JP2006174648A - 回転速度制御回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源電圧の大きさに応じて、振幅の上限電圧または下限電圧のうち少なくとも一方が変化する三角波を発生する三角波発生回路と、電源電圧に依存しない基準電圧と三角波との大小比較を行い、三角波が基準電圧よりも大きい場合に一方の論理値を出力し、三角波が基準電圧より小さい場合に他方の論理値を出力する比較回路と、を備え、電源電圧の大きさに応じた駆動電流をモータの駆動コイルに供給する駆動電流供給回路は、比較回路の出力が一方の論理値である時に駆動コイルに駆動電流を供給し、比較回路の出力が他方の論理値である時に駆動コイルへの駆動電流の供給を停止し、電源電圧の低下に従って、比較回路の出力における一方の論理値のデューティを減少させることで、駆動コイルに供給する駆動電流を減少させる。
【選択図】 図1
Description
このような、ファンモータのモータドライバ(回転速度制御回路)は、例えば発熱体の発熱量に応じて大きさの変化する電源電圧を用いることで、モータの駆動電流および回転数を変化させている(例えば特許文献1参照)。
図1を参照しつつ、本発明の第1実施形態の回転速度制御回路の構成について説明する。図1は、本発明の回転速度制御回路の構成の一例を示すブロック図である。
ダイオード132のアノードは駆動コイル116の他端に接続され、カソードはNPNトランジスタ110のコレクタに接続されている。
ダイオード134のアノードはNPNトランジスタ112のエミッタに接続され、カソードは駆動コイル116の一端に接続されている。
ダイオード136のアノードはNPNトランジスタ114のエミッタに接続され、カソードは駆動コイル116の他端に接続されている。
なお、電源電圧VCC以外の電源から基準電圧VREGを発生してもよい。
なお、基準電圧発生回路100に、バンドギャップ型の基準電圧回路を使用して基準電圧VREGを得る場合について説明したが、バンドギャップ型以外の基準電圧発生回路100を使用して、電源電圧VCCに依存しない基準電圧VREGを発生してもよい。
三角波発生回路102は、定電流回路200、218、222、PNP型バイポーラトランジスタ(以下、PNPトランジスタとする)202、204、NPNトランジスタ206、208、216、224、抵抗210、212、214、逆流防止用のダイオード220を有している。
PNPトランジスタ202のエミッタは定電流回路200に接続され、PNPトランジスタ202のコレクタはNPNトランジスタ206のコレクタと接続されている。またPNPトランジスタ202のベースは電源電圧VCCと接地GND間に直列接続された抵抗210と抵抗212の接続点(以下A点とする)と接続されている。
PNPトランジスタ204のエミッタは定電流回路200に接続され、PNPトランジスタ204のコレクタはNPNトランジスタ208のコレクタと接続されている。また、PNPトランジスタ204のベースは、コンデンサ120の非接地側の電極(以下B点とする)と接続されている。
NPNトランジスタ206とNPNトランジスタ208は、NPNトランジスタ208がダイオード接続された電流ミラー回路を構成しており、NPNトランジスタ206とNPNトランジスタ208のエミッタは共に接地GNDされている。なお、NPNトランジスタ206とNPNトランジスタ208はトランジスタサイズ比が等しいこととする。
定電流回路222(『第2の定電流回路』)はB点と接地GNDとの間に接続され、定電流I2より小さい定電流I3(『第2の定電流』)を発生する(例えば定電流I2:定電流I3=2:1とする)。
NPNトランジスタ216のコレクタは抵抗214を介してA点に接続されている。またNPNトランジスタ216、224のエミッタは共に接地GNDされている。
A点の電圧(『比較電圧』)がB点の電圧より高い場合、PNPトランジスタ204がオンとなりPNPトランジスタ202がオフとなる。そして、電流ミラー回路を構成するNPNトランジスタ208、NPNトランジスタ206がオンし、NPNトランジスタ206は、PNPトランジスタ208のコレクタ電流と等倍の電流を流そうとする。よってNPNトランジスタ216とNPNトランジスタ224はベースに電流が供給されないので、ともにオフとなる。
また、NPNトランジスタ216(『比較電圧設定回路』)がオフとなるので、A点の電圧は電源電圧VCCを抵抗210と抵抗212で分圧した電圧(A1とする)となる。
A点の電圧がB点の電圧より低い場合、PNPトランジスタ202がオンとなりPNPトランジスタ204がオフとなる。PNPトランジスタ204がオフするので、電流ミラー回路を構成するNPNトランジスタ208、NPNトランジスタ206がともにオフとなる。
NPNトランジスタ202のコレクタ電流はNPNトランジスタ216とNPNトランジスタ224のベースに供給され、NPNトランジスタ216とNPNトランジスタ224はともにオンとなる。
NPNトランジスタ224がオンするので、定電流I2がNPNトランジスタ224のコレクタ電流として流れる。よって、コンデンサ120は定電流回路222で発生する定電流I3で放電されることになる。
また、NPNトランジスタ216がオンするので、A点の電圧は抵抗210の抵抗値と、抵抗212および抵抗214を並列接続した抵抗値とによって電源電圧VCCを分圧した電圧(A2とする)になる。なお、A2はA1より低い電圧である。
比較回路104は、定電流回路230、PNPトランジスタ232、234、NPNトランジスタ236、238、抵抗240、242を有している。
PNPトランジスタ232のエミッタは定電流回路230に接続され、PNPトランジスタ232のコレクタは、NPNトランジスタ236のコレクタに接続されている。また、PNPトランジスタ232のベースには三角波発生回路102のB点の電圧が印加される。
PNPトランジスタ234のエミッタは定電流回路230に接続され、PNPトランジスタ232のコレクタは、NPNトランジスタ238のコレクタに接続されている。また、PNPトランジスタ234のベースには、基準電圧VREGを抵抗240と抵抗242で分圧したC点の電圧が印加される。基準電圧VREGは、電源電圧VCCに依存しない一定の電圧なので、C点の電圧も電源電圧VCCに依存しない一定の電圧となる。
NPNトランジスタ236とNPNトランジスタ238は、NPNトランジスタ236がダイオード接続された電流ミラー回路を構成しており、NPNトランジスタ236とNPNトランジスタ238のエミッタは共に接地GNDされている。また、NPNトランジスタ236とNPNトランジスタ238はトランジスタサイズ比が等しいとする。
そして、NPNトランジスタ238のコレクタから比較回路104の出力電圧が出力される。
次に比較回路104の動作について説明する。
B点の電圧がC点の電圧より低い場合には、PNPトランジスタ232がオンとなりPNPトランジスタ234がオフとなる。PNPトランジスタ232がオンとなるので、電流ミラー回路を構成するNPNトランジスタ236、238が共にオンとなる。NPNトランジスタ238はNPNトランジスタ236のコレクタ電流と等倍のコレクタ電流を流そうとする。従ってNPNトランジスタ238のコレクタの電圧レベルが低下し、比較回路104の出力は「LOWレベル(以下Lとする)」となる。
B点の電圧がC点の電圧より高い場合には、PNPトランジスタ234がオンとなりPNPトランジスタ232がオフとなる。PNPトランジスタ232がオフとなるので、電流ミラー回路を構成するNPNトランジスタ236、NPNトランジスタ238が共にオフとなる。従って、NPNトランジスタ234のコレクタ電流によってNPNトランジスタ238のコレクタの電圧レベルが上昇し、比較回路104の出力は「HIGHレベル(以下Hとする)」となる。
図1、図2、図4(a)、(b)を用いて回転速度制御回路の動作について説明する。
そして、図4(b)に示すようにB点の電圧の方がC点より高い場合には比較回路から「H」の信号が出力され、B点の電圧の方がC点より低い場合には「L」の信号が出力される。
制御回路106は、NPNトランジスタ108、110、112、114のオン、オフを制御することで電源電圧VCCに応じた駆動電流を駆動コイル116に供給している。さらに制御回路106は、例えばNPNトランジスタ114がオンとなる期間において、比較回路104の出力が「H」の時にはNPNトランジスタ108をオンさせ、比較回路104の出力が「L」の時にはNPNトランジスタ108をオフさせる。
図6は本発明の第2実施形態における三角波発生回路および比較回路の構成の一例を示す回路図である。なお、第1実施形態と同じ構成の部分には、同一符号を付して説明を省略する。
図6に示す本発明の第2実施形態における三角波発生回路302は、図2に示す三角波発生回路102の抵抗214を、逆流防止用ダイドード250としたものである。なおダイオード250のアノードは、A点に接続され、ダイオード250のカソードはNPNトランジスタ216のコレクタに接続されている。
一方、B点の電圧>A点の電圧の場合、NPNトランジスタ216がオンとなる。すると、A点には、NPNトランジスタ216のコレクタ−エミッタ間電圧と、ダイオード250の順方向電圧との加算電圧が三角波の下限電圧として設定される。従って、この場合A点の電圧は電源電圧VCCに依存しない一定の値となる。
なお、図7(a)はB点の電圧とC点の電圧との関係を説明するための図であり、図7(b)は比較回路104の出力を示す図である。
一方、C点の電圧は一定であるので、このB点の電圧とC点の電圧との大小を比較した比較回路104の出力は図7(b)に示す実線から、例えば破線に変化する。つまり、電源電圧VCCが低下すると、比較回路104の出力の1周期当たりにおける「H」の割合が減少することになる。そして、比較回路104の比較結果は制御回路106に出力される。
また、上限電圧を一定の電圧とし、下限電圧のみ電源電圧VCCに依存して変化させても、同様に電源電圧VCCの変化に対するモータの回転速度の変化の割合を可変とすることができる。
また、図8は本発明の第3実施形態における回転速度制御回路の構成の一例を示すブロック図である。なお、第1実施形態と同じ構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
図8に示す回転速度制御回路は、基準電圧発生回路400、三角波発生回路402、比較回路404、制御回路106、NPNトランジスタ108、110、112、114を有している。
三角波発生回路402は、コンデンサ120における充電と放電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、後述するように基準電圧REGを用いて発生するので、電源電圧VCCの大きさに依存せず一定の電圧振幅となる。
比較回路404は、電源電圧VCCと、三角波発生回路402から出力される三角波との大小の比較を行い、比較結果を制御回路106に出力する。
また、C点に現れる電圧は電源電圧VCCを抵抗240と抵抗242で分圧した電圧となり、PNPトランジスタ234のベースに印加される。
そして、比較回路404は、B点の電圧と、電源電圧VCC依存するC点の電圧との大小の比較を行う。
三角波発生回路402のA点に上限電圧が設定される場合には定電流I2と定電流I3の差分の電流でコンデンサ120を充電し、またA点に下限電圧が設定される場合には定電流I3でコンデンサ120を放電する。以上の動作を繰り返すことによって、B点の電圧は図10(a)に示すように電源電圧VCCに依存しない三角波となる。
一方、B点の電圧<C点の電圧の場合、PNPトランジスタ232がオン、PNPトランジスタ234、および電流ミラー回路を構成するNPNトランジスタ436、438がオフとなる。よって、比較回路404から「H」の信号が出力される。
このように、電源電圧VCCに依存しない三角波と、電源電圧VCCに依存する基準電圧REGとを比較することでも、第1実施形態と同様に、電源電圧VCCの変化に対するモータの回転速度の変化の割合を可変とすることができる。
102 三角波発生回路
104 比較回路
106 制御回路
108、110、112、114 NPNトランジスタ
116 駆動コイル
120 コンデンサ
200、218、222、230 定電流回路
202、204、232、234 PNPトランジスタ
206、208、216、224、236、238 NPNトランジスタ
130、132、134、136、220 ダイオード
210、212、214、240、242 抵抗
Claims (6)
- 電源電圧の大きさに応じた駆動電流をモータの駆動コイルに供給する駆動電流供給回路を備え、前記電源電圧に応じて前記モータの回転速度を可変とする回転速度制御回路において、
前記電源電圧の大きさに応じて、振幅の上限電圧または下限電圧のうち少なくとも一方が変化する三角波を発生する三角波発生回路と、
前記電源電圧に依存しない基準電圧と前記三角波との大小比較を行い、前記三角波が前記基準電圧よりも大きい場合に一方の論理値を出力し、前記三角波が前記基準電圧より小さい場合に他方の論理値を出力する比較回路と、
を備え、
前記駆動電流供給回路は、
前記比較回路の出力が前記一方の論理値である時に前記駆動コイルに前記駆動電流を供給し、前記比較回路の出力が前記他方の論理値である時に前記駆動コイルへの前記駆動電流の供給を停止し、
前記電源電圧の低下に従って、前記比較回路の出力における前記一方の論理値のデューティを減少させることで、前記駆動コイルに供給する前記駆動電流を減少させる、
ことを特徴とする回転速度制御回路。 - 前記三角波発生回路は、
コンデンサに直列接続され、第1の定電流で前記コンデンサを充電する第1の定電流回路と、
前記コンデンサに並列接続され、前記第1の定電流より小さい第2の定電流で前記コンデンサを放電させる第2の定電流回路と、
前記三角波の前記上限電圧または下限電圧となる比較電圧と、前記コンデンサの充電電圧との大きさの比較を行う三角波用比較回路と、
前記コンデンサの充電電圧が前記比較電圧より大であることを示す前記三角波用比較回路の出力に基づいて、前記コンデンサへの前記第1の定電流の供給を禁止し、前記コンデンサの充電電圧が前記比較電圧より小であることを示す前記三角波用比較回路の出力に基づいて、前記コンデンサに前記第1の定電流を供給させる充放電切替回路と、
前記コンデンサの充電電圧が前記比較電圧より大であることを示す前記三角波用比較回路の出力に基づいて、前記比較電圧を前記下限電圧に設定し、前記コンデンサの充電電圧が前記比較電圧より小であることを示す前記三角波用比較回路の出力に基づいて、前記比較電圧を前記上限電圧に設定する比較電圧設定回路と、
を備え、
前記三角波は、
前記上限電圧と前記下限電圧の間で前記コンデンサを交互に充電、放電させることによって得られる電圧である、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転速度制御回路。 - 前記上限電圧および前記下限電圧は、
前記電源電圧を、異なる分圧比で分圧することによって得られる電圧であり、
前記比較電圧設定回路は、
前記コンデンサの充電電圧が前記上限電圧より大であることを示す前記三角波用比較回路の出力に基づいて、前記比較電圧を前記下限電圧に設定し、前記コンデンサの充電電圧が前記下限電圧より小であることを示す前記三角波用比較回路の出力に基づいて、前記比較電圧を前記上限電圧に設定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の回転速度制御回路。 - 前記比較回路は、
前記コンデンサの充電電圧と、前記基準電圧との大小に応じて動作する差動回路と、
前記コンデンサの充電電圧が前記基準電圧より大であることを示す前記差動回路の出力に基づいて前記一方の論理値を出力し、前記コンデンサの充電電圧が前記基準電圧より小であることを示す前記差動回路の出力に基づいて前記他方の論理値を出力する出力回路と、
を備え、
前記駆動電流供給回路は、
前記出力回路の出力が前記一方の論理値である時に前記駆動コイルに前記駆動電流を供給し、前記出力回路の出力が前記他方の論理値である時に前記駆動コイルへの前記駆動電流の供給を停止することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の回転速度制御回路。 - 前記基準電圧は、
バンドギャップ型基準電圧回路によって得られる電圧であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の回転速度制御回路。 - 電源電圧の大きさに応じた駆動電流をモータの駆動コイルに供給する駆動電流供給回路を備え、前記電源電圧に応じて前記モータの回転速度を可変とする回転速度制御回路において、
前記電源電圧に依存しない三角波を発生する三角波発生回路と、
前記電源電圧に応じて電圧値が変化する直流電圧と、前記三角波との大小比較を行い、前記三角波が前記直流電圧よりも大きい場合に一方の論理値を出力し、前記三角波が前記直流電圧より小さい場合に他方の論理値を出力する比較回路と、
を備え、
前記駆動電流供給回路は、
前記比較回路の出力が前記他方の論理値である時に前記駆動コイルに前記駆動電流を供給し、前記比較回路の出力が前記一方の論理値である時に前記駆動コイルへの前記駆動電流の供給を停止し、
前記電源電圧の低下に従って、前記比較回路の出力における前記他方の論理値のデューティを減少させることで、前記駆動コイルに供給する前記駆動電流を減少させる、
ことを特徴とする回転速度制御回路。
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