JP5632865B2 - Motor drive circuit - Google Patents
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Description
本発明は、モータ駆動回路に関する。 The present invention relates to a motor drive circuit.
パーソナルコンピュータや家庭用電子機器などには、発熱部品を冷却するためにファン
モータが用いられる。ファンモータを用いて発熱部品を冷却する場合、モータの回転速度
を高くすることによって冷却性能を高めることができるが、消費電力の抑制や静音化のために、発熱量に応じてモータの回転速度を適宜調整する必要がある。
A fan motor is used in a personal computer, a home electronic device, or the like to cool a heat generating component. When cooling a heat-generating component using a fan motor, the cooling performance can be improved by increasing the motor rotation speed. However, to reduce power consumption and reduce noise, the motor rotation speed depends on the heat generation amount. Need to be adjusted accordingly.
モータの回転制御方式の一種としてＰＡＭ制御方式がある。ＰＡＭ制御方式では、モー
タコイルに印加される駆動電圧を発熱量に応じて上昇または下降させることにより、モー
タの回転速度を調整することができる。
There is a PAM control system as a kind of motor rotation control system. In the PAM control method, the rotational speed of the motor can be adjusted by raising or lowering the drive voltage applied to the motor coil in accordance with the amount of heat generated.
また、消費電力の抑制や静音化をさらに進めるために、駆動電圧の制御に加えて、間欠
駆動が行われる場合もある。例えば、特許文献１には、モータの目標回転速度に応じて駆
動電圧が低くなるように制御するとともに、モータの目標回転速度が低くなるに連れて駆
動電圧がモータコイルに印加される割合が低下するように制御する方式が開示されている。この制御方式では、駆動電圧の調整のみによる制御の場合と比較してモータの回転速度
をより低回転まで制御することが可能となり、消費電力の抑制や静音化を実現することが
できる。
Further, in order to further reduce power consumption and reduce noise, intermittent driving may be performed in addition to driving voltage control. For example, in Patent Document 1, control is performed such that the drive voltage is lowered according to the target rotational speed of the motor, and the rate at which the drive voltage is applied to the motor coil decreases as the target rotational speed of the motor is lowered. A method of controlling to do so is disclosed. In this control method, it is possible to control the rotational speed of the motor to a lower rotational speed than in the case of control only by adjusting the drive voltage, and it is possible to achieve power consumption suppression and noise reduction.
モータの回転時には、磁極の位置とモータコイルの位置との関係に応じた引力や斥力に
よってコギング・トルクが生じる。そして、モータが停止している場合、コギング・トル
クが最低となる場所にモータコイルが位置していることが多い。そのため、モータが停止
している状態から回転を開始するためには、コギング・トルクの最大レベルを超えるトル
クが必要となる。
When the motor rotates, cogging torque is generated by attractive force or repulsive force according to the relationship between the position of the magnetic pole and the position of the motor coil. When the motor is stopped, the motor coil is often located where the cogging torque is minimum. Therefore, in order to start rotation from a state where the motor is stopped, torque exceeding the maximum level of cogging torque is required.
特許文献１に開示された方式では、モータの回転速度を低速にする場合には駆動電圧が
低い状態であるとともに駆動の割合も低下するため、モータを駆動するトルクも小さくな
る。したがって、モータが回転している場合は慣性の働きによって小さいトルクであって
も回転させ続けることができるが、モータが停止している状態から低速で回転させ始める
場合、モータを駆動するトルクがコギング・トルクの最大レベルを超えることができず、
低速での起動ができないことがある。特に単相モータの場合は三相の場合と比較してコギ
ング・トルクの最大レベルと最小レベルとの差が大きいことが多いため、低速での起動が
困難になる可能性が高くなる。
In the method disclosed in Patent Document 1, when the rotational speed of the motor is lowered, the driving voltage is low and the driving rate is also reduced, so that the torque for driving the motor is also reduced. Therefore, when the motor is rotating, it can continue to rotate even with a small torque due to the action of inertia, but when starting to rotate at a low speed from a state where the motor is stopped, the torque that drives the motor is cogging.・ The maximum torque level cannot be exceeded.
It may not be possible to start at low speed. In particular, in the case of a single-phase motor, the difference between the maximum level and the minimum level of cogging torque is often larger than that in the case of a three-phase motor.
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、モータを低速で起動可能とすることを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to enable a motor to be started at a low speed.
上記目的を達成するため、本発明のモータ駆動回路は、ホール素子から出力される電圧に基づいて、前記モータが回転しているかどうかを検出し、前記モータが停止している状態では一方の論理レベルとなり、前記モータが回転している状態では他方の論理レベルとなる検出信号を出力する回転検出回路と、目標回転速度の上昇に応じて、前記一方の論理レベルの第１デューティー比が高くなる第１パルス信号を生成する第１パルス生成回路と、前記一方の論理レベルのデューティー比が一定である第２デューティー比の第２パルス信号を生成する第２パルス生成回路と、前記検出信号が前記一方の論理レベルでは、前記第２デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給し、前記検出信号が前記他方の論理レベルでは、前記第１デューティー比で前記駆動電流を前記モータコイルに供給する駆動制御回路と、を備え、前記第２パルス生成回路は、一定の基準電圧を発生する駆動電圧生成回路と、前記基準電圧を用いて三角波を発生する三角波発生回路と、前記基準電圧を抵抗分割した分割電圧を発生する抵抗分割回路と、一方の入力端子に前記分割電圧が入力され、他方の入力端子に三角波が入力され、前記三角波の値が大きい期間に前記一方の論理レベルの前記第２パルス信号を出力するコンパレータと、を含んで構成され、前記第１デューティー比と異なる前記第２デューティー比の前記第２パルス信号を生成すること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, the motor drive circuit of the present invention detects whether the motor is rotating based on the voltage output from the Hall element, and in the state where the motor is stopped, The rotation detection circuit that outputs a detection signal that becomes the other logic level when the motor is rotating, and the first duty ratio of the one logic level increases as the target rotation speed increases. A first pulse generation circuit for generating a first pulse signal; a second pulse generation circuit for generating a second pulse signal having a second duty ratio in which a duty ratio of the one logic level is constant; At one logic level, a drive current is supplied to the motor coil at the second duty ratio, and when the detection signal is the other logic level, the first duty cycle is supplied. And a drive control circuit for supplying the drive current to the motor coil over ratio, the second pulse generating circuit includes a driving voltage generating circuit for generating a constant reference voltage, a triangular wave by using the reference voltage A triangular wave generating circuit for generating, a resistance dividing circuit for generating a divided voltage obtained by dividing the reference voltage by resistance, the divided voltage is input to one input terminal, a triangular wave is input to the other input terminal, and the value of the triangular wave Generating the second pulse signal having the second duty ratio different from the first duty ratio, and a comparator that outputs the second pulse signal having the one logic level in a period during which It is characterized by.
モータの低速起動（起動補償）とソフトスタートとを兼ね備えた機能を提供できる。 It is possible to provide a function that combines low-speed motor startup (startup compensation) and soft start.
図１は、本発明の一実施形態であるモータ駆動回路の構成を示す図である。モータ駆動
回路１０は、パーソナルコンピュータや家庭用電子機器などにおいて、発熱部品（被冷却
装置）を冷却するためのファンモータに組み込まれており、冷却用のファンを回転させる
ためのモータを駆動するために用いられる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor drive circuit according to an embodiment of the present invention. The motor drive circuit 10 is incorporated in a fan motor for cooling a heat-generating component (cooled device) in a personal computer, a home electronic device, or the like, and drives a motor for rotating the cooling fan. Used for.
本実施形態のモータ駆動回路１０は、ＮＰＮトランジスタ１１〜１４、駆動電圧生成回
路２０、第１パルス生成回路２２、第２パルス生成回路２３、回転検出回路２４、第１Ａ
ＮＤ回路２５、ＮＯＴ回路２７、第２ＡＮＤ回路２９、ＯＲ回路２６、及び制御回路２８
を含んで構成されている。本実施形態においては、モータ駆動回路１０は集積化されており、端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２間に、モータコイルＬが接続され、端子Ｈ１，Ｈ２間に、モータの回転位置に応じた電圧Ｖｈ１及び電圧Ｖｈ２（回転信号）を出力するホール素子３
０が接続され、モータの回転速度を制御するための信号が端子ＣＮＴを介してマイコン３
２から入力されている。なお、電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２は互いに逆相となる正弦波状に変化す
る電圧である。
The motor drive circuit 10 of this embodiment includes NPN transistors 11 to 14, a drive voltage generation circuit 20, a first pulse generation circuit 22, a second pulse generation circuit 23, a rotation detection circuit 24, a first A
ND circuit 25, NOT circuit 27, second AND circuit 29, OR circuit 26, and control circuit 28
It is comprised including. In this embodiment, the motor drive circuit 10 is integrated, a motor coil L is connected between the terminals OUT1 and OUT2, and a voltage Vh1 and a voltage Vh2 according to the rotational position of the motor are connected between the terminals H1 and H2. Hall element 3 that outputs (rotation signal)
0 is connected, and a signal for controlling the rotation speed of the motor is sent to the microcomputer 3 via the terminal CNT.
2 is input. The voltages Vh1 and Vh2 are voltages that change in a sine wave shape having opposite phases.
ＮＰＮトランジスタ１１〜１４はモータコイルＬを駆動電圧Ｖｍによって駆動するため
のＨブリッジ回路を構成している。例えば、ＮＰＮトランジスタ１１，１４がオン、ＮＰ
Ｎトランジスタ１２，１３がオフの状態では、端子ＯＵＴ１から端子ＯＵＴ２の方向に電
流が流れるようにモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動される。また、例えば、Ｎ
ＰＮトランジスタ１２，１３がオン、ＮＰＮトランジスタ１１，１４がオフの状態では、
端子ＯＵＴ２から端子ＯＵＴ１の方向に電流が流れるようにモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動される。なお、モータ駆動回路１０を集積化する場合において、ＮＰＮト
ランジスタ１１〜１４を集積回路の外部に設けることも可能である。
The NPN transistors 11 to 14 constitute an H bridge circuit for driving the motor coil L with the drive voltage Vm. For example, NPN transistors 11 and 14 are on, NP
When the N transistors 12 and 13 are off, the motor coil L is driven by the drive voltage Vm so that a current flows from the terminal OUT1 to the terminal OUT2. For example, N
When the PN transistors 12 and 13 are on and the NPN transistors 11 and 14 are off,
The motor coil L is driven by the drive voltage Vm so that a current flows from the terminal OUT2 to the terminal OUT1. In addition, when integrating the motor drive circuit 10, it is also possible to provide the NPN transistors 11-14 outside the integrated circuit.
駆動電圧生成回路２０は、マイコン３２から入力される目標回転速度を示す信号に応じ
て、目標回転速度の上昇に応じて高くなる駆動電圧Ｖｍを生成する。駆動電圧生成回路２
０は、例えば５．０Ｖの電源電圧をマイコン３２からの信号に応じて降圧することによって駆動電圧Ｖｍを生成するレギュレータ回路により構成することができる。駆動電圧生成
回路２０から出力される駆動電圧ＶｍはモータコイルＬを駆動するために用いられる。し
たがって、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れてモータの回転速度が速くなり、駆動電圧Ｖｍ
が低くなるに連れてモータの回転速度が遅くなる。
The drive voltage generation circuit 20 generates a drive voltage Vm that increases as the target rotation speed increases in response to a signal indicating the target rotation speed input from the microcomputer 32. Drive voltage generation circuit 2
For example, 0 can be configured by a regulator circuit that generates a drive voltage Vm by stepping down a power supply voltage of 5.0 V in accordance with a signal from the microcomputer 32. The drive voltage Vm output from the drive voltage generation circuit 20 is used to drive the motor coil L. Therefore, as the drive voltage Vm increases, the rotation speed of the motor increases, and the drive voltage Vm
As the value decreases, the rotational speed of the motor decreases.
第１パルス生成回路２２は、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れてＨレベルのデューティー
比（以下、第１デューティー比という）が高くなる第１パルス信号ＰＷＭ１を生成する。
第１パルス信号ＰＷＭ１はモータコイルＬを間欠駆動するためのものである。モータコイ
ルＬを第１パルス信号ＰＷＭ１に基づいて間欠駆動する場合、第１パルス信号ＰＷＭ１が
Ｈレベルの期間にモータコイルＬが駆動される。なお、第１パルス生成回路２２は、例え
ば、特開２００６−１７４６４８号公報に開示された基準電圧発生回路、三角波発生回路、及び比較回路を用いて実現することができる。
The first pulse generation circuit 22 generates a first pulse signal PWM1 whose H level duty ratio (hereinafter referred to as a first duty ratio) increases as the drive voltage Vm increases.
The first pulse signal PWM1 is for intermittently driving the motor coil L. When the motor coil L is intermittently driven based on the first pulse signal PWM1, the motor coil L is driven during a period in which the first pulse signal PWM1 is at the H level. The first pulse generation circuit 22 can be realized by using, for example, a reference voltage generation circuit, a triangular wave generation circuit, and a comparison circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-174648.
第２パルス生成回路２３は、Ｈレベルのデューティー比（以下、第２デューティー比と
いう）が駆動電圧Ｖｍの変化によらず一定である第２パルス信号ＰＷＭを生成する。第２
パルス信号ＰＷＭ２も第１パルス信号ＰＷＭ１と同様にモータコイルＬを間欠駆動するためのものである。モータコイルＬを第２パルス信号ＰＷＭ２に基づいて間欠駆動する場合、第２パルス信号ＰＷＭ２がＨレベルの期間にモータコイルＬが駆動される。ここで、起
動補償機能を重視する場合には第２デューティー比は第１デューティー比よりも大きくなるように構成される。なお、以下は、第２デューティー比が第１デューティー比よりも大
きい場合を例にして説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、電源電圧Ｖｍの値
が大きい場合等にはソフトスタート機能を重視され、第２デューティー比が第１デューテ
ィー比よりも小さくなるように構成されてもよい。第２パルス生成回路２３の詳細は後述
する。
The second pulse generation circuit 23 generates the second pulse signal PWM in which the H level duty ratio (hereinafter referred to as the second duty ratio) is constant regardless of the change in the drive voltage Vm. Second
The pulse signal PWM2 is also used for intermittently driving the motor coil L in the same manner as the first pulse signal PWM1. When the motor coil L is intermittently driven based on the second pulse signal PWM2, the motor coil L is driven during a period in which the second pulse signal PWM2 is at the H level. Here, when emphasizing the start-up compensation function, the second duty ratio is configured to be larger than the first duty ratio. In the following, the case where the second duty ratio is larger than the first duty ratio will be described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, when the value of the power supply voltage Vm is large, soft start is performed. The function may be emphasized, and the second duty ratio may be configured to be smaller than the first duty ratio. Details of the second pulse generation circuit 23 will be described later.
回転検出回路２４は、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２に基づいて、
モータが回転しているかどうかを検出し、検出信号ＤＥＴ（回転検出信号）を出力する。
本実施形態では、モータが停止している状態では検出信号ＤＥＴがＨレベルとなり、モー
タの回転が検出されると検出信号ＤＥＴがＬレベルになることとする。なお、本実施形態
ではホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２に基づいてモータの回転を検出す
ることとするが、ホール素子３０からの出力に限らず、モータの回転速度に応じた周波数
となるＦＧ（Frequency Generator）信号等、モータの回転に応じて変化する信号を用い
てモータの回転を検出することとしてもよい。
The rotation detection circuit 24 is based on the voltages Vh1 and Vh2 output from the hall element 30.
It detects whether the motor is rotating and outputs a detection signal DET (rotation detection signal).
In the present embodiment, the detection signal DET is at the H level when the motor is stopped, and the detection signal DET is at the L level when the rotation of the motor is detected. In the present embodiment, the rotation of the motor is detected based on the voltages Vh1 and Vh2 output from the Hall element 30, but not limited to the output from the Hall element 30, the frequency according to the rotation speed of the motor It is good also as detecting rotation of a motor using the signal which changes according to rotation of a motor, such as FG (Frequency Generator) signal which becomes.
ＮＯＴ回路２７は、回転検知回路２４から出力される検出信号ＤＥＴを反転して出力する。本実施形態では、モータが停止している状態からモータの回転が検出されるまでの期
間は検出信号ＤＥＴがＨレベルであるため、ＮＯＴ回路２７の出力はＬレベルとなる。一
方、モータの回転が検出されて検出信号ＤＥＴがＬレベルになると、ＮＯＴ回路２７の出
力はＨレベルとなる。
The NOT circuit 27 inverts and outputs the detection signal DET output from the rotation detection circuit 24. In the present embodiment, since the detection signal DET is at the H level during the period from when the motor is stopped until the rotation of the motor is detected, the output of the NOT circuit 27 is at the L level. On the other hand, when the rotation of the motor is detected and the detection signal DET becomes L level, the output of the NOT circuit 27 becomes H level.
第１ＡＮＤ回路２９は、第１パルス生成回路２２から出力される第１パルス信号ＰＷＭ
１と、ＮＯＴ回路２７からの出力との論理積を出力する。本実施形態では、モータが停止
している状態からモータの回転が検出されるまでの期間はＮＯＴ回路の出力はＬレベルで
あるため、その期間は第１パルス信号ＰＷＭ１にかかわらず、第１ＡＮＤ回路２９の出力
はＬレベルに維持される。一方、モータの回転が検出されてＮＯＴ回路の出力がＨレベル
になると、第１パルス信号ＰＷＭ１がＨレベルの期間に第１ＡＮＤ回路２９の出力もＨレ
ベルとなる。
The first AND circuit 29 receives the first pulse signal PWM output from the first pulse generation circuit 22.
1 and the output from the NOT circuit 27 are output. In the present embodiment, since the output of the NOT circuit is at the L level during the period from when the motor is stopped to when the rotation of the motor is detected, the first AND circuit during this period regardless of the first pulse signal PWM1. The output of 29 is maintained at the L level. On the other hand, when the rotation of the motor is detected and the output of the NOT circuit becomes H level, the output of the first AND circuit 29 also becomes H level while the first pulse signal PWM1 is at H level.
第２ＡＮＤ回路２５は、第２パルス生成回路２３から出力される第２パルス信号ＰＷＭ
２と、回転検知回路２４から出力される検出信号ＤＥＴとの論理積を出力する。本実施形
態では、モータが停止している状態からモータの回転が検出されるまでの期間は検出信号
ＤＥＴがＨレベルであるため、第２パルス信号ＰＷＭ２がＨレベルの期間に第２ＡＮＤ回
路２５の出力もＨレベルとなる。一方、モータの回転が検出されて検出信号ＤＥＴがＬレ
ベルになると、その期間は第２パルス信号ＰＷＭ２にかかわらず、第２ＡＮＤ回路２５の
出力はＬレベルに維持される。
The second AND circuit 25 receives the second pulse signal PWM output from the second pulse generation circuit 23.
2 and the detection signal DET output from the rotation detection circuit 24 are output. In the present embodiment, since the detection signal DET is at the H level during the period from when the motor is stopped to when the rotation of the motor is detected, the second AND circuit 25 performs the period when the second pulse signal PWM2 is at the H level. The output also becomes H level. On the other hand, when the rotation of the motor is detected and the detection signal DET becomes L level, the output of the second AND circuit 25 is maintained at L level during that period regardless of the second pulse signal PWM2.
つまり、モータが停止している状態からモータの回転が検出されるまでの期間は、第１
ＡＮＤ回路２９の出力はＬレベルに維持されるとともに、第２ＡＮＤ回路２５の出力は第
２パルス生成回路２３から出力される第２パルス信号ＰＷＭ２に応じて変化することとなる。一方、モータの回転が検出されると、第２ＡＮＤ回路２９の出力はＬレベルに維持されるとともに、第１ＡＮＤ回路２５の出力は第１パルス生成回路２２から出力される第１
パルス信号ＰＷＭ１に応じて変化することとなる。
That is, the period from when the motor is stopped until the rotation of the motor is detected is the first period.
The output of the AND circuit 29 is maintained at the L level, and the output of the second AND circuit 25 changes according to the second pulse signal PWM2 output from the second pulse generation circuit 23. On the other hand, when the rotation of the motor is detected, the output of the second AND circuit 29 is maintained at the L level, and the output of the first AND circuit 25 is output from the first pulse generation circuit 22.
It changes according to the pulse signal PWM1.
ＯＲ回路２６は、第１ＡＮＤ回路２９の出力と、第２ＡＮＤ回路２５の出力との論理和
を駆動信号ＤＲＶとして出力する。本実施形態では、モータが停止している状態からモー
タの回転が検出されるまでの期間は、駆動信号ＤＲＶは第２パルス生成回路２３から出力
される第２パルス信号ＰＷＭ２に応じることとなる。一方、モータの回転が検出されると、駆動信号ＤＲＶは第１パルス生成回路２２から出力される第１パルス信号ＰＷＭ１に応じて変化することとなる。
The OR circuit 26 outputs a logical sum of the output of the first AND circuit 29 and the output of the second AND circuit 25 as the drive signal DRV. In the present embodiment, the drive signal DRV corresponds to the second pulse signal PWM2 output from the second pulse generation circuit 23 during a period from when the motor is stopped until the rotation of the motor is detected. On the other hand, when the rotation of the motor is detected, the drive signal DRV changes according to the first pulse signal PWM1 output from the first pulse generation circuit 22.
制御回路２８は、モータの回転位置に応じてＮＰＮトランジスタ１１，１４及びＮＰＮ
トランジスタ１２，１３を相補的にオンオフさせる。また、制御回路２８は、駆動信号Ｄ
ＲＶがＨレベルの期間にモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動されるよう、ＮＰＮ
トランジスタ１１〜１４を適宜オンオフさせる。したがって、モータが停止している状態
からモータの回転が検出されるまでの期間は、モータコイルＬは第２パルス信号ＰＷＭ２
の第２デューティー比に応じた間欠駆動がなされる。一方、モータの回転が検出されると、モータコイルＬは第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューティ比に応じた間欠駆動がなさ
れる。
The control circuit 28 is connected to the NPN transistors 11 and 14 and the NPN according to the rotational position of the motor.
The transistors 12 and 13 are turned on and off in a complementary manner. In addition, the control circuit 28 generates a drive signal D
NPN so that the motor coil L is driven by the drive voltage Vm while RV is at the H level.
The transistors 11 to 14 are turned on and off as appropriate. Therefore, during the period from when the motor is stopped to when the rotation of the motor is detected, the motor coil L has the second pulse signal PWM2.
Intermittent driving according to the second duty ratio is performed. On the other hand, when the rotation of the motor is detected, the motor coil L is intermittently driven according to the first duty ratio of the first pulse signal PWM1.
図２は、回転検出回路２４の構成例を示す図である。回転検出回路２４は、コンパレー
タ４０、エッジ検出回路４２、カウンタ４４、及び検出信号出力回路４６を含んで構成さ
れている。コンパレータ４０は電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２の比較結果を出力する。本実施形態で
は、電圧Ｖｈ１が電圧Ｖｈ２より高い場合にコンパレータ４０の出力がＨレベルになり、
電圧Ｖｈ１が電圧Ｖｈ２より低い場合にコンパレータ４０の出力がＬレベルになることと
する。エッジ検出回路４２は、コンパレータ４０から出力される信号のエッジ、すなわち、ＬレベルからＨレベルへの変化及びＨレベルからＬレベルへの変化を検出し、エッジの
検出に応じてパルスを出力する。カウンタ４４は、エッジ検出回路４２から出力されるパ
ルスの数をカウントする。検出信号出力回路４６は、カウンタのカウント値が既定の値（
例えば“４”）になると検出信号ＤＥＴをＬレベルに変化させる。なお、モータが停止し
ている状態では、カウンタ４４のカウント値がゼロにリセットされるとともに、検出信号
ＤＥＴがＨレベルにリセットされることとする。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the rotation detection circuit 24. The rotation detection circuit 24 includes a comparator 40, an edge detection circuit 42, a counter 44, and a detection signal output circuit 46. The comparator 40 outputs a comparison result between the voltages Vh1 and Vh2. In the present embodiment, when the voltage Vh1 is higher than the voltage Vh2, the output of the comparator 40 becomes H level,
Assume that the output of the comparator 40 becomes L level when the voltage Vh1 is lower than the voltage Vh2. The edge detection circuit 42 detects an edge of the signal output from the comparator 40, that is, a change from the L level to the H level and a change from the H level to the L level, and outputs a pulse according to the detection of the edge. The counter 44 counts the number of pulses output from the edge detection circuit 42. In the detection signal output circuit 46, the count value of the counter is a predetermined value (
For example, when “4”), the detection signal DET is changed to the L level. When the motor is stopped, the count value of the counter 44 is reset to zero and the detection signal DET is reset to the H level.
モータ駆動回路１０において、モータが停止している状態から回転を開始する際の動作
の一例について説明する。図３は、回転検出回路２４の動作の一例を示す図である。モー
タが停止している場合、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２は変化せず、
コンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰも変化しない。本実施形態では、モータが停
止している状態においてコンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰはＨレベルになって
いることとする。
An example of the operation when the motor drive circuit 10 starts rotating from the state where the motor is stopped will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the operation of the rotation detection circuit 24. When the motor is stopped, the voltages Vh1 and Vh2 output from the Hall element 30 do not change,
The signal CMP output from the comparator 40 does not change. In the present embodiment, it is assumed that the signal CMP output from the comparator 40 is at the H level when the motor is stopped.
マイコン３２からモータの目標回転速度を示す信号が入力されると、駆動電圧生成回路
２０が目標回転速度に応じた駆動電圧Ｖｍを生成する。そして、第１パルス生成回路２２
は駆動電圧Ｖｍの変化に応じて第１デューティー比が変化する第１パルス信号ＰＷＭ１を
生成する。一方、第２パルス生成回路２３は駆動電圧Ｖｍの変化によらず第２デューティー比が一定の第２パルス信号ＰＷＭ２を生成する。モータが停止している場合、カウンタ
４４のカウント値がゼロにリセットされるとともに、検出信号出力回路４６から出力される検出信号ＤＥＴがＨレベルにリセットされている。そのため、ＯＲ回路２６から出力される駆動信号ＤＲＶは第２デューティー比に応じ、制御回路２８は第２デューティー比に
応じたモータコイルＬの間欠駆動を開始する。第２デューティー比に応じた間欠駆動によってモータが回転し始めると、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２がモー
タの回転に応じて変化し、コンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰも変化する。そし
て、信号ＣＭＰの変化によってエッジ検出回路４２から信号ＥＤＧＥが出力され、カウン
タ４４のカウント値が増加していく。カウンタ４４のカウント値が既定の値（例えば“４
”）に到達すると、モータが回転し始めたと判定され、検出信号出力回路４６から出力される検出信号ＤＥＴがＬレベルに変化する。検出信号ＤＥＴがＬレベルになると、ＯＲ回
路２６から出力される駆動信号ＤＲＶは駆動電圧Ｖｍの変化に応じる第１デューティー比
に応じて変化することとなり、モータコイルＬは第１デューティー比に応じて間欠駆動されることとなる。すなわち、モータ駆動回路１０では、モータが回転し始めるまでは駆動
電圧Ｖｍの変化によらず一定の第２デューティー比に応じた間欠駆動となり、モータが回
転し始めた後は駆動電圧Ｖｍの変化に応じる第１デューティー比に応じた間欠駆動となる。
When a signal indicating the target rotation speed of the motor is input from the microcomputer 32, the drive voltage generation circuit 20 generates a drive voltage Vm corresponding to the target rotation speed. Then, the first pulse generation circuit 22
Generates a first pulse signal PWM1 whose first duty ratio changes according to the change of the drive voltage Vm. On the other hand, the second pulse generation circuit 23 generates the second pulse signal PWM2 having a constant second duty ratio regardless of the change in the drive voltage Vm. When the motor is stopped, the count value of the counter 44 is reset to zero, and the detection signal DET output from the detection signal output circuit 46 is reset to H level. Therefore, the drive signal DRV output from the OR circuit 26 is in accordance with the second duty ratio, and the control circuit 28 starts intermittent driving of the motor coil L in accordance with the second duty ratio. When the motor starts to rotate by intermittent driving according to the second duty ratio, the voltages Vh1 and Vh2 output from the Hall element 30 change according to the rotation of the motor, and the signal CMP output from the comparator 40 also changes. Then, the signal EDGE is output from the edge detection circuit 42 due to the change in the signal CMP, and the count value of the counter 44 increases. The count value of the counter 44 is a predetermined value (for example, “4
”), It is determined that the motor has started to rotate, and the detection signal DET output from the detection signal output circuit 46 changes to L level. When the detection signal DET becomes L level, it is output from the OR circuit 26. The drive signal DRV changes according to the first duty ratio according to the change of the drive voltage Vm, and the motor coil L is intermittently driven according to the first duty ratio. Until the motor starts rotating, intermittent driving is performed according to a constant second duty ratio regardless of the change in the driving voltage Vm, and after the motor starts rotating, the first duty ratio according to the change in the driving voltage Vm is satisfied. Intermittent drive.
図４は、駆動電圧Ｖｍとモータの回転速度との関係の一例を示す図である。図４に示す
ように、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れて回転速度が速くなり、駆動電圧Ｖｍが低くなる
に連れて回転速度が遅くなる。また、パルス信号ＰＷＭは駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れ
てＨレベルのデューティー比が高くなるため、駆動電圧Ｖｍの変動範囲が同じ場合、フル
駆動よりも間欠駆動の方が回転速度をより低速に制御することができる。なお、駆動電圧
Ｖｍが最大レベル（Ｖｍａｘ）の場合におけるパルス信号ＰＷＭのＨレベルのデューティー比を１００％とすれば、間欠駆動の場合における最高回転速度はフル駆動の場合と同じ
となり、冷却性能を維持することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the drive voltage Vm and the rotation speed of the motor. As shown in FIG. 4, the rotational speed increases as the drive voltage Vm increases, and the rotational speed decreases as the drive voltage Vm decreases. In addition, since the duty ratio of the H level increases as the drive voltage Vm increases, the pulse signal PWM has a lower rotation speed in the intermittent drive than in the full drive when the fluctuation range of the drive voltage Vm is the same. Can be controlled. If the duty ratio of the H level of the pulse signal PWM when the drive voltage Vm is at the maximum level (Vmax) is 100%, the maximum rotation speed in the case of intermittent drive becomes the same as that in the case of full drive, and the cooling performance is improved. Can be maintained.
モータが回転している状態では、駆動電圧Ｖｍ及び第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューティー比を低下させていくことにより、モータの回転速度を遅くしていくことができる。そして、駆動電圧Ｖｍが最低レベル（Ｖｍｉｎ）に到達すると、モータの回転速度が最
低速度Ｓｍｉｎとなる。一方、モータが停止している状態から回転速度Ｓｍｉｎで回転さ
せ始めたい場合、駆動電圧ＶｍをＶｍｉｎとして第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューテ
ィー比に応じた間欠駆動を開始しても、コギング・トルクを超える起動トルクが得られな
い場合がある。このような場合であっても、本実施形態のモータ駆動回路１０では、モー
タが停止している状態から回転速度Ｓｍｉｎで回転させ始めたい場合、モータが回転し始めるまでは駆動電圧Ｖｍの変化によらず一定の第２デューティー比に応じた間欠駆動となるため、コギング・トルクを超える起動トルクを得ることが可能となり、モータの回転を
開始させることができる。そして、モータが回転し始めた後は慣性の働きによって起動時ほどトルクが必要ではないため、モータ駆動回路１０では第２デューティー比に応じた間
欠駆動から第１デューティー比に応じた間欠駆動に切り替わり、回転速度をＳｍｉｎに制
御することができる。
In a state where the motor is rotating, the rotational speed of the motor can be decreased by decreasing the first duty ratio of the drive voltage Vm and the first pulse signal PWM1. When the drive voltage Vm reaches the lowest level (Vmin), the rotation speed of the motor becomes the lowest speed Smin. On the other hand, when it is desired to start the rotation at the rotation speed Smin from the state where the motor is stopped, the cogging torque can be set even if the driving voltage Vm is set to Vmin and the intermittent driving according to the first duty ratio of the first pulse signal PWM1 is started. May not be able to obtain a starting torque exceeding. Even in such a case, in the motor drive circuit 10 of the present embodiment, when it is desired to start the rotation at the rotation speed Smin from the state where the motor is stopped, the drive voltage Vm changes until the motor starts to rotate. Regardless of this, intermittent driving is performed in accordance with a constant second duty ratio, so that a starting torque exceeding the cogging torque can be obtained, and the rotation of the motor can be started. Then, after the motor starts to rotate, the torque is not required as much as the start-up due to the inertial action. Therefore, the motor drive circuit 10 switches from intermittent driving according to the second duty ratio to intermittent driving according to the first duty ratio. The rotation speed can be controlled to Smin.
このように、本実施形態に係るモータ駆動回路１０は、従来のＰＡＭ制御方式と比べて
速度変域を広くした制御方式であるにもかかわらず起動補償機能をも備えている。しかし、起動補償機能の観点のみで考えると、第２パルス制御回路２３をあえて設けずに、モー
タが停止している状態からモータが回転し始めるまではフルトルクで駆動するように構成
されていても良いようにも思える。しかし、停止したモータの駆動を開始する際にいきな
りフルトルク駆動すると、モータコイルＬに急激に電流が流れることになり、モータ駆動
回路の定格を超えることになりうる。この点、本実施形態に係るモータ駆動回路１０は、
第２パルス制御回路２３を備えることにより第２デューティー比を制御することができる
ため、起動補償機能を保つ範囲内においてソフトスタート制御を行うことができる。
As described above, the motor drive circuit 10 according to the present embodiment also has a start-up compensation function despite the control method having a wider speed variation range than the conventional PAM control method. However, considering only from the viewpoint of the start-up compensation function, the second pulse control circuit 23 is not intentionally provided, and even if the motor is configured to be driven at full torque from the stopped state until the motor starts rotating. It seems to be good. However, when full torque driving is suddenly started when driving the stopped motor, current suddenly flows through the motor coil L, which may exceed the rating of the motor driving circuit. In this regard, the motor drive circuit 10 according to the present embodiment is
Since the second duty ratio can be controlled by providing the second pulse control circuit 23, the soft start control can be performed within the range in which the start compensation function is maintained.
図５は、第２パルス生成回路２３の一例を示す。第２パルス制御回路２３は、定電圧生
成回路５１、三角波生成回路５２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、及びコンパレータ５３により構成さ
れる。定電圧生成回路５１は、駆動電圧生成回路による駆動電圧Ｖｍに応じて一定の基準
電圧ＶＲＥＧを発生する。なお、電源電圧Ｖｍ以外の電源から基準電圧ＶＲＥＧを発生し
てもよい。三角波生成回路５２は、コンデンサＣにおける充電と放電とを交互に行うこと
によって三角波を発生する。なお、この三角波は、基準電圧ＶＲＥＧを用いて三角波を発
生するので、電源電圧Ｖｍの大きさに依存せず一定の電圧振幅となる。コンパレータ５３
は、非反転入力端子に基準電圧ＶＲＥＧが抵抗Ｒ１、Ｒ２により抵抗分割された分割電圧
ＶＲが入力され、反転入力端子に三角波が入力される。そして、コンパレータ５３は、分
割電圧ＶＲと三角波とを比較し、三角波の値が大きい期間にＨレベルとなり、分割電圧Ｖ
Ｒが大きい期間にＬレベルとなる第２パルス信号ＰＷＭ２を出力する。このような構成に
おいて、例えば、分割電圧ＶＲが大きくなるように抵抗Ｒ１、Ｒ２における抵抗分割比を
調整すればソフトスタート機能の効果が大きくなり、分割電圧ＶＲが小さくなるように抵
抗Ｒ１、Ｒ２における抵抗分割比を調整すれば起動補償機能の効果が大きくなる。このように、抵抗分割比を適宜調整することによって、起動補償機能及びソフトスタート機能を
兼ね備えたモータ駆動回路１０が実現される。また、基準電圧ＶＲＥＧ及び三角波は電源
電圧Ｖｍの変化によらず一定であるので、第２パルス信号ＰＷＭ２の第２デューティー比
は電源電圧Ｖｍの変化によらず一定となる。
FIG. 5 shows an example of the second pulse generation circuit 23. The second pulse control circuit 23 includes a constant voltage generation circuit 51, a triangular wave generation circuit 52, resistors R1 and R2, and a comparator 53. The constant voltage generation circuit 51 generates a constant reference voltage VREG according to the drive voltage Vm generated by the drive voltage generation circuit. Note that the reference voltage VREG may be generated from a power source other than the power source voltage Vm. The triangular wave generation circuit 52 generates a triangular wave by alternately charging and discharging the capacitor C. Since this triangular wave generates a triangular wave using the reference voltage VREG, it has a constant voltage amplitude regardless of the magnitude of the power supply voltage Vm. Comparator 53
In the non-inverting input terminal, a divided voltage VR obtained by dividing the reference voltage VREG by resistors R1 and R2 is input, and a triangular wave is input to the inverting input terminal. Then, the comparator 53 compares the divided voltage VR with the triangular wave, becomes H level during a period when the value of the triangular wave is large, and the divided voltage V
The second pulse signal PWM2 that is at the L level during a period when R is large is output. In such a configuration, for example, if the resistance division ratio in the resistors R1 and R2 is adjusted so that the divided voltage VR is increased, the effect of the soft start function is increased, and the resistors R1 and R2 are decreased so that the divided voltage VR is decreased. Adjusting the resistance division ratio increases the effect of the start-up compensation function. Thus, the motor drive circuit 10 having both the start compensation function and the soft start function is realized by appropriately adjusting the resistance division ratio. Since the reference voltage VREG and the triangular wave are constant regardless of the change in the power supply voltage Vm, the second duty ratio of the second pulse signal PWM2 is constant regardless of the change in the power supply voltage Vm.
以上、本実施形態のモータ駆動回路１０について説明した。モータが停止している状態
から回転を開始する際はモータが第２デューティー比に基づいて間欠駆動され、モータが
回転を開始した後はモータが電源電圧Ｖｍによらず一定の第２デューティー比に基づいて
間欠駆動される。そのため、ＰＷＭ信号が第1パルス制御信号ＰＷＭ１のＨレベルの期間
のみ駆動する場合と比較して、起動補償機能及びソフトスタート機能を実現しつつモータ
をより低速で起動することができる。
The motor drive circuit 10 of the present embodiment has been described above. When the motor starts rotating from the stopped state, the motor is intermittently driven based on the second duty ratio, and after the motor starts rotating, the motor has a constant second duty ratio regardless of the power supply voltage Vm. Based on the intermittent drive. Therefore, the motor can be started at a lower speed while realizing the start compensation function and the soft start function as compared with the case where the PWM signal is driven only during the H level period of the first pulse control signal PWM1.
そして、このようなモータ駆動回路１０を用いることにより、電子機器において発熱部
品の発熱量が小さい場合においては、ファンの回転速度を十分低回転にすることが可能と
なり、電力消費量を抑制することができる。
By using such a motor drive circuit 10, when the heat generation amount of the heat generating component is small in the electronic device, it is possible to sufficiently reduce the rotation speed of the fan, thereby suppressing power consumption. Can do.
なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して
解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され
得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、本実施形態では、モータ駆動回
路１０を単相のファンモータの駆動用としたが、駆動対象のモータはファンモータに限ら
れず、相数についても単相に限られない。
In addition, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof. For example, in this embodiment, the motor drive circuit 10 is used for driving a single-phase fan motor, but the motor to be driven is not limited to a fan motor, and the number of phases is not limited to a single phase.
１０ モータ駆動回路
１１〜１４ ＮＰＮトランジスタ
２０ 駆動電圧生成回路
２２ 第１パルス生成回路
２３ 第２パルス生成回路
２４ 回転検出回路
２６ ＯＲ回路
２８ 制御回路
３０ ホール素子
３２ マイコン
４０ コンパレータ
４２ エッジ検出回路
４４ カウンタ
４６ 検出信号出力回路
５１ 定電圧生成回路
５２ 三角波生成回路
５３ コンパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor drive circuit 11-14 NPN transistor 20 Drive voltage generation circuit 22 1st pulse generation circuit 23 2nd pulse generation circuit 24 Rotation detection circuit 26 OR circuit 28 Control circuit 30 Hall element 32 Microcomputer 40 Comparator 42 Edge detection circuit 44 Counter 46 Detection signal output circuit 51 Constant voltage generation circuit 52 Triangular wave generation circuit 53 Comparator
Claims (3)
目標回転速度の上昇に応じて、前記一方の論理レベルの第１デューティー比が高くなる第１パルス信号を生成する第１パルス生成回路と、
前記一方の論理レベルのデューティー比が一定である第２デューティー比の第２パルス信号を生成する第２パルス生成回路と、
前記検出信号が前記一方の論理レベルでは、前記第２デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給し、前記検出信号が前記他方の論理レベルでは、前記第１デューティー比で前記駆動電流を前記モータコイルに供給する駆動制御回路と、を備え、
前記第２パルス生成回路は、
一定の基準電圧を発生する駆動電圧生成回路と、
前記基準電圧を用いて三角波を発生する三角波発生回路と、
前記基準電圧を抵抗分割した分割電圧を発生する抵抗分割回路と、
一方の入力端子に前記分割電圧が入力され、他方の入力端子に三角波が入力され、前記
三角波の値が大きい期間に前記一方の論理レベルの前記第２パルス信号を出力するコンパ
レータと、
を含んで構成され、
前記第１デューティー比と異なる前記第２デューティー比の前記第２パルス信号を生成すること、
を特徴とするモータ駆動回路。 Based on the voltage output from the Hall element, it is detected whether or not the motor is rotating. When the motor is stopped, one logic level is obtained. When the motor is rotating, the other logic is detected. A rotation detection circuit that outputs a detection signal that becomes a level;
A first pulse generation circuit for generating a first pulse signal in which the first duty ratio of the one logic level is increased in accordance with an increase in the target rotation speed;
A second pulse generating circuit for generating a second pulse signal having a second duty ratio in which the duty ratio of the one logic level is constant;
When the detection signal is the one logic level, a drive current is supplied to the motor coil at the second duty ratio, and when the detection signal is the other logic level, the drive current is supplied to the motor coil at the first duty ratio. A drive control circuit for supplying to
The second pulse generation circuit includes:
A drive voltage generation circuit for generating a constant reference voltage;
A triangular wave generating circuit for generating a triangular wave using the reference voltage;
A resistance dividing circuit for generating a divided voltage obtained by dividing the reference voltage by resistance;
The divided voltage is input to one input terminal, a triangular wave is input to the other input terminal,
A comparator that outputs the second pulse signal of the one logic level during a period when the value of the triangular wave is large.
And
Comprising
Generating the second pulse signal having the second duty ratio different from the first duty ratio;
A motor drive circuit characterized by the above.
前記検出信号を反転するＮＯＴ回路と、
前記ＮＯＴ回路の出力と前記第１パルス信号との論理積を出力する第１ＡＮＤ回路と、
前記ＮＯＴ回路に入力される前記検出信号と前記第２パルス信号との論理積を出力する第２ＡＮＤ回路と、
前記第１ＡＮＤ回路と前記第２ＡＮＤ回路との論理和を前記駆動制御回路に出力するＯＲ回路と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。 The motor drive circuit according to claim 1,
A NOT circuit for inverting the detection signal;
A first AND circuit that outputs a logical product of the output of the NOT circuit and the first pulse signal;
A second AND circuit that outputs a logical product of the detection signal input to the NOT circuit and the second pulse signal;
An OR circuit that outputs a logical sum of the first AND circuit and the second AND circuit to the drive control circuit;
A motor drive circuit comprising:
前記第２デューティー比は、前記第１デューティー比よりも大きいことを特徴とするモータ駆動回路。 The motor drive circuit according to claim 1 or 2,
The motor drive circuit according to claim 1, wherein the second duty ratio is larger than the first duty ratio .
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