JP2001286173A - Ｄｃファン駆動回路 - Google Patents
Ｄｃファン駆動回路Info
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- Control Of Multiple Motors (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧の適当な直流電源がなく、低電圧のＤ
Ｃファンを複数個直列接続して駆動しなければならない
ときに、ＤＣファンを破損させることなく回転させるこ
とができ、また、異常が発生した場合にはＤＣファンヘ
の電力供給を停止させることが可能なＤＣファン駆動回
路を得る。 【解決手段】 直列接続された各ＤＣファン４ａ、４ｂ
の両端に印加される電圧を当該ＤＣファンの許容印加電
圧以下に抑制して所定の電圧にバランスするための複数
の出力能動素子を用いた電圧バランス回路５ａを備え
る。また、電圧バランス回路は、出力能動素子として、
電圧駆動型能動素子（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａとＰ型Ｍ
ＯＳＦＥＴ１２ｂ）を使用する。さらに、出力能動素子
に流れる電流の検出に基づいてＤＣファンの回転拘束及
び未接続等による異常状態を検出する異常検出回路をさ
らに備える。
Ｃファンを複数個直列接続して駆動しなければならない
ときに、ＤＣファンを破損させることなく回転させるこ
とができ、また、異常が発生した場合にはＤＣファンヘ
の電力供給を停止させることが可能なＤＣファン駆動回
路を得る。 【解決手段】 直列接続された各ＤＣファン４ａ、４ｂ
の両端に印加される電圧を当該ＤＣファンの許容印加電
圧以下に抑制して所定の電圧にバランスするための複数
の出力能動素子を用いた電圧バランス回路５ａを備え
る。また、電圧バランス回路は、出力能動素子として、
電圧駆動型能動素子（Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａとＰ型Ｍ
ＯＳＦＥＴ１２ｂ）を使用する。さらに、出力能動素子
に流れる電流の検出に基づいてＤＣファンの回転拘束及
び未接続等による異常状態を検出する異常検出回路をさ
らに備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数個のＤＣフ
ァンを直列接続して駆動する場合の駆動回路に関するも
のである。
ァンを直列接続して駆動する場合の駆動回路に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、複数個のＤＣファンを直列接続
して駆動する場合の一般的なＤＣファン駆動回路を示す
回路図である。尚、ここでは、ＤＣファンを２個駆動す
る場合を示す。図６において、１はＤＣファンに電力を
供給する直流電源であり、一例として４８Ｖの直流電圧
とする。２はファン駆動指令信号に基づいて動作するド
ライブ回路３によって駆動制御される半導体スイッチで
あり、半導体スイッチ２がＯＮすると、直列接続された
ＤＣファン４ａ，４ｂに直流電源１から直流電圧が印加
される。５は直列接続された各ＤＣファン４ａ，４ｂの
両端に印加される電圧をバランスさせるための電圧バラ
ンス回路であり、抵抗６ａ、６ｂがそれぞれＤＣファン
４ａ，４ｂに並列に接続されている。ここで、抵抗６
ａ、６ｂは、ＤＣファン４ａ，４ｂのインピーダンスよ
りも小さくなければならない。
して駆動する場合の一般的なＤＣファン駆動回路を示す
回路図である。尚、ここでは、ＤＣファンを２個駆動す
る場合を示す。図６において、１はＤＣファンに電力を
供給する直流電源であり、一例として４８Ｖの直流電圧
とする。２はファン駆動指令信号に基づいて動作するド
ライブ回路３によって駆動制御される半導体スイッチで
あり、半導体スイッチ２がＯＮすると、直列接続された
ＤＣファン４ａ，４ｂに直流電源１から直流電圧が印加
される。５は直列接続された各ＤＣファン４ａ，４ｂの
両端に印加される電圧をバランスさせるための電圧バラ
ンス回路であり、抵抗６ａ、６ｂがそれぞれＤＣファン
４ａ，４ｂに並列に接続されている。ここで、抵抗６
ａ、６ｂは、ＤＣファン４ａ，４ｂのインピーダンスよ
りも小さくなければならない。
【０００３】ここで、図７に従来の駆動回路で駆動した
場合の電圧波形を示す。一般に、ＤＣファンは、ブラシ
レスモータを使用しており、複数直列接続すると、モー
タ内蔵の回転駆動用スイッチング素子の導通制御に関す
るリップル電流が相互に影響し、図７に示す如く、ＤＣ
ファンの両端にスパイク状の電圧が発生する。但し、そ
の平均電圧は、直流電源１の電源電圧（４８Ｖ）の半分
の電圧（２４Ｖ）となっている。
場合の電圧波形を示す。一般に、ＤＣファンは、ブラシ
レスモータを使用しており、複数直列接続すると、モー
タ内蔵の回転駆動用スイッチング素子の導通制御に関す
るリップル電流が相互に影響し、図７に示す如く、ＤＣ
ファンの両端にスパイク状の電圧が発生する。但し、そ
の平均電圧は、直流電源１の電源電圧（４８Ｖ）の半分
の電圧（２４Ｖ）となっている。
【０００４】また、図６において、７は例えば特開平８
−１０７６９７号公報に記載のＤＣファンの異常検出回
路であり、ＤＣファン４ａ，４ｂそれぞれに並列に接続
され、ツェナーダイオード８ａ、８ｂと電流制限抵抗９
ａ、９ｂとフォトカプラ１０ａ、１０ｂで過電圧を検出
している。
−１０７６９７号公報に記載のＤＣファンの異常検出回
路であり、ＤＣファン４ａ，４ｂそれぞれに並列に接続
され、ツェナーダイオード８ａ、８ｂと電流制限抵抗９
ａ、９ｂとフォトカプラ１０ａ、１０ｂで過電圧を検出
している。
【０００５】一般に、市販のＤＣファンは、ロック（以
下、回転拘束という）に対して保護機能を有しており、
回転拘束を検出すると自動的に動作を停止し、自己の消
費電力を低減するように動作する。尚、数秒後に回転拘
束が解消されていれば、ＤＣファンは再び回転する。こ
のＤＣファンが持つ自己保護機能により、直列接続され
たＤＣファン４ａ，４ｂのうち、ある一つに、回転拘束
もしくは接続忘れ、ＤＣファン電源線断線等の異常が発
生した場合には、ＤＣファン４、電圧バランス回路５と
異常検出回路７とが並列に接続される回路のインピーダ
ンスが上昇し、その結果、この並列回路両端に電圧が上
昇することで、異常検出回路７が動作して異常を検出す
る。
下、回転拘束という）に対して保護機能を有しており、
回転拘束を検出すると自動的に動作を停止し、自己の消
費電力を低減するように動作する。尚、数秒後に回転拘
束が解消されていれば、ＤＣファンは再び回転する。こ
のＤＣファンが持つ自己保護機能により、直列接続され
たＤＣファン４ａ，４ｂのうち、ある一つに、回転拘束
もしくは接続忘れ、ＤＣファン電源線断線等の異常が発
生した場合には、ＤＣファン４、電圧バランス回路５と
異常検出回路７とが並列に接続される回路のインピーダ
ンスが上昇し、その結果、この並列回路両端に電圧が上
昇することで、異常検出回路７が動作して異常を検出す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＤＣ
ファン駆動回路では、直列接続した各ＤＣファン４ａ，
４ｂの両端に、図７に示すように、スパイク状のリップ
ル電圧が発生する為、ＤＣファンの許容電圧をオーバー
してＤＣファンを破損させる恐れがあった。抵抗６ａ、
６ｂの抵抗値を十分に小さくすることにより、ある程度
はこの電圧リップルを抑制できるが、かなり熱容量の大
きな抵抗を必要とし、常時発熱による損失が発生する
為、省エネルギーの観点からも好ましくない。また、半
導体スイッチ２に流れる電流も増加する為、大容量の半
導体スイッチ２が必要になり、コスト低減、小型化の阻
害要因となってしまう。
ファン駆動回路では、直列接続した各ＤＣファン４ａ，
４ｂの両端に、図７に示すように、スパイク状のリップ
ル電圧が発生する為、ＤＣファンの許容電圧をオーバー
してＤＣファンを破損させる恐れがあった。抵抗６ａ、
６ｂの抵抗値を十分に小さくすることにより、ある程度
はこの電圧リップルを抑制できるが、かなり熱容量の大
きな抵抗を必要とし、常時発熱による損失が発生する
為、省エネルギーの観点からも好ましくない。また、半
導体スイッチ２に流れる電流も増加する為、大容量の半
導体スイッチ２が必要になり、コスト低減、小型化の阻
害要因となってしまう。
【０００７】また、抵抗６ａ、６ｂの抵抗値を小さくし
すぎると、あるＤＣファンに回転拘束もしくは接続忘
れ、電源線断線等の異常が発生したとしても、ＤＣファ
ン４ａ，４ｂの両端に過電圧が発生せず、異常検出回路
７で異常を検出できなくなる可能性がある。この場合、
異常が認識されないまま放置される危険性があり、機器
の信頼性が低下してしまう。
すぎると、あるＤＣファンに回転拘束もしくは接続忘
れ、電源線断線等の異常が発生したとしても、ＤＣファ
ン４ａ，４ｂの両端に過電圧が発生せず、異常検出回路
７で異常を検出できなくなる可能性がある。この場合、
異常が認識されないまま放置される危険性があり、機器
の信頼性が低下してしまう。
【０００８】近年、インバータ冷却用等、様々な機器に
おいて、安価で汎用性の高い低電圧のブラシレスＤＣフ
ァンを使用するケースが増え、低電圧の直流電源が無い
場合は、ＤＣファンを複数個直列接続せざるをえず、上
記問題は避けられないものとなってきている。
おいて、安価で汎用性の高い低電圧のブラシレスＤＣフ
ァンを使用するケースが増え、低電圧の直流電源が無い
場合は、ＤＣファンを複数個直列接続せざるをえず、上
記問題は避けられないものとなってきている。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、低電圧の適当な直流電源がな
く、低電圧のＤＣファンを複数個直列接続して駆動しな
ければならないときに、ＤＣファンを破損させることな
く回転させることができる、安価で、信頼性が高く、且
つ省エネルギーに貢献できるＤＣファン駆動回路を得る
ことを目的としている。また、異常が発生した場合には
速やかに異常を検出しＤＣファンヘの電力供給を停止さ
せることができるＤＣファン駆動回路を得ることを目的
としている。
ためになされたもので、低電圧の適当な直流電源がな
く、低電圧のＤＣファンを複数個直列接続して駆動しな
ければならないときに、ＤＣファンを破損させることな
く回転させることができる、安価で、信頼性が高く、且
つ省エネルギーに貢献できるＤＣファン駆動回路を得る
ことを目的としている。また、異常が発生した場合には
速やかに異常を検出しＤＣファンヘの電力供給を停止さ
せることができるＤＣファン駆動回路を得ることを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係るＤＣファ
ン駆動回路は、直流電源に直列接続されて該直流電源か
ら電源電圧が供給されて駆動する複数のＤＣファンと、
直列接続された各ＤＣファンの両端に印加される電圧を
当該ＤＣファンの許容印加電圧以下に抑制して所定の電
圧にバランスするための複数の出力能動素子を用いた電
圧バランス回路とを備えたものである。
ン駆動回路は、直流電源に直列接続されて該直流電源か
ら電源電圧が供給されて駆動する複数のＤＣファンと、
直列接続された各ＤＣファンの両端に印加される電圧を
当該ＤＣファンの許容印加電圧以下に抑制して所定の電
圧にバランスするための複数の出力能動素子を用いた電
圧バランス回路とを備えたものである。
【００１１】また、前記電圧バランス回路は、前記出力
能動素子として、電圧駆動型能動素子を使用したことを
特徴とするものである。
能動素子として、電圧駆動型能動素子を使用したことを
特徴とするものである。
【００１２】また、前記出力能動素子に流れる電流の検
出に基づいてＤＣファンの回転拘束及び未接続等による
異常状態を検出する異常検出回路をさらに備えたことを
特徴とするものである。
出に基づいてＤＣファンの回転拘束及び未接続等による
異常状態を検出する異常検出回路をさらに備えたことを
特徴とするものである。
【００１３】また、前記電圧バランス回路は、前記直流
電源の電源電圧をＤＣファンの直列個数分均等に分圧す
るための複数の分圧抵抗を備えると共に、前記電圧駆動
型能動素子は、直列接続された各ＤＣファンの接続点に
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの対が接続される
と共に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの制御電
極が共通接続され、かつ当該制御電極が複数の分圧抵抗
の各分圧点に接続されて各ＤＣファンに印加される電圧
のアンバランス分を補償することを特徴とするものであ
る。
電源の電源電圧をＤＣファンの直列個数分均等に分圧す
るための複数の分圧抵抗を備えると共に、前記電圧駆動
型能動素子は、直列接続された各ＤＣファンの接続点に
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの対が接続される
と共に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの制御電
極が共通接続され、かつ当該制御電極が複数の分圧抵抗
の各分圧点に接続されて各ＤＣファンに印加される電圧
のアンバランス分を補償することを特徴とするものであ
る。
【００１４】さらに、前記異常検出回路は、Ｎ型ＭＯＳ
ＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの接続構成に対応して備えら
れ、出力端子がワイヤードＯＲ接続され、各ＦＥＴがそ
れぞれ導通して所定の電流以上流れている期間だけＯＮ
するフォトカプラを備え、このワイヤードＯＲ接続され
たフォトカプラの出力に基づいてＤＣファンの異常状態
を検出することを特徴とするものである。
ＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの接続構成に対応して備えら
れ、出力端子がワイヤードＯＲ接続され、各ＦＥＴがそ
れぞれ導通して所定の電流以上流れている期間だけＯＮ
するフォトカプラを備え、このワイヤードＯＲ接続され
たフォトカプラの出力に基づいてＤＣファンの異常状態
を検出することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態に
係るＤＣファン駆動回路を示す回路図である。図１にお
いて、１はＤＣファンに電力を供給する直流電源であ
り、一例として４８Ｖの直流電圧とする。２はファン駆
動指令信号に基づいて動作するドライブ回路３によって
駆動制御される半導体スイッチであり、半導体スイッチ
２がＯＮすると、直列接続されたＤＣファン４ａ，４ｂ
に直流電源１から直流電圧が印加される。５ａは直列接
続された各ＤＣファン４ａ，４ｂの両端に印加される電
圧を所定電圧にバランスさせるための制御回路、即ち電
圧バランス回路であり、この電圧バランス回路５ａは、
半導体スイッチ２がＯＮしたとき直流電源１の電源電圧
（４８Ｖ）の中点電圧ａ（２４Ｖ）に分圧するための分
圧抵抗１１ａ，１１ｂと、ＤＣファン４ａ，４ｂに印加
される電圧のアンバランス分を補償するための電圧駆動
形半導体素子であるＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａとＰ型ＭＯ
ＳＦＥＴ１２ｂで構成されている。このＮ型ＭＯＳＦＥ
Ｔ１２ａとＰ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂは、直列接続される
ＤＣファン４ａ、４ｂに対応して交互に接続されるよう
になされ、それらの制御電極であるゲートは共通接続さ
れ、分圧抵抗１１ａ，１１ｂの分圧点ａに接続されてい
る。
係るＤＣファン駆動回路を示す回路図である。図１にお
いて、１はＤＣファンに電力を供給する直流電源であ
り、一例として４８Ｖの直流電圧とする。２はファン駆
動指令信号に基づいて動作するドライブ回路３によって
駆動制御される半導体スイッチであり、半導体スイッチ
２がＯＮすると、直列接続されたＤＣファン４ａ，４ｂ
に直流電源１から直流電圧が印加される。５ａは直列接
続された各ＤＣファン４ａ，４ｂの両端に印加される電
圧を所定電圧にバランスさせるための制御回路、即ち電
圧バランス回路であり、この電圧バランス回路５ａは、
半導体スイッチ２がＯＮしたとき直流電源１の電源電圧
（４８Ｖ）の中点電圧ａ（２４Ｖ）に分圧するための分
圧抵抗１１ａ，１１ｂと、ＤＣファン４ａ，４ｂに印加
される電圧のアンバランス分を補償するための電圧駆動
形半導体素子であるＮ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａとＰ型ＭＯ
ＳＦＥＴ１２ｂで構成されている。このＮ型ＭＯＳＦＥ
Ｔ１２ａとＰ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂは、直列接続される
ＤＣファン４ａ、４ｂに対応して交互に接続されるよう
になされ、それらの制御電極であるゲートは共通接続さ
れ、分圧抵抗１１ａ，１１ｂの分圧点ａに接続されてい
る。
【００１６】次に、電圧バランス回路５ａの動作原理を
説明する。例えば、ＤＣファン４ａ，４ｂの接続点ｂの
電圧が中点電圧ａ（２４Ｖ）よりも、スレショルド電圧
（ＭＯＳＦＥＴのゲートしきい値電圧：約２Ｖ）以上低
いときには、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａのゲート−エミッ
タ間に正の電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａは
ＯＮする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａがＯＮすると、電流
が流れて等価的にインピーダンスが下がり、ａ点とｂ点
の電位は等しくなろうとする。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１
２ｂのゲート−エミッタ間には、このとき正バイアスが
かかっているので、必ずＯＦＦしている。
説明する。例えば、ＤＣファン４ａ，４ｂの接続点ｂの
電圧が中点電圧ａ（２４Ｖ）よりも、スレショルド電圧
（ＭＯＳＦＥＴのゲートしきい値電圧：約２Ｖ）以上低
いときには、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａのゲート−エミッ
タ間に正の電圧が印加され、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａは
ＯＮする。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａがＯＮすると、電流
が流れて等価的にインピーダンスが下がり、ａ点とｂ点
の電位は等しくなろうとする。尚、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１
２ｂのゲート−エミッタ間には、このとき正バイアスが
かかっているので、必ずＯＦＦしている。
【００１７】逆に、ｂ点の電圧が中点電圧ａ（２４Ｖ）
よりもスレショルド電圧分（約２Ｖ）以上高いときに
は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂのゲートーエミッタ間に負
の電圧が印加され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂはＯＮす
る。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂがＯＮすると、電流が流れ
て等価的にインピーダンスが下がり、ａ点とｂ点の電位
は等しくなろうとする。尚、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａの
ゲート−エミッタ間には、このとき負バイアスがかかっ
ているので必ずＯＦＦしている。
よりもスレショルド電圧分（約２Ｖ）以上高いときに
は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂのゲートーエミッタ間に負
の電圧が印加され、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂはＯＮす
る。Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ１２ｂがＯＮすると、電流が流れ
て等価的にインピーダンスが下がり、ａ点とｂ点の電位
は等しくなろうとする。尚、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａの
ゲート−エミッタ間には、このとき負バイアスがかかっ
ているので必ずＯＦＦしている。
【００１８】以上の原理で、従来、ＤＣファン４ａ，４
ｂの両端に発生していたスパイク状のリップル電圧が抑
えられ、ＤＣファンの許容印加電圧以下となっている。
具体的には、この場合、約２４Ｖ±２Ｖ以下に抑えられ
る。この様子を示したのが、図２の電圧波形である。
尚、図中、電圧バランス回路５ａでは、出力素子として
電圧駆動型のＭＯＳＦＥＴを使用したが、言うまでもな
く、電流駆動型のバイポーラトランジスタを使用しても
実現可能だが、ＭＯＳＦＥＴを使用することにより、抵
抗１１ａ、１１ｂに高抵抗値が使用でき、しかも電圧バ
ランス効果の大きい回路が少数の部品で安価に構成でき
る。
ｂの両端に発生していたスパイク状のリップル電圧が抑
えられ、ＤＣファンの許容印加電圧以下となっている。
具体的には、この場合、約２４Ｖ±２Ｖ以下に抑えられ
る。この様子を示したのが、図２の電圧波形である。
尚、図中、電圧バランス回路５ａでは、出力素子として
電圧駆動型のＭＯＳＦＥＴを使用したが、言うまでもな
く、電流駆動型のバイポーラトランジスタを使用しても
実現可能だが、ＭＯＳＦＥＴを使用することにより、抵
抗１１ａ、１１ｂに高抵抗値が使用でき、しかも電圧バ
ランス効果の大きい回路が少数の部品で安価に構成でき
る。
【００１９】次に、図３は、上述した電圧バランス回路
５ａにＤＣファンの異常検出回路を追加した詳細回路図
である。図３において、１１ａ，１１ｂと、１２ａ，１
２ｂは図１と同様な分圧抵抗とＮ型ＭＯＳＦＥＴ及びＰ
型ＭＯＳＦＥＴである。１３ａ、１３ｂはそれぞれＭＯ
ＳＦＥＴ１２ａ、１２ｂに流れる電流を検出する為の電
流検出用抵抗であり、その抵抗値は、大きすぎるとＭＯ
ＳＦＥＴ１２ａ，１２ｂを流れる電流が制限されて電圧
バランス能力が低下するので低抵抗値に設定される。１
４ａ、１４ｂはそれぞれＮＰＮ型トランジスタ１５ａ、
ＰＮＰトランジスタ１５ｂのベース抵抗であり、抵抗１
３ａ、１３ｂの電圧降下がスレショルド電圧（約０．６
Ｖ）以上になると、それぞれトランジスタ１５ａ、１５
ｂをＯＮし、制限抵抗９ａ、９ｂを通じてフォトカプラ
１０ａ、１０ｂに電流が流れる。１６は異常検出回路用
のロジック電源、１７はワイヤードＯＲ接続されたフォ
トカプラ１０ａ，１０ｂのプルアップ抵抗、１８は逆流
阻止用ダイオード、１９はフィルター用のコンデンサ、
２０はトランジスタ２１のベース抵抗、２２はプルアッ
プ抵抗である。
５ａにＤＣファンの異常検出回路を追加した詳細回路図
である。図３において、１１ａ，１１ｂと、１２ａ，１
２ｂは図１と同様な分圧抵抗とＮ型ＭＯＳＦＥＴ及びＰ
型ＭＯＳＦＥＴである。１３ａ、１３ｂはそれぞれＭＯ
ＳＦＥＴ１２ａ、１２ｂに流れる電流を検出する為の電
流検出用抵抗であり、その抵抗値は、大きすぎるとＭＯ
ＳＦＥＴ１２ａ，１２ｂを流れる電流が制限されて電圧
バランス能力が低下するので低抵抗値に設定される。１
４ａ、１４ｂはそれぞれＮＰＮ型トランジスタ１５ａ、
ＰＮＰトランジスタ１５ｂのベース抵抗であり、抵抗１
３ａ、１３ｂの電圧降下がスレショルド電圧（約０．６
Ｖ）以上になると、それぞれトランジスタ１５ａ、１５
ｂをＯＮし、制限抵抗９ａ、９ｂを通じてフォトカプラ
１０ａ、１０ｂに電流が流れる。１６は異常検出回路用
のロジック電源、１７はワイヤードＯＲ接続されたフォ
トカプラ１０ａ，１０ｂのプルアップ抵抗、１８は逆流
阻止用ダイオード、１９はフィルター用のコンデンサ、
２０はトランジスタ２１のベース抵抗、２２はプルアッ
プ抵抗である。
【００２０】次に、図３に示すＤＣファンの異常検出回
路の動作について、図４に示す電圧波形を参照して説明
する。まず、ＤＣファンが正常に回転しているときは、
図２でも説明したが、ＤＣファン４ｂへの印加電圧は、
図４Ａに示す如く、スパイク状の電圧のみ電圧バランス
回路５ａにより抑制され、電圧リップルが抑えられる。
このとき、図３に示す異常検出回路のＣ点の電位は、電
圧バランス回路５ａが動作し、ＭＯＳＦＥＴ１２ａまた
は１２ｂに所定の電流以上流れている期間だけ、フォト
カプラ１０ａもしくは１０ｂがＯＮして図４Ｂの如くと
なる。さらに、フィルター回路によってｄ点の電位は図
４Ｃの如くとなる。ここで、ｄ点の電位は、Ｈレベル
（スレショルド電圧０．６Ｖ以上）を確保しているの
で、異常検出信号（ｅ点の電位）は図４ｄの如く、Ｌレ
ベルを維持し、正常と判定される。
路の動作について、図４に示す電圧波形を参照して説明
する。まず、ＤＣファンが正常に回転しているときは、
図２でも説明したが、ＤＣファン４ｂへの印加電圧は、
図４Ａに示す如く、スパイク状の電圧のみ電圧バランス
回路５ａにより抑制され、電圧リップルが抑えられる。
このとき、図３に示す異常検出回路のＣ点の電位は、電
圧バランス回路５ａが動作し、ＭＯＳＦＥＴ１２ａまた
は１２ｂに所定の電流以上流れている期間だけ、フォト
カプラ１０ａもしくは１０ｂがＯＮして図４Ｂの如くと
なる。さらに、フィルター回路によってｄ点の電位は図
４Ｃの如くとなる。ここで、ｄ点の電位は、Ｈレベル
（スレショルド電圧０．６Ｖ以上）を確保しているの
で、異常検出信号（ｅ点の電位）は図４ｄの如く、Ｌレ
ベルを維持し、正常と判定される。
【００２１】次に、一方のＤＣファンが回転拘束状態と
なった場合の動作について説明する。ここでは、ＤＣフ
ァン４ａが回転拘束した場合を示す。ＤＣファン４ａが
回転拘束すると、ＤＣファン内部の保護機能が、回転拘
束を検出して自動的に動作を停止し、自己の消費電力を
低減するように動作し、見かけ上、ＤＣファン４ａのイ
ンピーダンスが増加することとなる。これによって、直
流電源１（４８Ｖ）の電圧が、ＤＣファン４ａ，４ｂに
アンバランスに印加されることになる。もし、電圧バラ
ンス回路５ａが備えられておらず、このまま放置された
ならば、ＤＣファン４ａに過電圧印加状態が継続し、最
悪ＤＣファン４ａが焼損に至る危険性がある。
なった場合の動作について説明する。ここでは、ＤＣフ
ァン４ａが回転拘束した場合を示す。ＤＣファン４ａが
回転拘束すると、ＤＣファン内部の保護機能が、回転拘
束を検出して自動的に動作を停止し、自己の消費電力を
低減するように動作し、見かけ上、ＤＣファン４ａのイ
ンピーダンスが増加することとなる。これによって、直
流電源１（４８Ｖ）の電圧が、ＤＣファン４ａ，４ｂに
アンバランスに印加されることになる。もし、電圧バラ
ンス回路５ａが備えられておらず、このまま放置された
ならば、ＤＣファン４ａに過電圧印加状態が継続し、最
悪ＤＣファン４ａが焼損に至る危険性がある。
【００２２】ここでは、電圧バランス回路５ａの動作に
より、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａがＯＮし電流が流れて、
図４Ａの如く、ＤＣファン４ｂの印加電圧は許容範囲内
に抑えられる。また、図３に示す異常検出回路のＣ点の
電位は、図４Ｂの如く、ファトカプラ１０ａのＯＮによ
り、Ｌレベルとなる。さらに、ｄ点の電位は図４Ｃの如
く、コンデンサ１９とベース抵抗２０及びトランジスタ
２１のベース−エミッタ間のインピーダンスによって決
まる時定数によって徐々に低下し、スレショルド電圧
（約０．６Ｖ）を横切ったとき、ｅ点の電位は、図４Ｄ
の如く、Ｈレベルに変化し、異常状態と認識される。こ
の異常状態を認識した場合、ドライブ回路３によって半
導体スイッチ２をＯＦＦすることにより、ＤＣファン１
４ａ、１４ｂに印加される直流電圧を絶つ。これによ
り、電圧バランス回路５ａの出力素子であるＭＯＳＦＥ
Ｔ１２ａ、１２ｂの損失による過熱を抑制でき、小さな
定格電流の素子で構成することが可能となる。
より、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａがＯＮし電流が流れて、
図４Ａの如く、ＤＣファン４ｂの印加電圧は許容範囲内
に抑えられる。また、図３に示す異常検出回路のＣ点の
電位は、図４Ｂの如く、ファトカプラ１０ａのＯＮによ
り、Ｌレベルとなる。さらに、ｄ点の電位は図４Ｃの如
く、コンデンサ１９とベース抵抗２０及びトランジスタ
２１のベース−エミッタ間のインピーダンスによって決
まる時定数によって徐々に低下し、スレショルド電圧
（約０．６Ｖ）を横切ったとき、ｅ点の電位は、図４Ｄ
の如く、Ｈレベルに変化し、異常状態と認識される。こ
の異常状態を認識した場合、ドライブ回路３によって半
導体スイッチ２をＯＦＦすることにより、ＤＣファン１
４ａ、１４ｂに印加される直流電圧を絶つ。これによ
り、電圧バランス回路５ａの出力素子であるＭＯＳＦＥ
Ｔ１２ａ、１２ｂの損失による過熱を抑制でき、小さな
定格電流の素子で構成することが可能となる。
【００２３】上述した例は、ＤＣファン４ａの回転拘束
時を説明したが、ＤＣファン４ｂの回転拘束時も同様に
異常検出できる。また、ＤＣファンの一方未接続、ＤＣ
ファン電源コードの断線時にも異常検出可能である。こ
れにより、風量低下による冷却効率の悪化を未然に防止
でき、信頼性の高い機器を得ることできる。
時を説明したが、ＤＣファン４ｂの回転拘束時も同様に
異常検出できる。また、ＤＣファンの一方未接続、ＤＣ
ファン電源コードの断線時にも異常検出可能である。こ
れにより、風量低下による冷却効率の悪化を未然に防止
でき、信頼性の高い機器を得ることできる。
【００２４】また、上述した例は、２個のＤＣファンを
駆動する場合を示したものであるが、ＤＣファンを３個
以上直列接続して駆動する場合についても同様である。
ＤＣファンを３個直列接続した回路構成を図５に示す。
図５において、１〜３は図１で説明したものと同様な直
流電源、半導体スイッチ及びドライブ回路である。４
ａ，４ｂ、４ｃは直列接続された３つのＤＣファン、５
ｂは電圧バランス回路である。この電圧バランス回路５
ｂは、図示の如く、３つの分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１
１ｃと、Ｎ型及びＰ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ、１２ｄにより構成される。さらに、多くのＤＣフ
ァンを直列接続して駆動する場合も、同様に抵抗とＭＯ
ＳＦＥＴを組合わせて増やしていけばよい。すなわち、
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの対を、直列接続
されるＤＣファンの各接続点に接続されるようにし、そ
れらの制御電極であるゲートを共通接続して、分圧抵抗
の各分圧点に接続すればよい。
駆動する場合を示したものであるが、ＤＣファンを３個
以上直列接続して駆動する場合についても同様である。
ＤＣファンを３個直列接続した回路構成を図５に示す。
図５において、１〜３は図１で説明したものと同様な直
流電源、半導体スイッチ及びドライブ回路である。４
ａ，４ｂ、４ｃは直列接続された３つのＤＣファン、５
ｂは電圧バランス回路である。この電圧バランス回路５
ｂは、図示の如く、３つの分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１
１ｃと、Ｎ型及びＰ型ＭＯＳＦＥＴ１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ、１２ｄにより構成される。さらに、多くのＤＣフ
ァンを直列接続して駆動する場合も、同様に抵抗とＭＯ
ＳＦＥＴを組合わせて増やしていけばよい。すなわち、
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの対を、直列接続
されるＤＣファンの各接続点に接続されるようにし、そ
れらの制御電極であるゲートを共通接続して、分圧抵抗
の各分圧点に接続すればよい。
【００２５】以上、本実施の形態では、適当な直流電源
がなく、低電圧のＤＣファンを複数個直列接続して駆動
しなければならないときに、ＤＣファンに印加されるス
パイク状のリップル電圧を許容範囲内に抑制し、ＤＣフ
ァンを破損させることなく回転させることができる。ま
た、回転拘束等の異常が発生した場合には、速やかにそ
の異常を検出し、ＤＣファンヘの電力供給を停止させる
ことができる為、発生損失は最小限に抑えられ、安価な
小形部品で構成でき、高信頼性、且つ省エネに貢献でき
るＤＣファンの駆動回路を得ることができる。
がなく、低電圧のＤＣファンを複数個直列接続して駆動
しなければならないときに、ＤＣファンに印加されるス
パイク状のリップル電圧を許容範囲内に抑制し、ＤＣフ
ァンを破損させることなく回転させることができる。ま
た、回転拘束等の異常が発生した場合には、速やかにそ
の異常を検出し、ＤＣファンヘの電力供給を停止させる
ことができる為、発生損失は最小限に抑えられ、安価な
小形部品で構成でき、高信頼性、且つ省エネに貢献でき
るＤＣファンの駆動回路を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、直列
接続された各ＤＣファンの両端に印加される電圧を当該
ＤＣファンの許容印加電圧以下に抑制して所定の電圧に
バランスするための複数の出力能動素子を用いた電圧バ
ランス回路とを備え、また、出力能動素子として、電圧
駆動型能動素子を使用したので、低電圧の適当な直流電
源がなく、低電圧のＤＣファンを複数個直列接続して駆
動しなければならないときに、ＤＣファンを破損させる
ことなく回転させることができる、安価で、信頼性が高
く、且つ省エネルギーに貢献できるＤＣファン駆動回路
を得ることができる。
接続された各ＤＣファンの両端に印加される電圧を当該
ＤＣファンの許容印加電圧以下に抑制して所定の電圧に
バランスするための複数の出力能動素子を用いた電圧バ
ランス回路とを備え、また、出力能動素子として、電圧
駆動型能動素子を使用したので、低電圧の適当な直流電
源がなく、低電圧のＤＣファンを複数個直列接続して駆
動しなければならないときに、ＤＣファンを破損させる
ことなく回転させることができる、安価で、信頼性が高
く、且つ省エネルギーに貢献できるＤＣファン駆動回路
を得ることができる。
【００２７】また、前記出力能動素子に流れる電流の検
出に基づいてＤＣファンの回転拘束及び未接続等による
異常状態を検出する異常検出回路をさらに備えたので、
異常が発生した場合には速やかに異常を検出しＤＣファ
ンヘの電力供給を停止させることが可能となる。
出に基づいてＤＣファンの回転拘束及び未接続等による
異常状態を検出する異常検出回路をさらに備えたので、
異常が発生した場合には速やかに異常を検出しＤＣファ
ンヘの電力供給を停止させることが可能となる。
【００２８】また、前記電圧バランス回路は、前記直流
電源の電源電圧をＤＣファンの直列個数分均等に分圧す
るための複数の分圧抵抗を備えると共に、前記電圧駆動
型能動素子は、直列接続された各ＤＣファンの接続点に
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの対が接続される
と共に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの制御電
極が共通接続され、かつ当該制御電極が複数の分圧抵抗
の各分圧点に接続されて各ＤＣファンに印加される電圧
のアンバランス分を補償するようにしたので、低電圧の
適当な直流電源がなく、低電圧のＤＣファンを複数個直
列接続して駆動しなければならないときに、ＤＣファン
を破損させることなく回転させることができる、安価
で、信頼性が高く、且つ省エネルギーに貢献できるＤＣ
ファン駆動回路を得ることができる。
電源の電源電圧をＤＣファンの直列個数分均等に分圧す
るための複数の分圧抵抗を備えると共に、前記電圧駆動
型能動素子は、直列接続された各ＤＣファンの接続点に
Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの対が接続される
と共に、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの制御電
極が共通接続され、かつ当該制御電極が複数の分圧抵抗
の各分圧点に接続されて各ＤＣファンに印加される電圧
のアンバランス分を補償するようにしたので、低電圧の
適当な直流電源がなく、低電圧のＤＣファンを複数個直
列接続して駆動しなければならないときに、ＤＣファン
を破損させることなく回転させることができる、安価
で、信頼性が高く、且つ省エネルギーに貢献できるＤＣ
ファン駆動回路を得ることができる。
【００２９】さらに、前記異常検出回路は、Ｎ型ＭＯＳ
ＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの接続構成に対応して備えら
れ、出力端子がワイヤードＯＲ接続され、各ＦＥＴがそ
れぞれ導通して所定の電流以上流れている期間だけＯＮ
するフォトカプラを備え、このワイヤードＯＲ接続され
たフォトカプラの出力に基づいてＤＣファンの異常状態
を検出するようにしたので、安価な構成で、異常が発生
した場合には速やかに異常を検出しＤＣファンヘの電力
供給を停止させることが可能となる。
ＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの接続構成に対応して備えら
れ、出力端子がワイヤードＯＲ接続され、各ＦＥＴがそ
れぞれ導通して所定の電流以上流れている期間だけＯＮ
するフォトカプラを備え、このワイヤードＯＲ接続され
たフォトカプラの出力に基づいてＤＣファンの異常状態
を検出するようにしたので、安価な構成で、異常が発生
した場合には速やかに異常を検出しＤＣファンヘの電力
供給を停止させることが可能となる。
【図１】 この発明の一実施の形態によるＤＣファン駆
動回路を示す回路図である。
動回路を示す回路図である。
【図２】 図１の動作を示す波形図である。
【図３】 図１の電圧バランス回路及び異常検出回路の
詳細を示す回路図である。
詳細を示す回路図である。
【図４】 図３の動作を説明する波形図である。
【図５】 この発明の他の実施の形態例を示すＤＣファ
ン駆動回路の回路図である。
ン駆動回路の回路図である。
【図６】 従来のＤＣファン駆動回路を示す回路図であ
る。
る。
【図７】 従来の動作を示す波形図である。
１ 直流電源、４ａ，４ｂ，４ｃ ＤＣファン、５ａ、
５ｂ 電圧バランス回路、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１
２ｄ ＭＯＳＦＥＴ、１０ａ，１０ｂ フォトカプラ、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 分圧抵抗。
５ｂ 電圧バランス回路、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１
２ｄ ＭＯＳＦＥＴ、１０ａ，１０ｂ フォトカプラ、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 分圧抵抗。
Claims (5)
- 【請求項１】 直流電源に直列接続されて該直流電源か
ら電源電圧が供給されて駆動する複数のＤＣファンと、 直列接続された各ＤＣファンの両端に印加される電圧を
当該ＤＣファンの許容印加電圧以下に抑制して所定の電
圧にバランスするための複数の出力能動素子を用いた電
圧バランス回路とを備えたＤＣファン駆動回路。 - 【請求項２】 請求項１に記載のＤＣファン駆動回路に
おいて、 前記電圧バランス回路は、前記出力能動素子として、電
圧駆動型能動素子を使用したことを特徴とするＤＣファ
ン駆動回路。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のＤＣファン駆
動回路において、 前記出力能動素子に流れる電流の検出に基づいてＤＣフ
ァンの回転拘束及び未接続等による異常状態を検出する
異常検出回路をさらに備えたことを特徴とするＤＣファ
ン駆動回路。 - 【請求項４】 請求項２に記載のＤＣファン駆動回路に
おいて、 前記電圧バランス回路は、前記直流電源の電源電圧をＤ
Ｃファンの直列個数分均等に分圧するための複数の分圧
抵抗を備えると共に、前記電圧駆動型能動素子は、直列
接続された各ＤＣファンの接続点にＮ型ＭＯＳＦＥＴと
Ｐ型ＭＯＳＦＥＴの対が接続されると共に、Ｎ型ＭＯＳ
ＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦＥＴの制御電極が共通接続され、
かつ当該制御電極が複数の分圧抵抗の各分圧点に接続さ
れて各ＤＣファンに印加される電圧のアンバランス分を
補償することを特徴とするＤＣファン駆動回路。 - 【請求項５】 請求項４に記載のＤＣファン駆動回路に
おいて、 前記異常検出回路は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴとＰ型ＭＯＳＦ
ＥＴの接続構成に対応して備えられ、出力端子がワイヤ
ードＯＲ接続され、各ＦＥＴがそれぞれ導通して所定の
電流以上流れている期間だけＯＮするフォトカプラを備
え、このワイヤードＯＲ接続されたフォトカプラの出力
に基づいてＤＣファンの異常状態を検出することを特徴
とするＤＣファン駆動回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093796A JP4475552B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | Ｄｃファン駆動回路 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093796A JP4475552B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | Ｄｃファン駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=18608931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000093796A Expired - Fee Related JP4475552B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | Ｄｃファン駆動回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| CN (1) | CN1205739C (ja) |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1315276A2 (en) * | 2001-11-27 | 2003-05-28 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
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| CN102094839B (zh) * | 2009-12-11 | 2013-02-06 | 建准电机工业股份有限公司 | 风扇系统及其停止控制电路 |
| TWI404286B (zh) * | 2010-05-11 | 2013-08-01 | Adda Corp | 風扇自動斷電及自動啟動電路 |
| CN106124841A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-11-16 | 无锡蕴能科技有限公司 | 一种电动车智能充电器的风扇检测电路及检测方法 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000093796A patent/JP4475552B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2000-09-22 CN CNB001288512A patent/CN1205739C/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1315276A2 (en) * | 2001-11-27 | 2003-05-28 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| EP1315276A3 (en) * | 2001-11-27 | 2005-03-23 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| US6980451B2 (en) | 2001-11-27 | 2005-12-27 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| US7133301B2 (en) | 2001-11-27 | 2006-11-07 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
| US7397680B2 (en) | 2001-11-27 | 2008-07-08 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for balancing active capacitor leakage current |
Also Published As
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|---|---|
| CN1315779A (zh) | 2001-10-03 |
| JP4475552B2 (ja) | 2010-06-09 |
| TW486857B (en) | 2002-05-11 |
| CN1205739C (zh) | 2005-06-08 |
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