JP2013165627A

JP2013165627A - 駆動装置

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Publication number: JP2013165627A
Application number: JP2012028951A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Omori; 洋大森
Original assignee: U Tec Co Ltd
Current assignee: U Tec Co Ltd
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-22

Abstract

【課題】駆動装置において、商用交流電源の供給が瞬間的に遮断された場合に駆動回路に含まれるトランジスタ等を保護することを可能とすることである。
【解決手段】駆動装置は、電源端子と制御信号が供給される制御端子とを含みファンモータ１９を駆動する送風モータ駆動回路２８と、アノード端子が外部商用交流電源３７の外部商用交流電源の交流電圧を変換して第１直流電圧を出力するＡＣアダプタ６の出力端子に接続され、カソード端子が送風モータ駆動回路２８の電源端子に接続されるダイオード３１を備える。
そして、駆動装置は、一方側端子がカソード端子に接続され、他方側端子が接地される第１コンデンサ３０と、アノード端子の第１直流電圧の低下を検出したときに、制御信号を伝送する信号線の電荷を放電する放電回路３２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置に係り、特に、扇風機のファンモータを駆動するための駆動回路を有する駆動装置に関する。

現在、様々なタイプの扇風機が開発されている。一般的に、扇風機には、ファンモータを駆動するための駆動回路が搭載されている。駆動回路は、外部商用交流電源の交流電圧を変換して生成される直流電圧を電源としている。また、駆動回路には、ファンモータを回転制御するための制御信号が入力される。ここで、扇風機のコードの先端部に設けられる差込プラグが家庭用コンセントに差し込まれることで、駆動回路には外部商用交流電源から変換した直流電圧が供給されることとなる。

扇風機は、ユーザのスイッチ操作によって電源ＯＮと電源ＯＦＦの切り替えがなされるが、当該切り替えの際に、駆動回路に供給される電源電圧と制御信号の電圧関係によっては駆動回路に含まれるトランジスタ等に不具合が生じる可能性がある。このため、扇風機の電源ＯＮと電源ＯＦＦの切り替えを行う際には、扇風機に搭載されたマイクロコンピュータを動作させるためのプログラムを用いて、電源電圧と制御信号の電圧関係を制御している。すなわち、ソフト制御によって、扇風機の駆動回路に不具合が生じないように予め定められた電源シーケンスを順守するように制御されている。

本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、ファンを有するヘッド部と、ファンを回転駆動させるファンモータと、ヘッド部の向きを連続的に変化させる首振りモータと、ファンモータ及び首振りモータの動作を制御する制御部と、を備えた扇風機が開示されている。さらに、扇風機は、首振りモータの回転駆動に伴ってパルス信号を発生させるパルス信号発生手段を備えることが開示されている。そして、ＡＣアダプタにより外部商用交流電源の交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を扇風機全体の電源としている。

特許第４６７３４３６号

ところで、扇風機の電源ＯＮから電源ＯＦＦの切り替えについては、ユーザの意図的な操作によらずに行われることがある。例えば、ユーザが扇風機のコードに足を引っ掛けて家庭用コンセントから差込プラグが抜けてしまう場合や停電の場合である。これらの場合には、商用交流電源から扇風機への電圧供給が瞬間的に遮断される。このため、上記ソフト制御によって、電源シーケンスを順守できないことがあり、駆動回路のトランジスタ等に不具合が生じる可能性がある。

本発明の目的は、外部商用交流電源の供給が瞬間的に遮断された場合であっても、駆動回路に含まれるトランジスタ等を保護することを可能とする駆動装置を提供することである。

本発明に係る駆動回路は、電源端子と、制御信号が供給される制御端子とを含み、負荷を駆動する駆動回路と、外部商用交流電源の交流電圧を変換して第１直流電圧を出力する第１電源回路の出力端子に接続されるアノード端子と、前記駆動回路の電源端子に接続されるカソード端子とを含むダイオードと、前記カソード端子に接続される一方側端子と、接地される一方側端子とを含む第１コンデンサと、前記アノード端子の前記第1直流電圧の低下を検出したときに、前記制御信号を伝送する信号線の電荷を放電する放電回路と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る駆動装置において、前記駆動回路は、前記第１直流電圧を電圧変換して第２直流電圧を出力する第２電源回路の出力電圧を電源とし、前記制御信号を入力する負荷ドライバ制御回路と、前記ダイオードのカソード端子の直流電圧を電源とし、前記負荷ドライバ制御回路の出力信号によって制御される負荷ドライバスイッチング回路と、を含み、前記駆動装置は、前記第２電源回路の出力端子に接続される一方側端子と、接地される他方側端子とを含む第２コンデンサを備えることが好ましい。

また、本発明に係る駆動装置において、前記第１電圧変換回路は、ＡＣ／ＤＣ変換回路であり、前記負荷は、ＤＣブレシレスモータであることが好ましい。

また、本発明に係る駆動装置において、前記制御信号は、前記ＤＣブラシレスモータの速度指令信号であることが好ましい。

本発明によれば、外部商用交流電源の供給が瞬間的に遮断された場合であっても、駆動回路に含まれるトランジスタ等を保護することができる。

本発明に係る実施の形態において、扇風機の外観構造を示した斜視図である。本発明に係る実施の形態において、扇風機の内部構造を示した図である。本発明に係る実施の形態において、送風モータ駆動回路の各要素とそれに関連する要素との接続関係を詳細に説明する図である。本発明に係る実施の形態において、扇風機の電源ＯＮと電源ＯＦＦ時の順守すべきシーケンスを示す図である。本発明に係る実施の形態において、扇風機の電源ＯＮと電源ＯＦＦ時の電源Ｖｍ，Ｖｃｃ、制御信号Ｖｓｐ等の遷移関係を示すタイミングチャートである。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、扇風機１の外観構造を示した斜視図である。扇風機１は、ヘッド部２と、スタンド部３と、ボディ部４と、コード５と、ＡＣアダプタ６と、差込プラグ７とを備える。

ヘッド部２は、本体操作部８の操作に応じて回転することで送風するファン９を有する。ヘッド部２には、子供等が回転中のファン９に触らないようにするためのガードが取り付けられている。スタンド部３は、安定した状態でヘッド部２を支えるために底面が平らな略円柱形状を有する。スタンド部３は、扇風機１を操作するための本体操作部８と、扇風機１の運転状態を表示するためのＬＥＤ表示部１０とを備える。ボディ部４は、ヘッド部２とスタンド部３を着脱可能に連結するポール型の部品である。また、ボディ部４は、高さ方向に伸縮可能なように入れ子構造を有している。

スタンド部３から引き出されるコード５には、ＡＣアダプタ６と差込プラグ７が設けられている。ＡＣアダプタ６は、外部商用交流電源３７の交流電圧を変換して直流電圧（実施例ではＤＣ２４Ｖ）を出力するＡＣ／ＤＣ変換回路を含む。差込プラグ７は、コード５の先端部に設けられ、家庭用コンセントに差し込むことができる。差込プラグ７が差し込まれると、扇風機１は、ＡＣアダプタ６からの電圧供給を受けることが可能となる。スタンド部３の電源回路３３は、３端子レギュレータやＤＣ／ＤＣコンバータなどからなり、ＡＣアダプタ６からの比較的高い直流電圧(本実施例ではＤＣ２４Ｖ)を低電圧の直流電圧(同、ＤＣ５Ｖ)に変換し、第１マイコン２７や第２マイコン３５等の電源電圧として供給する。

本体操作部８は、電源スイッチ１１と、風量スイッチ１２と、首振りスイッチ１３と、切タイマスイッチ１４とを備える。電源スイッチ１１は、扇風機１の電源ＯＮと電源ＯＦＦを切り替えるための押釦である。風量スイッチ１２は、ファン９の回転数の調整、すなわち、風量を調整するための押釦であり、釦を押す回数によって、超微風、微風、弱風、強風の順に切り替わる。首振りスイッチ１３は、ヘッド部２の首振り動作の有無を切り替えるための押釦である。切タイマスイッチ１４は、切タイマの時間を設定するための押釦であり、釦を押す回数によって、１、２、３、４時間の順に切り替わる。なお、リモコン１５も本体操作部８と同様の押釦が設置されており、図示しないリモコン受信器を介して第２マイコン３５（図２参照）に対して指令を与える。これにより、ユーザは、扇風機１から離れた場所から扇風機１を操作することができる。

ＬＥＤ表示部１０は、電源表示ランプ１６と、風量表示ランプ１７と、切タイマ表示ランプ１８とを備える。電源表示ランプ１６は、電源スイッチ１１の操作に連動する。具体的には、電源表示ランプ１６は、電源ＯＮ時に点灯し、電源ＯＦＦ時に消灯することで通電状態を表示する。風量表示ランプ１７は、風量スイッチ１２の操作に連動する。具体的には、風量表示ランプ１７は、現時点の風量の状態を点灯するランプの個数や色等に対応させて表示する。切タイマ表示ランプ１８は、切タイマスイッチ１４の操作に連動する。具体的には、切タイマ表示ランプ１８は、電源ＯＦＦまでの残りの時間を点灯するランプの個数や色等に対応させて表示する。

図２は扇風機１の内部構造を示した図である。ヘッド部２は、ファン９を回転させるファンモータ１９と、ヘッド部２を左右に動かす首振りモータ２０と、ファンモータ１９及び首振りモータ２０を制御する回路が搭載された上側制御回路基板２１ｕを備えている。スタンド部３は、ＡＣアダプタ６からの直流電圧が供給される回路等が搭載された下側制御回路基板２１ｄを備えている。ボディ部４は、通信線２２、ＤＣ５Ｖ系電源線２３、ＤＣ２４Ｖ系電源線２４及びグランド線２５からなるケーブル２６を備えている。ヘッド部２とスタンド部３をボディ部４で連結すると、上側制御回路基板２１ｕと下側制御回路基板２１ｄがケーブル２６を介して電気的接続される。

ファンモータ１９は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相のＤＣブラシレスモータである。ファンモータ１９は、ファン９に連結され、ユーザによる設定風量に対応する速度でファン９を回転させるためのモータである。これにより、ファン９は、例えば４段階（超微風、微風、弱風及び強風）に風量調節された風を送り出す。

首振りモータ２０は、ステッピングモータである。首振りモータ２０は、ファン９によって送風される風向きを変更するため、ヘッド部２を所定角度（例えば５０度、７０度、９０度の選択）の範囲内で回転させて、ヘッド部２の首振り動作を行うためのモータである。

上側制御回路基板２１ｕは、マイクロコンピュータ（以下「第１マイコン」という）２７と、送風モータ駆動回路２８と、首振りモータ駆動回路２９と、第１コンデンサ３０と、ダイオード３１と、放電回路３２等を備える。

第１マイコン２７は、電源回路３３からの電源電圧（ＤＣ５Ｖ）でＣＰＵが作動し、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて演算処理を行い、各種データをＲＡＭに記憶する。具体的には、第１マイコン２７は、送風モータ駆動回路２８と首振りモータ駆動回路２９の動作を制御する。

送風モータ駆動回路２８はファンモータ１９を回転させる駆動回路である。首振りモータ駆動回路２９は首振りモータ２０を回転させる駆動回路である。送風モータ駆動回路２８は、第１マイコン２７からの制御信号に基づいて各相のトランジスタをＯＮ又はＯＦＦさせ、ファンモータ１９の３相のステータコイルに流れる駆動電流の方向を順次切り換えて、ロータを指令速度で回転させる。首振りモータ駆動回路２９は、第1マイコン２７からの制御信号に基づいて首振り方向や首振り角度を変える。

ファンモータ１９には第１マイコン２７に信号線で接続された３相のホール素子（不図示）が設置されており、各ホール素子でロータの位置を検出し、その検出信号が信号線を介して第１マイコン２７にフィードバックされる。これにより、実際の回転速度と指令速度の差に応じてモータの駆動電圧のＰＷＭ制御を行うことができる。

第１コンデンサ３０は、ＡＣアダプタ６によって供給された直流電圧（ＤＣ２４Ｖ）によって充電され、万一、ＡＣアダプタ６からの電源供給が途絶えたとき一時的に電圧を維持することによって送風モータ駆動回路２８の動作を持続させるものである。

ダイオード３１は、第１コンデンサ３０に蓄積された電荷がＡＣアダプタ６側に逆流しないように設けられた整流素子である。

放電回路３２は、ダイオード３１のアノード端子の電圧に基づいて外部商用交流電源３７からの電圧供給が瞬間的に遮断されたことを検出したときに、制御信号Ｖｓｐを伝送する信号線の電荷を放電するものである。第２コンデンサ３４は、下側制御回路基板２１ｄにあって電源回路３３から供給される直流電圧（ＤＣ５Ｖ）のリップルを吸収するものである。トランジスタ５７は、第１マイコン２７の制御信号によって送風モータ駆動回路２８に対し直流電圧（ＤＣ５Ｖ）の供給を制御するものである。なお、第１コンデンサ３０、ダイオード３１、放電回路３２、さらに第２コンデンサ３４及びトランジスタ５７の詳細な説明については後述する。ここで、送風モータ駆動回路２８、第１コンデンサ３０、ダイオード３１及び放電回路３２を併せて「駆動装置」と呼ぶ。

下側制御回路基板２１ｄには、電源回路３３と、第２コンデンサ３４と、マイクロコンピュータ（以下「第２マイコン」という）３５と、ブザー３６と、本体操作部８と、ＬＥＤ表示部１０とを備える。なお、本体操作部８及びＬＥＤ表示部１０の詳細な構成については上述しているため説明を省略する。

第２マイコン３５は、電源回路３３からの電源電圧（ＤＣ５Ｖ）でＣＰＵが作動し、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて演算処理を行い、各種データをＲＡＭに記憶する。具体的には、第２マイコン３５は、本体操作部８の操作によって指令が与えられることで制御を行う。例えば、風量スイッチ１２の操作によって設定される風量に基づいて生成された信号を、ボディ部４の通信線２２を通じて第１マイコン２７に伝送する。これにより、第１マイコン２７は、送風モータ駆動回路２８に速度指令信号（後述する制御信号Ｖｓｐ）を与えることができる。また、第２マイコン３５は、第１マイコン２７から通信線２２を介して伝送されてきたモータ回転異常信号等を受けて、ＬＥＤ表示部１０の表示を制御する。

ブザー３６は、電源スイッチ１１、風量スイッチ１２、首振りスイッチ１３及び切タイマスイッチ１４による入力を受け付けたことを知らせる確認音や、ファンモータ１９への過電流、上側制御回路基板２１ｕや下側制御回路基板２１ｄの電源エラーなどの異常を知らせる警告音を出力する。

図３は、送風モータ駆動回路２８の各要素とそれに関連する要素との接続関係を詳細に説明する図である。上述したように、送風モータ駆動回路２８は、負荷であるファンモータ１９を駆動するための駆動回路である。送風モータ駆動回路２８は、負荷ドライバ制御回路３８と負荷ドライバスイッチング回路３９とを備える。

ここで、送風モータ駆動回路２８の電源端子（負荷ドライバスイッチング回路３９（後述する上側パワーＭＯＳＦＥＴ４５〜４７及び下側パワーＭＯＳＦＥＴ４８〜５０からなるブリッジドライバ）に供給される電圧を送風モータ駆動回路２８の電源電圧Ｖｍと呼び、ダイオード３１のアノード端子の電圧を電圧Ｖｍｂと呼ぶ。また、送風モータ駆動回路２８の制御端子に相当するＰＷＭコンパレータ４０の正極入力端子に入力される信号を制御信号Ｖｓｐと呼ぶ。また、トランジスタ５７を介し送風モータ駆動回路２８の負荷ドライバ制御回路３８の電源端子に供給される電圧を負荷ドライバ制御回路３８の電源電圧Ｖｃｃと呼ぶ。このように、送風モータ駆動回路２８は、電源電圧Ｖｍ、Ｖｃｃが供給される電源端子と、制御信号Ｖｓｐが供給される制御端子とを含む。

負荷ドライバ制御回路３８は、トランジスタ５７のＯＮ，ＯＦＦによって供給が制御される電源電圧Ｖｃｃを電源とし、制御信号Ｖｓｐによって制御される。負荷ドライバ制御回路３８は、ＰＷＭコンパレータ４０と、三角波発生回路４１と、三相分配回路４２と、上段駆動回路４３と、下段駆動回路４４とを備える。

負荷ドライバスイッチング回路３９は、ダイオード３１のカソード端子の電圧である電圧Ｖｍを電源とし、負荷ドライバ制御回路３８の出力信号によって制御される。負荷ドライバスイッチング回路３９は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相に対応する上側パワーＭＯＳＦＥＴ４５〜４７及び下側パワーＭＯＳＦＥＴ４８〜５０を備える。

図３に示されるように、ダイオード３１は、ＡＣアダプタ６の出力端子に接続されるアノード端子と、負荷ドライバスイッチング回路３９に接続されるカソード端子とを備える。

第１コンデンサ３０は、ダイオード３１のカソード端子と接地間に接続され、ダイオード３１を介して電圧Ｖｍに充電される。

第２コンデンサ３４は、電源回路３３の出力端子と接地間に接続され、電圧・ＤＣ５Ｖの生成時に発生するリップルを防止する。

放電回路３２は、抵抗素子５１〜５４と、トランジスタ５５，５６を備える。トランジスタ５５，５６は、バイポーラトランジスタを用いて構成することができる。

トランジスタ５５のベース端子は、抵抗素子５１，５２の接続点に接続される。これにより、トランジスタ５５のベース端子には、抵抗素子５１と抵抗素子５２とによって出力電圧Ｖｍｂが分圧された電圧が供給される。トランジスタ５５のコレクタ端子は、抵抗素子５３を介してダイオード３１のカソード端子に接続され、エミッタ端子は接地される。

トランジスタ５６のベース端子は、抵抗素子５３を介してダイオード３１のカソード端子に接続される。トランジスタ５６のエミッタ端子は接地される。トランジスタ５６のコレクタ端子は、抵抗素子５４を介して第１マイコン２７の出力端子（信号線）に接続される。すなわち、トランジスタ５６のコレクタ端子は、抵抗素子５４を介して制御信号Ｖｓｐを伝送する信号線に接続されている。なお、制御信号Ｖｓｐは、ここでは、ユーザが風量スイッチ１２を操作することによって選択された風量に関する情報に基づいて第１マイコン２７によって設定された、１ないし５Ｖの速度指令用電圧である。

ＰＷＭコンパレータ４０は、正極入力端子に入力される制御信号Ｖｓｐと、三角波発生回路４１から出力される三角波とを比較し、２つの入力大小関係に基づいて、上側パワーＭＯＳＦＥＴ４５〜４７及び下側パワーＭＯＳＦＥＴ４８〜５０のＯＮとＯＦＦのデューティを変更する。

三相分配回路４２は、ＰＷＭコンパレータ４０からの信号に基づいて、上側パワーＭＯＳＦＥＴ４５〜４７及び下側パワーＭＯＳＦＥＴ４８〜５０の各スイッチング制御を行うための制御信号を各パワーＭＯＳＦＥＴ毎に分配する回路である。上段駆動回路４３は、三相分配回路４２からの出力に基づいて、上側パワーＭＯＳＦＥＴ４５〜４７をスイッチング制御する。下段駆動回路４４は、三相分配回路４２からの出力に基づいて、下側パワーＭＯＳＦＥＴ４８〜５０をスイッチング制御する。

負荷ドライバスイッチング回路３９は、上段駆動回路４３及び下段駆動回路４４からの制御信号によって、夫々の位相が１２０度ずつ異なる３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の方形波または正弦波を出力する。そして、負荷ドライバスイッチング回路３９から出力される方形波または正弦波がファンモータ１９のステータコイルに供給されることでロータが回転、すなわち、ファンモータ１９が回転する。

次に、ファンモータ１９の駆動装置における電源シーケンスについて説明する。上述したように、扇風機１は、本体操作部８又はリモコン１５のスイッチ操作によって電源ＯＮ又は電源ＯＦＦが切り替えられるが、送風モータ駆動回路２８に供給される電源電圧Ｖｍ、Ｖｃｃと制御信号Ｖｓｐとの電圧関係によっては、負荷ドライバ制御回路３８を構成するトランジスタや、負荷ドライバスイッチング回路３９のパワーＭＯＳＦＥＴ等が破壊される可能性があるため、予め定められた電源シーケンスを守るようにソフト制御がなされる。すなわち、第２マイコン３５のＲＯＭに記録されたプログラムによって、図４に示される電源シーケンスを順守するように制御されている。

図４は、ファンモータ１９の駆動装置、すなわち図３に図示の送風モータ駆動回路２８における電源投入及び電源遮断時において順守すべき電源シーケンスを示す図である。具体的には、送風モータ駆動回路２８への電源投入時には、電源電圧Ｖｍ、Ｖｃｃが立ち上がりの遷移を終えた後で制御信号Ｖｓｐが立ち上がりの遷移を終えるようにタイミングを調整する。また、送風モータ駆動回路２８への電源遮断時には、制御信号Ｖｓｐが立ち下がりの遷移を終えた後で電源Ｖｍ、Ｖｃｃが立ち下がりの遷移を終えるようにタイミングを調整する。

ここで、「立ち上がりの遷移」とは、電源電圧Ｖｍ、Ｖｃｃ及び制御信号ＶｓｐがＬｏｗ状態からＨｉｇｈ状態に立ち上がる変化を示す。「立ち下がりの遷移」とは、電源電圧Ｖｍ、Ｖｃｃ及び制御信号ＶｓｐがＨｉｇｈ状態からＬｏｗ状態に立ち下がる変化を示す。また、単に「遷移」とした場合は、立ち上がりの遷移及び立ち下り遷移を含む。なお、電源電圧Ｖｍ、Ｖｃｃの２つについては、特に順守すべき電源シーケンスはなく、どちらが先行して遷移してもよい。すなわち、電源電圧Ｖｍ及び電源電圧Ｖｃｃは、それぞれ制御信号Ｖｓｐとの間における遷移のタイミング関係が特に重要である。

続いて、扇風機１の動作について図面を用いて説明する。図５は、扇風機１の電源ＯＮと電源ＯＦＦの切り替え時の電源電圧Ｖｍ，Ｖｃｃ、制御信号Ｖｓｐ等の遷移関係を示すタイミングチャートである。Ａラインは、外部商用交流電源３７から扇風機１への電圧供給の状態変化を示す。Ｂラインは、ユーザのスイッチ操作によって扇風機１の電源ＯＮ又は電源ＯＦＦが切り替えられる際の変化を示し、Ｃラインは、ダイオード３１のアノード端子の電圧Ｖｍｂの変化を示す。Ｄラインは、負荷ドライバスイッチング回路３９に印加入力される電源電圧Ｖｍの変化を示し、Ｅラインは、負荷ドライバ制御回路３８に印加される電源電圧Ｖｃｃの変化を示す。Ｆラインは、ＰＷＭコンパレータ４０の正極入力端子に入力される制御信号Ｖｓｐの変化を示す。

ＡＣアダプタ６のプラグ７が家庭用コンセントに差し込まれると、扇風機１のＡＣアダプタ６に外部商用交流電源３７からの電圧供給がなされる。これにより、ＡＣアダプタ６では交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を直流電圧（ＤＣ２４Ｖ＝Ｖｍｂ）に変換し、ダイオード３１を介して第１コンデンサ３０を充電(電圧Ｖｍ)する。そして同時に、送風モータ駆動回路２８の電源電圧Ｖｍとして負荷ドライバスイッチング回路３９に直流電圧Ｖｍを直接印加する。このとき、ダイオード３１のカソード端子の電圧、すなわち電源電圧Ｖｍは、第１コンデンサ３０への充電時間が必要であるため、Ｄラインに示されるように徐々に立ち上がりの遷移を行う。また、ダイオード３１のアノード端子の電圧Ｖｍｂも、Ｃラインに示されるような同様な立ち上がりの遷移を行う。以後通常は、扇風機１のスイッチ操作による電源ＯＮ、ＯＦＦにかかわらず、送風モータ駆動回路２８は電源電圧Ｖｍが常時供給可能な状態となる。なお、このように電源電圧Ｖｍが常時印加されていても、負荷ドライバ制御回路３８側の制御信号により、上側パワーＭＯＳＦＥＴ４５〜４７及び下側パワーＭＯＳＦＥＴ４８〜５０がスイッチングされなければ、負荷ドライバスイッチング回路３９は何ら動作せず、またここで消費される電力もない。第１マイコン２７、第２マイコン３５はＡＣアダプタ６が差し込まれた時点で動作する。その後、本体操作部８の操作がなければ休止モードとなる。

次に、ユーザが本体操作部８の電源スイッチ１１を操作すると、休止モードにあった第２マイコン３５は休止モードから本格動作モードとなり、また第１マイコン２７も本格動作モードとなる。ここで、第１マイコン２７はソフト制御により、トランジスタ５７をＯＮし、負荷ドライバ制御回路３８の電源端子への供給電圧Ｖｃｃが立ち上がるように制御される。そして、Ｅラインに示されるように立ち上がりの遷移を行う。また、第１マイコン２７のソフト制御によって、所定の時間を経過させた後にＰＷＭコンパレータ４０の正極入力端子に入力される制御信号Ｖｓｐが立ち上がるように制御される。これにより、制御信号Ｖｓｐは、Ｆラインに示されるように、電圧Ｖｍ、Ｖｃｃよりも後で立ち上がりの遷移を行う。したがって、送風モータ駆動回路２８における電源投入時の電源シーケンスは順守される。

次に、扇風機１の電源ＯＦＦ操作について検討する。ＡＣアダプタ６から出力される直流電圧Ｖｍｂ、Ｖｍについては、扇風機１のスイッチ操作による電源ＯＦＦ動作と何らかかわりあいがないので、電源ＯＦＦの操作後もＣラインとＤラインはＶｍｂ、Ｖｍのままである。このとき、第１マイコン２７のソフト制御により、最初に制御信号Ｖｓｐが立ち下がるように制御される。その後、第１マイコン２７はソフト制御によってトランジスタ５７をＯＦＦして、負荷ドライバ制御回路３８への供給電圧Ｖｃｃが立ち下がるように制御する。このように、制御信号Ｖｓｐは、電圧Ｖｍ、Ｖｃｃよりも先に立ち下がりの遷移を行うため、送風モータ駆動回路２８における電源遮断時の電源シーケンスは順守される。

ここで、ユーザのスイッチ操作によって電源ＯＮと電源ＯＦＦの切り替えの際には、上述したように、第１マイコン２７のソフト制御によって電源シーケンスが順守されているため、送風モータ駆動回路２８において、負荷ドライバ制御回路３８を構成するトランジスタや、負荷ドライバスイッチング回路３９のパワーＭＯＳＦＥＴ等は保護される。

次いで、ユーザが意図しない電源遮断の場合について検討する。例えば、ユーザがコード５に足を引っ掛けて家庭用コンセントからプラグ７を抜いてしまう場合や停電の場合には外部商用交流電源３７から扇風機１への電圧供給が瞬間的に遮断される。このとき、外部商用交流電源３７から第１マイコン２７への電圧の供給状況等によっては、上述のソフト制御が作用しない可能性がある。以下、この点の解消について詳細に説明する。なお、図５の点線部分は、足を引っ掛けて家庭用コンセントからプラグ７を抜いてしまう場合や停電によって、外部商用交流電源３７からの電圧供給が突然遮断された場合の各ラインの遷移の様子を示している。

外部商用交流電源３７から扇風機１への電圧供給がなされる通常時は、トランジスタ５５のベース端子には、抵抗素子５１，５２によって電圧Ｖｍｂが分圧された電圧が加わるためトランジスタ５５はＯＮである。これにより、トランジスタ５６のベース端子に加わる電圧は０となるためトランジスタ５６はＯＦＦとなる。ここで、意図しない電源遮断が発生した場合には外部商用交流電源３７から扇風機１への電圧供給が遮断されるため、ＡＣアダプタ６から直流電圧が生成されなくなる。このとき、ダイオード３１はＯＦＦ状態になるとともに、電圧Ｖｍｂの低下に従い直ちにトランジスタ５５のベース端子は低電圧となりトランジスタ５５をＯＦＦにする。すなわち、放電回路３２は、ダイオード３１によって電源電圧Ｖｍと分離され第１コンデンサ３０の放電に影響のない電源電圧Ｖｍｂを監視することで、外部商用交流電源３７からの電圧供給の遮断を迅速に検出している。

トランジスタ５５がＯＦＦされると、トランジスタ５６のベース端子には、電源電圧Ｖｍから抵抗素子５３によって電圧降下された電圧が加わる。これにより、トランジスタ５６はＯＮする。そうすると、第１マイコン２７の出力端子に接続される信号線が接地され信号線の電荷を放電するため、制御信号Ｖｓｐは、Ｆラインに示されるように立ち下がりの遷移を行う。これにより、制御信号Ｖｓｐは、外部商用交流電源３７から扇風機１への電圧供給が瞬間的に遮断されるのとほぼ同時に立ち下げられる。

一方、電源電圧Ｖｍは、第１コンデンサ３０の放電に必要な時間を要するため、Ｄラインに示されるように徐々に立ち下がるように遷移する。また、電源電圧Ｖｃｃは、リップル防止の第２コンデンサ３４に所領の充電電荷を有し放電に時間を要するため、Ｅラインに示されるように徐々に立ち下がるように遷移する。すなわち、制御信号Ｖｓｐは、電圧Ｖｍ、ＶｃｃよりもΔｔ時間だけ早く立ち下がりの遷移を終える。したがって、送風モータ駆動回路２８における電源遮断時の電源シーケンスを順守することができるため、意図しない電源遮断時においても負荷ドライバ制御回路３８を構成するトランジスタや、負荷ドライバスイッチング回路３９のパワーＭＯＳＦＥＴ等を保護することができる。

扇風機１は、上記のように、ダイオード３１が設けられることで、第１コンデンサ３０に溜められた電荷が放電回路３２側に流れてしまうことを防止するとともに、放電回路３２が検出する電圧Ｖｍｂと送風モータ駆動回路２８に供給される電圧Ｖｍを分離することで、電圧Ｖｍの立ち下がりが確実に制御信号Ｖｓｐの立ち下がりの後になるようにしている。

また、本実施の形態では、首振りモータ２０をステッピングモータで構成したが、ファンモータ１９と同様ＤＣブラシレスモータで構成してもよい。この場合、首振りモータ駆動回路２９も送風モータ駆動回路２８と同様の構成とすることにより対応が可能である。さらに、送風モータ駆動回路２８又は首振りモータ駆動回路２９をモータ１９又は２０に分離して上側制御回路基板２１ｕに設けた例を説明したが、これらをモータ側に内蔵するものであっても何ら差し支えない。

さらに、本実施の形態では、ＡＣ／ＤＣ変換回路６をスタンド部３と別体で設けたＡＣアダプタ６により行うようにしたが、ＡＣ／ＤＣ変換回路６をスタンド部３内に設けるようにしてもよい。

また、本発明は、外部商用交流電源を電源とし、交流電圧より変換した直流電圧によりモータを駆動するＤＣブラシレスモータと、前記ＤＣブラシレスモータの駆動回路とを備えたＤＣ扇風機であって、前記駆動回路のモータ駆動部（ドライバスイッチング回路）へ前記交流電圧より変換した直流電圧を直接印加し、前記直流電圧の電圧印加線の低下を検出する手段と、前記直流電圧の低下検出時、前記駆動回路に入力される速度制御信号線の電荷を放電する手段とを設けたことを特徴とし、駆動回路に直接印加されている、外部商用交流電源の交流電圧から変換した直流電圧の低下を素早く検出し、意図しない外部商用交流電源からの電源供給による駆動回路の素子損傷を確実に防止できる利点があり有用である。

１扇風機、２ヘッド部、３スタンド部、４ボディ部、５コード、６ＡＣアダプタ、７差込プラグ、８本体操作部、９ファン、１０ＬＥＤ表示部、１１電源スイッチ、１２風量スイッチ、１３首振りスイッチ、１４切タイマスイッチ、１５リモコン、１６電源表示ランプ、１７風量表示ランプ、１８切タイマ表示ランプ、１９ファンモータ、２０首振りモータ、２１ｕ上側制御回路基板、２１ｄ下側制御回路基板、２２通信線、２３ＤＣ５Ｖ系電源線、２４ＤＣ２４Ｖ系電源線、２５グランド線、２６ケーブル、２７第１マイコン、２８送風モータ駆動回路、２９首振りモータ駆動回路、３０第１コンデンサ、３１ダイオード、３２放電回路、３３電源回路、３４第２コンデンサ、３５第２マイコン、３６ブザー、３７外部商用交流電源、３８負荷ドライバ制御回路、３９負荷ドライバスイッチング回路、４０ＰＷＭコンパレータ、４１三角波発生回路、４２三相分配回路、４３上段駆動回路、４４下段駆動回路、５１，５２，５３，５４抵抗素子、５５，５６トランジスタ。

Claims

電源端子と、制御信号が供給される制御端子とを含み、負荷を駆動する駆動回路と、
外部商用交流電源の交流電圧を変換して第１直流電圧を出力する第１電源回路の出力端子に接続されるアノード端子と、前記駆動回路の電源端子に接続されるカソード端子とを含むダイオードと、
前記カソード端子に接続される一方側端子と、接地される他方側端子とを含む第１コンデンサと、
前記アノード端子の前記第１直流電圧の低下を検出したときに、前記制御信号を伝送する信号線の電荷を放電する放電回路と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置において、
前記駆動回路は、
前記第１直流電圧を電圧変換して第２直流電圧を出力する第２電源回路の出力電圧を電源とし、前記制御信号を入力する負荷ドライバ制御回路と、
前記ダイオードのカソード端子の直流電圧を電源とし、前記負荷ドライバ制御回路の出力信号によって制御される負荷ドライバスイッチング回路と、
を含み、
前記駆動装置は、
前記第２電源回路の出力端子に接続される一方側端子と、接地される他方側端子とを含む第２コンデンサを備えることを特徴とする駆動装置。
請求項１または請求項２に記載の駆動装置において、
前記第１電圧変換回路は、ＡＣ／ＤＣ変換回路であり、
前記負荷は、ＤＣブレシレスモータであることを特徴とする駆動装置。
請求項３に記載の駆動装置において、
前記制御信号は、前記ＤＣブラシレスモータの速度指令信号であることを特徴とする駆動装置。