号(P_MINR/P_MAXR)；一个RS闩锁电路，其第一输入端 与PWM信号产生电路所输出的PWM驱动信号的触发信号同步的脉冲信 号(P_PWM)连接，其第二输入端与转速信号产生电路所输出的脉冲信 号(P_MINR/P_MAXR)连接，并由第一输出端输出一个第一固定周期的 脉冲信号(VMINR/VMAXR)，由第二输出端输出一个第二固定周期的脉 冲信号(V_SET)至转速信号产生电路的第二输入端；及一个逻辑门，其第 一输入端与PWM驱动信号连接，其第二输入端与RS闩锁电路的第一输 出端所输出的第一固定周期的脉冲信号(VMINR/VMAXR)连接，以输出 一个马达转速的控制信号。

本发明接着再提供一种马达驱动装置，是由一马达转速设定装置及一 输出单元所形成，而输出单元与马达转速设定装置的输出端连接，其中， 马达转速设定装置包括：一PWM信号产生电路，其输入端与一PWM驱 动信号连接，并由输出端输出一个与PWM驱动信号的触发信号同步的脉 冲信号(P_PWM)；一最低转速设定装置，其第一输入端与PWM信号产 生电路所输出的PWM驱动信号的触发信号同步的脉冲信号(P_PWM)连 接，其第二输入端与第一电路连接，并输出一个第一固定周期的脉冲信号 (VMINR)；一最高转速设定装置，其第一输入端与PWM信号产生电路 所输出的该PWM驱动信号的触发信号同步的脉冲信号(P_PWM)连接， 其第二输入端与第二电路连接，并输出一个第二固定周期的脉冲信号 (VMAXR)；一OR逻辑门，其第一输入端与PWM信号产生电路所输出 的PWM驱动信号的触发信号同步的脉冲信号(P_PWM)连接，其第二输 入端与第一固定周期的脉冲信号(VMINR)连接，并由输出端输出一个第 一控制信号(PWM_MIN)；一AND逻辑门，其第一输入端与第一控制信 号(PWM_MIN)连接，其第二输入端与第二固定周期的脉冲信号 (VMAXR)连接，并由输出端输出一个第二控制信号(PWM_MIN_MAX) 至输出单元。

附图说明

图1为现有技术的PWM驱动信号对马达转速的示意图；

图2为本发明的具有最低转速设定装置的马达驱动装置的电路方块示 意图；

图3为本发明的图2各电路的波形示意图；

图4为本发明的具有最低转速设定装置的马达驱动装置中的PWM脉 冲信号产生电路示意图；

图5为本发明的具有最低转速设定装置的马达驱动装置中的最小/最 大电流设定电路示意图；

图6为本发明的具有最低转速设定装置的马达驱动装置中的最低/最 高转速产生电路示意图；

图7为本发明的PWM驱动信号对马达转速的示意图；

图8为本发明的具有最高转速设定装置的马达驱动装置的电路方块示 意图；

图9为本发明的图8各电路的波形示意图；

图10为本发明的具有最低-最高转速设定装置的马达驱动装置的电路 方块示意图；及

图11为本发明的图10各电路的波形示意图。

【主要元件符号说明】

10/11/12-马达驱动装置；

20-霍尔元件；

21/22-电阻；

30-PWM驱动信号；

40-马达；

110-霍尔偏压；

130-控制单元；

200-输出单元；

300/620-最低转速设定装置；

310/510/610PWM-信号产生电路；

3110/3120/3130/3140/3150-反相器；

3160-电容器；

3170-NAND逻辑门；

320/520-转速电流设定电路；

3210/3220/3330-晶体管；

3230/3240-电流镜电路；

330/530-转速信号产生电路；

3310-比较器；

3320-电容器；

R4/R5/R6-电阻；

340/540RS-闩锁电路；

350/360/560/640-OR逻辑门；

550/650-AND逻辑门；

400/410-外部电路；

500/630-最高转速设定装置；

600-最低-最高转速设定装置。

具体实施方式

本发明主要是公开一种具有最低转速及最高转速设定的马达驱动装 置，通过一外部电路对马达转速的设定后，使得马达可以操作在最低转速 及最高转速。由于本发明是于一般马达驱动装置中增加一种最低转速设定 和(或)一个最高转速设定电路来达成；因此对于马达驱动装置中的马达 控制电路(至少包括：磁滞装置、防死锁判断装置及计数装置等)以及马 达输出单元电路等，是与现有技术所使用的相关部件相同，因此对马达控 制电路及马达输出单元的详细电路并未表示于图中。此外，下述文中的附 图，也并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本发明特征 有关的示意图。

首先，请参考图2，是本发明的具有最低转速设定电路的马达驱动装 置实施例的示意图。如图2所示，本发明的马达驱动装置10包括霍尔偏 压110、输出单元200及最低转速设定装置300等。当马达驱动装置10被 起动后，会由马达驱动装置10外部的系统提供一个高电位的PWM驱动 信号(PWM_IN)30，此高电位的PWM驱动信号(PWM_IN)30(如图 3的PWM_IN驱动信号波形所示)会经过最低转速设定装置300的处理后， 产生一个PWM最低转速信号(如图3的PWM_MIN最低转速控制信号 波形所示)并输出到控制单元130，再由控制单元130来控制输出单元200 以驱动马达40转动。当马达40开始转动后，位于马达40上的霍尔元件 20会将马达40的转动时的换相信号送到马达驱动装置10中的磁滞装置 (未显示于图2中)中，用于判断马达40是否持续的在转动。接着，霍 尔元件20的第1端子经由电阻21与施加有霍尔偏压110的电源线相连接， 其第2端子经由电阻22接地。很明显地，霍尔元件20的第1输出端及第 2输出端所输出的霍尔信号的位准随着马达40转子的位置而改变。

请继续请参考图2及图3，其中图3为图2的最低转速设定装置中的 信号示意图。本发明的最低转速设定装置300是由一个PWM信号产生电 路(PWM signal pulse generator circuit)310、一个转速电流设定电路(rotation  speed current setting circuit)320，在本实施例中，此转速电流设定电路称 为最低转速电流设定电路(MINR current setting circuit)、一个转速信号产 生电路(rotation speed generator circuit)330，在本实施例中，此转速电流 设定电路称为最低转速产生电路(MINR rotation speed generator circuit)、 一个RS闩锁电路340及一个OR逻辑门(OR Gate)350所组成。

如图2所示，当外部系统所提供的高电位的PWM驱动信号30(如图 3中的PWM_IN驱动信号波形所示)进入至最低转速设定电路300后，其 由PWM信号产生电路310的输入端进入，然后由PWM信号产生电路310 的输出端输出一个P_PWM信号(如图3中的P_PWM信号波形所示)； 接着，最小转速电流设定电路320的输入端与一个外接电路400(例如： 此外接电路400可以是一个可以依据系统需求而改变的电阻)连接，并经 由调整外接电路400以产生一个设定的电流后，将此一设定电流输出至最 低转速产生电路330的输入端，再由最低转速产生电路330的输出端来输 出一个P_MINR信号(如图3中的P_MINR信号波形所示)；之后，将PWM 信号产生电路310所产生的P_PWM信号及最低转速产生电路330所产生 的P_MINR信号一起送至RS闩锁电路340中，使得RS闩锁电路340产 生一个固定周期的VMINR脉冲信号(如图3中的VMINR脉冲信号波形 所示)，此VMINR脉冲信号即为最低转速设定电压；最后，VMINR脉冲 信号会再和PWM驱动信号30(PWM_IN)进行OR的运算后，产生一个 PWM_MIN信号(如图3中的PWM_MIN最低转速控制信号波形所示) 输出到控制单元130，借以控制马达40转动；其中，当PWM驱动信号 30(PWM_IN)的脉冲周期小于VMINR信号的脉冲周期时，通过VMINR 脉冲信号和PWM驱动信号30(PWM_IN)进行OR的运算后，由OR逻 辑门350输出一个PWM_MIN信号来驱动马达40转动，此时的PWM_MIN 信号即为最低转速的控制信号，即以VMINR脉冲信号来驱动马达40转动； 当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于VMINR信号的脉冲周 期时，通过VMINR脉冲信号和PWM驱动信号进行OR的运算后，由OR 逻辑门350输出一个PWM_MIN信号，此时，马达40的转动即由PWM 驱动信号30(PWM_IN)来控制转速。

很明显地，当最低转速电流设定电路320的输入端与一个外接电路 400的可变电阻(R_MSR)连接后，经由适当地调整可变电阻R_MSR的电阻值 后，可以使得控制马达转速的PWM_MIN信号的前段转速(即当PWM驱 动信号30的脉冲周期小于VMINR脉冲周期的区间；约10～30％)不受外 部系统提供的PWM驱动信号30的控制(如图3的PWM_MIN最低转速 控制信号波形所示)，而是依据VMINR脉冲信号来控制马达的转速；过了 这个区间后，马达转速则会随PWM驱动信号30(PWM_IN)的控制加速 至100％。若将外接电路400形成开路(即将可变电阻调整至无限大时) 后，则会使得马达转速完全受PWM驱动信号30(PWM_IN)的控制。

接着，详细说明本实施例的最低转速设定装置300的操作过程如下。

首先，请参考图4，是本实施例中的PWM信号产生电路示意图。如 图4所示，当外部系统所提供的高电位的PWM驱动信号30(PWM_IN) 进入至最低转速设定装置300后，PWM驱动信号30(PWM_IN)会先经 过PWM信号产生电路310中的第一反相器3110及第二反相器3120后， 输入到NAND逻辑门3170的第一输入端；接着，PWM驱动信号30 (PWM_IN)再经过第三反相器3130后，对电容器3160进行充电后会产 生一个delay，再经过第四反相器3140及第五反相器3150后，将另一处 理过的信号输入到NAND逻辑门3170的第二输入端，之后由NAND逻辑 门3170来产生P_PWM信号；其中P_PWM信号为一个和PWM驱动信号 30(PWM_IN)的正边沿触发信号或是负边沿触发信号同步的小脉冲触发 信号(如图3中的P_PWM信号波形所示)。之后，此一P_PWM信号会 输入到RS闩锁器340的第一输入端。

请参考图5，是本实施例中的最低转速电流设定电路示意图。如图5 所示，最低转速电流设定电路320其输入端是与一个外接电路400连接； 在本实施例中，此外接电路400为一个电阻(R_MSR)。由图5的电路可以 得知分压点V_A经过第一晶体管3210和第二晶体管3220所产生的电位移 转(level-shift)后，可以得到一个I_MSR电流，其中I_MSR电流可以由分压点 V_A除以电阻(R_MSR)而得到，即I_MSR＝V_A/R_MSR。接着，所产生的I_MSR电 流会经过一个电流镜电路(是由晶体管3230和晶体管3240所组成的)， 最后传送到最低转速产生电路330。

请参考图6，是本实施例中的最低转速产生电路示意图。如图6所示， 当最低转速电流设定电路320所产生的I_MSR电流进入至最低转速产生电路 330后，I_MSR电流会对电容C2进行充电的动作。由此可知，最低转速产生 电路320是经由电阻(R_MSR)设定所产生的I_MSR电流来决定，并据以决定 最低转速设定的大小了。

最低转速产生电路330，由一个比较器3310的第一输入端点连接到电 阻R4、电阻R5及电阻R6所产生的分压来设定电容器3320(C₂)的充电 电位，再将I_MSR电流对电容器3320(C₂)所得到的充电电压连接到比较器 3310的第二输入端；当V_SET为一个高电位时，使得晶体管3330会被导通 (ON)，所以I_MSR电流会被晶体管3330导通至接地点，此时I_MSR并不会 对电容器3320(C₂)充电；而当V_SET由高电位变成低电位时，晶体管3330 不会被导通(即OFF)，此时I_MSR电流就会开始对电容器3320(C₂)做充 电的动作，其充电的波形如图3图的Cap示意图；一直到电容器3320(C₂) 的充电电压大于电阻R4、电阻R5及电阻R6所产生的分压电压后，此时 比较器3310会输出一个P_MINR的脉冲信号；在本实施例的图3中，此 一P_MINR脉冲信号会产生一个由高电位改变为低电位的脉冲信号；然 而，此P_MINR脉冲信号也可以是一个由低电位改变为高电位的脉冲信号 (未显示于图3中)，对此，都可以适用在本实施例中。

之后，将P_MINR信号输入到RS闩锁电路340的第二输入端，并将 NAND逻辑门3170所产生的P_PWM信号输入到RS闩锁电路340的第一 输入端，使得_ MINR信号与P_PWM信号进行运算后，由RS闩锁电路 340的第一输出端产生一个固定周期的VMINR脉冲信号。另外，RS闩锁 电路340的第二输出端信号会将P_PWM信号经过一个反相器后，将反相 的P_PWM信号送至OR逻辑门360并与RS闩锁电路340的第三输端的 VMINR脉冲信号做一个OR运算，以输出另一个固定周期的脉冲信号 V_SET，其中V_SET的脉冲信号的相位是与VMINR脉冲信号相反；而V_SET脉冲信号是用来决定晶体管3330是否导通；例如，当V_SET的脉冲信号为 一高电位时，可使晶体管3330导通，并瞬间将电容器3320(C₂)上的电 压放电到接地点(GND)的电位；直到下一次的P_PWM信号由高电位改 变至低电位时，才会将晶体管3330再次的关闭(即OFF)，使电容器3320 (C₂)开始充电。同时，PWM驱动信号30也会输入到OR逻辑门350的 第一输入端，并将RS闩锁电路340所输出的VMINR脉冲信号输入至OR 逻辑门350的第二输入点后，OR逻辑门350即会输出PWM_MIN的信号 (如图3中的PWM_MIN信号波形所示)，此PWM_MIN信号即为在PWM 驱动信号30(PWM_IN)以及调整外接电路400所设定的最小电流后所产 生的最低转速设定信号，此一输出信号送到马达驱动控制电路200，就可 以控制马达40的转速；当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期小 于RS闩锁电路340所输出的VMINR脉冲信号时，通过VMINR脉冲信 号和PWM驱动信号30(PWM_IN)通过OR逻辑门350的动作运算后， 即会输出一个与VMINR脉冲信号相同的脉冲信号来控制马达40以最低转 速转动；很明显地，此PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期小于 VMINR脉冲信号的区间，约在PWM_MIN信号前10～30％的区间(即可 依据不同系统需求，做10％～30％的最低转速调整)，如图7所标示的最低 转速设定区间做最低转速的调整。而当PWM驱动信号30(PWM_IN)的 脉冲周期大于RS闩锁电路340所输出的VMINR脉冲信号时，通过 VMINR脉冲信号和PWM驱动信号30(PWM_IN)通过OR逻辑门350 的动作运算后，即会输出一个与PWM驱动信号30(PWM_IN)相同的信 号来控制马达40的转动；很明显地，当PWM驱动信号30(PWM_IN) 的脉冲周期大于RS闩锁电路340所输出的VMINR脉冲信号的区间后， 马达转速则会随PWM驱动信号30(PWM_IN)的控制加速至100％。

根据上述的说明，在本发明的具有最低转速设定电路的马达驱动装置 中，当最低转速电流设定电路320的输入端与一个外接电路400的可变电 阻(R_MSR)连接后，经由适当地调整可变电阻R_MSR的电阻值后，可以使 得控制马达转速的PWM_MIN信号的前段转速(即当PWM驱动信号30 的脉冲周期小于VMINR脉冲信号的区间；约在PWM_MIN信号前段的 10～30％区间)不受外部系统提供的PWM驱动信号30(PWM_IN)的控 制，而是依据VMINR脉冲信号来控制马达的转速(如图3的PWM_MIN 信号的前段约10～30％区间所示)；过了这个区间后，马达转速则会随PWM 驱动信号30(PWM_IN)的控制加速至100％。若将外接电路400形成开 路(即将可变电阻调整至无限大时)后，使得最低转速电流设定电路320 不会产生I_MSR电流的输出，因此无法对最低转速产生电路330中的电容器 3320(C₂)进行充电，因此使得马达转速完全受PWM驱动信号30的控 制。

根据本发明的具有最低转速设定电路的马达驱动装置，通过至少一个 外部电路对马达转速的设定后，可以避免于PWM驱动信号30的脉冲周 期小于马达最低工作力矩(torque)时，造成马达停止转动；借此控制方 式来保持最低散热的要求。此外，当马达操作在最低转速时，完全不受到 外部系统所提供的PWM驱动信号的影响；借此更进一步的来增加马达应 用的灵活度。

请继续请参考图8及图9，其中图8是本发明的具有最高转速设定装 置的马达驱动装置实施例的示意图，而图9为图8的最高转速设定装置中 的信号示意图。本发明的马达驱动装置11包括霍尔偏压110、输出单元 200及最高转速设定装置500等所组成；很明显地，图8的实施例与图2 的实施例之间的差异仅在于：图8实施例的马达驱动装置11中是配置一 个最高转速设定装置500，且最高转速设定装置500的输出端是通过一个 AND逻辑门550来输出一个最高转速的控制信号PWM_MAX(而图2的 马达驱动装置10中是配置一个最低转速设定装置300，且最最低转速设定 装置300的输出端是通过一个OR逻辑门350来输出一个最低转速的控制 信号PWM_MIN)；换句话说，图8的实施例与图2的实施例只有在最高 转速设定装置500及最低转速设定装置300的输出端使用不同的逻辑门来 产生控制信号；因此图8与图2的实施例的其他部分的电路结构及操作原 理是相同的，不再赘述。

本发明的马达驱动装置11中的最高转速设定装置500是由一个PWM 信号产生电路(PWM signal pulse generator circuit)510、一个转速电流设 定电路(rotation speed current setting circuit)520，在本实施例中，此转速 电流设定电路称为最高转速电流设定电路(MAXR current setting circuit)、 一个转速产生电路(rotation speed generator circuit)530，在本实施例中， 此转速产生电路称为最高转速产生电路(MAXR rotation speed generator  circuit)、一个RS闩锁电路540及一个AND逻辑门(AND Gate)550所 组成。

如图8所示，当外部系统所提供的高电位的PWM驱动信号30(如图 9中的PWM_IN驱动信号波形所示)进入至最高转速设定装置500后，其 由PWM信号产生电路510的输入端进入，然后由PWM信号产生电路510 的输出端输出一个P_PWM信号(如图9中的P_PWM信号波形所示)； 接着，最高转速电流设定电路520的输入端与一个外接电路400(例如： 此外接电路400可以是一个电阻)连接，并经由调整外接电路400以产生 一个设定的电流后，将此一设定电流输出至最高转速产生电路530的输入 端，再由最高转速产生电路530的输出端来输出一个P_MAXR信号(如 图9中的P_MAXR信号波形所示)；之后，将PWM信号产生电路510所 产生的P_PWM信号及最高转速产生电路530所产生的P_MAXR信号一 起送至RS闩锁电路540中，使得RS闩锁电路540产生一个固定周期的 VMAXR脉冲信号(如图9中的VMAXR脉冲信号波形所示)，此VMAXR 脉冲信号即为最高转速设定电压；最后，VMAXR脉冲信号会再和PWM 驱动信号30进行AND的运算后，产生一个PWM_MAX信号(如图9中 的PWM_MAX最高转速控制信号波形所示)输出到控制单元130，借以 控制马达40转动；其中，当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期 小于VMAXR脉冲信号时，通过VMAXR脉冲信号和PWM驱动信号30 进行AND的运算后，由AND逻辑门550输出一个PWM_MAX信号来驱 动马达40转动，而此时的PWM_MAX信号即与PWM驱动信号30 (PWM_IN)相同，并输出到控制单元130，再由控制单元130来控制输 出单元200来驱动马达40转动；很明显地，在PWM驱动信号30(PWM_IN) 的脉冲周期小于VMAXR脉冲信号时，马达转速是受PWM驱动信号30 (PWM_IN)的控制；当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于 VMAXR脉冲信号时，通过VMAXR脉冲信号和PWM驱动信号30 (PWM_IN)进行AND的运算后，由AND逻辑门550输出一个 PWM_MAX信号，而此PWM_MAX信号是与V-MAXR脉冲信号相同； 也就是说，当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于RS闩锁电 路540所输出的V-MAXR脉冲信号时，马达转速是受V-MAXR脉冲信 号的控制。

很明显地，当最高转速电流设定电路520的输入端与一个外接电路 400的可变电阻(R_MSR)连接后，可依据系统应用的需求，经由适当地调 整可变电阻R_MSR的电阻值后，可以使得控制马达转速的PWM_MAX信号 的后段转速(即当PWM驱动信号30的脉冲周期大于VMAXR脉冲信号； 约在PWM_MAX信号的后段70％～100％)不受外部系统提供的PWM驱 动信号30的控制(如图9的PWM_MAX最高转速控制信号波形所示)， 而是依据VMAXR脉冲信号来控制马达的转速；在此区间之前，马达转速 是受PWM驱动信号30(PWM_IN)的控制。若将外接电路400形成开路 (即将可变电阻调整至无限大时)后，则会使得马达转速完全受PWM驱 动信号30的控制。

接着，详细说明本实施例的最高转速设定装置500的操作过程如下； 其中，要强调的是，在本最高转速设定装置500的实施例中，其PWM信 号产生电路510的电路图与图4相同，因此在说明PWM信号产生电路510 的电路图时，是以图4的元件符号来说明；最高转速电流设定电路520的 电路图与图5相同，因此在说明最高转速电流设定电路520的电路图时， 是以图5的元件符号来说明；最高转速产生电路530的电路图与图6相同， 因此在说明最高转速产生电路530的电路图时，是以图6的元件符号来说 明；RS闩锁电路540与图2中的RS闩锁电路340相同，因此在说明RS 闩锁电路540的电路图时，是以RS闩锁电路340的元件符号来说明，以 及OR逻辑门560与图2中的OR逻辑门360相同。

首先，请参考图4，是本实施例中的PWM信号产生电路示意图。如 图4所示，当外部系统所提供的高电位的PWM驱动信号30(PWM_IN) 进入至最高转速设定装置500后，PWM驱动信号30会先经过PWM信号 产生电路510中的第一反相器3110及第二反相器3120后，输入到NAND 逻辑门3170的第一输入端；接着，PWM驱动信号30再经过第三反相器 3130后，对电容器3160进行充电后会产生一个delay，再经过第四反相器 3140及第五反相器3150后，将另一处理过的信号输入到NAND逻辑门 3170的第二输入端，之后由NAND逻辑门3170来产生P_PWM信号；其 中P_PWM信号为一个和PWM正边沿触发信号或是负边沿触发信号同步 的小脉冲信号(如图9中的P_PWM信号波形所示)。之后，此一P_PWM 信号会输入到RS闩锁器540的第一输入端。

请参考图5，是本实施例中的最高转速电流设定电路示意图。如图5 所示，最高转速电流设定电路520其输入端是与一个外接电路400连接； 在本实施例中，此外接电路400为一个电阻(R_MSR)。由图5的电路可以 得知分压点V_A经过第一晶体管3210和第二晶体管3220所产生的电位移 转(level-shift)后，可以得到一个I_MSR电流，其中I_MSR电流可以由分压点 V_A除以电阻(R_MSR)而得到，即I_MSR＝V_A/R_MSR。接着，所产生的I_MSR电 流会经过一个电流镜电路(是由晶体管3230和晶体管3240所组成的)， 最后传送到最高转速产生电路530。

请参考图6，是本实施例中的最高转速产生电路示意图。如图6所示， 当最高转速电流设定电路520所产生的I_MSR电流进入至最高转速产生电路 530后，I_MSR电流会对电容C2进行充电的动作。由此可知，最高转速产生 电路520是经由电阻(R_MSR)设定所产生的I_MSR电流来决定，并据以决定 最高转速设定的大小。

最高转速产生电路530，由一个比较器3310的第一输入端点连接到电 阻R4、电阻R5及电阻R6所产生的分压来设定电容器3320(C₂)的充电 电位，再将I_MSR电流对电容器3320(C₂)所得到的充电电压连接到比较器 3310的第二输入端；当V_SET为一个高电位时，使得晶体管3330会被导通 (ON)，所以I_MSR电流会被晶体管3330导至接地点，此时I_MSR并不会对 电容器3320(C₂)充电；而当V_SET由高电位变成低电位时，晶体管3330 不会被导通(即OFF)，此时I_MSR电流就会开始对电容器3320(C₂)做充 电的动作，其充电的波形如图9的Cap示意图；一直到电容器3320(C₂) 的充电电压大于电阻R4、电阻R5及电阻R6所产生的分压电压后，此时 比较器3310会输出一个P_MAXR信号，且此P_MAXR信号会产生一个 由高电位改变为低电位的脉冲(如图9中的P_MAXR信号波形所示)；然 而，此P_MAXR信号也可以是一个由低电位改变为高电位的脉冲信号(未 显示于图9中)，对此，都可以适用在本实施例中。很明显地，由于外接 电阻(R_MSR)400的设定值与图2中的外接电阻(R_MSR)400设定值不相 同，因此使得I_MSR电流大小也不相同，因此图9的电容器3320(C₂)的充 电波形Cap示意图与图3中的电容器3320(C₂)的充电波形Cap示意图 不相同。

之后，将P_MINR信号输入到RS闩锁电路540的第二输入端，并将 NAND逻辑门3170所产生的P_PWM信号输入到RS闩锁电路540的第一 输入端，使得P_MINR信号与P_PWM信号进行运算后，由RS闩锁电路 540的第一输出端产生一个固定周期的VMINR脉冲信号。另外，RS闩锁 电路540的第二输出端信号会将P_PWM信号经过一个反相器后，将反相 的P_PWM信号送至OR逻辑门560并与RS闩锁电路540的第三输端的 VMAXR信号做一个OR运算，以输出另一个固定周期的脉冲信号V_SET， 其中V_SET的脉冲信号的相位是与VMINR脉冲信号相反；而V_SET信号是 用来决定晶体管3330是否导通；例如，当V_SET的信号为一高电位时，可 使晶体管3330导通，并瞬间将电容器3320(C₂)上的电压放电到接地点 (GND)的电位；直到下一次的P_PWM信号由高电位改变至低电位时， 才会将晶体管3330再次的关闭(即OFF)，使电容器3320(C₂)开始充电。 很明显地，由于图9的电容器3320(C₂)的充电波形Cap示意图与图3 中的电容器3320(C₂)的充电波形Cap示意图不相同，使得图9的V_SET的信号与图3的V_SET的信号也不相同。

同时，PWM驱动信号30(PWM_IN)也会输入到AND逻辑门550 的第一输入端，并将RS闩锁电路540所输出的VMAXR脉冲信号输入至 AND逻辑门550的第二输入点后，AND逻辑门550即会输出PWM_MAX 的信号(如图9中的PWM_MAX最高转速控制信号波形所示)，此 PWM_MAX信号即为在PWM驱动信号30(PWM_IN)以及调整外接电 路400所设定的最高电流后所产生的最高转速设定信号，此一输出信号送 到马达驱动控制电路200，就可以控制马达40的转速；很明显地，由于图 9的VMAXR的脉冲信号波形图与图3中的VMINR的脉冲信号波形图不 相同，使得图9的PWM_MAX的最高转速控制信号与图3的PWM_MIN 的最低转速控制信号也不相同。例如，当PWM驱动信号30(PWM_IN) 的脉冲周期小于RS闩锁电路540所输出的VMAXR脉冲信号时，通过 VMAXR脉冲信号和PWM驱动信号30通过AND逻辑门550的动作运算 后，其所输出的PWM_MAX信号是与PWM驱动信号30(PWM_IN)相 同的，也就是说，当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期小于RS 闩锁电路540所输出的VMAXR脉冲信号时，马达转速是受PWM驱动信 号30(PWM_IN)的控制。而当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周 期大于RS闩锁电路540所输出的VMAXR脉冲信号时，通过VMAXR 脉冲信号和PWM驱动信号30(PWM_IN)通过AND逻辑门550的动作 运算后，其所输出的PWM_MAX信号是与VMAXR脉冲信号相同，也就 是说，当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于RS闩锁电路540 所输出的VMAXR脉冲信号时，马达转速是受VMAXR脉冲信号的控制； 很明显地，在PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于RS闩锁电 路540所输出的VMAXR脉冲信号的区间，约在PWM_MAX信号后 70％～100％的区间，即如图7所标示的最高转速设定区间做最高转速的调 整。

根据上述的说明，在本发明的具有最高转速设定电路的马达驱动装置 中，当最高转速电流设定电路520的输入端与一个外接电路400的可变电 阻(R_MSR)连接后，经由适当地调整可变电阻R_MSR的电阻值后，可以使 得控制马达转速的PWM_MAX信号的后段转速(即当PWM驱动信号30 的脉冲周期大于VMAXR脉冲信号的区间；约在PWM_MAX信号后段的 70％～100％区间)不受外部系统提供的PWM驱动信号30的控制，而是依 据VMAXR脉冲信号来控制马达的转速(如图9的PWM_MAX最高转速 控制信号后段约70％～100％区间所示，可依据系统不用的需求做调整)； 在此区间之前，马达转速是受PWM驱动信号30的控制。若将外接电路 400形成开路(即将可变电阻调整至无限大时)后，使得最高转速电流设 定电路520不会产生I_MSR电流的输出，因此无法对最高转速产生电路530 中的电容器3320(C₂)进行充电，因此使得马达转速完全受PWM驱动信 号30的控制。

根据本发明的具有最高转速设定电路的马达驱动装置，通过至少一个 外部电路对马达转速的设定后，因此当马达驱动装置能够提供一个最高转 速的设定时，可以在相同的马达负载下，达到最高的转速应用，以达到散 热的需求。此外，当马达操作在最高转速时，完全不受到外部系统所提供 的PWM驱动信号的影响；借此更进一步的来增加马达应用的灵活度。

接着，请继续请参考图10及图11，其中图10是本发明的具有最低- 最高转速设定装置的马达驱动装置实施例的示意图，而图11为图10的最 低-最高转速设定装置中的信号示意图。本发明的具有最低-最高转速设定 装置的马达驱动装置12包括霍尔偏压110、输出单元200及最低-最高转 速设定装置600等所组成；很明显地，图10的实施例是将图8的最高转 速设定装置500及图2的最低转速设定装置300实施例同时配置于本实施 例的马达驱动装置12中，使得在马达驱动装置12中形成一个最低-最高转 速设定装置600(因此在后续的说明中，最高转速设定装置中的各个组成 电路所使用的符号与图8相同；而最低转速设定装置中的各个组成电路所 使用的符号与图2相同)；因此，本实施例的马达驱动装置12可以提供一 个前段是依据VMINR脉冲信号来控制马达转速，而在后段是依据 VMAXR脉冲信号来控制马达转速的控制信号(如图11的 PWM_MIN_MAX转速控制信号波形所示)，而位于PWM_MIN_MAX转 速控制信号前段及后段之间的区间，则是由PWM驱动信号30(PWM_IN) 来控制。当然，通过此马达驱动装置12的电路设计，也可以选择提供一 个只依据VMINR脉冲信号来控制马达的转速，或是提供一个只依据 VMAXR脉冲信号来控制马达的转速。

根据上述，马达驱动装置12中的最低转速设定装置620是由一个 PWM信号产生电路(PWM signal pulse generator circuit)310、一个最低 转速电流设定电路(MINR current setting circuit)320、一个最低转速产生 电路(MINR rotation speed generator circuit)330、一个RS闩锁电路340 及一个OR逻辑门(OR Gate)640所组成；而马达驱动装置12中的最高 转速设定装置630是由一个PWM信号产生电路(PWM signal pulse  generator circuit)510、一个最高转速电流设定电路(MAXR current setting  circuit)520、一个最高转速产生电路(MAXR rotation speed generator circuit) 530、一个RS闩锁电路540及一个AND逻辑门(AND Gate)650所组成。 此外，在一优选实施例中，可以选择将最低转速设定装置620及最高转速 设定装置630中的共同电路，即PWM信号产生电路自最低转速设定装置 620及最高转速设定装置630移出，并由一个PWM信号产生电路610来 提供最低转速设定装置620及最高转速设定装置630中所需的P_PWM信 号，如图10所示；如此，可以进一步节省电路元件。很明显地，对于图 10的实施例与图8及图2的实施例其相同电路结构及操作原理不再赘述。

当外部系统所提供的高电位的PWM驱动信号30(如图11中的 PWM_IN信号波形所示)由PWM信号产生电路610的输入端进入后，然 后由PWM信号产生电路610的输出端输出一个P_PWM信号(如图11 中的P_PWM信号波形所示)；接着，将最低转速设定装置620的输入端 与一个外接电路400(例如：此外接电路400可以是一个电阻)连接，并 经由调整外接电路400以产生一个设定的电流后，由最低转速设定装置 620输出一个VMINR脉冲信号(如图11中的VMINR信号波形所示)， 此VMINR脉冲信号即为最低转速设定电压；在此要说明的是，经由调整 外接电路400以使最低转速设定装置620输出一个VMINR脉冲信号的过 程，是与图2的实施例中的最低转速设定装置300相同，因此不再赘述。

当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期小于最低转速设定装置 620所输出的V-MINR脉冲信号时，通过VMINR脉冲信号和PWM驱动 信号30(PWM_IN)通过OR逻辑门640的运算后，即会输出一个VMINR 脉冲信号来控制马达40的以最低转速转动；很明显地，此PWM驱动信 号30(PWM_IN)的脉冲周期小于VMINR脉冲信号的区间，是在PWM 驱动信号30(PWM_IN)前10～30％的区间(如图11的PWM_MIN最低 转速控制信号波形所示)；而当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周 期大于VMINR后，此VMINR脉冲信号和PWM驱动信号30(PWM_IN) 通过OR逻辑门640的动作运算后，即会输出一个与PWM驱动信号30 (PWM_IN)相同的脉冲信号来控制马达40；很明显地，当PWM驱动信 号30(PWM_IN)的脉冲周期大于VMINR脉冲信号的区间后，马达转速 则会受到PWM驱动信号30(PWM_IN)的控制。

当外部系统所提供的高电位的PWM驱动信号30(如图11中的 PWM_IN信号波形所示)由PWM信号产生电路610的输入端进入后，然 后由PWM信号产生电路610的输出端输出一个P_PWM信号(如图11 中的P_PWM信号波形所示)；接着，将最高转速设定装置630的输入端 与一个外接电路410(例如：此外接电路410可以是一个电阻)连接，并 经由调整外接电路410以产生一个设定的电流后，由最高转速设定装置 630输出一个VMAXR脉冲信号(如图11中的VMAXR脉冲信号波形所 示)，此VMAXR脉冲信号即为最高转速设定电压；在此要说明的是，经 由调整外接电路410以使最高转速设定装置630输出一个VMAXR脉冲信 号的过程，是与图8的实施例中的最高转速设定装置500相同，因此不再 赘述。

接着，再如图10所示，最高转速设定装置630会将其所输出一个 VMAXR脉冲信号输入至AND逻辑门650的输入端，而AND逻辑门650 的另一输入端则是与OR逻辑门640所输出的PWM_MIN信号连接。

当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期小于VMINR脉冲信号 时，OR逻辑门640所输出的PWM_MIN信号的前10～30％区间，是与 VMINR脉冲信号相同；换句话说，此时OR逻辑门640所输出的信号是 VMINR脉冲信号。

当OR逻辑门640所输出的PWM_MIN脉冲信号与最高转速设定装置 630会将其所输出的VMAXR脉冲信号经过AND逻辑门650的运算后， 会输出一个PWM_MIN_MAX信号，而此PWM_MIN_MAX信号的前 10％～30％(可依据系统需求，调整外部电路400)是与VMINR脉冲信号 相同，此PWM_MIN_MAX信号即会输出到控制单元130，再由控制单元 130来控制输出单元200来驱动马达40转动；换句话说，PWM驱动信号 30(PWM_IN)的脉冲周期小于VMINR信号时，本发明的马达驱动装置 12中的马达40是由VMINR脉冲信号来控制；同样的，由VMINR脉冲 信号来控制马达40的区间是在PWM_MIN_MAX信号的前10～30％的区间 (如图11的PWM_MIN_MAX转速控制信号所示)。

当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于VMINR脉冲信号 时，OR逻辑门640所输出的PWM_MIN信号会与PWM驱动信号30 (PWM_IN)相同；换句话说，此时OR逻辑门640所输出的信号是PWM 驱动信号30(PWM_IN)。当OR逻辑门640所输出的PWM驱动信号30 (PWM_IN)与最高转速设定装置630会将其所输出的VMAXR脉冲信号 经过AND逻辑门650的运算后，会输出一个PWM_MIN_MAX信号。当 PWM_MIN的脉冲周期小于VMAXR信号时，AND逻辑门650所输出的 PWM_MIN_MAX信号是与PWM_MIN的脉冲信号相同；当PWM_MIN 的脉冲周期大于VMAXR信号时，AND逻辑门650所输出的 PWM_MIN_MAX信号是与VMAXR脉冲信号相同，此PWM_MIN_MAX 信号即会输出到控制单元130，再由控制单元130来控制输出单元200来 驱动马达40转动；换句话说，当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲 周期小于VMINR脉冲信号时，PWM_MIN_MAX信号的前10％～30％(可 依据系统需求，调整外部电路400)是与VMINR脉冲信号相同，当PWM 驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于VMINR并且小于VMAXR时， PWM_MIN_MAX信号的输出是与PWM_IN的信号相同，当PWM驱动信 号30(PWM_IN)的脉冲周期大于VMAXR脉冲信号时，PWM_MIN_MAX 信号后段的70％～100％(可依据系统需求，调整外部电路410)是与VMAXR 脉冲信号相同，本发明的马达驱动装置12中的马达40是由 PWM_MIN_MAX脉冲信号来控制(如图11的PWM_MIN_MAX转速控 制信号波形所示)。而输出的曲线会包含最低-最高转速设定，如图7的转 速曲线所示。

在本发明的具有最低-最高转速设定装置的马达驱动装置中，若将外接 电路400形成开路(即将可变电阻调整至无限大时)后，使得最低转速设 定装置620不会产生设定电流的输出，因此最低转速设定装置620即不会 产生VMINR脉冲信号，使得马达转速完全受PWM驱动信号30(PWM_IN) 的控制；直到当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期大于VMAXR 脉冲信号后(即当PWM驱动信号30的脉冲周期大于VMAXR脉冲信号 的区间；约在PWM_MIN_MAX信号后段的70％～100％区间)，此时，本 发明的具有最低-最高转速设定装置的马达驱动装置不受外部系统提供的 PWM驱动信号30的控制，而是依据VMAXR信号来控制马达的转速， 因此其实际的控制功能与图8的最高转速设定装置的马达驱动装置相同。

在本发明的具有最低-最高转速设定装置的马达驱动装置中，若将外接 电路410形成开路(即将可变电阻调整至无限大时)后，使得最高转速设 定装置630不会产生设定电流的输出，因此最高转速设定装置630即不会 产生VMAXR脉冲信号。当PWM驱动信号30(PWM_IN)的脉冲周期小 于VMINR脉冲信号时(即当PWM驱动信号30的脉冲周期小于VMAXR 脉冲信号的区间；约在PWM_MIN_MAX信号前段的10～30％区间)，此时， 本发明的具有最低-最高转速设定装置的马达驱动装置不受外部系统提供 的PWM驱动信号30(PWM_IN)的控制，而是依据VMINR脉冲信号来 控制马达的转速，因此其实际的控制功能与图2的最低转速设定装置的马 达驱动装置相同。

根据本发明所提供的具有最低-最高转速设定的马达驱动装置，通过不 同的外部电路对马达转速的设定后，使得马达可以操作在最低转速或最高 转速；于马达操作在最低转速时，用于避免于PWM驱动信号30(PWM_IN) 的脉冲周期小于马达最低工作力矩(torque)时，造成马达停止转动，借 此控制方式来保持最低散热的要求并且兼顾节能的效用；在马达操作于最 高转速时，可以在相同的马达负载下，达到最高的转速应用，以达到散热 的需求。此外，当马达操作在最低转速或最高转速时，完全不受到外部系 统所提供的PWM驱动信号的影响；借此更进一步的来增加马达应用的灵 活度。

最后，本发明所公开的马达转速设定装置或是马达驱动装置，均可以 使用半导体工艺技术形成一芯片，因此当本发明公开的马达转速设定装置 或是马达驱动装置制造成芯片后，即可将上述实施例所公开的外部系统提 供的PWM驱动信号30及外部电路连接至芯片的连接脚(pins)，并且可 以经由其他连接脚与一个马达连接，以控制马达的转速。此外，本发明所 公开的马达驱动装置中的输出单元200，其可以配置为一种单相马达或是 一种三相马达，即本发明马达驱动装置10/11/12均可以对单相马达或是三 相马达的转速进行控制；由于单相马达或是三相马达的结构已为现有技 术，因此不再赘述其详细的操作。

如前所述，本发明已详细描述了马达驱动装置的优选实施例，其主要 目的为阐明本发明的实施例，以使得所属领域技术人员得以实施，其无意 限定本发明的精确应用形式。因此本领域技术人员由上述的教导、建议或 由本发明的实施例学习而作某种程度修改是可能的。因此，本发明的技术 思想将由权利要求及其等同形式来决定。