JP2016100947A - 制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】部品コストの上昇を低減しつつ、消費電力を低減することができる制御回路を提供する。
【解決手段】制御回路は、固定子と、固定子と空隙を介して対向して相対的に回転し永久磁石を有する回転子と、を備えるモータの制御回路であって、永久磁石の磁束変化を検出し、検出した磁束変化に基づいて、出力する電圧の変化を生じる磁束検出素子と、磁束検出素子が出力する電圧に基づいて、固定子に備えられた巻線に供給される駆動電流の制御を行う制御部を備える制御素子と、制御部の制御により駆動電流が巻線に供給された場合に、磁束検出素子に動作電源を供給する第１スイッチ素子とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＣブラシレスモータの制御回路に関するものである。

ＤＣ（Direct Current）ブラシレスモータは、永久磁石を有するロータと、巻線を有するステータとを備える。ＤＣブラシレスモータの制御回路は、ロータに備えられた永久磁石の磁極位置の検出結果に基づいて巻線に印加する電流を制御することにより、ロータを回転させる。ロータの磁極位置の検出には、ホール素子などの磁気センサが用いられる。磁気センサは、ロータの磁極位置を検出する場合に電力を消費する。ＤＣブラシレスモータの制御回路が消費する電力全体に対して、この磁気センサが消費する電力の割合は比較的大きい。一例では、ＤＣブラシレスモータの制御回路が消費する消費電流が１５ｍＡ程度であるのに対し、このうち磁気センサが消費する消費電流が６ｍＡ程度に達する。
ここで、ロータの回転が停止している場合には、磁気センサは動作する必要がない。そこで、ロータの回転が停止している場合には、磁気センサへの電力の供給を停止することにより、消費電力を低減することができる。一方で、停止しているロータが回転し始める場合には、磁気センサへの電力の供給を再開することが求められる。例えば、特許文献１には、磁気センサへの電力の供給を停止又は再開する制御を、マイクロコンピュータによって行う方法が開示されている。

特開２００７−６８２８７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているようなマイクロコンピュータを用いた制御回路の場合には、マイクロコンピュータを用いない制御回路に比べて、回路の部品コストが上昇するという問題があった。

本発明は、上記に問題に鑑みてなされたものであり、部品コストの上昇を低減しつつ、消費電力を低減することができる制御回路を提供することを目的とする。

本発明の制御回路の一つの態様は、固定子と、前記固定子と空隙を介して対向して相対的に回転し永久磁石を有する回転子と、を備えるモータの制御回路であって、前記永久磁石の磁束変化を検出して検出した前記磁束変化に基づいて、出力する電圧の変化を生じる磁束検出素子と、前記磁束検出素子が出力する前記電圧に基づいて、前記固定子に備えられた巻線に供給される駆動電流の制御を行う制御部を備える制御素子と、前記制御部の制御により前記駆動電流が前記巻線に供給された場合に、前記磁束検出素子に動作電源を供給する第１スイッチ素子と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ＤＣブラシレスモータの制御回路の部品コストの上昇を低減しつつ、消費電力を低減することができる。

本発明の実施形態によるファン装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態の制御回路の構成の一例を示す回路図である。 本実施形態の制御回路の動作の一例を示すタイミング図である。 本実施形態の変形例の制御回路の構成の一例を示す回路図である。 本実施形態の変形例の制御回路の動作の一例を示すタイミング図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

図１は、本発明の実施形態によるファン装置１の概略構成の一例を示すブロック図である。ファン装置１は、制御回路１０と、モータ２０と、電源装置３０と、回転速度制御装置４０と、電流ドライバ５０とを備える。モータ２０には、不図示のファンが取り付けられている。このファン装置１は、ファンを回転させることにより風を生じさせて、冷却対象の機器を冷却する。この一例において、冷却対象の機器とは、通信機器である。なお、本実施形態においては、制御回路１０が、ファン装置１を制御する回路である場合を一例にして説明するが、これに限られない。

また本実施形態では一例として、モータ２０が、単相バイポーラ型のＤＣブラシレスモータである場合について説明する。ここで、ＤＣブラシレスモータは、固定子と、固定子と空隙を介して対向して相対的に回転し永久磁石を有する回転子とを備える。以下の説明において、固定子をステータとも称する。また、回転子をロータとも称する。

回転速度制御装置４０は、モータ２０の回転速度を制御する制御信号Ｓｃを、制御回路１０に対して出力する。この一例においては、回転速度制御装置４０は、モータ２０の目標回転速度に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を、制御信号Ｓｃとして制御回路１０に出力する。より具体的には、回転速度制御装置４０は、不図示の温度センサを備えている。この温度センサは、冷却対象の機器である通信機器周囲の温度を測定する。回転速度制御装置４０は、温度センサの出力に基づいて、モータ２０の目標回転速度を算出する。回転速度制御装置４０は、算出した目標回転速度に応じたＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を制御信号Ｓｃとして制御回路１０に出力する。

電源装置３０は、制御回路１０に電力を供給する。この一例においては、電源装置３０は、不図示の鉛蓄電池を備えており、外部から電力の供給を受けずに、制御回路１０に電力を供給可能である。モータ２０は、電流ドライバ５０から供給される電力によってロータを回転させる。なお、この一例では、電源装置３０は、不図示の鉛蓄電池を備えるものとして説明するが、商用電源や発電機などから供給される交流電力を直流電力に変換するものであってもよい。

制御回路１０は、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃに基づいて、モータ２０の回転速度を制御する。具体的には、制御回路１０は、制御素子１１０と、磁束検出素子１２０と、スイッチ素子１３０と、スイッチ素子１４０と、電源レギュレータ１５０とを備えている。

制御素子１１０は、その機能部として制御部１１１を備えている。制御素子１１０は、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃに基づいて、モータ２０の回転速度を制御する。

具体的には、制御素子１１０は、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃに基づいて、モータ２０の巻線に供給される駆動電流ｉｍの供給タイミングを制御する。モータ２０は、ロータに永久磁石を備え、ステータに巻線を備えている。制御素子１１０は、ロータの永久磁石の磁極位置に基づいて、駆動電流ｉｍを巻線に供給するタイミングを制御することにより、ロータの回転速度を制御する。具体的には、制御素子１１０は、磁束検出素子１２０が出力する磁極位置検出信号Ｓｐに基づいてタイミング信号Ｓｔを電流ドライバ５０とスイッチ素子１３０とに対して出力する。

なお、ここでは制御回路１０は、モータ２０が単一の方向に回転するファン装置１のファンの回転速度を制御する場合を一例にして説明するが、これに限られない。制御回路１０は、モータ２０の回転方向を制御してもよい。また、制御回路１０は、モータ２０の回転力を制御してもよい。

また、制御素子１１０は、モータ２０のロータが停止したことを示す拘束検知信号Ｓｓを出力する。モータ２０のロータは、外力によって回転できない状態、すなわちロック状態になる場合がある。制御素子１１０は、ロータのロック状態を検出すると、拘束検知信号Ｓｓを出力する。本実施形態の場合、制御素子１１０は、ロータのロック状態を検出すると、拘束検知信号Ｓｓをスイッチ素子１３０に対して出力する。

磁束検出素子１２０は、ホール素子などの磁気センサを備えており、モータ２０のロータの磁極位置を検出する。磁束検出素子１２０は、検出したロータの磁極位置を示す信号を、制御素子１１０に出力する。この磁束検出素子１２０は、スイッチ素子１４０を介して供給される動作電流ｉｈによって動作する。

電源レギュレータ１５０は、電源装置３０から供給される電源電圧を、制御回路１０の動作電圧に降圧する。この一例においては、電源装置３０から供給される電源電圧とは、７５［Ｖ］である。また、制御回路１０の動作電圧とは、６［Ｖ］である。すなわち、この一例において、電源レギュレータは、電源装置３０が出力する電源電圧の７５［Ｖ］を、制御回路１０の動作電圧である６［Ｖ］に降圧する。電源レギュレータ１５０は、降圧した電力を制御素子１１０及びスイッチ素子１４０に供給する。

スイッチ素子１３０及びスイッチ素子１４０は、いずれもトランジスタなどの半導体スイッチを備えている。このスイッチ素子１３０及びスイッチ素子１４０は、電源装置３０から電源レギュレータ１５０を介して供給される電力を、磁束検出素子１２０に供給するか否かを切り換える。より具体的には、スイッチ素子１３０は、制御素子１１０が出力する信号に基づいて、スイッチ素子１４０のオン・オフの状態を切り換える。スイッチ素子１４０がオン状態の場合には、電源レギュレータ１５０から磁束検出素子１２０に動作電流ｉｈが供給される。スイッチ素子１４０がオフ状態の場合には、電源レギュレータ１５０から磁束検出素子１２０に動作電流ｉｈが供給されない。すなわち、スイッチ素子１４０がオフ状態の場合には、磁束検出素子１２０に対する動作電流ｉｈの供給が遮断される。

より具体的には、スイッチ素子１３０は、制御素子１１０がタイミング信号Ｓｔを出力すると、スイッチ素子１４０に対して、スイッチ素子１４０をオン状態にする信号を出力する。また、スイッチ素子１３０は、制御素子１１０が拘束検知信号Ｓｓを出力すると、スイッチ素子１４０に対して、スイッチ素子１４０をオフ状態にする信号を出力する。すなわち、制御素子１１０がタイミング信号Ｓｔを出力すると、スイッチ素子１４０がオン状態になり、磁束検出素子１２０に対して動作電流ｉｈが供給される。また、制御素子１１０が拘束検知信号Ｓｓを出力すると、スイッチ素子１４０がオフ状態になり、磁束検出素子１２０に対して動作電流ｉｈが供給されない。

上述したように、制御素子１１０は、モータ２０のロータを回転させる場合に、タイミング信号Ｓｔを出力する。また、制御素子１１０は、モータ２０のロータが停止した場合に、拘束検知信号Ｓｓを出力する。したがって、制御素子１１０がモータ２０のロータを回転させる場合に、磁束検出素子１２０に対して動作電流ｉｈが供給される。また、制御素子１１０がモータ２０のロータの停止を検出した場合に、磁束検出素子１２０に対する動作電流ｉｈの供給が停止される。

すなわち、制御回路１０は、モータ２０のロータを回転させない場合には、磁束検出素子１２０に対する動作電流ｉｈの供給を停止する。したがって、制御回路１０は、モータ２０のロータを回転させない場合には、動作電流ｉｈの消費を抑止することができる。つまり、制御回路１０は、モータ２０のロータを回転させない場合にも磁束検出素子１２０に対して動作電流ｉｈの供給を行う場合に比べて、消費電力を低減することができる。また、制御回路１０は、モータ２０のロータを回転させない場合には、動作電流ｉｈの消費を抑止するため、電源レギュレータ１５０における発熱を低減することができる。つまり、制御回路１０は、ファン停止時の待機電力の消費を低減することができる。
また、電源装置３０が鉛蓄電池を備える場合には、制御回路１０は、電源装置３０が備える鉛蓄電池の電力の消費を低減することにより、鉛蓄電池の充電１回あたりのファン装置１の動作時間を延長することができる。

また、電源レギュレータ１５０における電圧降下の幅が大きい場合には、電圧降下の幅が小さい場合に比べて、電力の損失が大きくなる。このため、電源レギュレータ１５０における発熱量は、電源装置３０が供給する電源電圧と、制御回路１０の動作電圧との差が大きい場合には、差が小さい場合に比べて大きくなる。例えば、電源装置３０が供給する電源電圧が１２［Ｖ］の場合と、電源電圧が７５［Ｖ］の場合とを比較する。この場合、電源装置３０が供給する電源電圧が７５［Ｖ］の場合の方が、電源レギュレータ１５０における発熱量が大きい。つまり、ファン装置１の電源電圧が７５［Ｖ］の場合、すなわち、比較的高い電圧である場合には、動作電流ｉｈの供給を停止することにより、消費電力をより多く低減することができる。したがって、電源レギュレータ１５０における発熱量が小さくなる。

なお、この一例においては、スイッチ素子１３０及びスイッチ素子１４０が半導体スイッチであるとして説明するが、これに限らない。スイッチ素子１３０及びスイッチ素子１４０は、磁束検出素子１２０に対して電力を供給するか否かを切り換えられればよく、例えば、機械スイッチであってもよい。また、これらのスイッチ素子１３０及びスイッチ素子１４０は、それぞれが単一のスイッチによって構成されていてもよく、それぞれが複数のスイッチによって構成されていてもよい。

ここまで、制御回路１０の構成の概要について説明した。次に、制御回路１０のより具体的な回路構成の一例について、図２及び図３を参照して説明する。

［回路構成例１］
図２は、本実施形態の制御回路の構成の一例を示す回路図である。図３は、本実施形態の制御回路の動作の一例を示すタイミング図である。まず、図２を参照して、制御回路１０の回路構成について説明する。

電源レギュレータ１５０は、配線Ｗ１０を介して電源装置３０に接続される。電源レギュレータ１５０の出力端子は、制御素子１１０に１２［Ｖ］を供給する。制御素子１１０の出力端子６ＶＲＥＧは、スイッチ素子１４０と、スイッチ素子１３０とに、配線Ｗ１１を介してそれぞれ接続される。電源装置３０は、電源レギュレータ１５０に対して７５［Ｖ］の電源電圧を供給する。制御素子１１０は、電源レギュレータ１５０から供給される１２［Ｖ］の電源電圧を、６［Ｖ］に降圧して出力端子６ＶＲＥＧから出力する。電源レギュレータ１５０と制御素子１１０とで、７５［Ｖ］から降圧した６［Ｖ］の動作電圧を、配線Ｗ１１を介して、制御素子１１０と、スイッチ素子１４０と、スイッチ素子１３０とに供給する。

制御素子１１０は、単相バイポーラ型ＤＣブラシレスモータ用の単相バイポーラプリドライバ集積回路である。制御素子１１０は、出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐと、制御信号入力端子ＶＴＨと、磁極位置検知端子ＩＮ＋及びＩＮ−と、拘束検知時間設定端子ＣＴと、拘束検知信号出力端子ＲＤと、出力端子６ＶＲＥＧとを備える。なお、図２において、制御素子１１０の電源接地端子、すなわちグランド端子の記載は省略する。また、制御素子１１０は、ここに記載した端子以外の端子を備えていてもよい。

なお、以下の説明において、出力端子ＯＵＴ１Ｐを、ＯＵＴ１Ｐ端子と、又は単にＯＵＴ１Ｐとも称する。出力端子ＯＵＴ２Ｐを、ＯＵＴ２Ｐ端子と、又は単にＯＵＴ２Ｐとも称する。制御信号入力端子ＶＴＨを、ＶＴＨ端子と、又は単にＶＴＨとも称する。磁極位置検知端子ＩＮ＋及びＩＮ−を、単にＩＮ＋及びＩＮ−とも称する。拘束検知時間設定端子ＣＴを、ＣＴ端子と、又は単にＣＴとも称する。拘束検知信号出力端子ＲＤを、ＲＤ端子と、又は単にＲＤとも称する。出力端子６ＶＲＥＧを、単に６ＶＲＥＧとも称する。

出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐは、配線Ｗ３１及びＷ３２を介して電流ドライバ５０に接続される。この出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐは、モータ２０の巻線に電流を供給するタイミングを制御するタイミング信号Ｓｔを出力する。出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐが出力するタイミング信号Ｓｔの一例を、図３に示す。同図に示すように、出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐは、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１にかけて、タイミング信号Ｓｔを交互に、電流ドライバ５０に対して出力する。電流ドライバ５０は、このタイミング信号Ｓｔに基づいて、駆動電流ｉｍをモータ２０の巻線に供給する。モータ２０は、単相バイポーラ型の巻線を備えている。単相バイポーラ型の巻線に駆動電流ｉｍが交互に供給されることにより、モータ２０のロータが回転する。

図２に戻り、制御信号入力端子ＶＴＨは、配線Ｗ１を介して回転速度制御装置４０に接続される。回転速度制御装置４０は、モータ２０の回転速度を制御する制御信号Ｓｃを、制御回路１０に対して出力する。制御信号入力端子ＶＴＨには、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃが入力される。

制御信号入力端子ＶＴＨに入力される制御信号Ｓｃの一例を、図３に示す。制御素子１１０の制御部１１１は、制御信号入力端子ＶＴＨに入力される制御信号Ｓｃの電圧と、同図に示す所定のしきい値Ｔｈ１とを比較する。制御素子１１０の制御部１１１は、制御信号入力端子ＶＴＨに入力される制御信号Ｓｃの電圧がしきい値Ｔｈ１以下である場合に、出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐにタイミング信号Ｓｔを出力する。また、制御素子１１０の制御部１１１は、制御信号入力端子ＶＴＨに入力される制御信号Ｓｃの電圧がしきい値Ｔｈ１を超える場合に、出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐにタイミング信号Ｓｔを出力しない。

すなわち、制御信号Ｓｃの電圧がしきい値Ｔｈ１以下である場合には、モータ２０のロータが回転する。また、制御信号Ｓｃの電圧がしきい値Ｔｈ１を超える場合には、モータ２０のロータが回転しない。また、この場合、モータ２０のロータが回転しないことにより、拘束検知信号Ｓｓが出力される。なお、この所定のしきい値Ｔｈ１は、制御素子１１０の不図示の最低速設定端子によって設定可能である。

図２に戻り、磁極位置検知端子ＩＮ＋及びＩＮ−には、磁束検出素子１２０の信号出力端子Ｔ１２３及びＴ１２４がそれぞれ接続される。磁束検出素子１２０は、モータ２０のロータが備える永久磁石の磁極位置を示す、磁極位置検出信号Ｓｐを出力する。磁極位置検知端子ＩＮ＋及びＩＮ−には、磁束検出素子１２０が出力する磁極位置検出信号Ｓｐが入力される。

制御素子１１０は、磁極位置検知端子ＩＮ＋及びＩＮ−に入力される磁極位置検出信号Ｓｐに基づいてタイミング信号Ｓｔを生成する。

拘束検知信号出力端子ＲＤは、制御部１１１がロータのロック状態を検出した場合に、拘束検知信号Ｓｓを出力する。
拘束検知信号出力端子ＲＤは、配線Ｗ２１を介して、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０Ｂと、ダイオードＤ３のアノード端子とに接続される。すなわち、拘束検知信号出力端子ＲＤは、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０Ｂと、ダイオードＤ３のアノード端子とに拘束検知信号Ｓｓを出力する。

拘束検知時間設定端子ＣＴは、制御部１１１がロータのロック状態を検出してから、拘束検知信号出力端子ＲＤから拘束検知信号Ｓｓを出力するまでの遅れ時間を設定する。

［スイッチ素子の回路構成及び動作］
次に、図２及び図３を参照して、スイッチ素子１３０及びスイッチ素子１４０の回路構成及び動作について説明する。初めに、スイッチ素子１４０の回路構成及び動作について説明する。次に、スイッチ素子１３０の回路構成及び動作について説明する。なお、以下の説明において、スイッチ素子のオン状態・オフ状態を切り換えるためにスイッチ素子に印加される電圧のうち、高電圧側の電圧をＨＩ（ハイ）電圧、又は単にＨＩ（ハイ）とも称する。また。低電圧側の電圧をＬＯ（ロー）電圧、又は単にＬＯ（ロー）とも称する。

まず、図２を参照して、スイッチ素子１４０の回路構成について説明する。
スイッチ素子１４０は、ＰＮＰ型のトランジスタであり、ベース端子Ｔ１４０Ｂと、エミッタ端子Ｔ１４０Ｅと、コレクタ端子Ｔ１４０Ｃとを備える。エミッタ端子Ｔ１４０Ｅは、配線Ｗ１１を介して電源レギュレータ１５０に接続される。ベース端子Ｔ１４０Ｂは、配線Ｗ２１を介して制御素子１１０の拘束検知信号出力端子ＲＤに接続される。コレクタ端子Ｔ１４０Ｃは、配線Ｗ１２、抵抗Ｒ２、及び配線Ｗ１３を介して、磁束検出素子１２０の電源端子Ｔ１２１に接続される。また、磁束検出素子１２０の電源端子Ｔ１２２は、配線Ｗ１４を介して、不図示のシグナルグランドに接地される。

次に、図３を参照して、スイッチ素子１４０の動作について説明する。スイッチ素子１４０は、ＰＮＰ型のトランジスタである。スイッチ素子１４０は、ベース端子Ｔ１４０Ｂの電圧がＬＯ（ロー）の場合に、エミッタ端子Ｔ１４０Ｅと、コレクタ端子Ｔ１４０Ｃとが導通状態、すなわちオン状態になる。また、スイッチ素子１４０は、ベース端子Ｔ１４０Ｂの電圧がＨＩ（ハイ）の場合に、エミッタ端子Ｔ１４０Ｅと、コレクタ端子Ｔ１４０Ｃとが非導通状態、すなわちオフ状態になる。

制御素子１１０は、ロック状態を検出した場合に、拘束検知信号Ｓｓを拘束検知信号出力端子ＲＤに出力する。図３に示すように、拘束検知信号Ｓｓは、ロータのロック状態を検出した場合には、ＨＩ（ハイ）である。したがって、ロック状態を検出している場合には、拘束検知信号出力端子ＲＤがＨＩ（ハイ）であり、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０Ｂの電圧がＨＩ（ハイ）である。よって、ロック状態を検出している場合には、スイッチ素子１４０がオフ状態である。

スイッチ素子１４０がオフ状態である場合、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給されない。すなわち、制御素子１１０がロータのロック状態を検出している場合には、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給されない。
一方、ロータのロック状態を検出していない場合には、拘束検知信号出力端子ＲＤがＨＩＬＯ（ロー）であり、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０Ｂの電圧がＬＯ（ロー）である。よって、制御素子１１０がロータのロック状態を検出していない場合には、スイッチ素子１４０がオン状態である。
スイッチ素子１４０がオン状態である場合、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給される。すなわち、ロータのロック状態を検出していない場合には、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給される。

次に、図２を参照して、スイッチ素子１３０の回路構成及び動作について説明する。スイッチ素子１３０は、スイッチ素子１３１と、スイッチ素子１３２とを含む。スイッチ素子１３１は、ＰＮＰ型のトランジスタであり、ベース端子Ｔ１３１Ｂと、エミッタ端子Ｔ１３１Ｅと、コレクタ端子Ｔ１３１Ｃとを備える。エミッタ端子Ｔ１３１Ｅは、配線Ｗ１１を介して電源レギュレータ１５０に接続される。ベース端子Ｔ１３１Ｂは、配線Ｗ３６と、抵抗Ｒ１と、配線Ｗ３５とを介してダイオードＤ１のアノード端子、及びダイオードＤ２のアノード端子に接続される。ダイオードＤ１のカソード端子は、配線Ｗ３１を介して制御素子１１０の出力端子ＯＵＴ１Ｐに接続される。また、ダイオードＤ２のカソード端子は、配線Ｗ３２を介して制御素子１１０の出力端子ＯＵＴ２Ｐに接続される。

スイッチ素子１３２は、ＮＰＮ型のトランジスタであり、ベース端子Ｔ１３２Ｂと、エミッタ端子Ｔ１３２Ｅと、コレクタ端子Ｔ１３２Ｃとを備える。ベース端子Ｔ１３２Ｂは、スイッチ素子１３１のコレクタ端子Ｔ１３１Ｃに接続される。エミッタ端子Ｔ１３２Ｅは、配線Ｗ２３を介して、不図示のシグナルグランドに接地される。コレクタ端子Ｔ１３２Ｃは、配線Ｗ２２を介して、ダイオードＤ３のカソード端子に接続される。ダイオードＤ３のアノード端子は、配線Ｗ２１を介して、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０Ｂに接続される。

次に、図３を参照して、スイッチ素子１３１及びスイッチ素子１３２の動作について説明する。スイッチ素子１３１は、ＰＮＰ型のトランジスタである。スイッチ素子１３１は、ベース端子Ｔ１３１Ｂの電圧がＬＯ（ロー）の場合に、エミッタ端子Ｔ１３１Ｅと、コレクタ端子Ｔ１３１Ｃとが導通状態、すなわちオン状態になる。また、スイッチ素子１３１は、ベース端子Ｔ１３１Ｂの電圧がＨＩ（ハイ）の場合に、エミッタ端子Ｔ１３１Ｅと、コレクタ端子Ｔ１３１Ｃとが非導通状態、すなわちオフ状態になる。

制御素子１１０の出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２Ｐは、制御部１１１がモータ２０の巻線に駆動電流ｉｍを供給する制御を行なう場合、すなわち、ロータを回転させる場合に、タイミング信号Ｓｔを出力する。図３に示すように、タイミング信号Ｓｔは、巻線に駆動電流ｉｍが供給される場合には、ＬＯ（ロー）である。また、タイミング信号Ｓｔは、巻線に駆動電流ｉｍが供給されない場合には、ＨＩ（ハイ）である。つまり、制御部１１１がロータを回転させる場合には、出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２ＰのうちいずれかがＬＯ（ロー）である。出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２ＰのうちいずれかがＬＯ（ロー）である場合、スイッチ素子１３１のベース端子Ｔ１３１Ｂは、ＬＯ（ロー）である。よって、制御部１１１がロータを回転させる場合には、スイッチ素子１３１がオン状態である。

スイッチ素子１３２は、ＮＰＮ型のトランジスタである。スイッチ素子１３２は、ベース端子Ｔ１３２Ｂの電圧がＨＩ（ハイ）の場合に、エミッタ端子Ｔ１３２Ｅと、コレクタ端子Ｔ１３２Ｃとが導通状態、すなわちオン状態になる。また、スイッチ素子１３２は、ベース端子Ｔ１３２Ｂの電圧がＬＯ（ロー）の場合に、エミッタ端子Ｔ１３２Ｅと、コレクタ端子Ｔ１３２Ｃとが非導通状態、すなわちオフ状態になる。

スイッチ素子１３１がオン状態である場合、スイッチ素子１３２のベース端子Ｔ１３２Ｂは、ＨＩ（ハイ）である。したがって、スイッチ素子１３１がオン状態である場合、スイッチ素子１３２は、オン状態である。つまり、制御部１１１がロータを回転させる場合には、スイッチ素子１３２は、オン状態である。

スイッチ素子１３２がオン状態である場合、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０Ｂの電圧は、ＬＯ（ロー）である。したがって、制御部１１１がタイミング信号Ｓｔを出力する場合には、スイッチ素子１４０がオン状態である。すなわち、制御部１１１がロータを回転させる場合には、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給される。すなわち、制御部１１１がタイミング信号Ｓｔを出力する場合には、磁束検出素子１２０が動作して、磁極位置検出信号Ｓｐを出力する。

したがって、制御部１１１は、ロータのロック状態を検出して磁束検出素子１２０への電力の供給を遮断した後、制御部１１１がタイミング信号Ｓｔを出力すると、タイミング信号Ｓｔの出力に応じて、磁束検出素子１２０への電力の供給が再開される。つまり、制御部１１１が、磁束検出素子１２０への電力の供給を再開するための専用の機能を有していなくても、制御回路１０は、磁束検出素子１２０への電力の供給を再開することができる。

［回路構成例２（変形例）］
次に、制御回路１０の具体的な回路構成の他の一例について、図４及び図５を参照して説明する。
図４は、本実施形態の変形例の制御回路の構成の一例を示す回路図である。図５は、本実施形態の変形例の制御回路の動作の一例を示すタイミング図である。なお、本変形例の説明においては、上述した回路構成例１において説明した構成及び動作と、本変形例の構成及び動作とが同一である場合には、同一の符号を付してその記載を省略する。

本変形例の制御回路１００は、スイッチ素子１３０及びスイッチ素子１４０に加えて、スイッチ素子２４０を備える点において、上述した制御回路１０と異なる。上述した制御回路１０のスイッチ素子１４０は、拘束検知信号出力端子ＲＤが出力する拘束検知信号Ｓｓに基づいて、オン状態とオフ状態とを切り換える。一方、本変形例のスイッチ素子１４０は、スイッチ素子２４０の出力に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り換える点において、上述した制御回路１０と異なる。このスイッチ素子２４０は、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り換える。すなわち、上述した制御回路１０においては、拘束検知信号出力端子ＲＤが出力する拘束検知信号Ｓｓに基づいて、磁束検出素子１２０の電源を制御する。一方、本変形例の制御回路１００は、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧に基づいて、磁束検出素子１２０の電源を制御する。以下、スイッチ素子２４０の構成の具体例について説明する。

スイッチ素子２４０は、コンパレータ２４１と、スイッチ素子２４２と、コンパレータ２４３とを備える。

コンパレータ２４１は、反転入力端子Ｔ２４１Ｉと、非反転入力端子Ｔ２４１Ｎと、出力端子Ｔ２４１Ｐとを備える。反転入力端子Ｔ２４１Ｉは、配線Ｗ４１を介して、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４に接続される。抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４は、制御回路１００の動作電圧を所定の比で分圧する。すなわち、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４とは、コンパレータ２４１の判定しきい値を定める分圧抵抗である。非反転入力端子Ｔ２４１Ｎは、配線Ｗ１を介して回転速度制御装置４０に接続される。回転速度制御装置４０は、制御信号Ｓｃを出力する。すなわち、非反転入力端子Ｔ２４１Ｎには、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃが入力される。出力端子Ｔ２４１Ｐは、配線Ｗ４５を介して、抵抗Ｒ７と、スイッチ素子２４２のベース端子Ｔ２４２Ｂに接続される。この抵抗Ｒ７は、配線Ｗ１１を介して電源レギュレータ１５０に接続される。すなわち、抵抗Ｒ７とは、プルアップ抵抗である。

スイッチ素子２４２は、ＮＰＮ型のトランジスタである。スイッチ素子２４２は、ベース端子Ｔ２４２Ｂと、コレクタ端子Ｔ２４２Ｃと、エミッタ端子Ｔ２４２Ｅとを備える。ベース端子Ｔ２４２Ｂは、配線Ｗ４５を介して、抵抗Ｒ７と、コンパレータ２４１の出力端子Ｔ２４１Ｐとに接続される。コレクタ端子Ｔ２４２Ｃは、配線Ｗ４６を介してスイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０Ｂに接続される。エミッタ端子Ｔ２４２Ｅは、配線Ｗ４７を介して、ダイオードＤ３のアノード端子と、コンパレータ２４３の出力端子Ｔ２４３Ｐとに接続される。

コンパレータ２４３は、反転入力端子Ｔ２４３Ｉと、非反転入力端子Ｔ２４３Ｎと、出力端子Ｔ２４３Ｐとを備える。非反転入力端子Ｔ２４３Ｎは、配線Ｗ４３を介して、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６に接続される。抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６は、制御回路１００の動作電圧を所定の比で分圧する。すなわち、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６とは、コンパレータ２４３の判定しきい値を定める分圧抵抗である。反転入力端子Ｔ２４３Ｉは、配線Ｗ２を介して拘束検知時間設定端子ＣＴに接続される。

次に、図５（Ａ）を参照して、制御回路１００の動作について説明する。ここでは、図５（Ａ）の時刻ｔ３１においてロータがロック状態になり、時刻ｔ３２においてロック状態が解消する場合を一例にして説明する。また、図５（Ａ）のいずれの時刻においても、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃの電圧、すなわち制御信号入力端子ＶＴＨの電圧が、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４によって定められるしきい値Ｔｈ１０以下である場合を一例にして説明する。

コンパレータ２４１は、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４によって定められるしきい値Ｔｈ１０と、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃの電圧とを比較する。コンパレータ２４１は、制御信号Ｓｃの電圧が、しきい値Ｔｈ１０以下である場合、出力端子Ｔ２４１ＰがＨＩ（ハイ）である。また、コンパレータ２４１は、制御信号Ｓｃの電圧が、しきい値Ｔｈ１０を超える場合、出力端子Ｔ２４１ＰがＬＯ（ロー）である。

スイッチ素子２４２は、コンパレータ２４１の出力端子Ｔ２４１ＰがＨＩ（ハイ）である場合、オン状態である。また、スイッチ素子２４２は、コンパレータ２４１の出力端子Ｔ２４１ＰがＬＯ（ロー）である場合、オフ状態である。

ここで、図５（Ａ）に示す一例では、制御信号入力端子ＶＴＨの電圧が、しきい値Ｔｈ１０以下である。したがって、コンパレータ２４１は、出力端子Ｔ２４１ＰがＨＩ（ハイ）である。また、コンパレータ２４１の出力端子Ｔ２４１ＰがＨＩ（ハイ）であるため、スイッチ素子２４２は、オン状態である。この場合、スイッチ素子２４２のエミッタ端子Ｔ２４２Ｅの電圧がＬＯ（ロー）であれば、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０ＢがＬＯ（ロー）である。すなわち、スイッチ素子２４２のエミッタ端子Ｔ２４２Ｅの電圧がＬＯ（ロー）であれば、スイッチ素子１４０はオン状態であり、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給される。一方、スイッチ素子２４２のエミッタ端子Ｔ２４２Ｅの電圧がＨＩ（ハイ）であれば、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０ＢがＨＩ（ハイ）である。すなわち、スイッチ素子２４２のエミッタ端子Ｔ２４２Ｅの電圧がＨＩ（ハイ）であれば、スイッチ素子１４０はオフ状態であり、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給されない。つまり、エミッタ端子Ｔ２４２Ｅの電圧がＨＩ（ハイ）であれば、磁束検出素子１２０に対する動作電流ｉｈの供給が遮断される。

コンパレータ２４３は、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６によって定められるしきい値Ｔｈ２０と、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧とを比較する。コンパレータ２４３は、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧が、しきい値Ｔｈ２０を超える場合、出力端子Ｔ２４３ＰがＨＩ（ハイ）である。また、コンパレータ２４３は、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧が、しきい値Ｔｈ２０以下である場合、出力端子Ｔ２４３ＰがＬＯ（ロー）である。

この一例の場合、時刻ｔ３１から時刻ｔ３１１の間に、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧が、しきい値Ｔｈ２０を超える。したがって、時刻ｔ３１から時刻ｔ３１１の間に、コンパレータ２４３の出力端子Ｔ２４３ＰがＬＯ（ロー）からＨＩ（ハイ）に変化する。また、時刻ｔ３１２において、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧が、しきい値Ｔｈ２０以下になる。したがって、時刻ｔ３１２において、コンパレータ２４３の出力端子Ｔ２４３ＰがＨＩ（ハイ）からＬＯ（ロー）に変化する。

ここで、時刻ｔ３１１において、制御素子１１０の出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２ＰがいずれもＨＩ（ハイ）であり、コンパレータ２４３の出力端子Ｔ２４３ＰがＨＩ（ハイ）である。このため、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０ＢがＨＩ（ハイ）であり、スイッチ素子１４０はオフ状態である。すなわち、時刻ｔ３１１において、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給されない。

次に、時刻ｔ３１２において、制御素子１１０の出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２ＰがいずれもＨＩ（ハイ）であり、コンパレータ２４３の出力端子Ｔ２４３ＰがＬＯ（ロー）である。このため、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０ＢがＬＯ（ロー）であり、スイッチ素子１４０はオン状態である。すなわち、時刻ｔ３１２において、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給される。

次に、時刻ｔ３１３において、制御素子１１０の出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２ＰがいずれもＨＩ（ハイ）であり、コンパレータ２４３の出力端子Ｔ２４３ＰがＨＩ（ハイ）である。このため、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０ＢがＨＩ（ハイ）であり、スイッチ素子１４０はオフ状態である。すなわち、時刻ｔ３１３において、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給されない。

次に、時刻ｔ３１４において、制御素子１１０の出力端子ＯＵＴ１Ｐ及びＯＵＴ２ＰがいずれもＨＩ（ハイ）であり、コンパレータ２４３の出力端子Ｔ２４３ＰがＬＯ（ロー）である。このため、スイッチ素子１４０のベース端子Ｔ１４０ＢがＬＯ（ロー）であり、スイッチ素子１４０はオン状態である。すなわち、時刻ｔ３１４において、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給される。

すなわち、制御回路１００は、拘束検知信号出力端子ＲＤが出力する拘束検知信号Ｓｓに代えて、拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧に基づいても、磁束検出素子１２０の電源を制御することができる。

［制御信号Ｓｃに基づく磁気検出素子の電源制御］
次に、図５（Ｂ）を参照して、本変形例における、制御信号Ｓｃに基づく磁束検出素子１２０の電源制御について説明する。コンパレータ２４１の非反転入力端子Ｔ２４１Ｎには、回転速度制御装置４０が出力する制御信号Ｓｃが入力される。図５（Ｂ）に示す一例においては、時刻ｔ４１において制御信号入力端子ＶＴＨに入力される制御信号Ｓｃの電圧がしきい値Ｔｈ１０よりも高い。また、時刻ｔ４１１において、制御信号入力端子ＶＴＨに入力される制御信号Ｓｃの電圧がしきい値Ｔｈ１０以下である。回転速度制御装置４０は、時刻ｔ４１から時刻ｔ４２の間において、モータ２０のロータを停止する制御信号Ｓｃを出力する。

ここで、コンパレータ２４１の非反転入力端子Ｔ２４１Ｎに、しきい値Ｔｈ１０以下の電圧の制御信号Ｓｃが入力される場合、出力端子Ｔ２４１Ｐは、ＨＩ（ハイ）である。また、コンパレータ２４１の非反転入力端子Ｔ２４１Ｎに、しきい値Ｔｈ１０よりも高い電圧の制御信号Ｓｃが入力される場合、出力端子Ｔ２４１Ｐは、ＬＯ（ロー）である。

この一例の場合、時刻ｔ４１から時刻ｔ４１１の間において、コンパレータ２４１の非反転入力端子Ｔ２４１Ｎには、しきい値Ｔｈ１０よりも高い電圧の制御信号Ｓｃが入力されるため、出力端子Ｔ２４１Ｐは、ＬＯ（ロー）である。出力端子Ｔ２４１ＰがＬＯ（ロー）の場合、スイッチ素子２４２は、オフ状態である。したがって、スイッチ素子１４０はオフ状態であり、磁束検出素子１２０には、電源レギュレータ１５０から動作電流ｉｈが供給されない。つまり、しきい値Ｔｈ１０よりも高い電圧の制御信号Ｓｃが入力される場合には、磁束検出素子１２０に対する動作電流ｉｈの供給が遮断される。一方、コンパレータ２４１の非反転入力端子Ｔ２４１Ｎに、しきい値Ｔｈ１０以下の電圧の制御信号Ｓｃが入力される場合には、出力端子Ｔ２４１Ｐは、ＨＩ（ハイ）である。時刻ｔ４１２において、しきい値Ｔｈ１０以下の電圧の制御信号Ｓｃが入力され、かつ拘束検知時間設定端子ＣＴの電圧が、しきい値Ｔｈ２０以下であり、磁束検出素子１２０に対する動作電流ｉｈの供給が再開される。

［まとめ］
以上説明したように、本実施形態の制御回路１０及び変形例の制御回路１００は、スイッチ素子１３０を備えている。このスイッチ素子１３０は、制御部１１１の制御により駆動電流ｉｍが巻線に供給された場合に、磁束検出素子１２０に動作電源を供給する。したがって、制御回路１０及び制御回路１００は、制御部１１１が、磁束検出素子１２０への電力の供給を再開するための専用の機能を有していなくても、制御回路１０は、磁束検出素子１２０への電力の供給を再開することができる。

また、本実施形態の制御回路１０及び変形例の制御回路１００は、スイッチ素子１４０を備えている。このスイッチ素子１４０は、回転子の停止を制御部１１１が検出したことを示す信号に基づいて、磁束検出素子１２０の動作電源を遮断する。したがって、制御回路１０及び制御回路１００は、モータ２０のロータを回転させない場合には、動作電流ｉｈの消費を抑止することができる。

なお、上述した一例においては、モータ２０が単相ＤＣブラシレスモータである場合について説明したが、これに限られない。例えば、モータ２０は、３相ＤＣブラシレスモータなどの多相モータであってもよい。この場合、制御部１１１は、複数の制御相の駆動電流ｉｍを制御相ごとに制御する。また、スイッチ素子１３０は、複数の制御相ごとに巻線に供給される駆動電流ｉｍのうち、少なくとも一相の駆動電流ｉｍが供給された場合に、磁束検出素子１２０に動作電源を供給する。このように構成しても、制御回路１０及び制御回路１００は、モータ２０のロータを回転させない場合には、動作電流ｉｈの消費を抑止することができる。また、制御回路１０及び制御回路１００は、制御部１１１が、磁束検出素子１２０への電力の供給を再開するための専用の機能を有していなくても、制御回路１０は、磁束検出素子１２０への電力の供給を再開することができる。

また、モータ２０は、バイポーラ型のＤＣブラシレスモータに限られず、ユニポーラ型のＤＣブラシレスモータであってもよい。この場合には、制御素子１１０は、ユニポーラ型のプリドライバを備えればよい。また、モータ２０は、インナーローター型のＤＣブラシレスモータであってもよく、アウターローター型のＤＣブラシレスモータであってもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…ファン装置、１０，１００…制御回路、２０…モータ、３０…電源装置、４０…回転速度制御装置、５０…電流ドライバ、１１０…制御素子、１１１…制御部、１２０…磁束検出素子、１３０、１４０、２４０…スイッチ素子、１５０…電源レギュレータ

Claims (8)

1. 固定子と、前記固定子と空隙を介して対向して相対的に回転し永久磁石を有する回転子と、を備えるモータの制御回路であって、
   前記永久磁石の磁束変化を検出し、検出した前記磁束変化に基づいて、出力する電圧の変化を生じる磁束検出素子と、
   前記磁束検出素子が出力する前記電圧に基づいて、前記固定子に備えられた巻線に供給される駆動電流の制御を行う制御部を備える制御素子と、
   前記制御部の制御により前記駆動電流が前記巻線に供給された場合に、前記磁束検出素子に動作電源を供給する第１スイッチ素子と、
   を備えることを特徴とする制御回路。
2. 前記モータは、単相モータであって、
   前記固定子は、単一の制御相に対応する前記巻線を備え、
   前記制御部は、前記単一の制御相の前記駆動電流を制御し、
   前記第１スイッチ素子は、前記単一の制御相の前記巻線に前記駆動電流が供給された場合に、前記磁束検出素子に動作電源を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
3. 前記モータは、多相モータであって、
   前記固定子は、複数の制御相に対応する前記巻線を備え、
   前記制御部は、前記複数の制御相の前記駆動電流を前記制御相ごとに制御し、
   前記第１スイッチ素子は、前記複数の制御相ごとに前記巻線に供給される前記駆動電流のうち、少なくとも一相の前記駆動電流が供給された場合に、前記磁束検出素子に動作電源を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
4. 前記回転子の停止を前記制御部が検出したことを示す信号に基づいて、前記磁束検出素子の動作電源を遮断する第２スイッチ素子
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御回路。
5. 前記制御素子は、前記回転子の回転の停止時間に応じた信号が出力される停止時間端子をさらに備え、
   前記第２スイッチ素子は、前記停止時間端子が示す前記回転子の回転の停止時間に基づいて、前記磁束検出素子の動作電源を遮断する
   ことを特徴とする請求項４に記載の制御回路。
6. 前記制御素子は、前記回転子の回転の停止時間が所定の時間を超えた場合に、前記回転子の回転の停止を示す停止信号を出力する停止信号出力端子をさらに備え、
   前記第２スイッチ素子は、前記停止信号出力端子が示す前記停止信号に基づいて、前記磁束検出素子の動作電源を遮断する
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の制御回路。
7. 前記制御回路の外部から供給される前記回転子の停止を指示する信号に基づいて、前記磁束検出素子の動作電源を遮断する第３スイッチ素子
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の制御回路。
8. 前記制御部は、前記回転子の停止を検出した場合に前記駆動電流の供給を停止し、前記駆動電流の供給を停止してから所定時間経過後に前記駆動電流の供給を再開する制御を行なう
   ことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の制御回路。

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