JP2008271651A

JP2008271651A - モータの限流保護制御装置

Info

Publication number: JP2008271651A
Application number: JP2007108371A
Authority: JP
Inventors: Jaoching Lin; 招慶林; Lin Chu; 林祝; Yuko Rin; 有康林; Seichu So; 正中曹; Chung-Yi Shen; 宗毅沈
Original assignee: SHOTATSU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: SHOTATSU KAGI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】モータ切替時における雑音を低下させる限流保護制御装置を提供する。
【解決手段】
モータコイル、駆動ユニットを有して該駆動ユニットは前記モータコイルに電気的に接続して該モータコイルが構成するモータを駆動して動作させる。感知ユニットを有してモータコイルに電気的に接続し、該モータコイルの駆動レベルを検出できるようにして、該駆動レベルを感知ユニットの設定値参考レベルと比較して判別信号を出力する。制御ユニットを有して駆動ユニット、感知ユニット及びホールデバイスに電気的に接続し、制御ユニットは前記感知ユニットが出力した判別信号に基づいて駆動ユニットからモータコイルに出力する駆動レベルを調整し、駆動ユニットに基本のデューティサイクルを維持させるようにする。
【選択図】図５

Description

本発明は、モータ切替時におけるノイズを低下させる限流保護制御装置に係り、特にモータの駆動電圧レベルを制限することによって運転時に発生するノイズを防止できるようにしたモータの限流保護制御装置に関する。

従来は、パルス幅変調信号（以下ＰＷＭ信号という）を利用して例えば冷却ファンモータ内のコイルの導通時間を制御し、冷却ファンモータの回転を制御し、PWM信号のデューティサイクルに応じて異なる回転速度制御を行っている。ＰＷＭ信号の振幅、周波数及びデューティサイクルなどは、全てファンモータの回転速度に影響する。

図１に示すように従来は、逆圧保護ダイオード１０１、ホールデバイス１０２、駆動デバイス１０３、第一トランジスタ１０４、第二トランジスタ１０５、第一レジスタ１０６、第二レジスタ１０７、第三レジスタ１０８及び第一モータコイル１０９、第二モータコイル１２０、第四レジスタ１２１、第五レジスタ１２２及び第三トランジスタ１２３、第四トランジス１２４を具え、ホールデバイス１０２、駆動デバイス１０３、第一トランジスタ１０４、第二トランジスタ１０５、第一レジスタ１０６、第二レジスタ１０７、第三レジスタ１０８及び第一モータコイル１０９、第二モータコイル１２０により駆動回路１０’を組成している。

電力が導通すると、逆圧保護ダイオード１０１を経て駆動回路１０‘に流れ、該駆動回路１０’のホールデバイス１０２が回転子の磁極変化を検知して正電圧Ｈ＋及び負電圧Ｈ−を発生して駆動デバイス１０３に出力し、この駆動デバイス１０３を経て前述の電圧を制御信号源に転換して第一出力端ＯＵＴ１及び第二出力端ＯＵＴ２から第一トランジスタ１０４及び第二トランジスタ１０５に出力する。パルス変調信号入力端ＰＷＭは、第四レジスタ１２１、第五レジスタ１２２及び第三トランジスタ１２３、第四トランジスタ１２４のコレクタを経て駆動デバイス１０３の第一出力端ＯＵＴ１及び第二出力端ＯＵＴ２の制御信号源を切断して、第一トランジスタ１０４及び第二トランジスタ１０５のコレクタに接続した第一モータコイル１０９及び第二モータコイル１２０を制御し、（ファン）モータの回転速度の変化を制御する。

図２に示すようにもう一種の従来回路は、逆圧保護ダイオード２０１、ホールデバイス２０２、駆動デバイス２０３、第一トランジスタ２０４、第二トランジスタ２０５、第一レジスタ２０６、第二レジスタ２０７、第三レジスタ２０８及び第一モータコイル２０９、第二モータコイル２２０、第四レジスタ２２１、及び第三トランジスタ２２２を具え、ホールデバイス２０２、駆動デバイス２０３、第一トランジスタ２０４、第二トランジスタ２０５、第一レジスタ２０６、第二レジスタ２０７、第三レジスタ２０８及び第一モータコイル２０９、第二モータコイル２２０により駆動回路２０’を組成している。パルス変調信号入力端ＰＷＭは、第四レジスタ２２１及び第三トランジスタ２２２を経て駆動デバイス２０３の制御入力端ＳＴに接続し、パルス変調信号の周期的な変化によってパルス変調信号のデューティサイクルを変化させて駆動回路２０’が発生させるオン／オフ作動時間を制御し、第一モータコイル２１８、第二モータコイル２１９の電力効率を制御し、ファンモータの回転速度の変化を制御する。

図３に示すように、第三種の従来回路は、逆圧保護ダイオード３０１、ホールデバイス３０２、駆動デバイス３０３、第一トランジスタ３０４、第二トランジスタ３０５、第一レジスタ３０６、第二レジスタ３０７、第三レジスタ３０８及び第一モータコイル３０９、第二モータコイル３２０で駆動回路３０’を組成し、パルス変調信号入力端ＰＷＭから第四レジスタ３２１及び第三トランジスタ３２２を経て入力電力のオンとオフを制御し、第一トランジスタ３０４及び第二トランジスタ３０５のコレクタに接続した第一モータコイル３０９及び第二モータコイル３２０を駆動してファンモータの回転速度を制御する。

図４に、前掲の従来技術のＰＷＭ信号と前述のモータコイル（上述の第一モータコイル３０９及び第二モータコイル３２０）を通過する電流（以下、コイル電流という）の単位時間における波形図を示す。この従来技術は、各種利用に応じてモータコイル電流のレベルを制御する必要があるとき、駆動デバイスが限流保護機能を起動するため２５ｋＨｚのＰＷＭ信号をオフにしてしまい、前述のコイル電流が設定値レベルより低くなるまでの間複数個の２５ｋＨｚのＰＷＭ信号が消失し、ＰＷＭの周波数が２０ｋＨｚ以下に低下してしまい、モータの切替騒音が生じる。

本発明は、感知ユニットの参照レベルを設定することにより、モータの駆動レベルを調整することができるようにして、設定したモータの回転速度が回転速度変動範囲に維持できるようにしたことを課題とする。

また、本発明は、感知ユニットによって検知信号を出力してモータの駆動レベルを制限し、制御ユニットがモータ駆動レベルまたは／及びデューティサイクルを変化させるようにし、これによりモータ回転時にパルス変調信号が周波数変動を発生して人の耳に感じる雑音を発生させることを防止するようにすることを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明によるモータの流保護制御装置は、モータコイル、駆動ユニットを有して該駆動ユニットを前記モータタコイルに接続して該モータコイルが組成するモータを作動させる。感知ユニットを有し、電気的にモータコイルに接続し、該モータコイルに流れる駆動レベルを検知し、この検知した駆動レベルと感知ユニットの設定値参考レベルとを比較して判別信号を出力する。制御ユニットを有し、上述の駆動ユニット、感知ユニット及びホールデバイスに電気的に接続し、更に前記制御ユニットは前記感知ユニットが出力した判別信号に基づき上述の駆動ユニットがモータコイルに出力する駆動レベルを調整し、該駆動ユニットの出力が基本のデューティサイクルに維持する。

本発明のモータ切替時におけるノイズを低減させるモータの限流保護制御装置は、以下の長所を有する。

１．感知ユニットの参考レベルを設定することによって、モータの駆動レベルを調整して、設定したモータの回転速度を回転速度変動範囲に維持し、パルス変調信号の周波数変動によって引き起こされる誤差でファンモータの回転速度がズレを生じるのを大幅に減少し、またモータの回転速度がパルス変調信号のデューティサイクルの変化により受ける影響を大幅に削減する。

２．感知ユニットを利用してモータの駆動レベルを検知し判別信号を出力することによって、制御ユニットがモータ駆動のレベルを変更するときも最小デューティサイクルに維持するようにし、これにより限流保護機能が起動したときに駆動ユニットのＰＷＭ信号が２５ｋＨｚより低くなって人の耳に感じるノイズとならないようにした。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図５に示すように、モータ切替時におけるノイズを低下させる限流保護制御装置の実施例の一つは、モータコイル１０（コイル１０が構成するモータ〔図中未表示９〕は単相、二相、三相モータとすることができる。）と、駆動ユニット２０を備えて、該駆動ユニット２０は前記モータのコイル１０に電気的に接続し、該モータコイル１０が構成するモータを駆動して作動させる。また、感知ユニット３０を備え、前記モータコイル１０（またはこれを設けたモータ）に電気的に接続し、該モータコイル１０を流れる駆動レベル（電流または／及び電圧）を検知し、この駆動レベルと感知ユニット３０の設定値参考レベル（使用者または生産時に設定または調節できる）とを比較し、更に比較の結果に応じて判別信号を出力できるようになっている。

制御ユニット４０を有して、前記駆動ユニット２０、感知ユニット３０及びホールデバイス５０に電気的に接続し（更に各ユニットまたはデバイスは電源６０に電気的に接続して作動に必要な電力を得られるようにし）、前記ホールデバイス５０が検知したモータ回転時に発生する磁極の変化を受け取って正電圧Ｈ＋及び負電圧Ｈ−信号を発生する。更に、前記感知ユニット３０が出力した判別信号に基づき、駆動ユニット２０がモータコイル１０に出力する駆動レベルを調整することができ、これによってモータコイル１０の回転速度の変動を一定の範囲内に制限し、且つ駆動ユニット２０が最小のデューティサイクル（例えば５％ｐｗｍ信号パルスのように）を維持するようにし、これによってモータの切替ノイズ周波数が２５ｋＨｚの人の耳に感じる範囲より低く維持し、大幅にモータ回転速度切替時のノイズを低減できる。

図６、７に示すように、応用回路構成において、制御ユニット４０は第一パルス変調出力端４１、第二パルス変調出力端４２を備え、それぞれ駆動ユニット２０にパルス変調信号（以下ＰＷＭ信号という。図８に示す）を入力し、制御ユニット４０はＰＷＭ信号のデューティサイクル中において駆動ユニット２０がモータコイル１０（図中に示す第一モータコイル１１及び第二モータコイル１２を含む）の駆動を維持するようにして、モータを回転させる。

即ち、本発明の実施例は、簡易に感知ユニット３０の設定値参考レベルを調整してモータコイル１０の駆動レベル（電流または／及び電圧）を限流することができ、例えば図６、７に示す感知ユニット３０の第一レジスタ３１、第二レジスタ３２の抵抗値を変換して異なる比率の分圧効果が得られ、ひいては設定値参考レベルの設定または変更ができる。更に、制御ユニット４０は、受け取った感知ユニット３０の判別信号（感知ユニット３０が設定値参考レベルとモータコイル１０を流れる駆動レベルを比較した後の出力信号）が、モータコイル１０を流れる電流（またはコイル電流という）の感知ユニット３０の第一レジスタ３３において形成する駆動レベルが感知ユニット３０設定値参考レベルより小さくないことを示すときのみ、限流保護機能を起動し（駆動ユニット２０がモータコイル１０に出力する駆動レベルを調整または制限し）、公知技術では限流保護によりＰＷＭ信号がオフになってしまう（図４に示すように、少なくとも複数個の２５ｋＨｚのＰＷＭ信号が消失しており、ＰＷＭの周波数が２０ｋＨｚ以下に低下してしまっている）問題を改善する。本実施例の制御ユニット４０は、駆動ユニット２０を基本のデューティサイクル（例えば５％ＰＷＭ信号パルスなど）に維持し、これによりモータの切替時におけるノイズ周波数が２５ｋＨｚより低い人の耳に感じる範囲にならないよう維持して、大幅に騒音を低減できる。

従来の構成を示す回路図である。第二の従来の構成を示す回路図である。第三の従来の構成を示す回路図である。従来技術のＰＷＭ信号とモータコイルを通過する波形図である。本発明の一実施例を示すブロック図である。本発明の一実施例を示す回路図である。本発明の他の実施例を示す回路図である。実施例のＰＷＭ信号とモータコイルを通過する波形図である。

符号の説明

１０モータコイル
１１第一モータコイル
１２第二モータコイル
２０駆動ユニット
３０感知ユニット
３１第一レジスタ
３２第二レジスタ
３３第三レジスタ
４０制御ユニット
４１第一パルス変調出力端
４２第二パルス変調出力端
５０ホールデバイス
６０電源
１０’ 駆動回路
１０１ダイオード
１０２ホールデバイス
１０３駆動デバイス
１０４第一トランジスタ
１０５第二トランジスタ
１０６第一レジスタ
１０７第二レジスタ
１０８第三レジスタ
１０９第一モータコイル
１２０第二モータコイル
１２１第四レジスタ
１２２第五レジスタ
１２３第三トランジスタ
１２４第四トランジス
２０’ 駆動回路
２０１逆圧保護ダイオード
２０２ホールデバイス
２０３駆動デバイス
２０４第一トランジスタ
２０５第二トランジスタ
２０６第一レジスタ
２０７第二レジスタ
２０８第三レジスタ
２０９第一モータコイル
２２０第二モータコイル
２２１第四レジスタ
２２２第三トランジスタ
３０’ 駆動回路
３０１逆圧保護ダイオード
３０２ホールデバイス
３０３駆動デバイス
３０４第一トランジスタ
３０５第二トランジスタ
３０６第一レジスタ
３０７第二レジスタ
３０８第三レジスタ
３０９第一モータコイル
３２０第二モータコイル
３２１第四レジスタ
３２２第三トランジスタ

Claims

モータコイルと駆動ユニットを有して該駆動ユニットが前記モータコイルに電気的に接続して該モータコイルが構成するモータを駆動して動作させると共に、前記モータコイルに電気的に接続して、該モータコイルの駆動レベルを検出する感知ユニットを有して、この感知ユニットが検知した駆動レベルと感知ユニットの設定値参考レベルとを比較して判別信号を出力し、さらに制御ユニットを有して前記駆動ユニット、感知ユニット及びホールデバイスに電気的に接続し、前記制御ユニットは前記感知ユニットが出力した判別信号に基づいて駆動ユニットからモータコイルに出力する駆動レベルを調整して、駆動ユニットが基本のデューティサイクルを維持するようにしたことを特徴とするモータの限流保護制御装置。
前記ホールデバイスと制御ユニットは、一つ集積回路に設けたことを特徴とする請求項１記載のモータの限流保護制御装置。
前記駆動ユニット、ホールデバイス及び制御ユニットは、一つの集積回路に設けたことを特徴とする請求項１記載のモータの限流保護制御装置。
前記駆動ユニット、感知ユニット、ホールデバイス及び制御ユニットは、一つ集積回路に設けたことを特徴とする請求項１記載のモータの限流保護制御装置。