JP2012130089A - 送風装置用制御回路及びそれを用いた送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージ化した送風装置用制御回路であっても、簡単にブレードの回転方向を変更することのできる送風装置用制御回路及びそれを用いた送風装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のブレードを回転させて風を発生させる送風装置に備えられる送風装置用制御回路であって、ブレードの回転を制御する駆動ＩＣ７２と、２つの出力端子を備えるブレードの回転を検知するホール素子７１と、ホール素子の出力端子に接続され、ホール素子の正転出力電圧またはホール素子の反転出力電圧が入力され、この正転／反転を切り替えて出力する正転／反転切り替え部と、を備え、正転／反転切り替え部の出力電圧を増幅させた電圧を、ブレードの回転駆動電圧とすることでブレードの回転方向を切り替えることを特徴とする送風装置用制御回路である。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば冷却対象を冷却する送風装置用の駆動ＩＣであって、ホールセンサを１パッケージ化した送風装置用制御回路及びそれを用いた送風装置に関するものである。

従来、送風装置用として、（特許文献１）に示すようなホールＩＣがあった。すなわち、ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージに内蔵して一体化したホールＩＣである。ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージとすることによって部品点数を減らし、送風装置の小型化、薄型化をすることができる。なお、ホール素子は送風装置のブレードの回転状況を感知し、駆動ＩＣは送風装置の回転を制御する。

特開２００８−２２８４７２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ただ駆動ＩＣとホール素子を１パッケージ化しただけであるので、送風装置のブレードの回転方向を変換することが困難であった。

これは、ブレードの回転方向は、ロータマグネットの磁極と、送風装置用制御回路であるホール素子内蔵駆動ＩＣからステータのコイルに入力される電圧のタイミングによって変更されるからである。すなわち、ブレードの回転方向は、ホール素子の出力端子（＋）に接続される駆動ＩＣの端子と、ホール素子の出力端子（−）に接続される駆動ＩＣの端子とを、逆転させることで変更させることができる。なお、ブレードの回転方向の変換については、後で詳細に説明する。

しかしながら、駆動ＩＣとホール素子を１パッケージ化した場合、駆動ＩＣとホール素子との配線を変更することが困難であり、ファンを時計回りに回転させるホール素子内蔵駆動ＩＣと、ファンを反時計回りに回転させるホール素子内蔵駆動ＩＣとを共有させることができなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージ化した送風装置用制御回路であっても、簡単にブレードの回転方向を変更することのできる送風装置用制御回路及びそれを用いた送風装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明は、複数のブレードを回転させて風を発生させる送風装置に備えられる送風装置用制御回路であって、前記ブレードの回転を制御する駆動ＩＣと、２つの出力端子を備える前記ブレードの回転を検知するホール素子と、前記ホール素子の出力端子に接続され、前記ホール素子の正転出力電圧または前記ホール素子の反転出力電圧が入力され、この正転／反転を切り替えて出力する正転／反転切り替え部と、を備え、前記正転／反転切り替え部の出力電圧を増幅させた電圧を、前記ブレードの回転駆動電圧とすることで前記ブレードの回転方向を切り替えることを特徴とする送風装置用制御回路である。

本発明によれば、ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージ化した送風装置用制御回路であるホール素子内蔵駆動ＩＣであっても、簡単にブレードの回転方向を変更することができる。

本発明の実施の形態における送風装置の分解図 本発明の実施の形態における駆動ＩＣが接続された電子基板の斜視図 本発明の実施の形態における送風装置の断面図 本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣの内部を示すブロック図 本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣの内部を示す上面図 本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣの内部を示す断面図 本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣにおけるホール素子からＨＯ端子までの概略回路図 本発明の実施の形態における各信号の出力状態を示す図 ホール素子と駆動ＩＣとの接続を外部より変更する回路の概略図 本発明の実施の形態における各信号の出力状態を示す図 本発明の実施の形態における各信号の出力状態を示す図 ホール素子と駆動ＩＣとの接続を外部より変更する回路の概略図

請求項１に記載の発明は、複数のブレードを回転させて風を発生させる送風装置に備えられる送風装置用制御回路であって、前記ブレードの回転を制御する駆動ＩＣと、２つの出力端子を備える前記ブレードの回転を検知するホール素子と、前記ホール素子の出力端子に接続され、前記ホール素子の正転出力電圧または前記ホール素子の反転出力電圧が入力され、この正転／反転を切り替えて出力する正転／反転切り替え部と、を備え、前記正転／反転切り替え部の出力電圧を増幅させた電圧を、前記ブレードの回転駆動電圧とすることで前記ブレードの回転方向を切り替えることを特徴とする送風装置用制御回路であって、ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージ化した送風装置用制御回路であるホール素子内蔵駆動ＩＣであっても、簡単にブレードの回転方向を変更することができる。

請求項２に記載の発明は、前記正転／反転切り替え部の正転／反転を選択するための外部端子を備え、前記外部端子の電圧を高電圧または低電圧とすることで、前記正転／反転切り替え部の正転／反転を選択することを特徴とする請求項１に記載の送風装置用制御回路であって、ホール素子内蔵駆動ＩＣの外部から、簡単にブレードの回転方向を変更することができる。

請求項３に記載の発明は、ブレードを回転させる遠心ファンと、前記遠心ファンの回転を制御する電子基板と、前記電子基板に接続された請求項１または２に記載の送風装置用制御回路と、を備えたことを特徴とする送風装置であって、ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージ化した送風装置用制御回路であるホール素子内蔵駆動ＩＣを備えた送風装置であっても、簡単にブレードの回転方向を変更することができる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、送風装置の一例として、ノートＰＣなどに使用される冷却装置を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における送風装置の分解図である。図２は、本発明の実施の形態における駆動ＩＣが接続された電子基板の斜視図である。図３は、本発明の実施の形態における送風装置の断面図である。

図１に示すように、冷却装置（以下遠心ファン装置とする）は、筐体１に形成されたハウジング２が設けられている。

そのハウジング２の外周に沿って、筐体１に遠心ファン装置を制御する電子基板３が設けられ、その電子基板３に接続するように上部には、ステータ４が設けられている。

そのステータ４の外周にリング５が設けられ、ステータ４の外周には、ステータ４を覆うようにファンブレードを設けたロータ６が設けられている。なお、本実施の形態ではリング５を用いているが、必ずしも必要ではない。なお、図２以降には図１のリング５は使用されていない。電子基板３には、送風装置用制御回路であるホール素子内蔵駆動ＩＣ７が接続されている。

図３に示すように、筐体１に設けられたハウジング２に沿って、筐体１の底面側から、電子基板３、ステータ４の順に配置され、ロータ６の内周にはロータマグネット８が設けられ、ロータ６の回転軸は、ハウジング２によって軸支されている。

ステータ４は、例えばインシュレータに巻き線（図示せず）が巻き回され、インシュレータに内挿されるようにインサート整形され、金属の電子鋼板が設けられている。

図２、図３に示すように、電子基板３にはホール素子内蔵駆動ＩＣ７が接続されており、ロータ６に対向する面の裏面に配置される。ロータマグネット８はステータ４とお互いに引き合っているため、ロータマグネット８の磁力は図３の横方向において強く働く。従って、マグネットと縦方向に離れているホール素子内蔵駆動ＩＣ７においては、ロータマグネット８の内周の延長線Ａ上が最も磁力を感知しやすい。従って、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７内は、磁界を電気信号に変換するホール素子の中心が延長線Ａ上にくるように、そして駆動ＩＣがその外側にくるように配置されている。なお、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７とロータマグネット８との距離ｄは、送風装置によって異なるが、約１．０ｍｍ〜２．０ｍｍである。また、ステータ４はコイルを巻回する複数のティース部を備える。ホール素子内蔵駆動ＩＣ７はロータマグネット８の磁界を検知しやすくするため、そのティース部間の隙間の延長線上に設けられるとよい。すなわち、ティース部の延長線上には設けないほうがよい。

次に、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７について説明する。図４は、本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣの内部を示すブロック図である。図５は、本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣの内部を示す上面図である。図６は、本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣの内部を示す断面図である。

ホール素子内蔵駆動ＩＣ７にはホール素子７１と駆動ＩＣ７２が内蔵されている。図４、５に示すようにホール素子内蔵駆動ＩＣ７には８つの端子７０１〜７０８が設けられる。また、図４と図５では端子７０１〜７０８の配置が異なっているがどちらでもよく、図４、５の配置に限定されるわけではない。

端子７０１、７０８は出力端子であり、出力端子７０１、７０８はステータ４に巻回されているコイルに電力を供給する。それぞれを、ＯＵＴ１端子７０８、ＯＵＴ２端子７０１とする。端子７０２は電源端子であり、電源端子７０２から駆動ＩＣ７２へ約２Ｖ〜５．５Ｖの電力が供給される。なお、ホール素子７１へは駆動ＩＣ７２を介して電力が供給される。端子７０３はＦＧ端子である。端子７０４はホール素子差動出力端子（ＨＯ端子）であり、ホール素子７１の出力電圧が所望の値であるか確認することができる。端子７０５はグランド端子であり、接地されている。端子７０６はＰＷＭ入力端子であり、ＰＷＭ入力端子７０６に対してＰＷＭ信号が入力される。このＰＷＭ信号のデューティ比を調整することによって送風装置の回転数、風量が調整される。また、一定のＰＷＭ信号を入力された際に所望の回転数とすることができているかを、ＦＧ端子７０３において調べることができる。端子７０７は、回転方向ＳＷ端子（ＳＷ端子）であり、送風装置のファンの回転方向を変換するための端子である。なお、ホール素子差動出力端子７０４、回転方向ＳＷ端子７０７に関しては、詳細を後述する。

また、ホール素子７１には４つの端子７１１〜７１４が備えられる。端子７１１はホール素子７１のグランド端子（ＧＮＤ端子）である。グランド端子７１１の対角にある端子７１３は、電源端子（Ｖｃｃｈ端子）であり、駆動ＩＣ７２と接続されて起動電力を得る。端子７１２と端子７１４は出力端子であるＨＰ端子またはＨＭ端子であり、ＨＰ端子が出力電圧Ｈ＋、ＨＭ端子が出力電圧Ｈ−を出力する。出力電圧Ｈ＋、出力電圧Ｈ−に関しては、後述する。なお、本実施の形態では、端子７１２がＨＰ端子、端子７１４がＨＭ端子としている。

また本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７は、図５の奥行き方向において、端子７０１〜７０８を含めて約４．２ｍｍ、端子７０１〜７０８を除いて約３ｍｍである。横方向においては約３ｍｍである。端子７０１〜７０８間距離は約０．６５ｍｍである。導電部材７１ａ、７２ａ間距離は約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであるが、距離をより大きくとったほうがよい。ホール素子７１の中心とホール素子内蔵駆動ＩＣ７の中心は横方向において約０．６ｍｍずれている。また、図６の縦方向には約０．９ｍｍである。

また、図６に示すように、リードフレーム７３上に絶縁性接着剤７４を配置し、絶縁性接着剤７４の面に例えばシート状の導電部材７１ａ、７２ａを配置する。導電部材７１ａ、７２ａはグランドに接続されている。導電部材７１ａ、７２ａにそれぞれホール素子７１と駆動ＩＣ７２が配置されている。リードフレーム７３は、端子７０１〜７０８及び、ホール素子７１や駆動ＩＣ７２の基台とを形成しているため、本実施の形態では導電性である。基台は導電性でなくてもよいが、導電部材７１ａ、７２ａが広い面積で導通しないよう絶縁性接着剤７４を備える。導電部材７１ａの面積は、ホール素子７１の上面の面積よりも大きいし。なるべく大きいほうがよい。また、駆動ＩＣ７２と導電部材７１ａの上面の面積は、略同一である。すなわち、一方が他方より極端に大きいなどはない。更に、駆動ＩＣ７２と導電部材７１ａの図５の奥行き方向の幅も略同一である。なお、ホール素子７１の面上には更に、磁力を集めるためのヨーク７５が配置される。また、リードフレーム７３が縦方向の上側に設けられ、絶縁性接着剤７４、導電部材７１ａ、７２ａ、ホール素子７１と駆動ＩＣ７２の順で、電子基板３に近づく側に配置される。これは、ホール素子７１とロータマグネット８との距離をできるだけ小さくするためである。

図５、６に示すとおり、グランド端子７０５と導電部材７１ａがワイヤで接続され、導電部材７２ａ及びホール素子７１のグランド端子７１１が、導電部材７１ａにワイヤ７６で接続される。すなわち、導電部材７１ａ、７２ａは絶縁性接着剤７４によってリードフレーム７３と絶縁されているため、お互いにワイヤ７６によってのみ接続されている。このような構成によって、駆動ＩＣ７２が発生するノイズがホール素子７１に影響することを抑えることができる。

次に、ＨＯ端子とＳＷ端子について詳しく説明する。

図７は、本発明の実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣにおけるホール素子からＨＯ端子までの概略回路図である。図８は、本発明の実施の形態における各信号の出力状態を示す図である。図９は、ホール素子と駆動ＩＣとの接続を外部より変更する回路の概略図である。図１０は、本発明の実施の形態における各信号の出力状態を示す図である。図１１は、本発明の実施の形態における各信号の出力状態を示す図である。図１２は、ホール素子と駆動ＩＣとの接続を外部より変更する回路の概略図である。

図７は、本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣにおけるホール素子からＨＯ端子（いずれも図５参照）までの概略回路図である。これは、先の図４に示す本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７のブロック図において、点線Ａに囲まれた部分に相当する。また、図８は、ホール素子内蔵駆動ＩＣの直上に来るロータマグネット８（図３参照）の磁極の位置に応じた各信号の出力状態を示す図である。

図７において、ホール素子７１に設けられたＶｃｃｈ端子とグランド端子との間には、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７全体に印加される電圧Ｖｃｃを用いて、電圧変換回路Ｈａｌｌ Ｂｉａｓにより変換され生成される＋１．２Ｖの電圧が印加されている。すると、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７の直上に来るロータマグネット８（図３参照）の磁極の位置に応じて、図７に示す端子ＨＰ及びＨＭからは、図８に示すように、基準電圧線を中心に互いに対称なホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−が出力される。本実施の形態の場合、これらのホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−の振幅は通常、約２５ｍＶ程度である。

これらのホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−をそれぞれ出力する図７の端子ＨＰ及びＨＭは、抵抗などを介して、ＨＡＬＬＡＭＰの＋端子及び端子にそれぞれ接続されている。ＨＡＬＬＡＭＰはいわゆる差動アンプであり、その増幅利得は１である。先にも述べたように、ＨＡＬＬＡＭＰの＋端子及び端子にそれぞれ印加される電圧は、図８に示すように、基準電圧線を中心に互いに対称となるホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−である。従って、図７に示すＨＡＬＬＡＭＰの出力端子より出力される電圧は、図８に示すホール差動出力ＨＯのように変化する。ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−の振幅がそれぞれ２５ｍＶの場合、ホール差動出力ＨＯの振幅は、ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−それぞれの振幅の約２倍である５０ｍＶとなる。

ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−の振幅は、図３に示すホール素子内蔵駆動ＩＣ７の上に来るロータマグネット８の高さに応じて変化する。ホール素子内蔵駆動ＩＣ７とロータマグネット８との間の距離が近ければ近いほど、図８に示すホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−の振幅が大きくなるので、それに比例してホール差動出力ＨＯの振幅も大きくなる。そして、図７に示すＨＡＬＬＡＭＰの増幅利得が１であるため、いかなる場合であっても、図８に示すホール差動出力ＨＯの振幅が、ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−それぞれの振幅の約２倍であるという関係に変わりはない。

このように、図７に示すＨＡＬＬＡＭＰの増幅利得を１に設定している理由は以下の通りである。図７のＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１はそれぞれ、ファンブレードを設けたロータ６（図１、図３参照）を回転させるためにステータ４の複数のコイルに印加する駆動電圧を出力するための端子である。それらの端子からは、図８に示すホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−に応じて、出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２がそれぞれ出力される。出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２は、それぞれホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−を増幅した後、上下をカットして生成される。

本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７においては、ホール素子７１と駆動ＩＣ７２であるステータ駆動回路とが分かれている場合よりも、ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−の増幅度を下げ、ホール素子７１の感度を上げている。その理由を以下に述べる。

ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−は、理想的には基準電圧線を中心に上下のピークまでの電圧値が同一となることが望ましい。しかしながら実際にはほとんど必ずオフセットが発生し、基準電圧線から上のピークまでの電圧値と、基準電圧線から下のピークまでの電圧値とが異なる状態となる。このような状態で、ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−から出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２を生成するための増幅度を大きくし過ぎると、それら出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２に発生するオフセットも、それに比例して大きくなる。そのような大きなオフセットを有する出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２を用いてファンブレードを設けたロータ６（図１、図３参照）を駆動すれば、ロータ６に微小な回転フラッタが発生し、異音の発生などにつながる可能性がある。また、そのような回転フラッタにより、ステータ４には逆起電力が発生し、その逆起電力が逆に出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２の波形にも影響を及ぼすことになる。

本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７においては更に、ホール素子７１と駆動ＩＣ（いずれも図５参照）とが分かれている場合とは比較にならないほど近いところで、それらの電源及びグランドが互いに接続されている。そのため、先に述べたロータ６の回転フラッタによる出力ＯＵＴ１及び出力ＯＵＴ２の波形への影響は、これらの電源及びグランドを介してホール素子７１からの検出出力にまで及ぶ可能性が高くなる。そのため、本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７においては、ホール素子７１と駆動ＩＣとが分かれている場合以上に、ホール出力電圧Ｈ＋及びＨ−の増幅度を下げ、ホール素子７１の感度を上げる必要がある。

なお、ホール差動出力ＨＯを正常に出力するために、図７に示すＨＡＬＬＡＭＰの＋端子には、抵抗を介して基準電圧＋１．２Ｖが印加されている。これにより、図８に示すホール差動出力ＨＯは、＋１．２Ｖを基準とする正弦波となる。これは、もし図７に示すＨＡＬＬＡＭＰの＋端子に十分な正の基準電圧を与えないと、図８に示すホール差動出力ＨＯの基準電圧線より下の波形が正常に出力されなくなるためである。ただし、この基準電圧は必ずしも＋１．２Ｖである必要はなく、図８に示すホール差動出力ＨＯの基準電圧線より下の波形が正常に出力される範囲で任意の電圧値に設定されてよい。

以上のように出力されるホール差動出力ＨＯは、図４及び図５に示すように、最終的にはホール素子内蔵駆動ＩＣ７のＨＯ端子７０４より出力される。このように構成するメリットは２つある。１つはこのホール素子内蔵駆動ＩＣ７を用いた本実施の形態の遠心ファン装置の設計段階においてであり、もう１つはこのホール素子内蔵駆動ＩＣ７そのものの検査工程においてである。

まず、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７を用いて遠心ファン装置を設計する場合、図３に示すホール素子内蔵駆動ＩＣ７とロータマグネット８との距離を決定する際に有用である。ホール素子内蔵駆動ＩＣ７に内蔵されるホール素子７１の検出電圧の大きさは、ホール素子７１を通過する磁界の大きさに比例する。そして、磁界の大きさは、ロータマグネット８自体の磁力の大きさや、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７に内蔵されるホール素子７１とロータマグネット８との間の距離などに比例する。特に、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７が実装される電子基板３の厚みは、電子基板３の種類（紙フェノール、ガラスエポキシなど）などにより異なるので、電子基板３の種類を変更するだけでも、ホール素子７１とロータマグネット８との間の距離が変わる可能性がある。

もしホール素子７１がＩＣの外部にあれば、ホール素子７１の２つの出力端子（図７におけるＨＰ及びＨＭに相当する部分）を直接測定し、それらの端子からの出力電圧が所定以上の電圧値となるよう、ホール素子７１とロータマグネット８との間の距離を決定すればよい。しかしながら本実施の形態のようにホール素子７１がＩＣに内蔵された状態では、ホール素子７１を直接測定することができない。従って、本実施の形態においては先に述べたように、作動アンプを介してホール素子７１の出力電圧をＩＣの外部端子へ出力し、そこでホール素子７１の出力電圧が検出できるよう構成されている。そうすれば、ホール素子７１がＩＣに内蔵された状態であっても、遠心ファン装置の設計段階において、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７とロータマグネット８との距離を支障なく決定することができる。

なお、本実施の形態においては、ＨＯ端子７０４からの出力電圧の振幅が５０ｍＶ以上であることを要求仕様としている。それは、この出力電圧の振幅が小さくなるとＯＵＴ１、ＯＵＴ２の振幅も小さくなり、それにより遠心ファン装置のトルクが小さくなって風量が低下し、最悪は、遠心ファン装置自体の回転が起動しなくなるためである。ただし、この出力電圧の振幅における要求仕様は、遠心ファン装置の設計に依存して適宜決定される。

次に、本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７において、ホール素子７１の出力電圧を、図７に示すＨＡＬＬＡＭＰを介してＩＣの外部へ出力するためのＨＯ端子７０４を設けるもう１つのメリットについて述べる。それは、本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７の検査工程において有用となる。もし図４及び図５に示すＨＯ端子７０４がなく、ホール素子７１の出力電圧が外部より検出できない構成となっていた場合は、ＩＣの製造工程における何らかの原因により不良が発生したとしても、それがホール素子７１側の製造工程に原因があるのか、それとも駆動ＩＣ側の製造工程またはホール素子７１と駆動ＩＣとの接続工程に原因があるのかが判らない。本実施の形態のようなＨＯ端子７０４を設けることにより、上記に述べる原因の切り分けが可能となり、原因を特定して製造工程を正常化するための一助となる。

このような図４及び図５に示すＨＯ端子７０４を本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７に設ける際に注意すべき点がある。第１に、ＨＯ端子７０４は、ＯＵＴ１端子７０８、ＯＵＴ２端子７０１と隣接させないことが必要である。遠心ファン装置の回転数にもよるが、ＨＯ端子７０４より出力される電圧の変動周波数は通常数百Ｈｚであり、振幅は先ほども述べたように数十ｍＶ（本実施の形態においては５０ｍＶ以上）と小さい。これに対して、ファンブレードを設けたロータ６（図１、図３参照）を駆動するための駆動電圧となるＯＵＴ１端子７０８、ＯＵＴ２端子７０１より出力される電圧の変動周波数はＨＯ端子７０４と同じであるが、その変動振幅は数Ｖ以上（本実施の形態の場合５Ｖ、図８参照）である。このことは、ＨＯ端子７０４より出力される電圧と比較して２桁以上大きいことを意味する。

もしＨＯ端子７０４がそのようなＯＵＴ１端子７０８やＯＵＴ２端子７０１と隣接して設けられると、ＯＵＴ１端子７０８、ＯＵＴ２端子７０１より出力される電圧変動の影響をもろに受け、その影響がＨＯ端子７０４より出力される信号にノイズとなって重畳し、最悪の場合、ＨＯ端子７０４より本来出力されるべきホール素子７１の作動出力を検出することができない恐れがある。ＨＯ端子７０４がこのような影響を受けたとしても、通常の遠心ファン装置の使用においては問題ないが、先ほども述べたように、遠心ファン装置の設計段階やこのホール素子内蔵駆動ＩＣ７そのものの検査工程において影響を受ける。

第２に、ＨＯ端子７０４は、ＰＷＭ入力端子７０６と隣接させないことも重要である。ＰＷＭ入力端子７０６は、ファンブレードを設けたロータ６（図１、図３参照）の回転を制御するためのデジタル信号を入力する端子である。本実施の形態において、そのＰＷＭ入力端子７０６に入力される信号は数十ｋＨｚ以上という高周波であり、その振幅は通常、駆動ＩＣの動作電圧と同じ数Ｖである。そして、そのデューティ比を変化させることにより、ファンブレードを設けたロータ６（図１、図３参照）の回転数が駆動ＩＣに伝達される。

もしＨＯ端子７０４がそのようなＰＷＭ入力端子７０６と隣接して設けられると、ＰＷＭ入力端子７０６に入力される電圧変動の影響をもろに受け、その影響がＨＯ端子７０４より出力される信号にノイズとなって重畳し、最悪の場合、ＨＯ端子７０４より本来出力されるべきホール素子７１の作動出力を検出することができない恐れがある。ＨＯ端子７０４がこのような影響を受けたとしても、通常の遠心ファン装置の使用においては問題ないが、先ほども述べたように、遠心ファン装置の設計段階やこのホール素子内蔵駆動ＩＣ７そのものの検査工程において影響を受ける。

従って、図４及び図５に示すように、ＨＯ端子７０４は、このようなＯＵＴ１端子７０８、ＯＵＴ２端子７０１やＰＷＭ入力端子７０６と隣接させず、必ず、電源やグランド、定電位に固定する端子（本実施の形態ではＳＷ端子７０７）と隣接させることが必要である。本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７は、以上に述べた点を反映させて設計されている。

なお、図４及び図５に示すＨＯ端子７０４は、電源やグランド、定電位に固定する端子だけでなく、ＦＧ端子７０３とも隣接している。そして、図４を見れば判るように、ＦＧ端子７０３に接続される最終出力回路（トランジスタＴ）はオープンコレクタで構成されている。図４及び図５に示すＨＯ端子７０４がＦＧ端子７０３と隣接してもよい理由について、これより述べる。

図８に示すように、ＦＧ端子７０３より出力されるＦＧ信号は、本実施の形態の遠心ファン装置を使用するユーザが、その回転数を検知するために、ホール素子７１からの出力がデジタル整形された信号である。その変動周波数はＨＯ端子７０４と同じであるが、その変動振幅は数Ｖ以上（本実施の形態の場合５Ｖ、図８参照）である。

もしＦＧ端子７０３に接続されるＩＣ内部の最終出力回路がオープンコレクタ構成でないか、または、オープンコレクタ構成であっても、外部よりプルアップ抵抗を介して電圧がＦＧ端子７０３に印加されていれば、ＦＧ端子７０３より出力される電圧の変動振幅は数Ｖ以上（本実施の形態の場合５Ｖ、図８参照）となる。このことは、ＨＯ端子７０４より出力される電圧と比較して２桁以上大きいことを意味する。そのため、もしＦＧ端子７０３がそのような構成となっていれば、図４及び図５に示すように、それと隣接するＨＯ端子７０４より出力されるホール素子７１の差動出力ＨＯ（図８参照）は、ＦＧ端子７０３より出力されるＦＧ信号（図８参照）の影響を受ける。そして、その影響がＨＯ端子７０４より出力される信号にノイズとなって重畳し、最悪の場合、ＨＯ端子７０４より本来出力されるべきホール素子７１の作動出力を検出することができない恐れがある。ＨＯ端子７０４がこのような影響を受けたとしても、通常の遠心ファン装置の使用においては問題ないが、先ほども述べたように、遠心ファン装置の設計段階やこのホール素子内蔵駆動ＩＣ７そのものの検査工程において影響を受ける。

しかしながら、本実施の形態におけるホール素子内蔵駆動ＩＣ７は、まずＦＧ端子７０３に接続されるＩＣ内部の最終出力回路がオープンコレクタ構成（図４参照）であればよい。それに加えて、次のようにすることで、ＦＧ端子７０３からの出力信号によるＨＯ端子７０４のそれへの干渉を回避できる。

ＦＧ端子７０３より出力されるＦＧ信号（図８参照）は、遠心ファン装置の設計段階やＩＣの検査工程においては必ずしも必要ではない。これに対してＨＯ端子７０４は、先にも述べたように、あくまで遠心ファン装置の設計段階やＩＣの検査工程でのみ用いるものである。従って、ＦＧ端子７０３に接続される最終出力回路はオープンコレクタで構成され、なおかつ、遠心ファン装置の設計段階やＩＣの検査工程においては、ＦＧ端子７０３にプルアップ抵抗を接続せず、ユーザが本実施の形態の遠心ファン装置を使用するときのみプルアップ抵抗を接続するようにする。そのようにすれば、遠心ファン装置の設計段階やＩＣの検査工程においては、ＦＧ端子７０３はオープンコレクタであり、電圧が出力されないので、ＦＧ端子７０３からＨＯ端子７０４へ影響を及ぼすことはない。また、ユーザが遠心ファン装置を使用するときには、ＦＧ端子７０３にプルアップ抵抗が接続される。その場合には、ＦＧ端子７０３からの出力電圧が、隣接するＨＯ端子７０４より出力される信号に影響を及ぼす可能性があるが、そうであったとしてもユーザはＨＯ端子７０４を利用しないので、問題はない。

すなわち、ＨＯ端子７０４がＦＧ端子７０３と隣接する場合は、ＦＧ端子７０３に接続されるＩＣ内部の最終出力回路がオープンコレクタ構成であればよい。そして、遠心ファン装置の設計段階やＩＣの検査工程においてはＦＧ端子７０３にプルアップ抵抗を接続せず、ユーザが遠心ファン装置を使用するときにはＦＧ端子７０３にプルアップ抵抗を接続すればよい。

次に、図４及び図５に示すＳＷ端子７０７について、これより述べる。

ＳＷ端子７０７は、本実施の形態の遠心ファン装置の回転方向を、時計回り（以下「ＣＷ」と示す）または反時計周り（以下「ＣＣＷ」と示す）のいずれかに設定する入力端子である。本実施の形態のホール素子内蔵駆動ＩＣ７においては、ＳＷ端子７０７にプルアップ抵抗が接続されたときに、遠心ファン装置の上面から見てＣＷとなり、プルダウン抵抗が接続されたときに、遠心ファン装置の上面から見てＣＣＷとなるが、この逆であっても構わない。このように遠心ファン装置の回転方向を変更可能にしているのは、当該遠心ファン装置を吸気ファンとして用いるユーザと、排気ファンとして用いるユーザの両方に対応できるようにするためである。ただし、その回転方向はユーザへの納品時にＣＷまたはＣＣＷのいずれかに固定されていればよい。

周知のように、図１及び図２に示すファンブレードを設けたロータ６の内周にはロータマグネット８が設けられ、そのロータマグネット８は通常、任意の半径線を基準にＳ極とＮ極とが周期的に入れ替わる構成を有している。そして、ファンブレードを設けたロータ６の回転方向は、回転を開始する直前におけるロータマグネット８の磁極と、その内周にある複数のステータ４が発生する磁力線の向きとの関係により決まる。複数のステータ４のそれぞれが発生する磁力線の向きは、ステータ４のそれぞれに巻き回された巻き線（図示せず）に流れる電流の向きによって決定される。これらの巻き線の両端は、図４及び図５に示すＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１のいずれかに、常に接続され、巻き線の一方の端部がＯＵＴ１端子７０８に接続されていれば、他方の端部がＯＵＴ２端子７０１に接続される。従って、巻き線に流れる電流の向きは、ＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１のそれぞれに印加される電圧の関係によって決まる。

例えば、先の図８に示すロータマグネット８の磁極とＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１からのそれぞれの出力電圧ＯＵＴ１及びＯＵＴ２との関係が、遠心ファン装置の上面から見てＣＷにロータ６（図１参照）が回転すると仮定する。その場合、遠心ファン装置の上面から見てＣＣＷとなるようロータ６（図１参照）を回転させるためには、ロータマグネット８の磁極とＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１からのそれぞれの出力電圧ＯＵＴ１及びＯＵＴ２とは、図１１に示すような関係になければならない。

すなわち、図８と図１１とを比較すれば判るように、ＣＷに回転する場合とＣＣＷに回転する場合とでは、ロータマグネット８の磁極とＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１からのそれぞれの出力電圧ＯＵＴ１及びＯＵＴ２との関係が逆になっている。そして、遠心ファン装置の回転方向を間違えないようにするためには、ある半径線上にあるロータマグネット８の磁極がＳ極とＮ極のいずれであるかを検出し、それに応じた電圧をＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１に印加する必要がある。そのための検出素子がホール素子７１である。

ホール素子７１の直上にあるロータマグネット８の磁極とホール素子７１の出力Ｈ＋及びＨ−との関係は、例えば図８、図１０（ａ）（以上、ＣＷ方向）及び図１０（ｂ）（ＣＣＷ方向）に示す通りであり、ＣＷ方向、ＣＣＷ方向のいずれも同じ関係である。

しかしながら、先にも図８と図１１とを用いて説明したように、ＣＷに回転する場合とＣＣＷに回転する場合とでは、ロータマグネット８の磁極とＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１からのそれぞれの出力電圧ＯＵＴ１及びＯＵＴ２との関係を逆にしなければならない。そして、出力電圧ＯＵＴ１及び出力電圧ＯＵＴ２は、先に述べたように、ホール素子７１からの出力Ｈ＋及びＨ−を元に生成される。本実施の形態において遠心ファン装置をＣＷ方向に回転させるために、図８に示すように、出力電圧ＯＵＴ１がホール素子７１からの出力Ｈ＋より増幅生成され、出力電圧ＯＵＴ２がホール素子７１からの出力Ｈ−より増幅生成される。そしてそれらを増幅生成するための、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７内にある各増幅アンプは、いずれも正の増幅特性を有する。この状態で遠心ファン装置をＣＣＷ方向に回転させるためには、駆動ＩＣ内にある各増幅アンプ自体を正の増幅特性から負の増幅特性に切り替えることができないので、各増幅アンプに入力するホール素子７１からの出力Ｈ＋及びＨ−を入れ替える。

もし、従来のようにホール素子７１が駆動ＩＣの外部にあれば、ホール素子７１と駆動ＩＣとの接続は、以下のように簡単に変更できる。すなわち、図２に示す電子基板３に相当する電子基板３上には、駆動ＩＣの他にホール素子７１が実装され、ホール素子７１とモータ駆動ＩＣとの配線を、ジャンパ線またはジャンパ抵抗などにより変更ができるよう、電子基板３の配線パターンをあらかじめ設計しておけばよい。しかしながら本実施の形態の図４及び図５に示すように、ホール素子７１が内蔵されたホール素子内蔵駆動ＩＣ７の場合は、そのホール素子７１と駆動ＩＣとの間の配線さえもホール素子内蔵駆動ＩＣ７の内部に組み込まれてしまっている。そのため、ホール素子７１と駆動ＩＣとの接続を外部より変更することができない。

そこで、この接続の切り替えを実現するために、例えば図９に示すようなホール素子入力切り替え回路９を設ける。図９は、ホール素子７１と駆動ＩＣとの接続を外部より変更する回路の一例を示す概略図である。図９において、Ｈ＋及びＨ−は、それぞれホール素子７１の端子ＨＰ及びＨＭからの出力信号を入力する端子であり、図５に示すホール素子７１の端子７１２または７１４のいずれかに接続される。図９に示すＳＷ端子７０７は、図４及び図５におけるＳＷ端子７０７と同一であり、先ほども説明したように、遠心ファン装置の回転方向を時計回り（以下「ＣＷ」と示す）または反時計周り（以下「ＣＣＷ」と示す）のいずれかに設定する入力端子である。

図９に示すホール素子入力切り替え回路９は、２つの正転／反転切り替え回路９１及び９２を有している。正転／反転切り替え回路９１及び９２は、それぞれ、正転入力端子９３、反転入力端子９４、切り替え信号入力端子９５及び出力端子Ｈ＋’またはＨ−’を有している。切り替え信号入力端子９５への入力信号がＨｉｇｈの場合、正転／反転切り替え回路９１及び９２は、正転入力端子９３からの入力信号を、出力端子Ｈ＋’またはＨ−’より出力する。そして、切り替え信号入力端子９５への入力信号がＬｏｗの場合、正転／反転切り替え回路９１及び９２は、反転入力端子９４からの入力信号を、出力端子Ｈ＋’またはＨ−’より出力する。

図１２は、ホール素子と駆動ＩＣとの接続を外部より変更する回路の別の例を示す概略図である。ホール素子入力切り替え回路１０において、ホール素子７１の端子ＨＰ及びＨＭからの出力信号を入力する端子Ｈ＋及びＨ−と、ＳＷ端子７０７とは、図９における説明と同様なので省略する。図１２に示す正転／反転切り替え回路は、２つの切り替えアンプ１０１及び１０２を有する。これらの切り替えアンプ１０１及び１０２は、それぞれ、正転入力端子１０３、反転入力端子１０４、切り替え信号入力端子１０５及び出力端子Ｈ＋’またはＨ−’を有している。切り替え信号入力端子１０５への入力信号がＨｉｇｈの場合、切り替えアンプ１０１及び１０２は、正転入力端子１０３からの入力信号を、出力端子Ｈ＋’またはＨ−’より出力する。そして、切り替え信号入力端子１０５への入力信号がＬｏｗの場合、切り替えアンプ１０１及び１０２は、反転入力端子１０４からの入力信号を、出力端子Ｈ＋’またはＨ−’より出力する。

これら２つの正転／反転切り替え回路１０１及び１０２の相違点の１つは、正転入力端子１０３及び反転入力端子１０４と、ホール素子７１の端子ＨＰ及びＨＭからの出力信号を入力する端子Ｈ＋及びＨ−との接続が両者の間で逆になっている点にある。そしてもう１つの相違点は、切り替え信号入力端子９５とＳＷ端子７０７との間に反転回路を有するか否かにある。

これら図９または図１２に示す回路のいずれにおいても、端子Ｈ＋及びＨ−へ入力される信号と、出力端子Ｈ＋’及びＨ−’より出力される信号との関係は同じである。すなわち、ＳＷ端子７０７にＨｉｇｈが入力された場合、図１０（ａ）のように正転／反転切り替え回路の出力端子Ｈ＋’及びＨ−’からは、それぞれ、端子Ｈ＋及びＨ−に入力される信号と同じものが出力される。そして、ＳＷ端子７０７にＬｏｗが入力された場合、図１０（ｂ）のように正転／反転切り替え回路の出力端子Ｈ＋’及びＨ−’からは、それぞれ、端子Ｈ＋及びＨ−に入力される信号を反転させたものが出力される。その結果、図１１のようになる。

以上のように構成することにより、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７をＣＷ及びＣＣＷの２種類用意することなく、１種類のみでＣＷ及びＣＣＷの両方に対応することが可能となる。すなわち、ホール素子７１からの出力信号Ｈ＋、Ｈ−と同一（すなわち正転信号）またはその反転信号のいずれかを出力するホール素子入力切り替え回路９または１０が、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７の駆動ＩＣの内部に設けられる。具体的には、駆動ＩＣの内部において、ホール素子７１の端子ＨＰ及びＨＭからの出力信号を入力する端子Ｈ＋及びＨ−と、ＯＵＴ１端子７０８及びＯＵＴ２端子７０１（図１２参照）にそれぞれ接続される増幅アンプとの間に設けられる。そして、ホール素子入力切り替え回路９または１０の出力信号の切り替えを行うＳＷ端子７０７が、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７の外部に設けられる。

なお、ＳＷ端子７０７は、本実施の形態の遠心ファン装置の回転時においてはＨｉｇｈかＬｏｗのいずれかに固定される定電圧の入力端子である。従って、これに隣接する端子に制限はなく、ホール素子内蔵駆動ＩＣ７のいずれの端子に配置してもよい。

また、ＣＷまたはＣＣＷの切り替えを、外部端子であるＳＷ端子７０７により、容易に行うことができるので、ユーザに対して新たな遠心ファン装置の使用法を提供することも可能となる。すなわち、本実施の形態に示す冷却装置を搭載する電子装置がＳＷ端子７０７を制御することにより、例えば電子装置の外部と内部の温度関係によって、本実施の形態に示す冷却装置を排気ファンまたは吸気ファンのいずれかに切り替えることが考えられる。

本願発明は、ホール素子と駆動ＩＣを１パッケージ化したホール素子内蔵駆動ＩＣであっても、ホール素子に対する駆動ＩＣのノイズの影響を小さく抑え、ホール素子が高精度に動作することで回転数及び風量を適切に制御することができるので、ノートＰＣなどに搭載される発熱体の熱を冷却する送風装置などに有用である。

１ 筐体
２ ハウジング
３ 電子基板
４ ステータ
５ リング
６ ロータ
７ 駆動ＩＣ
７０１、７０８ 出力端子
７０２ 電源端子
７０３ ＦＧ端子
７０４ ホール素子差動出力端子
７０５ グランド端子
７０６ ＰＷＭ入力端子
７０７ 回転方向ＳＷ端子
８ ロータマグネット
７１ ホール素子
７１ａ 導電部材
７１１ グランド端子
７１２、７１４ 出力端子
７１３ 電源端子
７２ 駆動ＩＣ
７２ａ 導電部材
７３ リードフレーム
７４ 絶縁性接着剤
７５ ヨーク
７６ ワイヤ

Claims (3)

1. 複数のブレードを回転させて風を発生させる送風装置に備えられる送風装置用制御回路であって、
   前記ブレードの回転を制御する駆動ＩＣと、
   ２つの出力端子を備える前記ブレードの回転を検知するホール素子と、
   前記ホール素子の出力端子に接続され、前記ホール素子の正転出力電圧または前記ホール素子の反転出力電圧が入力され、この正転／反転を切り替えて出力する正転／反転切り替え部と、を備え、
   前記正転／反転切り替え部の出力電圧を増幅させた電圧を、前記ブレードの回転駆動電圧とすることで前記ブレードの回転方向を切り替えることを特徴とする送風装置用制御回路。
2. 前記正転／反転切り替え部の正転／反転を選択するための外部端子を備え、
   前記外部端子の電圧を高電圧または低電圧とすることで、前記正転／反転切り替え部の正転／反転を選択することを特徴とする請求項１に記載の送風装置用制御回路。
3. ブレードを回転させる遠心ファンと、
   前記遠心ファンの回転を制御する電子基板と、
   前記電子基板に接続された請求項１または２に記載の送風装置用制御回路と、を備えたことを特徴とする送風装置。