JP2007274887A

JP2007274887A - ファンモーターの制御方法およびその装置

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Publication number: JP2007274887A
Application number: JP2007065856A
Authority: JP
Inventors: Chia-Feng Wu; 家豐呉; Yao Lung Huang; 躍龍黄; Min-Shi Tsai; 明熹蔡; Wen-Hsi Huang; 文喜黄
Original assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: TWI339489B; JP4490985B2; US7545112B2; TW200737686A; US20070274694A1

Abstract

【課題】改善したファンモーターの制御方法とその装置を提供する。
【解決手段】本発明におけるファンモーターの制御方法は、周波数が２３ｋＨｚより低い低周波数のクロック信号を発生するステップＳ２０と、前記低周波数のクロック信号を周波数が２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換するステップＳ２１と、前記高周波数の駆動信号をファンモーターに入力し、それを運転させるステップＳ２２と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファンモーターの制御方法に関し、特に、ファンモーターの制御方法およびその装置に関するものである。

現在の電子システムにおけるデータ処理量の増加に伴って、生じる熱量も増していることから、高速で持続的に中断しない多数の電子システムが使用者に求められ、これらの電子システムのための熱放散が重要視されてきている。各種の散熱製品が使用者に提供され、ファンシステムは現在、需要が高い。

図１は、従来のファンシステムを表しており、ファンシステムは、ファンモーター１と、このファンモーター１を制御する制御装置２とにより構成される。制御装置２は、ファンモーター１に電気的に接続され、ファンモーター１の運転を制御する。

制御装置２は、クロック信号発生器２０と、デジタル／アナログコンバータ２１と、駆動ユニット２２とを含む。クロック信号発生器２０は、低周波数のクロック信号Ｓ１を発生することができ、低周波数のクロック信号Ｓ１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号とすることができ、低周波数のクロック信号Ｓ１の周波数は、ここでは、２３ｋＨｚより低く定義される。デジタル／アナログコンバータ２１は、クロック信号発生器２０に電気的に接続され、低周波数のクロック信号Ｓ１（デジタル信号）を受けて、それを電圧信号Ｓ２（アナログ信号）に変換する。駆動ユニット２２は、デジタル／アナログコンバータ２１とファンモーター１との間に電気的に接続され、電圧信号Ｓ２を受ける。駆動ユニット２２によって、電圧信号Ｓ２は増幅されると共に、デジタルからアナログに変換され、低周波数の駆動信号Ｓ３を得る。低周波数の駆動信号Ｓ３は、ファンモーター１に入力され、ファンモーターの運転を駆動、または回転速度を調整する。注意するのは、駆動ユニット２２から出力された低周波数の駆動信号Ｓ３は、非常に低い（すべて約３０〜３００Ｈｚの間である）。下記の数式に基づいて、入力周波数（ｆ）が低い程、リップル電圧（Ｖ_{ｒ（ｐｐ）}）は、高くなり、リップル率が高くなる。よって、ファンモーター１の回転速度は、周波数応答の影響に伴って揺れを生じ、安定度を減少させる。回転速度が低い時、ファンモーター１は雑音と振動の欠点を有する。

また、低周波数の駆動信号Ｓ３を用いてファンモーター１を制御するので、このファンモーター１を、デューティーサイクル０％〜１００％の範囲で制御することができない。ファンモーター１は、３０％〜８０％の範囲内でのみ制御されるので、制御できる回転速度の範囲が制限され、使用者の要求を満たすことができない。よって、改善されたファンシステムが必要とされる。

本発明の目的は、上記欠点を改善したファンモーターの制御方法とその装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、ファンモーターの制御方法を提供する。まず、低周波数のクロック信号を発生し、その周波数は、２３ｋＨｚより低い。続いて、低周波数のクロック信号を高周波数の駆動信号に変換する。高周波数の駆動信号の周波数は、２３ｋＨｚより高い。最後に、高周波数の駆動信号をファンモーターに入力し、ファンモーターを高周波数の駆動信号に基づいて運転させる。

上述の目的を達成するために、本発明は、ファンモーターの制御装置を提供する。ファンモーターの制御装置は、クロック信号発生器と駆動ユニットとを含み、クロック信号発生器は、周波数が２３ｋＨｚより低い低周波数のクロック信号を発生する。駆動ユニットは、低周波数のクロック信号を周波数が２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換する。よって、ファンモーターは、高周波数の駆動信号を受け、運転することができる。

本発明のファンモーターの制御方法とその装置によれば、制御装置によって元の低周波数のクロック信号を２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換する。よって、入力周波数（ｆ）が増加し、リップル電圧が減少する効果が生じる。ファンモーターは、周波数応答の影響に伴って、揺れることがなく、安定度が効果的に上がり、低速時の雑音や振動も現れなくなる。また、人間の耳で受けることができる周波数は、１５ｋＨｚ以上〜２０ｋＨｚの間であり、本発明での２３ｋＨｚの高周波数の駆動信号でのファンモーターの駆動は、騒音が発生する問題をなくすことができる。また、安定度が向上されたことから、使用者は、デューティーサイクル０％〜１００％の全範囲内でファンモーターの回転速度を制御することができる。よって、このファンモーターの制御装置を、より多くのタイプのシステムに供給することができる。

本発明についての目的，特徴，長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図２を参照すると、本発明のファンモーターの制御方法は、周波数が２３ｋＨｚより低い低周波数のクロック信号を発生するステップＳ２０と、低周波数のクロック信号を周波数が２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換するステップＳ２１と、高周波数の駆動信号をファンモーターに入力し、ファンモーターを運転させ、またはファンモーターの回転速度を調整するステップＳ２２と、を含む。

低周波数のクロック信号、または高周波数の駆動信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号とすることができ、特に、高周波数の駆動信号の最も好ましい周波数範囲は、２３ｋＨｚ以上〜３０ｋＨｚ以下とすることができる。

図３を参照すると、本発明の第１実施例では、ファンモーター１の制御装置３が、クロック信号発生器３０と、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）３１と、駆動ユニット３２とにより構成される。

クロック信号発生器３０は、低周波数のクロック信号Ｓ４を発生するが、ここでのクロック信号Ｓ４の周波数は、２３ｋＨｚより低く定義する。デジタル／アナログコンバータ３１は、クロック信号発生器３０に電気的に接続され、デジタル低周波数のクロック信号Ｓ４を受け、それをアナログ電圧信号Ｓ５に変換して出力する。駆動ユニット３２は、デジタル／アナログ変換器３１に電気的に接続され、電圧信号Ｓ５を受けてそれを高周波数の駆動信号Ｓ６に変換し、この高周波数の駆動信号Ｓ６を発生して出力するが、ここでの駆動信号Ｓ６の周波数は、２３ｋＨｚ以上に定義する。ここで説明を補充しなければならないのは、デジタル／アナログコンバータ３１の機能は、駆動ユニット３２により行なうことができ、よって、実施上、デジタル／アナログコンバータ３１を省略でき、（その他の図式を作成して説明を行っていないが、）もう１つの好ましい実施例となる。

高周波数の駆動信号Ｓ６は、ファンモーター１に出力され、ファンモーター１の運転を駆動して、その回転速度を調整することができる。また、高周波数の駆動信号Ｓ６の最も好ましい周波数範囲は、２３ｋＨｚ以上〜３０ｋＨｚ以下である。

駆動ユニット３２は、プロセッサ，集積回路，またはプログラム可能な単一チップからなることができる。駆動ユニット３２がプロセッサまたは集積回路で実施される時、ハードウェア回路の設計によって、低周波数の信号を高周波数の信号に変換することができ、また駆動ユニット３２がプログラム可能な単一チップで実施される時、プログラミング言語を実行（executing）することによって、低周波数の信号を高周波数の信号に変換することができる。

図４を参照すると、本発明の第２実施例では、ファンモーター１の制御装置４が、クロック信号発生器４０と、デジタル／アナログコンバータ４１と、駆動ユニット４２とにより構成される。

クロック信号発生器４０と図３のクロック信号発生器３０の機能が同じであることから、ここでは述べない。

デジタル／アナログコンバータ４１は、クロック信号発生器４０と駆動ユニット４２の間に電気的に接続される。本実施例では、デジタル／アナログコンバータ４１は、ダイオードＤと、コンデンサＣと、レジスタＲとにより構成され、ダイオードＤの第１端子は、クロック信号発生器４０に電気的に接続され、第２端子は、駆動ユニット４２に電気的に接続される。コンデンサＣとレジスタＲの各第１端子は、共にダイオードＤの第２端子に電気的に接続され、且つ、コンデンサＣとレジスタＲの第２端子は、共に接地端子に電気的に接続される。ダイオードＤと、コンデンサＣと、レジスタＲとにより構成されたデジタル／アナログコンバータ４１は、クロック信号発生器４０からのデジタル低周波数のクロック信号Ｓ４を、アナログ電圧信号Ｓ５に変換することができる。

駆動ユニット４２は、デジタル／アナログコンバータ４１とファンモーター１の間に電気的に接続される。本実施例では、駆動ユニット４２は、増幅器４２１と、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）４２２と、周波数コンバータ４２３とにより構成される。増幅器４２１は、電圧信号Ｓ５を受けてそれを増幅する。アナログ／デジタルコンバータ４２２は、増幅後のアナログ電圧信号をデジタルクロック信号に変換する。その後で周波数コンバータ４２３は、デジタルクロック信号を高周波駆動信号Ｓ６に変換し、この高周波駆動信号Ｓ６をファンモーター１に出力することで、ファンモーター１の運転を駆動する。

周波数コンバータ４２３より発生された高周波駆動信号Ｓ６の周波数は、２３ｋＨｚ以上であり、最も好ましい周波数範囲は、２３ｋＨｚ以上〜３０ｋＨｚ以下である。

最後に、図５を参照すると、本発明の第３実施例では、ファンモーター１の制御装置５が、デジタル／アナログコンバータ５０と、駆動ユニット５１とにより構成される。

本実施例と図４の実施例の差異は主に、デジタル／アナログコンバータ５０が、外部の低周波数のクロック信号Ｓ７を受ける、ということである。外部の低周波数のクロック信号Ｓ７は、例えば、カスタマー端子（customer terminal）またはシステム端子より発生したパルス幅変調（ＰＷＭ）信号とすることができる。制御装置５は、低周波数のクロック信号Ｓ７を受けた後、高周波駆動信号Ｓ６を発生して、これをファンモーター１に出力し、ファンモーター１を駆動することができる。低周波数のクロック信号Ｓ７と高周波駆動信号Ｓ６との間の変換方式は、上述の説明と同じであることから、ここでは述べない。

上記実施例におけるファンモーター１の制御方法とその装置によれば、制御装置３，４，５によって元の低周波数のクロック信号を２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換する。よって、入力周波数（ｆ）が増加し、リップル電圧が減少する効果が生じる。ファンモーター１は、周波数応答の影響に伴って、揺れることがなく、安定度が効果的に上がり、低速時の雑音や振動も現れなくなる。また、人間の耳で受けることができる周波数は、１５ｋＨｚ以上〜２０ｋＨｚの間であり、２３ｋＨｚの高周波数の駆動信号でのファンモーターの駆動は、騒音が発生する問題をなくすことができる。また、安定度が向上されたことから、使用者は、デューティーサイクル０％〜１００％の全範囲内でファンモーターの回転速度を制御することができる。よって、このファンモーターの制御装置３，４，５を、より多くのタイプのシステムに供給することができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来におけるファンモーターの制御装置の構成概略図である。本発明におけるファンモーターの制御方法の流れ図である。本発明におけるファンモーターの制御装置の第１実施例である。本発明におけるファンモーターの制御装置の第２実施例である。本発明におけるファンモーターの制御装置の第３実施例である。

符号の説明

１ファンモーター
２，３，４，５制御装置
２０クロック信号発生器
２１デジタル／アナログコンバータ
２２駆動ユニット
３０クロック信号発生器
３１デジタル／アナログコンバータ
３２駆動ユニット
４０クロック信号発生器
４１デジタル／アナログコンバータ
４２駆動ユニット
４２１増幅器
４２２アナログ／デジタルコンバータ
４２３周波数コンバータ
５０クロック信号発生器
５１デジタル／アナログコンバータ
５２駆動ユニット
Ｄダイオード
Ｃコンデンサ
Ｒレジスタ
Ｓ１低周波数のクロック信号
Ｓ２電圧信号
Ｓ３低周波数の駆動信号
Ｓ４低周波数のクロック信号
Ｓ５電圧信号
Ｓ６高周波数の駆動信号
Ｓ７外部の低周波数のクロック信号

Claims

周波数が２３ｋＨｚより低い低周波数のクロック信号を発生するステップと、
前記低周波数のクロック信号を周波数が２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換するステップと、
前記高周波数の駆動信号をファンモーターに入力し、このファンモーターを運転させるステップと、を含むファンモーターの制御方法。
前記高周波数の駆動信号の周波数範囲は、２３ｋＨｚ以上〜３０ｋＨｚ以下である請求項１に記載のファンモーターの制御方法。
前記低周波数のクロック信号と前記高周波数の駆動信号は、それぞれパルス幅変調（ＰＷＭ）信号である請求項１に記載のファンモーターの制御方法。
前記低周波数のクロック信号は、集積回路によって前記高周波数の駆動信号に変換される請求項１に記載のファンモーターの制御方法。
前記低周波数のクロック信号は、アナログからデジタルに変換された後、前記集積回路に入力される請求項４に記載のファンモーターの制御方法。
前記低周波数のクロック信号は、前記集積回路で増幅され、デジタルからアナログに変換された後、前記高周波数の駆動信号として出力される請求項５に記載のファンモーターの制御方法。
周波数が２３ｋＨｚより低い低周波数のクロック信号を発生するクロック信号発生器と、
前記低周波数のクロック信号を周波数が２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換する駆動ユニットと、を含み、
前記高周波数の駆動信号を受けてファンモーターが運転するファンモーターの制御装置。
前記高周波数の駆動信号の周波数範囲は、２３ｋＨｚ以上〜３０ｋＨｚ以下である請求項７に記載の制御装置。
前記低周波数のクロック信号と前記高周波数の駆動信号は、それぞれパルス幅変調（ＰＷＭ）信号である請求項７に記載の制御装置。
デジタル／アナログコンバータを含み、前記低周波数のクロック信号を、前記デジタル／アナログコンバータによってアナログ信号に変換する請求項７に記載の制御装置。
前記駆動ユニットは、前記アナログ信号を増幅する増幅器を含む請求項１０に記載の制御装置。
前記駆動ユニットは、前記アナログ信号をデジタル信号に変換し、前記ファンモーターに出力するアナログ／デジタルコンバータを更に含む請求項１１に記載の制御装置。
前記駆動ユニットは、周波数コンバータを更に含み、前記アナログ信号の周波数を高くする請求項１１に記載の制御装置。
外部の低周波数のクロック信号を受け、前記低周波数のクロック信号をアナログ信号に変換するアナログ／デジタルコンバータと、
前記アナログ信号を周波数が２３ｋＨｚ以上の高周波数の駆動信号に変換する駆動ユニットと、を含み、
前記高周波数の駆動信号を受けてファンモーターが運転するファンモーターの制御装置。
前記デジタル／アナログコンバータは、ダイオードと、コンデンサと、レジスタとを含み、前記ダイオードは、前記低周波数のクロック信号を受け、前記コンデンサと前記レジスタの各第１端子は、前記ダイオードと前記駆動ユニットに電気的に接続され、前記コンデンサと前記レジスタの各第２端子は、接地端子に共に電気的に接続される請求項１０または１４に記載の制御装置。
前記駆動ユニットは、プロセッサ，集積回路，またはプログラム可能な単一チップからなる請求項７または１４に記載の制御装置。
前記高周波数の駆動信号は、プログラミング言語を実行（executing）する前記プログラム可能な単一チップによって発生される請求項７または１４に記載の制御装置。