JP2004129346A - Ｄｃモータの駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】低温時でもロータを低速で回転させることを可能にする。
【解決手段】ロータを回転させるためにロータの回転位置に従ってコイルへの通電を制御する駆動ＩＣ１４を有し、温度センサ（サーミスタ）２２の検出温度に応じてロータの回転速度を可変するＤＣモータの駆動制御回路であって、方形波信号と三角波信号又は充電波形信号とを生成する信号発生手段と、温度センサの出力電圧と三角波信号又は充電波形信号の電圧とを比較する比較手段（コンパレータ）２９と、方形波信号と比較手段の出力の両方でコイルに流す電流をオンオフする通電制御回路で構成され、少なくとも低温時における電流のオンオフが方形波信号に基づいて行われるようにする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンモータ等のＤＣモータにおいて、特に温度センサで温度を検出し、検出した温度によって速度を変える可変速のＤＣモータの駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来使用されている温度によって回転速度を変える可変速のファンモータに適用される２相半波（ユニポーラ）ブラシレスＤＣモータ駆動回路のブロック図を示す。
【０００３】
図１３の回路は、周囲温度を検出する温度センサとしてのサーミスタ４、三角波発生回路１、比較回路２、コイルに流す電流を駆動する駆動回路３と、２相のコイル５、６で構成されている。駆動回路３は、ロータの回転位置を検出する位置検出器からの信号に従ってコイル５、６に交互に電流が流れるよう通電状態を切り換える動作を行い、さらに比較回路２の出力に応じてコイル５、６に流す電流をオンオフするように機能する。
【０００４】
比較回路２の出力がハイレベルの場合は駆動回路３はコイル５、６に交互に電流を流すが、比較回路２の出力がロウレベルの場合はコイル５、６の両方に電流を流さない。サーミスタ４は負の温度係数を持つ抵抗体で、サーミスタ４の抵抗は温度が高くなると小さくなる。このため図１３のサーミスタ４の端子電圧は温度が高くなると低くなる。このサーミスタ４の端子電圧は比較回路２に入力される。三角波発生回路１はロータの回転周期より十分短い周期の三角波信号を発生し、この三角波信号の電圧も比較回路２に入力される。比較回路２はサーミスタ４の端子電圧と三角波信号電圧とを比較し比較結果を駆動回路３に入力してコイル５、６に流れる電流をオンオフする。コイル５、６に流れる電流は比較回路２の出力でオンオフされるので断続的に流れる。オンオフの周期は三角波発生回路１で発生する三角波信号の周期になる。
【０００５】
コイル５、６に流れる平均電流はコイル５、６に流れる電流のオンオフの周期に対するオン時間の割合によって増減し、オン時間が増せば平均電流も増加し、オン時間が減れば平均電流も減少する。又、コイル５、６に発生する駆動トルクも平均電流に比例して増減する。従ってオン時間の割合を変えることによってロータの回転数を変える事ができる。ロータにはインペラが一体的に設けられており、ロータの回転速度の大小によりインペラによる送風量が変化し、ファンの冷却性能を変えることができる。
【０００６】
次に図１４の波形図を用いてサーミスタ４の端子電圧と三角波信号と比較回路２の出力を説明する。図１４は周囲温度がそれぞれ高温時、常温時、低温時における各信号の波形を表す。尚、常温とは高温と低温の中間の温度を意味する。
【０００７】
まず高温時には、サーミスタ４の端子電圧は三角波信号電圧の最低値より低い電圧になり、比較回路２の出力は常時ハイレベルになる。この為、コイルに流れる電流は比較回路２によってはオフされず、コイル５、６に継続的に交互に電流が流れ、常に何れかのコイル５、６が励磁状態となって駆動トルクは最大になりロータは最高速度で回転する。
【０００８】
次に常温時には、サーミスタ４の端子電圧は三角波信号電圧のピーク値と最低値の中間の電圧になり、比較回路２の出力はデューティが約５０％の方形波になる。この為、コイル５、６にそれぞれ流れる電流はオンオフされて間欠的に流れ、平均電流は高温時の半分になり、回転数は高温時より低下する。
【０００９】
更に周囲温度が低下して低温時になると、サーミスタ４の端子電圧は三角波信号電圧のピーク値より高い電圧になり、比較回路２の出力は常時ロウレベルになる。この為、コイル５、６への通電回路は常時オフにされ、ロータは停止する。
【００１０】
このように従来の可変速のＤＣモータ駆動回路は、周囲温度の変化に応じてコイルに流す電流のオン時間を変化させ、コイルに流れる平均電流を増減させて回転数を変化させていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の可変速のＤＣモータ駆動回路では、低温時になると、サーミスタ４の端子電圧は三角波信号電圧のピーク値より高い電圧になり、比較回路２の出力は常時ロウレベルになる為、コイルに流れる電流は常時オフにされ、従ってロータは回転停止し、送風動作は停止していた。
【００１２】
ところが、周囲温度に応じてロータの回転を変化させる場合に、低温時でもファンの回転を停止させず低い回転数で回転させて、空気を循環させたいという用途がある。このような用途では従来の可変速のＤＣモータ駆動回路では対応する事が出来なかった。
【００１３】
本発明は、従来の駆動回路の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、低温時でもロータを低速で回転させることができるＤＣモータ駆動回路を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のＤＣモータ駆動回路にあっては、ロータを回転させるためにロータの回転位置に従ってコイルへの通電を制御する駆動回路部を有し、温度センサの検出温度に応じてロータの回転速度を可変するＤＣモータの駆動制御回路であって、方形波信号と三角波信号又は充電波形信号とを生成する信号発生手段と、温度センサの出力電圧と三角波信号又は充電波形信号の電圧とを比較する比較手段と、前記方形波信号と前記比較手段の出力の両方でコイルに流す電流をオンオフする通電制御回路で構成され、少なくとも低温時における電流のオンオフが方形波信号に基づいて行われるようにしたものである（請求項１）。
【００１５】
このような構成のＤＣモータ駆動回路にあっては、通電制御回路によるコイル電流のオンオフが比較手段の出力と方形波信号との両方で行われ、かつ少なくとも低温時には方形波信号によってコイルへの電流制御が行われるため、温度センサの検出温度によるコイルへの通電制御が行われ検出温度に応じたロータの回転が得られる上、低温時におけるコイル通電が零になることはなく、低温時におけるロータの回転が確保される。
【００１６】
上記ＤＣモータ駆動回路において、方形波信号のデューティを変える手段を有するのが望ましく（請求項２）、そうすることにより低温時のロータの回転数を可変設定することが可能となる。加えて、三角波信号又は充電波形信号の増減の傾きを任意に湾曲させる手段を有するようにしてもよく（請求項３）、これにより検出温度の変化に対するロータの回転数の変化の状況を任意に選択できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施形態〕
図１は本発明のＤＣモータ駆動回路を２相半波（ユニポーラ）のファンモータに適用した場合の第１の実施形態の回路図である。
【００１８】
ホール素子１３、駆動回路部となる駆動ＩＣ１４、コンデンサ１９、２相のコイル１７、１８は従来より使用されている駆動回路と同じであり、駆動ＩＣ１４としては例えばローム株式会社製の型番ＢＡ６８１１Ｆが使用される。
【００１９】
第１の実施形態ではコイル１７、１８に流れる電流の経路にトランジスタ１５を挿入して、コイル１７、１８に流れる電流をオンオフする構成になっている。トランジスタ１５のベース端子は回転数制御回路２０で制御される。
【００２０】
回転数制御回路２０は、温度センサとしてのサーミスタ２２、演算増幅器２６、コンパレータ２９、ダイオード３０、抵抗２１、２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８で構成されている。演算増幅器２６、抵抗２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８は良く知られた三角波発生回路を構成し、演算増幅器２６の出力はハイレベルとロウレベルを繰返すことによって方形波信号を出力し、コンデンサ２８と抵抗２７の接続点の端子には三角波もしくは充電波形の信号電圧が発生する。
【００２１】
三角波発生回路の動作を図２を用いて説明すると、例えば電源電圧が１２Ｖで、抵抗２３、２４、２５の抵抗値が等しく、演算増幅器２６の出力がロウレベルの場合に０Ｖ、ハイレベルの場合に電源電圧の１２Ｖまで振れる場合は、演算増幅器２６の出力がハイレベルの時は演算増幅器２６の非反転入力端子の電圧は８Ｖになり、演算増幅器２６の出力がロウレベルの時は演算増幅器２６の非反転入力端子の電圧は４Ｖになる。
【００２２】
図２に演算増幅器２６の出力電圧と非反転入力端子の電圧の波形図を示す。抵抗２３と抵抗２４の抵抗値が等しい場合、演算増幅器２６の出力の方形波信号のハイレベルとロウレベルの期間は等しくなる。コンデンサ２８は抵抗２７を通して演算増幅器２６の出力電圧によって充電又は放電されるので、コンデンサ２８の端子には図２の破線で示すような４Ｖと８Ｖの間を上下する三角波にほぼ等しい波形の充放電信号が発生する。
【００２３】
方形波信号と三角波信号（充放電信号）の波形、サーミスタ２２の抵抗２１側の端子電圧及び回転数制御回路２０の端子３３の出力電圧の波形を図３で説明する。図３では、図１４と同様に周囲温度が高温時と常温時と低温時の各信号の波形を表している。方形波と三角波は周囲温度が変わっても波形は変わらないが、サーミスタ２２の抵抗値は温度によって変化する為、サーミスタ２２の端子電圧は高温時は低くなり低温時は高くなる。
【００２４】
図３の波形図で、方形波信号がハイレベルの場合は三角波信号の電圧は上昇し、方形波信号がロウレベルの場合は三角波信号の電圧は低下する。この三角波信号は図１のコンパレータ２９でサーミスタ２２の端子電圧と比較される。即ち、三角波信号はコンパレータ２９の反転入力端子に入力され、サーミスタ２２の端子電圧はコンパレータ２９の非反転入力端子に入力され、三角波信号の電圧がサーミスタ２２の端子電圧より高いとコンパレータ２９の出力はロウレベルになる。コンパレータ２９の出力は回転数制御回路２０の端子３３に供給される。
【００２５】
演算増幅器２６の出力もダイオード３０を通して回転数制御回路２０の端子３３に供給される。従って、演算増幅器２６の出力がロウレベルでもコンパレータ２９の出力がロウレベルでも回転数制御回路２０の端子３３の出力電圧はロウレベルになり、いわゆるワイヤードＯＲの回路を構成している。
【００２６】
図３において、高温時はサーミスタ２２の端子電圧は三角波信号電圧の最低値より低くなり、従ってコンパレータ２９の出力は常にロウレベルになり、端子３３の出力電圧も常にロウレベルになる。端子３３の出力電圧は抵抗を通してトランジスタ１５のベースに供給され、トランジスタ１５を常にオン状態にする。このためコイル１７、１８に流れる電流は回転数制御回路２０でオフにされないのでロータは最高速度で回転し、送風能力も最大となる。
【００２７】
次に図３の常温時にはサーミスタ２２の端子電圧は三角波信号のピーク値と最低値の中間の電圧になり、コンパレータ２９の出力はデューティが約５０％の方形波になる。一方、演算増幅器２６の出力の方形波信号もロウレベルの期間はダイオード３０を通して端子３３の電圧をロウレベルにする。従って端子３３の電圧は図３に示すように、期間Ａでは演算増幅器２６の出力の方形波信号によってロウレベルにされ、期間Ｂではコンパレータ２９によってロウレベルにされる。
【００２８】
このため、端子３３の出力電圧はロウレベルのデューティが約７５％の方形波になる。この出力電圧がトランジスタ１５のベースに供給され、コイルに流れる電流を約７５％のデューティでオンするので、コイル１７、１８に流れる平均電流は高温時の電流の約７５％に減少し、回転数は高温時より低下する。
【００２９】
更に周囲温度が低下して低温時になると、サーミスタ２２の端子電圧は三角波信号のピーク値より高い電圧になり、コンパレータ２９の出力はロウレベルにならない。一方演算増幅器２６の出力の方形波信号は周囲温度の変化に関らず約５０％のデューティでロウレベルになるので、図３に示すように低温時は端子３３は演算増幅器２６の出力の方形波信号で期間Ａの間、ロウレベルになる。このため、コイル１７、１８に流れる電流は約５０％のデューティでオンするのでコイルに流れる平均電流は高温時の電流の約５０％に減少し、回転数は常温時より低下する。
【００３０】
このように、第１の実施形態では、端子３３の出力電圧はサーミスタ２２の端子電圧の変化によってコイルに流れる電流のデューティが変化する。更に、低温時においてもデューティは０％にならないので、従来の駆動回路のように低温時に、ロータの回転が停止する事がない。
【００３１】
尚、トランジスタ１５のコレクタとエミッタ間に接続された抵抗１６は低温時の回転数を調整する為のものでこの抵抗を小さくすれば低温時の回転数を上げる事が出来る。
【００３２】
〔第２の実施形態〕
図４は本発明の第２の実施形態を示す駆動回路の回路図である。第１の実施形態では回転数制御回路２０の出力電圧がロウレベルの時コイル１７、１８に流れる電流がオンになる例であったが、第２の実施形態では回転数制御回路３８の出力電圧がハイレベルの場合にコイル１７、１８に電流が流れる例である。
【００３３】
図４において、駆動ＩＣ３４は例えばローム株式会社製の型番ＢＡ６４０６Ｆで構成され、駆動ＩＣ３４の出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の何れかがハイレベルの時ハイレベルになった出力端子に接続されたトランジスタ３５、３６の何れかがオンになってコイル１７、１８の何れかに電流を流す。トランジスタ３７はコイル１７、１８に流れる電流をオンオフするためのもので、トランジスタ３７のベース入力がハイレベルの場合トランジスタ３７がオンになってコイル電流が流れるが、トランジスタ３７のベース入力がロウレベルの場合はトランジスタ３７がオフになって何れのコイルへも電流は流れない。
【００３４】
回転数制御回路３８はサーミスタ２２、演算増幅器３９、４０、ダイオード４１、４２、抵抗２１、２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８で構成され、演算増幅器３９、抵抗２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８が三角波発生回路を構成しており、この点は第１の実施形態と同様であるが、サーミスタ２２の端子電圧と三角波信号の比較を演算増幅器４０で行い、両演算増幅器３９、４０の何れかの出力がハイレベルの時に回転数制御回路３８の端子３３の出力電圧がハイレベルになる点が第１の実施形態と異なる。
【００３５】
図４において、高温時はサーミスタ２２の端子電圧は三角波信号の最低値より低くなり、従って演算増幅器４０の出力は常にハイレベルになり、端子３３の出力電圧も常にハイレベルになる。端子３３の出力電圧はトランジスタ３７のベースに供給され、トランジスタ３７を常にオン状態にする。このためコイル１７、１８に流れる電流は回転数制御回路３８でオフにされないのでロータは最高速度で回転する。
【００３６】
周囲温度が低下して低温時になると、サーミスタ２２の端子電圧は三角波信号のピーク値より高い電圧になり、演算増幅器４０の出力は常にロウレベルになってハイレベルにならない。一方、演算増幅器３９の出力は周囲温度の変化に関らず約５０％のデューティでハイレベルになるので、低温時は端子３３の出力電圧は演算増幅器３９の出力によって約５０％のデューティでハイレベルになる。従ってトランジスタ３７を約５０％のデューティでオンする。このため、コイル１７、１８に流れる電流は約５０％のデューティでオンするのでコイルに流れる平均電流は高温時の約５０％に減少し、回転数は低下する。
【００３７】
次に常温時にはサーミスタ２２の端子電圧は三角波信号のピーク値と最低値の中間の電圧になり、演算増幅器４０の出力はデューティが約５０％の方形波になる。端子３３は演算増幅器３９、４０の両方の出力でハイレベルになる。演算増幅器３９の出力も演算増幅器４０の出力もデューティは約５０％であるが、両方のハイレベルになる期間は第１の実施形態と同様に期間の一部が互いに重なっているため、端子３３にはハイレベルのデューティが約７５％である方形波信号が出力される。このため、常温時には約７５％のデューティで電流がコイル１７、１８に流れ、ロータは高温時と低温時のそれぞれの回転数の間の回転数で回転することになる。
【００３８】
この第２の実施形態では２個の演算増幅器３９、４０で回転数制御回路３８を構成することができるので、市販されている２個入りの安価な演算増幅器を使用できる利点がある。
【００３９】
〔第３の実施実施形態〕
図５は本発明の第３の実施形態を示す駆動回路の回路図である。第３の実施形態は第１の実施形態と同様に回転数制御回路の出力電圧がロウレベルの時コイルに流れる電流がオンになる例であるが、コイルの駆動方式が単相全波の回路に適用した点が第１の実施形態と異なる。
【００４０】
図５において、駆動ＩＣ３４は例えばローム株式会社製のＢＡ６４０６Ｆで構成され、駆動ＩＣ３４の二つの出力がトランジスタ４３、４４のそれぞれのベースを駆動すると共にスイッチ素子４９、５０をそれぞれ駆動する。トランジスタ４３、４４のコレクタはそれぞれスイッチ素子４７、４８に接続され、スイッチ素子４７、４８をそれぞれ駆動する。
【００４１】
単相の二つのコイル５１、５２は直列に接続され、一端はスイッチ素子４７、４９の接続点に接続され、他端はスイッチ素子４８、５０の接続点に接続されており、スイッチ素子４９、５０は駆動ＩＣ３４から入力される信号がハイレベルの時オンになり、スイッチ素子４７、４８はトランジスタ４３、４４のコレクタから入力される信号がロウレベルの時オンになる。
【００４２】
駆動ＩＣ３４の二つの出力は交互にハイレベルになり、トランジスタ４３のベースに接続された駆動ＩＣ３４の出力がハイレベルになるとスイッチ素子５０がオンになる。同時にトランジスタ４３もオンになり、トランジスタ４３のコレクタ電圧はロウレベルになり、スイッチ素子４７がオンになる。このため、電流は電源端子１１からスイッチ素子４７を通ってコイル５１及びコイル５２に流れ、スイッチ素子５０を経由してグランド端子１２に流れる。
【００４３】
一方、トランジスタ４４のベースに接続された駆動ＩＣ３４の出力がハイレベルになるとスイッチ素子４９がオンになる。同時にトランジスタ４４もオンになり、トランジスタ４４のコレクタ電圧はロウレベルになり、スイッチ素子４８がオンになる。このため、電流は電源端子１１からスイッチ素子４８を通ってコイル５２及びコイル５１に流れ、スイッチ素子４９を経由してグランド端子１２に流れる。このようにコイルの駆動方式が単相全波の回路ではコイル５１、５２に方向の異なる電流を交互に流して回転トルクを得る。
【００４４】
回転数制御回路５４はサーミスタ２２、コンパレータ５５、５６、ダイオード３０、抵抗２１、２３、２４、２５、２７、５７及びコンデンサ２８で構成されている。コンパレータ５５の出力はプルアップ抵抗５７でプルアップされているため、第１及び第２の実施形態の演算増幅器２６、３９と同様な動作を行う。このため、コンパレータ５５は抵抗２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８と共に三角波発生回路を構成している。
【００４５】
回転数制御回路５４は第１の実施形態の回転数制御回路２０と同様に、サーミスタ２２の端子電圧と三角波信号の比較をコンパレータ５６で行い、コンパレータ５５、５６の出力の何れかがロウレベルの時に端子３３の出力電圧がロウレベルになる。
【００４６】
回転数制御回路５４の端子３３の出力電圧がロウレベルになると、トランジスタ４３、４４のどちらかのエミッタに電流が流れ、それぞれのコレクタのどちらかの電圧がロウレベルになり、スイッチ素子４７、４８の何れかがオンになる。逆に端子３３がハイレベルの場合は、トランジスタ４３、４４の両方に電流が流れないため、両方のコレクタ電圧はハイレベルのままで、スイッチ素子４７、４８の両方ともオンにならない。このためコイル５１、５２には電流は流れない。このように回転数制御回路５４の端子３３の出力電圧でコイル５１、５２に流れる電流をオンオフできる。
【００４７】
図５で、高温時はサーミスタ２２の端子電圧は三角波信号の最低値より低くなり、従ってコンパレータ５６の出力は常にロウレベルになり端子３３の出力電圧も常にロウレベルになる。端子３３の出力電圧はトランジスタ４３、４４のエミッタに供給され、トランジスタ４３、４４の一方のコレクタをロウレベルにし、スイッチ素子４７、４８の何れかをオン状態にする。このためコイル５１、５２に流れる電流は回転数制御回路５４でオフにされないのでロータは最高速度で回転する。
【００４８】
周囲温度が低下して低温時になると、サーミスタ２２の端子電圧は三角波信号のピーク値より高い電圧になり、コンパレータ５６の出力は常にハイレベルになりロウレベルにならない。一方、コンパレータ５５の出力は周囲温度の変化に関らず約５０％のデューティでロウレベルになるので、低温時は端子３３はコンパレータ５５の出力によって約５０％のデューティでロウレベルになる。このため、コイル５１、５２に流れる電流は約５０％のデューティでオンするのでコイル５１、５２に流れる平均電流は高温時の約５０％に減少し、回転数は低下する。
【００４９】
次に常温時にはサーミスタ２２の端子電圧は三角波信号のピーク値と最低値の中間の電圧になり、コンパレータ５６の出力はデューティが約５０％の方形波になる。端子３３はコンパレータ５５、コンパレータ５６の両方の出力でロウレベルになる。コンパレータ５５の出力もコンパレータ５６の出力もデューティは約５０％であるが、両方のロウレベルになる期間は第１の実施形態と同様に期間の一部が互いに重なっているため、端子３３にはロウレベルのデューティが約７５％の方形波が出力される。このため、常温時にはコイルへの電流は約７５％のデューティで流れ、ロータは高温時と低温時の回転数の間の回転数で回転する。
【００５０】
図５の第３実施形態の利点は、２個のコンパレータ５５、５６で回転数制御回路５４を構成することができ、市販されている２個入りの安価なコンパレータを使用できる点である。
【００５１】
〔第４の実施形態〕
図６は第１の実施形態における回転数制御回路２０の接続を変えて同じ機能を持つ回路を構成したもので、回転数制御回路のみを取出した回路図である。
【００５２】
図１の回転数制御回路２０では演算増幅器２６の出力がロウレベルの場合にダイオード３０を通して端子３３をロウレベルにしていたが、図６の第４の実施形態では、ダイオード３０をコンパレータ２９の非反転入力端子に接続し、コンパレータ２９の出力をロウレベルにするようにしている。
【００５３】
演算増幅器２６の出力がハイレベルの場合はダイオード３０によって演算増幅器２６の電圧は遮られ、コンパレータ２９の非反転入力は演算増幅器２６の出力の影響を受けず、サーミスタ２２の端子電圧のみがコンパレータ２９の非反転入力端子に入力され、サーミスタ２２の端子電圧と三角波信号がコンパレータ２９で比較され、比較結果に応じたコンパレータ２９の出力電圧が端子３３に供給される。
【００５４】
演算増幅器２６の出力がロウレベルの場合には演算増幅器２６の出力はダイオード３０を通してコンパレータ２９の非反転入力をほぼ０Ｖにし、コンパレータ２９の出力をロウレベルにする。従って、演算増幅器２６の出力がロウレベルでも端子３３の出力電圧はロウレベルになり、図１の第１の実施形態の回転数制御回路２０と同じ機能を果たす。
【００５５】
〔第５、第６の実施形態〕
第１〜第４の実施形態では、三角波発生回路で作られる方形波信号は、抵抗２３と抵抗２４の値を等しく選ぶ事で方形波のデューティを約５０％にしてハイレベルとロウレベルの期間をはほぼ等しくしていた。方形波信号のハイレベルとロウレベルの期間によって低温時の回転数は決まるので、低温時の回転数を極端に低くしたい場合や高温時の回転数に近い回転数で回転させたい場合は、三角波発生回路のハイレベルとロウレベルの期間を異なる時間にする必要が有る。
【００５６】
第５の実施形態及び第６の実施形態では、方形波のデューティを変える手段を有し、低温時の回転数を選択できる三角波発生回路を使用した回転数制御回路の例である。
【００５７】
図７は第５の実施形態の駆動回路における回転数制御回路のみを取出した回路図であり、回転数制御回路以外の構成と接続は第１の実施形態と同様である。図７では、第１の実施形態の回転数制御回路２０における演算増幅器２６と抵抗２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８で構成された三角波発生回路に、ダイオード５９と抵抗５８との直列回路を抵抗２７の両端に接続して、方形波信号のロウレベルのデューティを５０％より小さくした具体例である。
【００５８】
図８は第５の実施形態の三角波発生回路の波形図を示す。コンデンサ２８が充電される場合は抵抗２７を通してコンデンサ２８に電流が流れ込む。従ってコンデンサ２８が充電される期間は図２の場合と同じ長さになる。一方、コンデンサ２８が放電される場合はダイオード５９が導通状態になるため、抵抗２７と抵抗５８の両方の抵抗を通して電流が流れ出る。このため、コンデンサ２８の放電は第一の実施例に比べて急速に行われ、コンデンサ２８が放電される期間は第１の実施形態に比べて短くなる。従って、図８の波形図のように方形波信号のロウレベルの期間はハイレベルの期間に比較して短くなり、ロウレベルのデューティは５０％以下になる。このように第５の実施形態では方形波信号のロウレベルのデューティを第１の実施形態より小さくでき、低温時におけるロータの回転数を下げることができる。
【００５９】
図９は第６の実施形態の回転数制御回路のみを取出した回路図であり、回転数制御回路以外の構成と接続は第１の実施形態と同様である。図９において、第１の実施形態における回転数制御回路２０の、演算増幅器２６、抵抗２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８で構成された三角波発生回路に、ダイオード６１と抵抗６０との直列回路を抵抗２７の両端に接続して、方形波のロウレベルのデューティを５０％より大きくした具体例であり、ダイオード６１の向きが第５の実施形態の場合と逆になっている。
【００６０】
コンデンサ２８が放電される場合は抵抗２７を通してコンデンサ２８から電流が流れ出る。従ってコンデンサ２８が放電される期間は第１の実施形態と同じ長さになる。一方、コンデンサ２８が充電される場合はダイオード６１が導通状態になるため、抵抗２７と抵抗６０の両方の抵抗を通して電流が流れ込む。このため、コンデンサ２８の充電は第１の実施形態に比べて急速に行われ、コンデンサ２８が充電される期間は第１の実施形態に比べて短くなる。従って、方形波信号のハイレベルの期間はロウレベルの期間に比較して短くなり、ロウレベルのデューティは５０％より大きくなる。このように第６の実施形態では方形波信号のロウレベルのデューティを第１の実施形態より大きくでき、低温時におけるロータの回転数を上げることができる。
【００６１】
〔第７の実施形態〕
第１〜第６の実施形態の三角波発生回路で作られる三角波信号の傾斜は、指数関数状あるいはほぼ直線状に上昇又は下降する。これに対して第７の実施形態では、三角波信号の傾斜を任意に湾曲させ、温度による回転数の変化の状況を任意に設定できるようにしたものである。回転数の変化の状況の例としては、例えば高温から温度を下げていくと温度が高い範囲では急速に回転数が低下し、低温では回転数がゆっくり低下するというような、温度の変化に対する回転数の変化の状況を設定できる。
【００６２】
図１０は第７の実施形態の回転数制御回路のみを取出した回路図であり、回転数制御回路以外の構成と接続は第１の実施形態と同様である。図１０において、第１の実施形態における回転数制御回路２０の、演算増幅器２６、抵抗２３、２４、２５、２７及びコンデンサ２８で構成された三角波発生回路に、ダイオード５９と抵抗５８との直列回路を抵抗２７の両端に接続し、抵抗５８とダイオード５９の接続点とグランドの間にコンデンサ６２を接続して、三角波信号の充電時の波形を湾曲させた具体例である。また、この回路は、第５の実施形態（図７）における抵抗５８とダイオード５９の接続点とグランドの間にコンデンサ６２を接続した回路でもある。
【００６３】
図１１に第７の実施形態における三角波発生回路の波形図を示す。第１の実施形態ではコンデンサ２８が充電される場合は抵抗２７を通してコンデンサ２８に電流が流れ込んだが、第７の実施形態では抵抗２７を通して流れ込む電流はコンデンサ２８に流れ込む一方、抵抗５８を通してコンデンサ６２にも流れ込む。このため、コンデンサ２８の電圧は充電が開始された直後は第１の実施形態に比較してゆっくり立上る。
【００６４】
抵抗５８を通してコンデンサ６２が十分に充電されると抵抗２７を通して流れ込む電流の多くの部分がコンデンサ２８に流れ込み、コンデンサ２８の電圧は第１の実施形態とほぼ同程度の傾斜で上昇する。このため、図１１の波形図のようにコンデンサ２８の端子電圧、つまり演算増幅器２６の反転入力端子の電圧が上昇する場合は下に向かって湾曲した擬似三角波の波形になる。コンデンサ２８が放電される場合は、コンデンサ６２はダイオード５９によって短時間で放電されるため、コンデンサ６２の影響は現れず、第５の実施形態（図７）と同様な傾斜でコンデンサ２８の端子電圧は低下する。
【００６５】
図１２は図１１の演算増幅器２６の反転入力の電圧とサーミスタ２２の端子電圧を比較した場合のコンパレータ２９の出力波形を５通りの温度について表した波形図である。同図における温度Ｔ１とは温度が高温から低下してロータの回転数が最高速度の回転数から低下し始める温度である。又、温度Ｔ２とは常温の温度と温度Ｔ１との間の温度である。
【００６６】
サーミスタ２２で検知した温度が高温の場合は、サーミスタ２２の端子電圧は低くなり、演算増幅器２６の反転入力端子の擬似三角波信号の最低値より低くなる。このためコンパレータ２９の出力は図１２のようにロウレベルになる。
【００６７】
サーミスタ２２で検知した温度がＴ１の温度の場合は、サーミスタ２２の端子電圧は、演算増幅器２６の反転入力端子の擬似三角波信号の最低値とほぼ等しくなる。このためコンパレータ２９の出力は図１２のように短い期間ハイレベルになる。
【００６８】
サーミスタ２２で検知した温度がＴ２の温度の場合は、サーミスタ２２の端子電圧は、演算増幅器２６の反転入力端子の擬似三角波信号の最低値よりわずかに高い電圧になるが、擬似三角波信号は下に向かって湾曲した形状であるため、最低値からわずかに高くてもコンパレータ２９の出力がハイレベルになる期間は図１２のように急激に広くなる。
【００６９】
サーミスタ２２で検知した温度が常温の場合は、擬似三角波信号が下に向かって湾曲した形状でない場合はコンパレータ２９の出力はロウレベルのデューティがほぼ５０％になるが、本実施形態では下に向かって湾曲した形状となるため、コンパレータ２９の出力は図１２のようにロウレベルのデューティが５０％以下になる。
【００７０】
サーミスタ２２で検知した温度が低温の場合は、サーミスタ２２の端子電圧は高くなり、演算増幅器２６の反転入力端子の擬似三角波信号のピーク値より高くなる。このためコンパレータ２９の出力は図１２のようにハイレベルになる。
【００７１】
このように第７の実施形態では温度を高温から下げていくと、コンパレータ２９の出力がハイレベルになるデューティは急激に大きくなる。このため、高温から温度を下げていくと温度が高い範囲ではロータの回転数は急速に低下する。一方低温では回転数がゆっくり低下する。このような特性は、温度が高くなった場合に熱暴走を防ぐため急激に回転数を上げて冷却したいような半導体の冷却装置に適する。
【００７２】
尚、図１０に示した第７の実施形態では、擬似三角波信号を下に向かって湾曲させた波形の場合であるが、この擬似三角波信号を種々の形状に変化させることで回転数の変化の状況を任意に設定できる。
【００７３】
以上、本発明に従う実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるのは言うまでもない。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、低温時でもロータを低速で回転させることができ、ファンモータのように周囲温度に応じてロータの回転を変化させ送風量を変化させる場合に、低温時でもロータの回転を停止させず低い回転数で回転させて、空気を循環させたいという用途に適用することができる。又、低温時のロータの低速回転数を任意に選択する事ができ、さらに温度の変化に対する回転数の変化の状況を任意に設定する事も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＣモータ駆動回路の第１の実施形態を示す全体回路図である。
【図２】図１における三角波発生回路の波形図である。
【図３】図１における高温時、常温時及び低温時の動作説明用の波形図である。
【図４】本発明のＤＣモータ駆動回路の第２の実施形態を示す全体回路図である。
【図５】本発明のＤＣモータ駆動回路の第３の実施形態を示す全体回路図である。
【図６】本発明のＤＣモータ駆動回路の第４の実施形態を示す回転数制御回路の回路図である。
【図７】本発明のＤＣモータ駆動回路の第５の実施形態を示す回転数制御回路の回路図である。
【図８】図７の三角波発生回路の波形図である。
【図９】本発明のＤＣモータ駆動回路の第６の実施形態を示す回転数制御回路の回路図である。
【図１０】本発明のＤＣモータ駆動回路の第７の実施形態を示す回転数制御回路の回路図である。
【図１１】図１０の三角波発生回路の波形図である。
【図１２】図１０のコンパレータの出力の波形図である。
【図１３】従来のＤＣモータ駆動回路を示すブロック図である。
【図１４】図１３における高温時、常温時及び低温時の動作説明用の波形図である。
【符号の説明】
１３　ホール素子
１４、３４　駆動ＩＣ
１５、３７、４３、４４　トランジスタ
１７、１８、５１、５２　コイル
２０、３８、５４　回転数制御回路
２２　サーミスタ
２９、５６　コンパレータ
４０　演算増幅器

Claims (3)

1. ロータを回転させるためにロータの回転位置に従ってコイルへの通電を制御する駆動回路部を有し、温度センサの検出温度に応じてロータの回転速度を可変するＤＣモータの駆動制御回路であって、
   方形波信号と三角波信号又は充電波形信号とを生成する信号発生手段と、前記温度センサの出力電圧と前記三角波信号又は充電波形信号の電圧とを比較する比較手段と、前記方形波信号と前記比較手段の出力の両方で前記コイルに流す電流をオンオフする通電制御回路で構成され、少なくとも低温時における電流のオンオフが方形波信号に基づいて行われるようにしたＤＣモータの駆動回路。
2. 前記方形波信号のデューティを変える手段を有し、低温時の前記ロータの回転数が可変設定される請求項１記載のＤＣモータの駆動回路。
3. 前記三角波信号又は充電波形信号の増減の傾きを任意に湾曲させる手段を有し、温度変化に対する前記ロータの回転数の変化の状況を任意に選択可能とした請求項１又は請求項２記載のＤＣモータの駆動回路。

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