JP2007060862A - モータ駆動装置、方法およびそれを用いた冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータのコイル電流を緩やかに変化させる。
【解決手段】 モータ駆動装置１００において、ホール素子１２０は、ロータの位置に応じて、互いに逆相となる第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２を出力する。ヒステリシスコンパレータ１０は、ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１と第２正弦波信号Ｖｓ２とを比較し、方形波信号Ｖｒｃｔを出力する。パルス幅変調信号生成回路２０は、ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２にもとづき、相の切り換わりのタイミングを検出し、相の切り換わる所定期間、デューティ比が徐々に変化するパルス幅変調信号Ｖｐｗｍを出力する。駆動回路３０は、方形波信号Ｖｒｃｔとパルス幅変調信号Ｖｐｗｍとを論理演算により合成して駆動対象のファンモータ１１０を駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホール素子を利用したモータ駆動装置に関する。

単相モータを駆動する方法として、ホール素子を用いてロータの位置を検出し、ロータの位置情報に応じて単相モータのコイルに電圧を印加することによってコイル電流を制御してロータの回転を制御する方法が知られている（特許文献１）。

従来においては、特許文献１の図１に記載されるように、ホール素子の出力信号をヒステリシスコンパレータに入力して方形波信号に変換し、この方形波信号にもとづいてＨブリッジ回路を構成するトランジスタをオンオフすることにより、モータのコイルを通電して回転制御を行う。この際、ヒステリシスコンパレータから出力される方形波信号を遅延させることにより、相の切り換わるタイミングにおいて、Ｈブリッジ回路を構成するトランジスタのうち、電源と接地間に直列に接続された２つのトランジスタがともにオフとなる期間（以下、デッドタイムという）を設ける。その結果、相が切り替わるときに、Ｈブリッジ回路を構成するトランジスタに貫通電流が流れるのを防止している。
特開平７−８７７７５号公報

特許文献１に記載の技術のように、デッドタイムを挟んでモータを駆動する場合、デッドタイム期間中に、Ｈブリッジ回路を構成するトランジスタと並列に設けられたフリーホイールダイオードを介して回生電流が流れることになる。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、フリーホイールダイオードを介して流れる回生電流の時間波形が急激に変化したり、あるいは大きなピークを有する場合があった。その結果、大きな騒音が発生したり、逆起電圧によってＨブリッジ回路などの出力回路を構成するトランジスタに大きな電圧が印加されるおそれがあった。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの相の切り換わり時において、コイル電流を緩やかに変化させることが可能なモータ駆動装置の提供にある。

本発明のある態様のモータ駆動装置は、ロータの位置に応じて、互いに逆相となる第１、第２正弦波信号を出力するホール素子と、ホール素子から出力される第１正弦波信号と第２正弦波信号とを比較し、方形波信号を出力するヒステリシスコンパレータと、ホール素子から出力される第１、第２正弦波信号にもとづき、相の切り換わりのタイミングを検出し、相が切り換わる所定期間、デューティ比が徐々に変化するパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調信号生成回路と、方形波信号とパルス幅変調信号とを論理演算により合成して駆動対象のモータを駆動する駆動回路と、を備える。

この態様によると、相の切り換わるタイミングにおいて、デューティ比が緩やかに変化するパルス幅変調信号にもとづいて通電期間が制御されることになるため、コイル電流を緩やかに変化させることができる。

パルス幅変調信号生成回路は、ホール素子から出力される第１、第２正弦波信号の差分を増幅して絶対値信号として出力する増幅器と、増幅器から出力される絶対値信号を周期電圧と比較してパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調コンパレータと、を含んでもよい。
この場合、絶対値信号は、相の切り換わるタイミング（以下、ゼロクロスともいう）において最小値となる周期信号となる。パルス幅変調コンパレータは、この絶対値信号と、三角波やのこぎり波状の周期電圧を比較することにより、相の切り換わる期間において、デューティ比が徐々に変化するパルス幅変調信号を生成することができる。

増幅器は、その利得が外付けの抵抗によって調節可能に構成されてもよい。増幅器の利得を変化させることにより、相が切り換わる所定期間の長さを調節することができる。

駆動回路は、出力段としてＨブリッジ回路を含んでもよい。この駆動回路は、方形波信号にもとづきローサイドスイッチを駆動するとともに、パルス幅変調信号にもとづきハイサイドスイッチを駆動してもよい。

上述のモータ駆動回路は、温度に依存した温度検出電圧を生成する温度検出回路と、温度検出電圧と周期電圧との比較結果にもとづき、デューティ比が変化する温度パルス幅変調信号を生成するコンパレータと、を更に備え、駆動回路は、温度パルス幅変調信号と、パルス幅変調信号および方形波信号とを論理演算して合成してもよい。この場合、温度を反映したモータの制御を実現できる。

上述のモータ駆動回路は、駆動対象のモータの回転数を制御するパルス幅変調された制御信号を平滑化し、回転制御電圧として出力する平滑回路と、回転制御電圧と周期電圧の比較結果にもとづき、デューティ比が変化する回転制御パルス幅変調信号を生成するコンパレータと、を更に備え、駆動回路は、回転制御パルス幅変調信号と、パルス幅変調信号および方形波信号とを論理演算して合成してもよい。

平滑回路は、制御信号がベースに入力され、エミッタ接地されたトランジスタと、トランジスタのコレクタと接地間に接続されたキャパシタと、一端がトランジスタのコレクタに接続され、他端に所定の電圧が印加される抵抗と、を含み、トランジスタのコレクタに現れる信号を回転制御電圧として出力してもよい。
この場合、外部から入力される制御信号をモータの制御に反映することができる。

上述のモータ駆動装置は、ひとつの半導体基板上に一体集積化されてもよい。なお、「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。モータ駆動装置を１つのＬＳＩとして集積化することにより、回路面積を削減することができる。

本発明の別の態様は、冷却装置である。この装置は、ファンモータと、ファンモータを駆動する上述のモータ駆動装置と、を備える。この態様によると、モータに流れる電流を緩やかに変化させることにより、ファンモータから発生する騒音を低減することができる。

本発明のさらに別の態様は、電子機器である。この電子機器は、上述の冷却装置を備える。この態様によると、電子機器から発生する騒音が低減される。

本発明のさらに別の態様は、モータ駆動方法である。この方法は、ロータの位置に応じて、互いに逆相となる第１、第２正弦波信号を出力するステップと、第１正弦波信号と第２正弦波信号とを比較し、方形波信号を出力するステップと、第１、第２正弦波信号にもとづき、相の切り換わりのタイミングを検出し、相が切り換わる所定期間、デューティ比が徐々に変化するパルス幅変調信号を生成するステップと、方形波信号とパルス幅変調信号とを論理演算により合成して駆動対象のモータを駆動するステップと、を備える。

この態様によると、相の切り換わるタイミングにおいて、デューティ比が緩やかに変化するパルス幅変調信号にもとづいて通電期間が制御されることになるため、コイルに流れる回生電流を緩やかに変化させることができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、モータの相の切り換わりのタイミングにおいて、コイル電流を緩やかに変化させることができる。

（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態について、冷蔵庫やパーソナルコンピュータなどの電子機器を冷却するための冷却装置に使用されるモータ駆動装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る冷却装置２００の構成を示す回路図である。冷却装置２００は、モータ駆動装置１００、ファンモータ１１０、ホール素子１２０を含む。

ファンモータ１１０は、単相全波モータであって、図示しない冷却対象物に対向して配置される。このファンモータ１１０は、モータ駆動装置１００から出力される駆動電圧によりコイル電流、すなわち通電状態が制御されて回転が制御される。

ホール素子１２０は、抵抗Ｒ１０を介して電源電圧Ｖｃｃが印加される電源ラインと接続され、抵抗Ｒ１１を介して接地される。抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１１によって、ホール素子１２０から出力される信号の大きさを調節される。したがって、ヒステリシスコンパレータ１０および増幅器２２の同相入力範囲によっては、抵抗Ｒ１０あるいは抵抗Ｒ１１のいずれか一方、あるいは両方が短絡されてもよい。

ホール素子１２０は、ファンモータ１１０のロータの位置に応じた第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２を出力する。第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２は互いに逆相であって、周期がファンモータ１１０の回転数に応じて変化する正弦波である。ホール素子１２０には、抵抗Ｒ１０を介して電源電圧Ｖｃｃが印加される。ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２の振幅は、抵抗Ｒ１０によって調節可能となっている。

モータ駆動装置１００は、ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２にもとづいてファンモータ１１０を駆動する。モータ駆動装置１００は、１つの半導体基板上に一体集積化された機能ＩＣである。モータ駆動装置１００は、信号の入出力用の端子として、第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２がそれぞれ入力される第１入力端子１０２、第２入力端子１０４、ファンモータ１１０を駆動するための第１駆動電圧Ｖｄｒｖ１、第２駆動電圧Ｖｄｒｖ２がそれぞれ出力される第１出力端子１０６、第２出力端子１０８を備える。

モータ駆動装置１００は、ヒステリシスコンパレータ１０、パルス幅変調信号生成回路２０、駆動回路３０を含む。ヒステリシスコンパレータ１０は、ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１と第２正弦波信号Ｖｓ２とを比較し、Ｖｓ１＞Ｖｓ２のときハイレベル、Ｖｓ１＜Ｖｓ２のときローレベルとなる方形波信号Ｖｒｃｔを出力する。

パルス幅変調信号生成回路２０は、ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２にもとづき、ファンモータ１１０の相の切り換わるタイミングを検出し、相が切り換わる所定期間、デューティ比が徐々に変化するパルス幅変調信号Ｖｐｗｍを出力する。

パルス幅変調信号生成回路２０は、増幅器２２、パルス幅変調コンパレータ（以下ＰＷＭコンパレータという）２４、オシレータ２６を含む。増幅器２２は、ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２の差分を増幅して絶対値信号Ｖａｂｓとして出力する。オシレータ２６は、三角波またはのこぎり波状の周期電圧Ｖｏｓｃを出力する。オシレータ２６により生成される周期電圧Ｖｏｓｃの周波数は、ファンモータ１１０の回転数に対して十分に高く、たとえば数十ｋＨｚ程度、より具体的には１０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ程度に設定することが望ましい。

ＰＷＭコンパレータ２４は、増幅器２２から出力される絶対値信号Ｖａｂｓを周期電圧Ｖｏｓｃと比較し、Ｖａｂｓ＞Ｖｏｓｃのときハイレベル、Ｖａｂｓ＜Ｖｏｓｃのときローレベルとなるパルス幅変調信号Ｖｐｗｍを出力する。このパルス幅変調信号Ｖｐｗｍは、周波数が一定で、ハイレベルおよびローレベルの期間が絶対値信号Ｖａｂｓの電圧値に応じて変化するパルス幅変調された信号となる。

駆動回路３０には、ヒステリシスコンパレータ１０から出力される方形波信号Ｖｒｃｔと、パルス幅変調信号生成回路２０から出力されるパルス幅変調信号Ｖｐｗｍとが入力される。駆動回路３０は、方形波信号Ｖｒｃｔとパルス幅変調信号Ｖｐｗｍとを論理演算により合成してファンモータ１１０を駆動する。

駆動回路３０は、ロジック回路３２、プリドライバ回路３４、Ｈブリッジ回路３６を含む。ロジック回路３２は、方形波信号Ｖｒｃｔおよびパルス幅変調信号Ｖｐｗｍを論理演算により合成する。ロジック回路３２は、方形波信号Ｖｒｃｔを論理反転した信号を、第１信号Ｓｉｇ１として、方形波信号Ｖｒｃｔを、第２信号Ｓｉｇ２として、後段のプリドライバ回路３４へと出力する。また、ロジック回路３２は、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍと方形波信号Ｖｒｃｔの論理積（Ｖｒｃｔ∧Ｖｐｗｍ）を、第３信号Ｓｉｇ３として、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍと方形波信号Ｖｒｃｔの反転信号の論理積（＊Ｖｒｃｔ∧Ｖｐｗｍ）を、第４信号Ｓｉｇ４として出力する。本明細書において各信号に付された＊は、論理反転を表す。

駆動回路３０の出力段であるＨブリッジ回路３６は、第１ハイサイドスイッチＭＨ１、第２ハイサイドスイッチＭＨ２、第１ローサイドスイッチＭＬ１、第２ローサイドスイッチＭＬ２を含む。第１ハイサイドスイッチＭＨ１、第２ハイサイドスイッチＭＨ２は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、第１ローサイドスイッチＭＬ１、第２ローサイドスイッチＭＬ２は、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴである。

第１ハイサイドスイッチＭＨ１および第１ローサイドスイッチＭＬ１は電源電圧Ｖｄｄが印加される電源ラインと接地間に直列に接続される。第１ハイサイドスイッチＭＨ１、第２ローサイドスイッチＭＬ２の接続点の電圧は、第１出力端子１０６を介し、第１駆動電圧Ｖｄｒｖ１としてファンモータ１１０の一端に印加される。第１ハイサイドスイッチＭＨ１、第１ローサイドスイッチＭＬ１のオンオフ状態は、各ゲートに入力されるゲート制御信号ＳＨ１、ＳＬ１により制御される。すなわち、第１ハイサイドスイッチＭＨ１は、ゲート制御信号ＳＨ１がローレベルのときオン、ハイレベルのときオフする。また、第１ローサイドスイッチＭＬ１は、ゲート制御信号ＳＬ１がハイレベルのときオン、ローレベルのときオフする。

ファンモータ１１０に印加される第１駆動電圧Ｖｄｒｖ１は、第１ハイサイドスイッチＭＨ１がオン、第１ローサイドスイッチＭＬ１がオフのとき電源電圧Ｖｄｄとなり、第１ハイサイドスイッチＭＨ１がオフ、第１ローサイドスイッチＭＬ１がオンのとき接地電位０Ｖとなる。

同様に、第２ハイサイドスイッチＭＨ２および第２ローサイドスイッチＭＬ２も電源ラインと接地間に直列に接続される。第２ハイサイドスイッチＭＨ２および第２ローサイドスイッチＭＬ２の接続点の電圧は、第２出力端子１０８を介し、第２駆動電圧Ｖｄｒｖ２としてファンモータ１１０の他端に印加される。

プリドライバ回路３４は、ロジック回路３２から出力される第１信号Ｓｉｇ１〜第４信号Ｓｉｇ４にもとづき、ゲート制御信号ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＬ１、ＳＬ２を生成する。本実施の形態において、ＳＬ１＝Ｓｉｇ１、ＳＬ２＝Ｓｉｇ２、ＳＨ１＝＊Ｓｉｇ３、ＳＨ２＝＊Ｓｉｇ４に設定する。すなわち、本実施の形態において、プリドライバ回路３４は、方形波信号Ｖｒｃｔにもとづき、第１ローサイドスイッチＭＬ１および第２ローサイドスイッチＭＬ２を交互にオンオフさせて駆動する。また、プリドライバ回路３４は、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍと方形波信号Ｖｒｃｔの論理積にもとづき、第１ハイサイドスイッチＭＨ１、第２ハイサイドスイッチＭＨ２を交互にオンオフさせて駆動する。

以上のように構成された冷却装置２００の動作について、図２をもとに説明する。図２は、図１の冷却装置２００の動作状態を示すタイムチャートである。図２のタイムチャートは、上から順に、第１正弦波信号Ｖｓ１および第２正弦波信号Ｖｓ２、絶対値信号Ｖａｂｓおよび周期電圧Ｖｏｓｃ、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍ、方形波信号Ｖｒｃｔ、第１信号Ｓｉｇ１〜第４信号Ｓｉｇ４、コイル電流Ｉｃｏｉｌを示す。また、同図において、説明を簡潔にするため、縦軸および横軸は適宜拡大、縮小して示される。

ホール素子１２０からは、ロータの位置に応じ、互いに逆相となる第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２が出力される。ヒステリシスコンパレータ１０から出力される方形波信号Ｖｒｃｔは、Ｖｓ１＞Ｖｓ２のときハイレベル、Ｖｓ１＜Ｖｓ２のときローレベルとなる。

増幅器２２から出力される絶対値信号Ｖａｂｓは、第１正弦波信号Ｖｓ１および第２正弦波信号Ｖｓ２の差｜Ｖｓ１−Ｖｓ２｜を増幅して得られ、｜Ｖｓ１−Ｖｓ２｜に比例した成分と直流成分が重畳された電圧となる。その結果、絶対値信号Ｖａｂｓは、図２に示すように、相の切り換わりのタイミングにおいて最小値をとる。ＰＷＭコンパレータ２４から出力されるパルス幅変調信号Ｖｐｗｍは、Ｖａｂｓ＞Ｖｏｓｃのときハイレベル、Ｖａｂｓ＜Ｖｏｓｃのときローレベルとなる。以下、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍが周期電圧Ｖｏｓｃの周波数に従ってハイレベルとローレベルを繰り返す期間をソフトスタート期間（図２中、Ｔｘに相当）といい、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍがハイレベルまたはローレベルに固定される期間を通電期間（図中、Ｔｙに相当）という。

パルス幅変調信号Ｖｐｗｍは、ソフトスタート期間において、絶対値信号Ｖａｂｓが最小となる相の切り換わりのタイミング（ゼロクロス点）においてローレベルの期間が最も長くなり、ゼロクロス点を中心としてローレベルの期間が徐々に短くなっている。

上述したように、ロジック回路３２により生成される第１信号Ｓｉｇ１は、方形波信号Ｖｒｃｔを反転した信号であり、第２信号Ｓｉｇ２は、方形波信号Ｖｒｃｔを論理反転した信号となる。また、第３信号Ｓｉｇ３は、方形波信号Ｖｒｃｔとパルス幅変調信号Ｖｐｗｍの論理積、第４信号Ｓｉｇ４は、方形波信号Ｖｒｃｔの反転信号とパルス幅変調信号Ｖｐｗｍの論理積である。したがって、第３信号Ｓｉｇ３、第４信号Ｓｉｇ４のハイレベルの期間は、それぞれゼロクロス点から徐々に長くなっていく。

第１ハイサイドスイッチＭＨ１は、ゲート制御信号ＳＨ１がローレベルのときオン、ハイレベルのときオフ（すなわち、第３信号Ｓｉｇ３がハイレベルのときオン、ローレベルのときオフ）となり、第２ローサイドスイッチＭＬ２は、ゲート制御信号ＳＬ２がハイレベルのときオン、ローレベルのときオフとなる。したがって、図２の時刻Ｔ０〜Ｔ１の期間においては、第２ローサイドスイッチＭＬ２がオンした状態で、第１ハイサイドスイッチＭＨ１がパルス幅信号に従ってオンオフを繰り返す。このとき、コイル電流Ｉｃｏｉｌは、モータ駆動装置１００の第１出力端子１０６から第２出力端子１０８へと向かう向きに流れる。

同様に、第１ローサイドスイッチＭＬ１は、ゲート制御信号ＳＬ１がハイレベルのときオン、ローレベルのときオフとなり、第２ハイサイドスイッチＭＨ２は、ゲート制御信号ＳＨ２がローレベルのときオン、ハイレベルのときオフ（すなわち、第４信号Ｓｉｇ４がハイレベルのときオン、ローレベルのときオフ）となる。したがって、時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間においては、第１ローサイドスイッチＭＬ１がオンした状態で、第２ハイサイドスイッチＭＨ２がパルス幅信号に従ってオンオフを繰り返す。このとき、コイル電流Ｉｃｏｉｌは、モータ駆動装置１００の第２出力端子１０８から第１出力端子１０６へと向かう向きに流れる。

以上のように、本実施の形態に係るモータ駆動装置１００によれば、相の切り換わりのタイミングにおいて、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍにもとづいてファンモータ１１０を駆動することにより、コイル電流Ｉｃｏｉｌは、図２に実線で示すように、緩やかに変化することになる。その結果、騒音の発生が低減され、コイル電流Ｉｃｏｉｌのピークを抑制することができる。

本実施の形態に係るモータ駆動装置１００の効果を明確とするために、相の切り換わりのタイミングにおいて、パルス幅変調信号を使用せずにファンモータ１１０を駆動した場合のコイル電流Ｉｃｏｉｌの時間波形を破線で示す。パルス幅変調信号を用いずに、相の切り換わりのタイミングにおいて、Ｈブリッジ回路３６を構成するすべてのトランジスタＭＨ１、ＭＨ２、ＭＬ１、ＭＬ２をオフした場合、図示しないフライホイールダイオードを介してコイル電流Ｉｃｏｉｌが流れることになる。すべてのトランジスタがオフされる無通電期間においては、コイル電流Ｉｃｏｉｌの制御が不能であるため、図２に破線で示すように、コイル電流Ｉｃｏｉｌは、ピークを有することになる。コイル電流Ｉｃｏｉｌがフライホイールダイオードを介して電源ラインに向かって流れると、Ｈブリッジ回路３６を構成するトランジスタに非常に大きな電圧が印加されることになり、デバイスの信頼性に影響を及ぼす場合もある。
本実施の形態に係るモータ駆動装置１００によれば、こうした問題を好適に解決することができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、通電期間において、単相モータをリニア駆動する場合について説明したが、以下の第２の実施の形態では、単相モータをスイッチング駆動する場合について説明する。図３は、第２の実施の形態に係る冷却装置２００の構成を示す回路図である。図３において、図１の構成要素と同一または同等の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

モータ駆動装置１００の外部には、冷却対象物の周囲温度に依存した温度検出電圧Ｖｔｈを生成する温度検出回路１３０が接続される。温度検出回路１３０は、基準電圧と接地間に直列に接続されたサーミスタＲｔｈおよび抵抗Ｒ１２を含む。サーミスタＲｔｈおよび抵抗Ｒ１２の接続点の電圧は、温度検出電圧Ｖｔｈとして、モータ駆動装置１００の制御端子１０３に入力される。この温度検出電圧Ｖｔｈは、ホール素子１２０から出力される第１正弦波信号Ｖｓ１、第２正弦波信号Ｖｓ２とともに、パルス幅変調信号生成回路２０へと入力される。

パルス幅変調信号生成回路２０は、温度検出電圧Ｖｔｈとオシレータ２６から出力される周期電圧Ｖｏｓｃを比較するコンパレータ２８を含む。コンパレータ２８は、Ｖｏｓｃ＞Ｖｔｈのときハイレベル、Ｖｏｓｃ＜Ｖｔｈのときローレベルとなる温度パルス幅変調信号Ｖｐｗｍｔｈを生成する。この温度パルス幅変調信号Ｖｐｗｍｔｈは、駆動回路３０へと出力される。

駆動回路３０は、温度パルス幅変調信号Ｖｐｗｍｔｈと、ＰＷＭコンパレータ２４から出力されるパルス幅変調信号Ｖｐｗｍおよび方形波信号Ｖｒｃｔとを論理演算して合成し、ファンモータ１１０を駆動する。ロジック回路３２は、ＰＷＭコンパレータ２４から出力されるパルス幅変調信号Ｖｐｗｍと、コンパレータ２８から出力される温度パルス幅変調信号Ｖｐｗｍｔｈの論理積を、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍ’とし、このパルス幅変調信号Ｖｐｗｍ’と方形波信号Ｖｒｃｔとを論理演算することにより、第１信号Ｓｉｇ１〜第４信号Ｓｉｇ４を生成する。パルス幅変調信号Ｖｐｗｍ’と方形波信号Ｖｒｃｔの合成は、第１の実施の形態における、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍと方形波信号Ｖｒｃｔの合成と同様に行えばよい。

以上のように構成された第２の実施の形態に係るモータ駆動装置１００によれば、ファンモータ１１０の回転制御に温度を反映させることができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、温度ではなく、駆動対象のファンモータ１１０の回転数を制御するパルス幅変調された制御信号Ｖｃｎｔにもとづいてファンモータ１１０を制御する冷却装置２００について説明する。本実施の形態において、モータ駆動装置１００の構成は図３と同様であり、温度検出回路１３０に代えて、平滑回路１４０を備える。図４は、第３の実施の形態に係る冷却装置２００の平滑回路１４０の構成を示す回路図である。

この平滑回路１４０は、ファンモータ１１０の回転数を制御するパルス幅変調された制御信号Ｖｃｎｔを平滑化し、直流の回転制御電圧Ｖｃｎｔ’として出力する。
平滑回路１４０は、トランジスタＱ１、キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１４を含む。トランジスタＱ１は、制御信号Ｖｃｎｔがベースに入力され、エミッタ接地される。キャパシタＣ１は、トランジスタＱ１のコレクタと接地間に接続される。モータ駆動装置１００の制御端子１０３には、トランジスタＱ１のコレクタに現れる電圧が、回転制御電圧Ｖｃｎｔ’として入力される。

本実施の形態に係る冷却装置２００によれば、ファンモータ１１０の回転制御を、外部から入力される制御信号Ｖｃｎｔのデューティ比に応じて制御することができる。すなわち、図４の平滑回路１４０からは、制御信号Ｖｃｎｔのデューティ比が大きい程、電圧値が低くなる回転制御電圧Ｖｃｎｔ’が出力される。回転制御電圧Ｖｃｎｔ’が低くなると、コンパレータ２８から出力される温度パルス幅変調信号Ｖｐｗｍｔｈのデューティ比は大きくなるため、ファンモータ１１０を高回転で回転させることができる。

上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述した第１〜第３の実施の形態においては、増幅器２２は、その利得が外付けの抵抗により調節可能に構成されてもよい。増幅器２２の利得を調節することにより、絶対値信号Ｖａｂｓの大きさを制御することができる。増幅器２２の利得を大きくした場合、図２に示す絶対値信号Ｖａｂｓは、高電位側にシフトするため、通電期間Ｔｙが長くなるとともに、ソフトスタート期間Ｔｘが短くなる。逆に、増幅器２２の利得を小さくした場合、図２に示す絶対値信号Ｖａｂｓは、低電位側にシフトするため、通電期間Ｔｙが短くなるとともに、ソフトスタート期間Ｔｘが長くなる。

実施の形態において、モータ駆動装置１００は、単相全波モータを駆動する場合について説明したが、これには限定されない。多相モータにおいても、相の切り換わりのタイミングにおいてソフトスタート期間を設け、パルス幅変調信号を生成して駆動することにより、コイル電流を緩やかに変化させることができる。

実施の形態では、モータ駆動装置１００がひとつのＬＳＩに一体集積化される場合について説明したが、これには限定されず、一部の構成要素がＬＳＩの外部にディスクリート素子あるいはチップ部品として設けられ、あるいは複数のＬＳＩにより構成されてもよい。たとえば、駆動回路３０のＨブリッジ回路３６は、ディスクリートのパワートランジスタを用いて構成してもよい。

実施の形態においては、Ｈブリッジ回路３６を構成するトランジスタのうち、ローサイドスイッチを方形波信号Ｖｒｃｔにもとづいて、ハイサイドスイッチをパルス幅変調信号Ｖｐｗｍおよび方形波信号Ｖｒｃｔにもとづいて駆動したが、本発明はこれには限定されない。たとえば、プリドライバ回路３４は、ハイサイドスイッチ、ローサイドスイッチの両方を、パルス幅変調信号Ｖｐｗｍおよび方形波信号Ｖｒｃｔにもとづいて駆動してもよい。すなわち、ゲート制御信号ＳＬ１を第４信号Ｓｉｇ４とし、ゲート制御信号ＳＬ２を第３信号Ｓｉｇ３としてもよい。

また、実施の形態において使用されるトランジスタは、バイポーラトランジスタとＦＥＴを相互に置換してもよい。

実施の形態で説明したハイレベル、ローレベルの論理値の設定は一例であって、インバータなどによって適宜反転させることにより自由に変更することが可能である。

第１の実施の形態に係る冷却装置の構成を示す回路図である。 図１の冷却装置の動作状態を示すタイムチャートである。 第２の実施の形態に係る冷却装置の構成を示す回路図である。 第３の実施の形態に係る冷却装置の平滑回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

１００ モータ駆動装置、 １０ ヒステリシスコンパレータ、 ２０ パルス幅変調信号生成回路、 ２２ 増幅器、 ２４ ＰＷＭコンパレータ、 ２６ オシレータ、 ２８ コンパレータ、 ３０ 駆動回路、 ３２ ロジック回路、 ３４ プリドライバ回路、 ３６ Ｈブリッジ回路、 ＭＨ１ 第１ハイサイドスイッチ、 ＭＨ２ 第２ハイサイドスイッチ、 ＭＬ１ 第１ローサイドスイッチ、 ＭＬ２ 第２ローサイドスイッチ、 １１０ ファンモータ、 １２０ ホール素子、 １３０ 温度検出回路、 １４０ 平滑回路、 ２００ 冷却装置、 Ｖｐｗｍ パルス幅変調信号、 Ｖｒｃｔ 方形波信号、 Ｖａｂｓ 絶対値信号、 Ｖｓ１ 第１正弦波信号、 Ｖｓ２ 第２正弦波信号、 Ｖｐｗｍｔｈ 温度パルス幅変調信号。

Claims (10)

1. ロータの位置に応じて、互いに逆相となる第１、第２正弦波信号を出力するホール素子と、
   前記ホール素子から出力される前記第１正弦波信号と前記第２正弦波信号とを比較し、方形波信号を出力するヒステリシスコンパレータと、
   前記ホール素子から出力される前記第１、第２正弦波信号にもとづき、相の切り換わりのタイミングを検出し、相が切り換わる所定期間、デューティ比が徐々に変化するパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調信号生成回路と、
   前記方形波信号と前記パルス幅変調信号とを論理演算により合成して駆動対象のモータを駆動する駆動回路と、
   を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記パルス幅変調信号生成回路は、
   前記ホール素子から出力される前記第１、第２正弦波信号の差分を増幅して絶対値信号として出力する増幅器と、
   前記増幅器から出力される絶対値信号を周期電圧と比較してパルス幅変調信号を出力するパルス幅変調コンパレータと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記増幅器は、その利得が外付けの抵抗によって調節可能に構成されることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記駆動回路は、出力段としてＨブリッジ回路を含み、
   前記方形波信号にもとづきローサイドスイッチを駆動するとともに、前記パルス幅変調信号にもとづきハイサイドスイッチを駆動することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
5. 温度に依存した温度検出電圧を生成する温度検出回路と、
   前記温度検出電圧と前記周期電圧との比較結果にもとづき、デューティ比が変化する温度パルス幅変調信号を生成するコンパレータと、
   を更に備え、前記駆動回路は、前記温度パルス幅変調信号と、前記パルス幅変調信号および前記方形波信号とを論理演算して合成することを特徴とする請求項２または３に記載のモータ駆動装置。
6. 駆動対象のモータの回転数を制御するパルス幅変調された制御信号を平滑化し、回転制御電圧として出力する平滑回路と、
   前記回転制御電圧と前記周期電圧の比較結果にもとづき、デューティ比が変化する回転制御パルス幅変調信号を生成するコンパレータと、
   を更に備え、前記駆動回路は、前記回転制御パルス幅変調信号と、前記パルス幅変調信号および前記方形波信号とを論理演算して合成することを特徴とする請求項２または３に記載のモータ駆動装置。
7. 前記平滑回路は、
   前記制御信号がベースに入力され、エミッタ接地されたトランジスタと、
   前記トランジスタのコレクタと接地間に接続されたキャパシタと、
   一端が前記トランジスタのコレクタに接続され、他端に所定の電圧が印加される抵抗と、を含み、
   前記トランジスタのコレクタに現れる信号を前記回転制御電圧として出力することを特徴とする請求項６に記載のモータ駆動装置。
8. ひとつの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のモータ駆動装置。
9. ファンモータと、
   前記ファンモータを駆動する請求項１から７のいずれかに記載のモータ駆動装置と、
   を備えることを特徴とする冷却装置。
10. ロータの位置に応じて、互いに逆相となる第１、第２正弦波信号を出力するステップと、
    前記第１正弦波信号と前記第２正弦波信号とを比較し、方形波信号を出力するステップと、
    前記第１、第２正弦波信号にもとづき、相の切り換わりのタイミングを検出し、相が切り換わる所定期間、デューティ比が徐々に変化するパルス幅変調信号を生成するステップと、
    前記方形波信号と前記パルス幅変調信号とを論理演算により合成して駆動対象のモータを駆動するステップと、
    を備えることを特徴とするモータ駆動方法。

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