JP2012110226A - モータ駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータを低速で起動可能としつつもソフトスタート機能を担保する。
【解決手段】
一方の論理レベルのデューティー比が第１デューティー比の第１パルス信号を生成するパルス生成回路と、モータの回転に応じた回転信号に基づいて、モータが停止している状態から回転を開始する際は第１デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給し、モータが回転を開始した後は、モータの目標回転速度に応じて一方の論理レベルの第２デューティー比が高くなる第２パルス信号の第２デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給する駆動制御回路と、を備え、パルス生成回路は、第２デューティー比と異なる第１デューティー比の第１パルス信号を生成すること、を特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】
一方の論理レベルのデューティー比が第１デューティー比の第１パルス信号を生成するパルス生成回路と、モータの回転に応じた回転信号に基づいて、モータが停止している状態から回転を開始する際は第１デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給し、モータが回転を開始した後は、モータの目標回転速度に応じて一方の論理レベルの第２デューティー比が高くなる第２パルス信号の第２デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給する駆動制御回路と、を備え、パルス生成回路は、第２デューティー比と異なる第１デューティー比の第１パルス信号を生成すること、を特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、モータ駆動回路に関する。
パーソナルコンピュータや家庭用電子機器などには、発熱部品を冷却するためにファン
モータが用いられる。ファンモータを用いて発熱部品を冷却する場合、モータの回転速度
を高くすることによって冷却性能を高めることができるが、消費電力の抑制や静音化のために、発熱量に応じてモータの回転速度を適宜調整する必要がある。
モータが用いられる。ファンモータを用いて発熱部品を冷却する場合、モータの回転速度
を高くすることによって冷却性能を高めることができるが、消費電力の抑制や静音化のために、発熱量に応じてモータの回転速度を適宜調整する必要がある。
モータの回転制御方式の一種としてＰＡＭ制御方式がある。ＰＡＭ制御方式では、モー
タコイルに印加される駆動電圧を発熱量に応じて上昇または下降させることにより、モー
タの回転速度を調整することができる。
タコイルに印加される駆動電圧を発熱量に応じて上昇または下降させることにより、モー
タの回転速度を調整することができる。
また、消費電力の抑制や静音化をさらに進めるために、駆動電圧の制御に加えて、間欠
駆動が行われる場合もある。例えば、特許文献１には、モータの目標回転速度に応じて駆
動電圧が低くなるように制御するとともに、モータの目標回転速度が低くなるに連れて駆
動電圧がモータコイルに印加される割合が低下するように制御する方式が開示されている。この制御方式では、駆動電圧の調整のみによる制御の場合と比較してモータの回転速度
をより低回転まで制御することが可能となり、消費電力の抑制や静音化を実現することが
できる。
駆動が行われる場合もある。例えば、特許文献１には、モータの目標回転速度に応じて駆
動電圧が低くなるように制御するとともに、モータの目標回転速度が低くなるに連れて駆
動電圧がモータコイルに印加される割合が低下するように制御する方式が開示されている。この制御方式では、駆動電圧の調整のみによる制御の場合と比較してモータの回転速度
をより低回転まで制御することが可能となり、消費電力の抑制や静音化を実現することが
できる。
モータの回転時には、磁極の位置とモータコイルの位置との関係に応じた引力や斥力に
よってコギング・トルクが生じる。そして、モータが停止している場合、コギング・トル
クが最低となる場所にモータコイルが位置していることが多い。そのため、モータが停止
している状態から回転を開始するためには、コギング・トルクの最大レベルを超えるトル
クが必要となる。
よってコギング・トルクが生じる。そして、モータが停止している場合、コギング・トル
クが最低となる場所にモータコイルが位置していることが多い。そのため、モータが停止
している状態から回転を開始するためには、コギング・トルクの最大レベルを超えるトル
クが必要となる。
特許文献１に開示された方式では、モータの回転速度を低速にする場合には駆動電圧が
低い状態であるとともに駆動の割合も低下するため、モータを駆動するトルクも小さくな
る。したがって、モータが回転している場合は慣性の働きによって小さいトルクであって
も回転させ続けることができるが、モータが停止している状態から低速で回転させ始める
場合、モータを駆動するトルクがコギング・トルクの最大レベルを超えることができず、
低速での起動ができないことがある。特に単相モータの場合は三相の場合と比較してコギ
ング・トルクの最大レベルと最小レベルとの差が大きいことが多いため、低速での起動が
困難になる可能性が高くなる。
低い状態であるとともに駆動の割合も低下するため、モータを駆動するトルクも小さくな
る。したがって、モータが回転している場合は慣性の働きによって小さいトルクであって
も回転させ続けることができるが、モータが停止している状態から低速で回転させ始める
場合、モータを駆動するトルクがコギング・トルクの最大レベルを超えることができず、
低速での起動ができないことがある。特に単相モータの場合は三相の場合と比較してコギ
ング・トルクの最大レベルと最小レベルとの差が大きいことが多いため、低速での起動が
困難になる可能性が高くなる。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、モータを低速で起動可能とすることを
目的とする。
目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のモータ駆動回路は、一方の論理レベルのデューティー比が第１デューティー比の第１パルス信号を生成するパルス生成回路と、モータの回転に応じた回転信号に基づいて、前記モータが停止している状態から回転を開始する際は前記第１デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給し、前記モータが回転を開始した後は、前記モータの目標回転速度に応じて前記一方の論理レベルの第２デューティー比が高くなる第２パルス信号の前記第２デューティー比で前記駆動電流を前記モータコイルに供給する駆動制御回路と、を備え、前記パルス生成回路は、前記第２デューティー比と異なる前記第１デューティー比の前記第１パルス信号を生成すること、を特徴とする。
モータの低速起動（起動補償）とソフトスタートとを兼ね備えた機能を提供できる。
図１は、本発明の一実施形態であるモータ駆動回路の構成を示す図である。モータ駆動
回路１０は、パーソナルコンピュータや家庭用電子機器などにおいて、発熱部品（被冷却
装置）を冷却するためのファンモータに組み込まれており、冷却用のファンを回転させる
ためのモータを駆動するために用いられる。
回路１０は、パーソナルコンピュータや家庭用電子機器などにおいて、発熱部品（被冷却
装置）を冷却するためのファンモータに組み込まれており、冷却用のファンを回転させる
ためのモータを駆動するために用いられる。
本実施形態のモータ駆動回路１０は、ＮＰＮトランジスタ１１〜１４、駆動電圧生成回
路２０、第１パルス生成回路２２、第２パルス生成回路２３、回転検出回路２４、第１Ａ
ＮＤ回路２５、ＮＯＴ回路２７、第２ＡＮＤ回路２９、ＯＲ回路２６、及び制御回路２８
を含んで構成されている。本実施形態においては、モータ駆動回路１０は集積化されており、端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２間に、モータコイルＬが接続され、端子Ｈ１，Ｈ２間に、モータの回転位置に応じた電圧Ｖｈ１及び電圧Ｖｈ２（回転信号）を出力するホール素子３
０が接続され、モータの回転速度を制御するための信号が端子ＣＮＴを介してマイコン３
２から入力されている。なお、電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２は互いに逆相となる正弦波状に変化す
る電圧である。
路２０、第１パルス生成回路２２、第２パルス生成回路２３、回転検出回路２４、第１Ａ
ＮＤ回路２５、ＮＯＴ回路２７、第２ＡＮＤ回路２９、ＯＲ回路２６、及び制御回路２８
を含んで構成されている。本実施形態においては、モータ駆動回路１０は集積化されており、端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２間に、モータコイルＬが接続され、端子Ｈ１，Ｈ２間に、モータの回転位置に応じた電圧Ｖｈ１及び電圧Ｖｈ２（回転信号）を出力するホール素子３
０が接続され、モータの回転速度を制御するための信号が端子ＣＮＴを介してマイコン３
２から入力されている。なお、電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２は互いに逆相となる正弦波状に変化す
る電圧である。
ＮＰＮトランジスタ１１〜１４はモータコイルＬを駆動電圧Ｖｍによって駆動するため
のＨブリッジ回路を構成している。例えば、ＮＰＮトランジスタ１１，１４がオン、ＮＰ
Ｎトランジスタ１２，１３がオフの状態では、端子ＯＵＴ１から端子ＯＵＴ２の方向に電
流が流れるようにモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動される。また、例えば、Ｎ
ＰＮトランジスタ１２，１３がオン、ＮＰＮトランジスタ１１，１４がオフの状態では、
端子ＯＵＴ２から端子ＯＵＴ１の方向に電流が流れるようにモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動される。なお、モータ駆動回路１０を集積化する場合において、ＮＰＮト
ランジスタ１１〜１４を集積回路の外部に設けることも可能である。
のＨブリッジ回路を構成している。例えば、ＮＰＮトランジスタ１１，１４がオン、ＮＰ
Ｎトランジスタ１２，１３がオフの状態では、端子ＯＵＴ１から端子ＯＵＴ２の方向に電
流が流れるようにモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動される。また、例えば、Ｎ
ＰＮトランジスタ１２，１３がオン、ＮＰＮトランジスタ１１，１４がオフの状態では、
端子ＯＵＴ２から端子ＯＵＴ１の方向に電流が流れるようにモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動される。なお、モータ駆動回路１０を集積化する場合において、ＮＰＮト
ランジスタ１１〜１４を集積回路の外部に設けることも可能である。
駆動電圧生成回路２０は、マイコン３２から入力される目標回転速度を示す信号に応じ
て、目標回転速度の上昇に応じて高くなる駆動電圧Ｖｍを生成する。駆動電圧生成回路２
０は、例えば５．０Ｖの電源電圧をマイコン３２からの信号に応じて降圧することによって駆動電圧Ｖｍを生成するレギュレータ回路により構成することができる。駆動電圧生成
回路２０から出力される駆動電圧ＶｍはモータコイルＬを駆動するために用いられる。し
たがって、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れてモータの回転速度が速くなり、駆動電圧Ｖｍ
が低くなるに連れてモータの回転速度が遅くなる。
て、目標回転速度の上昇に応じて高くなる駆動電圧Ｖｍを生成する。駆動電圧生成回路２
０は、例えば５．０Ｖの電源電圧をマイコン３２からの信号に応じて降圧することによって駆動電圧Ｖｍを生成するレギュレータ回路により構成することができる。駆動電圧生成
回路２０から出力される駆動電圧ＶｍはモータコイルＬを駆動するために用いられる。し
たがって、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れてモータの回転速度が速くなり、駆動電圧Ｖｍ
が低くなるに連れてモータの回転速度が遅くなる。
第１パルス生成回路２２は、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れてＨレベルのデューティー
比（以下、第１デューティー比という）が高くなる第１パルス信号ＰＷＭ１を生成する。
第１パルス信号ＰＷＭ１はモータコイルＬを間欠駆動するためのものである。モータコイ
ルＬを第１パルス信号ＰＷＭ１に基づいて間欠駆動する場合、第１パルス信号ＰＷＭ１が
Ｈレベルの期間にモータコイルＬが駆動される。なお、第１パルス生成回路２２は、例え
ば、特開２００６−１７４６４８号公報に開示された基準電圧発生回路、三角波発生回路、及び比較回路を用いて実現することができる。
比（以下、第１デューティー比という）が高くなる第１パルス信号ＰＷＭ１を生成する。
第１パルス信号ＰＷＭ１はモータコイルＬを間欠駆動するためのものである。モータコイ
ルＬを第１パルス信号ＰＷＭ１に基づいて間欠駆動する場合、第１パルス信号ＰＷＭ１が
Ｈレベルの期間にモータコイルＬが駆動される。なお、第１パルス生成回路２２は、例え
ば、特開２００６−１７４６４８号公報に開示された基準電圧発生回路、三角波発生回路、及び比較回路を用いて実現することができる。
第２パルス生成回路２３は、Ｈレベルのデューティー比（以下、第２デューティー比と
いう）が駆動電圧Ｖｍの変化によらず一定である第２パルス信号ＰＷＭを生成する。第２
パルス信号ＰＷＭ２も第１パルス信号ＰＷＭ１と同様にモータコイルＬを間欠駆動するためのものである。モータコイルＬを第２パルス信号ＰＷＭ２に基づいて間欠駆動する場合、第２パルス信号ＰＷＭ２がＨレベルの期間にモータコイルＬが駆動される。ここで、起
動補償機能を重視する場合には第２デューティー比は第１デューティー比よりも大きくなるように構成される。なお、以下は、第２デューティー比が第１デューティー比よりも大
きい場合を例にして説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、電源電圧Ｖｍの値
が大きい場合等にはソフトスタート機能を重視され、第２デューティー比が第１デューテ
ィー比よりも小さくなるように構成されてもよい。第２パルス生成回路２３の詳細は後述
する。
いう）が駆動電圧Ｖｍの変化によらず一定である第２パルス信号ＰＷＭを生成する。第２
パルス信号ＰＷＭ２も第１パルス信号ＰＷＭ１と同様にモータコイルＬを間欠駆動するためのものである。モータコイルＬを第２パルス信号ＰＷＭ２に基づいて間欠駆動する場合、第２パルス信号ＰＷＭ２がＨレベルの期間にモータコイルＬが駆動される。ここで、起
動補償機能を重視する場合には第２デューティー比は第１デューティー比よりも大きくなるように構成される。なお、以下は、第２デューティー比が第１デューティー比よりも大
きい場合を例にして説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、電源電圧Ｖｍの値
が大きい場合等にはソフトスタート機能を重視され、第２デューティー比が第１デューテ
ィー比よりも小さくなるように構成されてもよい。第２パルス生成回路２３の詳細は後述
する。
回転検出回路２４は、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２に基づいて、
モータが回転しているかどうかを検出し、検出信号ＤＥＴ（回転検出信号）を出力する。
本実施形態では、モータが停止している状態では検出信号ＤＥＴがＨレベルとなり、モー
タの回転が検出されると検出信号ＤＥＴがＬレベルになることとする。なお、本実施形態
ではホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２に基づいてモータの回転を検出す
ることとするが、ホール素子３０からの出力に限らず、モータの回転速度に応じた周波数
となるＦＧ（Frequency Generator）信号等、モータの回転に応じて変化する信号を用い
てモータの回転を検出することとしてもよい。
モータが回転しているかどうかを検出し、検出信号ＤＥＴ（回転検出信号）を出力する。
本実施形態では、モータが停止している状態では検出信号ＤＥＴがＨレベルとなり、モー
タの回転が検出されると検出信号ＤＥＴがＬレベルになることとする。なお、本実施形態
ではホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２に基づいてモータの回転を検出す
ることとするが、ホール素子３０からの出力に限らず、モータの回転速度に応じた周波数
となるＦＧ（Frequency Generator）信号等、モータの回転に応じて変化する信号を用い
てモータの回転を検出することとしてもよい。
ＮＯＴ回路２７は、回転検知回路２４から出力される検出信号ＤＥＴを反転して出力する。本実施形態では、モータが停止している状態からモータの回転が検出されるまでの期
間は検出信号ＤＥＴがＨレベルであるため、ＮＯＴ回路２７の出力はＬレベルとなる。一
方、モータの回転が検出されて検出信号ＤＥＴがＬレベルになると、ＮＯＴ回路２７の出
力はＨレベルとなる。
間は検出信号ＤＥＴがＨレベルであるため、ＮＯＴ回路２７の出力はＬレベルとなる。一
方、モータの回転が検出されて検出信号ＤＥＴがＬレベルになると、ＮＯＴ回路２７の出
力はＨレベルとなる。
第１ＡＮＤ回路２９は、第１パルス生成回路２２から出力される第１パルス信号ＰＷＭ
１と、ＮＯＴ回路２７からの出力との論理積を出力する。本実施形態では、モータが停止
している状態からモータの回転が検出されるまでの期間はＮＯＴ回路の出力はＬレベルで
あるため、その期間は第１パルス信号ＰＷＭ１にかかわらず、第１ＡＮＤ回路２９の出力
はＬレベルに維持される。一方、モータの回転が検出されてＮＯＴ回路の出力がＨレベル
になると、第１パルス信号ＰＷＭ１がＨレベルの期間に第１ＡＮＤ回路２９の出力もＨレ
ベルとなる。
１と、ＮＯＴ回路２７からの出力との論理積を出力する。本実施形態では、モータが停止
している状態からモータの回転が検出されるまでの期間はＮＯＴ回路の出力はＬレベルで
あるため、その期間は第１パルス信号ＰＷＭ１にかかわらず、第１ＡＮＤ回路２９の出力
はＬレベルに維持される。一方、モータの回転が検出されてＮＯＴ回路の出力がＨレベル
になると、第１パルス信号ＰＷＭ１がＨレベルの期間に第１ＡＮＤ回路２９の出力もＨレ
ベルとなる。
第２ＡＮＤ回路２５は、第２パルス生成回路２３から出力される第２パルス信号ＰＷＭ
２と、回転検知回路２４から出力される検出信号ＤＥＴとの論理積を出力する。本実施形
態では、モータが停止している状態からモータの回転が検出されるまでの期間は検出信号
ＤＥＴがＨレベルであるため、第２パルス信号ＰＷＭ２がＨレベルの期間に第２ＡＮＤ回
路２５の出力もＨレベルとなる。一方、モータの回転が検出されて検出信号ＤＥＴがＬレ
ベルになると、その期間は第２パルス信号ＰＷＭ２にかかわらず、第２ＡＮＤ回路２５の
出力はＬレベルに維持される。
２と、回転検知回路２４から出力される検出信号ＤＥＴとの論理積を出力する。本実施形
態では、モータが停止している状態からモータの回転が検出されるまでの期間は検出信号
ＤＥＴがＨレベルであるため、第２パルス信号ＰＷＭ２がＨレベルの期間に第２ＡＮＤ回
路２５の出力もＨレベルとなる。一方、モータの回転が検出されて検出信号ＤＥＴがＬレ
ベルになると、その期間は第２パルス信号ＰＷＭ２にかかわらず、第２ＡＮＤ回路２５の
出力はＬレベルに維持される。
つまり、モータが停止している状態からモータの回転が検出されるまでの期間は、第１
ＡＮＤ回路２９の出力はＬレベルに維持されるとともに、第２ＡＮＤ回路２５の出力は第
２パルス生成回路２３から出力される第２パルス信号ＰＷＭ２に応じて変化することとなる。一方、モータの回転が検出されると、第２ＡＮＤ回路２９の出力はＬレベルに維持されるとともに、第１ＡＮＤ回路２５の出力は第１パルス生成回路２２から出力される第１
パルス信号ＰＷＭ１に応じて変化することとなる。
ＡＮＤ回路２９の出力はＬレベルに維持されるとともに、第２ＡＮＤ回路２５の出力は第
２パルス生成回路２３から出力される第２パルス信号ＰＷＭ２に応じて変化することとなる。一方、モータの回転が検出されると、第２ＡＮＤ回路２９の出力はＬレベルに維持されるとともに、第１ＡＮＤ回路２５の出力は第１パルス生成回路２２から出力される第１
パルス信号ＰＷＭ１に応じて変化することとなる。
ＯＲ回路２６は、第１ＡＮＤ回路２９の出力と、第２ＡＮＤ回路２５の出力との論理和
を駆動信号ＤＲＶとして出力する。本実施形態では、モータが停止している状態からモー
タの回転が検出されるまでの期間は、駆動信号ＤＲＶは第２パルス生成回路２３から出力
される第２パルス信号ＰＷＭ２に応じることとなる。一方、モータの回転が検出されると、駆動信号ＤＲＶは第１パルス生成回路２２から出力される第１パルス信号ＰＷＭ１に応じて変化することとなる。
を駆動信号ＤＲＶとして出力する。本実施形態では、モータが停止している状態からモー
タの回転が検出されるまでの期間は、駆動信号ＤＲＶは第２パルス生成回路２３から出力
される第２パルス信号ＰＷＭ２に応じることとなる。一方、モータの回転が検出されると、駆動信号ＤＲＶは第１パルス生成回路２２から出力される第１パルス信号ＰＷＭ１に応じて変化することとなる。
制御回路２８は、モータの回転位置に応じてＮＰＮトランジスタ１１，１４及びＮＰＮ
トランジスタ１２，１３を相補的にオンオフさせる。また、制御回路２８は、駆動信号Ｄ
ＲＶがＨレベルの期間にモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動されるよう、ＮＰＮ
トランジスタ１１〜１４を適宜オンオフさせる。したがって、モータが停止している状態
からモータの回転が検出されるまでの期間は、モータコイルＬは第２パルス信号ＰＷＭ２
の第２デューティー比に応じた間欠駆動がなされる。一方、モータの回転が検出されると、モータコイルＬは第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューティ比に応じた間欠駆動がなさ
れる。
トランジスタ１２，１３を相補的にオンオフさせる。また、制御回路２８は、駆動信号Ｄ
ＲＶがＨレベルの期間にモータコイルＬが駆動電圧Ｖｍによって駆動されるよう、ＮＰＮ
トランジスタ１１〜１４を適宜オンオフさせる。したがって、モータが停止している状態
からモータの回転が検出されるまでの期間は、モータコイルＬは第２パルス信号ＰＷＭ２
の第２デューティー比に応じた間欠駆動がなされる。一方、モータの回転が検出されると、モータコイルＬは第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューティ比に応じた間欠駆動がなさ
れる。
図２は、回転検出回路２４の構成例を示す図である。回転検出回路２４は、コンパレー
タ４０、エッジ検出回路４２、カウンタ４４、及び検出信号出力回路４６を含んで構成さ
れている。コンパレータ４０は電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２の比較結果を出力する。本実施形態で
は、電圧Ｖｈ１が電圧Ｖｈ２より高い場合にコンパレータ４０の出力がＨレベルになり、
電圧Ｖｈ１が電圧Ｖｈ２より低い場合にコンパレータ４０の出力がＬレベルになることと
する。エッジ検出回路４２は、コンパレータ４０から出力される信号のエッジ、すなわち、ＬレベルからＨレベルへの変化及びＨレベルからＬレベルへの変化を検出し、エッジの
検出に応じてパルスを出力する。カウンタ４４は、エッジ検出回路４２から出力されるパ
ルスの数をカウントする。検出信号出力回路４６は、カウンタのカウント値が既定の値（
例えば“４”）になると検出信号ＤＥＴをＬレベルに変化させる。なお、モータが停止し
ている状態では、カウンタ４４のカウント値がゼロにリセットされるとともに、検出信号
ＤＥＴがＨレベルにリセットされることとする。
タ４０、エッジ検出回路４２、カウンタ４４、及び検出信号出力回路４６を含んで構成さ
れている。コンパレータ４０は電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２の比較結果を出力する。本実施形態で
は、電圧Ｖｈ１が電圧Ｖｈ２より高い場合にコンパレータ４０の出力がＨレベルになり、
電圧Ｖｈ１が電圧Ｖｈ２より低い場合にコンパレータ４０の出力がＬレベルになることと
する。エッジ検出回路４２は、コンパレータ４０から出力される信号のエッジ、すなわち、ＬレベルからＨレベルへの変化及びＨレベルからＬレベルへの変化を検出し、エッジの
検出に応じてパルスを出力する。カウンタ４４は、エッジ検出回路４２から出力されるパ
ルスの数をカウントする。検出信号出力回路４６は、カウンタのカウント値が既定の値（
例えば“４”）になると検出信号ＤＥＴをＬレベルに変化させる。なお、モータが停止し
ている状態では、カウンタ４４のカウント値がゼロにリセットされるとともに、検出信号
ＤＥＴがＨレベルにリセットされることとする。
モータ駆動回路１０において、モータが停止している状態から回転を開始する際の動作
の一例について説明する。図３は、回転検出回路２４の動作の一例を示す図である。モー
タが停止している場合、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２は変化せず、
コンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰも変化しない。本実施形態では、モータが停
止している状態においてコンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰはＨレベルになって
いることとする。
の一例について説明する。図３は、回転検出回路２４の動作の一例を示す図である。モー
タが停止している場合、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２は変化せず、
コンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰも変化しない。本実施形態では、モータが停
止している状態においてコンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰはＨレベルになって
いることとする。
マイコン３２からモータの目標回転速度を示す信号が入力されると、駆動電圧生成回路
２０が目標回転速度に応じた駆動電圧Ｖｍを生成する。そして、第１パルス生成回路２２
は駆動電圧Ｖｍの変化に応じて第１デューティー比が変化する第１パルス信号ＰＷＭ１を
生成する。一方、第２パルス生成回路２３は駆動電圧Ｖｍの変化によらず第２デューティー比が一定の第２パルス信号ＰＷＭ２を生成する。モータが停止している場合、カウンタ
４４のカウント値がゼロにリセットされるとともに、検出信号出力回路４６から出力される検出信号ＤＥＴがＨレベルにリセットされている。そのため、ＯＲ回路２６から出力される駆動信号ＤＲＶは第２デューティー比に応じ、制御回路２８は第２デューティー比に
応じたモータコイルＬの間欠駆動を開始する。第２デューティー比に応じた間欠駆動によってモータが回転し始めると、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２がモー
タの回転に応じて変化し、コンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰも変化する。そし
て、信号ＣＭＰの変化によってエッジ検出回路４２から信号ＥＤＧＥが出力され、カウン
タ４４のカウント値が増加していく。カウンタ４４のカウント値が既定の値（例えば“４
”）に到達すると、モータが回転し始めたと判定され、検出信号出力回路４６から出力される検出信号ＤＥＴがＬレベルに変化する。検出信号ＤＥＴがＬレベルになると、ＯＲ回
路２６から出力される駆動信号ＤＲＶは駆動電圧Ｖｍの変化に応じる第１デューティー比
に応じて変化することとなり、モータコイルＬは第１デューティー比に応じて間欠駆動されることとなる。すなわち、モータ駆動回路１０では、モータが回転し始めるまでは駆動
電圧Ｖｍの変化によらず一定の第２デューティー比に応じた間欠駆動となり、モータが回
転し始めた後は駆動電圧Ｖｍの変化に応じる第１デューティー比に応じた間欠駆動となる。
２０が目標回転速度に応じた駆動電圧Ｖｍを生成する。そして、第１パルス生成回路２２
は駆動電圧Ｖｍの変化に応じて第１デューティー比が変化する第１パルス信号ＰＷＭ１を
生成する。一方、第２パルス生成回路２３は駆動電圧Ｖｍの変化によらず第２デューティー比が一定の第２パルス信号ＰＷＭ２を生成する。モータが停止している場合、カウンタ
４４のカウント値がゼロにリセットされるとともに、検出信号出力回路４６から出力される検出信号ＤＥＴがＨレベルにリセットされている。そのため、ＯＲ回路２６から出力される駆動信号ＤＲＶは第２デューティー比に応じ、制御回路２８は第２デューティー比に
応じたモータコイルＬの間欠駆動を開始する。第２デューティー比に応じた間欠駆動によってモータが回転し始めると、ホール素子３０から出力される電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２がモー
タの回転に応じて変化し、コンパレータ４０から出力される信号ＣＭＰも変化する。そし
て、信号ＣＭＰの変化によってエッジ検出回路４２から信号ＥＤＧＥが出力され、カウン
タ４４のカウント値が増加していく。カウンタ４４のカウント値が既定の値（例えば“４
”）に到達すると、モータが回転し始めたと判定され、検出信号出力回路４６から出力される検出信号ＤＥＴがＬレベルに変化する。検出信号ＤＥＴがＬレベルになると、ＯＲ回
路２６から出力される駆動信号ＤＲＶは駆動電圧Ｖｍの変化に応じる第１デューティー比
に応じて変化することとなり、モータコイルＬは第１デューティー比に応じて間欠駆動されることとなる。すなわち、モータ駆動回路１０では、モータが回転し始めるまでは駆動
電圧Ｖｍの変化によらず一定の第２デューティー比に応じた間欠駆動となり、モータが回
転し始めた後は駆動電圧Ｖｍの変化に応じる第１デューティー比に応じた間欠駆動となる。
図４は、駆動電圧Ｖｍとモータの回転速度との関係の一例を示す図である。図４に示す
ように、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れて回転速度が速くなり、駆動電圧Ｖｍが低くなる
に連れて回転速度が遅くなる。また、パルス信号ＰＷＭは駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れ
てＨレベルのデューティー比が高くなるため、駆動電圧Ｖｍの変動範囲が同じ場合、フル
駆動よりも間欠駆動の方が回転速度をより低速に制御することができる。なお、駆動電圧
Ｖｍが最大レベル（Ｖｍａｘ）の場合におけるパルス信号ＰＷＭのＨレベルのデューティー比を１００％とすれば、間欠駆動の場合における最高回転速度はフル駆動の場合と同じ
となり、冷却性能を維持することができる。
ように、駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れて回転速度が速くなり、駆動電圧Ｖｍが低くなる
に連れて回転速度が遅くなる。また、パルス信号ＰＷＭは駆動電圧Ｖｍが高くなるに連れ
てＨレベルのデューティー比が高くなるため、駆動電圧Ｖｍの変動範囲が同じ場合、フル
駆動よりも間欠駆動の方が回転速度をより低速に制御することができる。なお、駆動電圧
Ｖｍが最大レベル（Ｖｍａｘ）の場合におけるパルス信号ＰＷＭのＨレベルのデューティー比を１００％とすれば、間欠駆動の場合における最高回転速度はフル駆動の場合と同じ
となり、冷却性能を維持することができる。
モータが回転している状態では、駆動電圧Ｖｍ及び第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューティー比を低下させていくことにより、モータの回転速度を遅くしていくことができる。そして、駆動電圧Ｖｍが最低レベル（Ｖｍｉｎ）に到達すると、モータの回転速度が最
低速度Ｓｍｉｎとなる。一方、モータが停止している状態から回転速度Ｓｍｉｎで回転さ
せ始めたい場合、駆動電圧ＶｍをＶｍｉｎとして第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューテ
ィー比に応じた間欠駆動を開始しても、コギング・トルクを超える起動トルクが得られな
い場合がある。このような場合であっても、本実施形態のモータ駆動回路１０では、モー
タが停止している状態から回転速度Ｓｍｉｎで回転させ始めたい場合、モータが回転し始めるまでは駆動電圧Ｖｍの変化によらず一定の第２デューティー比に応じた間欠駆動となるため、コギング・トルクを超える起動トルクを得ることが可能となり、モータの回転を
開始させることができる。そして、モータが回転し始めた後は慣性の働きによって起動時ほどトルクが必要ではないため、モータ駆動回路１０では第２デューティー比に応じた間
欠駆動から第１デューティー比に応じた間欠駆動に切り替わり、回転速度をＳｍｉｎに制
御することができる。
低速度Ｓｍｉｎとなる。一方、モータが停止している状態から回転速度Ｓｍｉｎで回転さ
せ始めたい場合、駆動電圧ＶｍをＶｍｉｎとして第１パルス信号ＰＷＭ１の第１デューテ
ィー比に応じた間欠駆動を開始しても、コギング・トルクを超える起動トルクが得られな
い場合がある。このような場合であっても、本実施形態のモータ駆動回路１０では、モー
タが停止している状態から回転速度Ｓｍｉｎで回転させ始めたい場合、モータが回転し始めるまでは駆動電圧Ｖｍの変化によらず一定の第２デューティー比に応じた間欠駆動となるため、コギング・トルクを超える起動トルクを得ることが可能となり、モータの回転を
開始させることができる。そして、モータが回転し始めた後は慣性の働きによって起動時ほどトルクが必要ではないため、モータ駆動回路１０では第２デューティー比に応じた間
欠駆動から第１デューティー比に応じた間欠駆動に切り替わり、回転速度をＳｍｉｎに制
御することができる。
このように、本実施形態に係るモータ駆動回路１０は、従来のＰＡＭ制御方式と比べて
速度変域を広くした制御方式であるにもかかわらず起動補償機能をも備えている。しかし、起動補償機能の観点のみで考えると、第２パルス制御回路２３をあえて設けずに、モー
タが停止している状態からモータが回転し始めるまではフルトルクで駆動するように構成
されていても良いようにも思える。しかし、停止したモータの駆動を開始する際にいきな
りフルトルク駆動すると、モータコイルＬに急激に電流が流れることになり、モータ駆動
回路の定格を超えることになりうる。この点、本実施形態に係るモータ駆動回路１０は、
第２パルス制御回路２３を備えることにより第２デューティー比を制御することができる
ため、起動補償機能を保つ範囲内においてソフトスタート制御を行うことができる。
速度変域を広くした制御方式であるにもかかわらず起動補償機能をも備えている。しかし、起動補償機能の観点のみで考えると、第２パルス制御回路２３をあえて設けずに、モー
タが停止している状態からモータが回転し始めるまではフルトルクで駆動するように構成
されていても良いようにも思える。しかし、停止したモータの駆動を開始する際にいきな
りフルトルク駆動すると、モータコイルＬに急激に電流が流れることになり、モータ駆動
回路の定格を超えることになりうる。この点、本実施形態に係るモータ駆動回路１０は、
第２パルス制御回路２３を備えることにより第２デューティー比を制御することができる
ため、起動補償機能を保つ範囲内においてソフトスタート制御を行うことができる。
図５は、第２パルス生成回路２３の一例を示す。第２パルス制御回路２３は、定電圧生
成回路５１、三角波生成回路５２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、及びコンパレータ５３により構成さ
れる。定電圧生成回路５１は、駆動電圧生成回路による駆動電圧Ｖｍに応じて一定の基準
電圧ＶＲＥＧを発生する。なお、電源電圧Ｖｍ以外の電源から基準電圧ＶＲＥＧを発生し
てもよい。三角波生成回路５２は、コンデンサＣにおける充電と放電とを交互に行うこと
によって三角波を発生する。なお、この三角波は、基準電圧ＶＲＥＧを用いて三角波を発
生するので、電源電圧Ｖｍの大きさに依存せず一定の電圧振幅となる。コンパレータ５３
は、非反転入力端子に基準電圧ＶＲＥＧが抵抗Ｒ１、Ｒ２により抵抗分割された分割電圧
ＶＲが入力され、反転入力端子に三角波が入力される。そして、コンパレータ５３は、分
割電圧ＶＲと三角波とを比較し、三角波の値が大きい期間にＨレベルとなり、分割電圧Ｖ
Ｒが大きい期間にＬレベルとなる第２パルス信号ＰＷＭ２を出力する。このような構成に
おいて、例えば、分割電圧ＶＲが大きくなるように抵抗Ｒ１、Ｒ２における抵抗分割比を
調整すればソフトスタート機能の効果が大きくなり、分割電圧ＶＲが小さくなるように抵
抗Ｒ１、Ｒ２における抵抗分割比を調整すれば起動補償機能の効果が大きくなる。このように、抵抗分割比を適宜調整することによって、起動補償機能及びソフトスタート機能を
兼ね備えたモータ駆動回路１０が実現される。また、基準電圧ＶＲＥＧ及び三角波は電源
電圧Ｖｍの変化によらず一定であるので、第２パルス信号ＰＷＭ２の第２デューティー比
は電源電圧Ｖｍの変化によらず一定となる。
成回路５１、三角波生成回路５２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、及びコンパレータ５３により構成さ
れる。定電圧生成回路５１は、駆動電圧生成回路による駆動電圧Ｖｍに応じて一定の基準
電圧ＶＲＥＧを発生する。なお、電源電圧Ｖｍ以外の電源から基準電圧ＶＲＥＧを発生し
てもよい。三角波生成回路５２は、コンデンサＣにおける充電と放電とを交互に行うこと
によって三角波を発生する。なお、この三角波は、基準電圧ＶＲＥＧを用いて三角波を発
生するので、電源電圧Ｖｍの大きさに依存せず一定の電圧振幅となる。コンパレータ５３
は、非反転入力端子に基準電圧ＶＲＥＧが抵抗Ｒ１、Ｒ２により抵抗分割された分割電圧
ＶＲが入力され、反転入力端子に三角波が入力される。そして、コンパレータ５３は、分
割電圧ＶＲと三角波とを比較し、三角波の値が大きい期間にＨレベルとなり、分割電圧Ｖ
Ｒが大きい期間にＬレベルとなる第２パルス信号ＰＷＭ２を出力する。このような構成に
おいて、例えば、分割電圧ＶＲが大きくなるように抵抗Ｒ１、Ｒ２における抵抗分割比を
調整すればソフトスタート機能の効果が大きくなり、分割電圧ＶＲが小さくなるように抵
抗Ｒ１、Ｒ２における抵抗分割比を調整すれば起動補償機能の効果が大きくなる。このように、抵抗分割比を適宜調整することによって、起動補償機能及びソフトスタート機能を
兼ね備えたモータ駆動回路１０が実現される。また、基準電圧ＶＲＥＧ及び三角波は電源
電圧Ｖｍの変化によらず一定であるので、第２パルス信号ＰＷＭ２の第２デューティー比
は電源電圧Ｖｍの変化によらず一定となる。
以上、本実施形態のモータ駆動回路１０について説明した。モータが停止している状態
から回転を開始する際はモータが第２デューティー比に基づいて間欠駆動され、モータが
回転を開始した後はモータが電源電圧Ｖｍによらず一定の第２デューティー比に基づいて
間欠駆動される。そのため、ＰＷＭ信号が第1パルス制御信号ＰＷＭ１のＨレベルの期間
のみ駆動する場合と比較して、起動補償機能及びソフトスタート機能を実現しつつモータ
をより低速で起動することができる。
から回転を開始する際はモータが第２デューティー比に基づいて間欠駆動され、モータが
回転を開始した後はモータが電源電圧Ｖｍによらず一定の第２デューティー比に基づいて
間欠駆動される。そのため、ＰＷＭ信号が第1パルス制御信号ＰＷＭ１のＨレベルの期間
のみ駆動する場合と比較して、起動補償機能及びソフトスタート機能を実現しつつモータ
をより低速で起動することができる。
そして、このようなモータ駆動回路１０を用いることにより、電子機器において発熱部
品の発熱量が小さい場合においては、ファンの回転速度を十分低回転にすることが可能と
なり、電力消費量を抑制することができる。
品の発熱量が小さい場合においては、ファンの回転速度を十分低回転にすることが可能と
なり、電力消費量を抑制することができる。
なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して
解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され
得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、本実施形態では、モータ駆動回
路１０を単相のファンモータの駆動用としたが、駆動対象のモータはファンモータに限ら
れず、相数についても単相に限られない。
解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され
得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、本実施形態では、モータ駆動回
路１０を単相のファンモータの駆動用としたが、駆動対象のモータはファンモータに限ら
れず、相数についても単相に限られない。
１０ モータ駆動回路
１１〜１４ ＮＰＮトランジスタ
２０ 駆動電圧生成回路
２２ 第１パルス生成回路
２３ 第２パルス生成回路
２４ 回転検出回路
２６ ＯＲ回路
２８ 制御回路
３０ ホール素子
３２ マイコン
４０ コンパレータ
４２ エッジ検出回路
４４ カウンタ
４６ 検出信号出力回路
５１ 定電圧生成回路
５２ 三角波生成回路
５３ コンパレータ
１１〜１４ ＮＰＮトランジスタ
２０ 駆動電圧生成回路
２２ 第１パルス生成回路
２３ 第２パルス生成回路
２４ 回転検出回路
２６ ＯＲ回路
２８ 制御回路
３０ ホール素子
３２ マイコン
４０ コンパレータ
４２ エッジ検出回路
４４ カウンタ
４６ 検出信号出力回路
５１ 定電圧生成回路
５２ 三角波生成回路
５３ コンパレータ
Claims (4)
- 一方の論理レベルのデューティー比が第１デューティー比の第１パルス信号を生成するパルス生成回路と、
モータの回転に応じた回転信号に基づいて、前記モータが停止している状態から回転を開始する際は前記第１デューティー比で駆動電流をモータコイルに供給し、前記モータが回転を開始した後は、前記モータの目標回転速度に応じて前記一方の論理レベルの第２デューティー比が高くなる第２パルス信号の前記第２デューティー比で前記駆動電流を前記モータコイルに供給する駆動制御回路と、
を備え、
前記パルス生成回路は、
前記第２デューティー比と異なる前記第１デューティー比の前記第１パルス信号を生成すること、
ることを特徴とするモータ駆動回路。 - 請求項１に記載のモータ駆動回路であって、
前記第１デューティー比は、一定であることを特徴とするモータ駆動回路。 - 請求項２に記載のモータ駆動回路であって、
前記パルス生成回路は、
一定の基準電圧を発生する駆動電圧生成回路と、
前記基準電圧を用いて三角波を発生する三角波発生回路と、
前記基準電圧を抵抗分割した分割電圧を発生する抵抗分割回路と、
一方の入力端子に前記分割電圧が入力され、他方の入力端子に三角波が入力され、前記
三角波の値が大きい期間に前記一方の論理レベルの前記第１パルス信号を出力するコンパレータと、
を含んで構成されることを特徴とするモータ駆動回路。 - 請求項１〜３のいずれかに記載のモータ駆動回路であって、
前記第１デューティー比は、前記第２デューティー比よりも大きいことを特徴とするモータ駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012042005A JP5632865B2 (ja) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | モータ駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012042005A JP5632865B2 (ja) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | モータ駆動回路 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009012227A Division JP5651301B2 (ja) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | モータ駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012110226A true JP2012110226A (ja) | 2012-06-07 |
| JP5632865B2 JP5632865B2 (ja) | 2014-11-26 |
Family
ID=46495182
Family Applications (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP5632865B2 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6162389A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-31 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 電動機制御装置 |
| JPH04125095A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-24 | Omron Corp | モータ制御装置 |
| JPH0965675A (ja) * | 1995-08-22 | 1997-03-07 | Kokusan Denki Co Ltd | 電動機の制御方法 |
| WO2005055410A1 (ja) * | 2003-12-01 | 2005-06-16 | Rohm Co., Ltd. | 直流モータ駆動装置 |
| WO2008026319A1 (fr) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Rohm Co., Ltd. | Circuit de commande de moteur, procédé de commande, unité de moteur et dispositif électronique utilisant l'unité de moteur |
| JP2010172110A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Sanyo Electric Co Ltd | モータ駆動回路 |
-
2012
- 2012-02-28 JP JP2012042005A patent/JP5632865B2/ja active Active
Patent Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6162389A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-31 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 電動機制御装置 |
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| JP2010172110A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-08-05 | Sanyo Electric Co Ltd | モータ駆動回路 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP5632865B2 (ja) | 2014-11-26 |
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