JP3716064B2

JP3716064B2 - ファンモータ駆動回路

Info

Publication number: JP3716064B2
Application number: JP35365996A
Authority: JP
Inventors: 義弘江川; 建興徐
Original assignee: Nippon Keiki Works Ltd
Current assignee: Nippon Keiki Works Ltd
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JPH10178794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホール素子によってロータの位置を検知することによりコイルに流す電流極性を切り換えてファンモータを駆動する回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンの性能が急速に向上しており、それに伴いＣＰＵなど各電子部品が放出する熱量も増大し、冷却用ファンモータはディスクトップ型パソコンは勿論、ノート型パソコンも欠かせないものになってきている。
上記パソコンなどに使用されるブラシレスファンモータの一つに、磁気センサ（ホール素子）で磁極の方向を検知することにより駆動電流の極性切り換えを行うものがある。
【０００３】
図４は、上記タイプのファンモータを使用した駆動回路の一例を示すブロック図である。
ホール素子１４の電源接続端子はホール素子１４を保護する電流制御抵抗（Ｒ₁）１２を介してダイオード１１のカソードに接続されている。カソード１１のアノードはＤＣ電源に接続されている。
ホール素子１４の出力端子はアンプ１７，１８の一方の入力端子に接続されている。アンプ１７，１８の他方の入力端子は抵抗１５を介して充電されるコンデンサ１６の出力端子に接続されている。
【０００４】
ホール素子１４の出力端子▲１▼▲２▼間からは、磁界極性に応じた交流電圧が出力され、ホール素子１４の▲１▼の出力電圧が▲２▼の出力電圧より大きくなった瞬間には、アンプ１７の出力はアンプ１８の出力より大きくなるためコイル１９には矢印２０に示す方向に電流が流れる。磁界極性が反転してホール素子１４の▲１▼▲２▼間の出力が反転すると、アンプ１８の出力はアンプ１７の出力より大きくなってコイル１９には矢印２１に示すように反転電流が流れる。
【０００５】
上記従来のファンモータ駆動回路は、温度変化に対する動作の安定を図るために飽和型バイポーラ回路を用いていた。この飽和動作では、駆動信号が飽和値となって大きくレベルをとることができるとともに駆動信号レベルに対し温度変化の影響が生じにくくなる。
なお、ホール素子を非飽和（正弦波に近づける）動作で用いる場合には、図３の特性図から明らかなように高温時にホール素子の感度が低下しホール出力電圧が小さくなって回転数が少なくなるという問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ファンモータを内蔵させたパソコンなどのファンモータによる騒音をさらに抑制したいという要請がある。
上記ファンモータを内蔵させたノート型パソコンにおいて、絶対的な騒音レベル値からすると僅かな騒音ではあるが、この騒音が静かな環境下でパソコンを操作する場合には、気になりやすいというものである。
そこで本件発明者は、このような騒音の原因を追求した。その結果、ファンモータ駆動回路の極性切り換えを飽和動作で行っているため、駆動信号の反転が急激に行われ、この駆動信号の急激な反転がロータに対し振動を与えている点を突き止めた。
【０００７】
この振動はファンモータ単体での運転では、全く認識できない振動ではあったが、パソコン筐体の取り付け位置によっては、この僅かな振動が増幅され騒音として比較的大きな音になる場合がある。
本発明の課題は、ホール素子によってロータの回転位置を検知することによりコイルに流れる電流極性を切り換える、ブラシレスファンモータの駆動回路において、温度変化の影響を受けることなく、運転時の駆動回路の出力に起因する振動を抑え、ファンモータを取り付けた筐体等にこの振動による影響、例えば筐体自体が騒音を出すことがないようにしたファンモータ駆動回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明によるファンモータ駆動回路は、ホール素子によってロータの位置を検知することによりコイルに流す電流極性を切り換えてファンモータを駆動する回路において、供給電源を電流制御抵抗を介して前記ホール素子へ接続するとともに前記ホール素子に並列に電圧設定用抵抗を接続し、前記電圧設定用抵抗は、ホール素子の内部抵抗より小さくすることにより前記ホール素子を定電圧駆動に近い状態で駆動し、駆動回路の出力が飽和状態と不飽和状態の中間の特性になるようにホール素子に対し前記電流制御抵抗と電圧設定用抵抗の値を設定し、駆動電流の立ち上がり、立ち下がりに傾斜が生じると同時に駆動出力レベルも飽和時と同じレベルとなるように構成してある。
【０００９】
上記構成によれば、極性切り換え時の立ち上がりに傾きが生じるとともに駆動信号レベルも十分大きくとることができ、温度変化の影響を受けることなく、電流極性が切り換ったときのロータに生じる振動を緩和でき、ファンモータを取り付けたパソコン筐体等が共鳴することにより増幅される騒音原因を取り除くことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明によるファンモータ駆動回路の実施の形態を示すブロック図である。
ダイオード１，電流制御抵抗（Ｒ₁）２，ホール素子４，アンプ７，８，抵抗５およびコンデンサ６は、図４の対応する素子の機能と同じである。
【００１１】
ホール素子４に並列に分割抵抗（Ｒ₂）３が接続されている。分割抵抗（Ｒ₂）３はホール素子４のインピーダンスに比較し、かなり小さい抵抗値が選ばれる。例えば、ホール素子４のインピーダンスの１／５〜１／１０等である。
これは、Ｒ_H（ホール素子のインピーダンス）に対し抵抗値の小さい抵抗を選ぶことにより分割抵抗（Ｒ₂）３に流れる電流分流比を高め、Ｒ_H（ホール素子のインピーダンス）の温度依存性を抑えるためである。すなわち、温度変化の影響を小さくし、電流制御抵抗（Ｒ₁）２とホール素子４の接続点の電圧変化を小さくして定電圧に近い状態で動作するようにしてある。
【００１２】
また、電流制御抵抗（Ｒ₁）２と分割抵抗（Ｒ₂）３の抵抗比は、Ｒ₁＞＞Ｒ₂の関係にしてある。
例えばホール素子４のインピーダンスが２４０Ω〜５００Ωのように変化することを想定した場合、
具体的数値例としてＲ₁＝４３０Ω，Ｒ₂＝５６Ωなどの抵抗値が選ばれる。このときのＲ₁とＲ₂の抵抗比率は約８：１である。
この抵抗比率は磁極の特性やホール素子に印加される電源電圧の大小によって適正な値が選択されることになる。例えば３０：１（Ｒ₁＝４３０Ω，Ｒ₂＝１５Ω）になる場合もある。
【００１３】
従来の駆動回路はホール素子を電流制御抵抗（Ｒ₁）により定電流に近い状態で駆動しているが、本発明ではホール素子に並列に分割抵抗（Ｒ₂）を追加することにより定電圧駆動に近い状態で動作させている。
したがって、図３から明らかなように従来の駆動回路は温度変化に対しホール素子出力電圧が大きく変化するが、本発明では温度変化に対しホール素子出力電圧の変化は小さい。
【００１４】
図２は本発明によるファンモータ駆動回路の出力波形を説明するための図である。
（ａ）は飽和型バイポーラ回路で駆動したときの駆動電流波形である。（ｂ）は非飽和型バイポーラ回路で駆動したときの駆動電流波形である。
本発明による駆動回路の駆動電流の波形は、（ｃ）に示すように駆動回路の出力が飽和状態と不飽和状態の中間の特性になるようにホール素子に対し電流制御抵抗（Ｒ₁）と分割抵抗（Ｒ₂）の値を設定している。駆動電流の立ち上がり、立ち下がりに傾斜が生じると同時に駆動出力レベルも飽和時と同じレベルとなり、極性切り換わり時の衝撃が緩和される。
以上の実施の形態では、ホール素子のインピーダンスと分割抵抗の具体的比率を１／５〜１／１０としているが、この比率はＲ₁とＲ₂の比率の場合と同様、この範囲に限定されるものではない。
【００１５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ホール素子によってロータの位置を検知することによりコイルに流れる電流極性を切り換えるブラシレス形式のファンモータの駆動回路において、温度変化の影響を受けることなく、運転時の駆動回路の反転出力による振動を少なくすることができ、例えばこのファンモータを取り付けたパソコン筐体などの上記振動に起因する騒音を抑えることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるファンモータ駆動回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明によるファンモータ駆動回路の出力波形を説明するための図である。
【図３】ホール素子のホール出力電圧と周囲温度との関係を示すグラフである。
【図４】従来のファンモータ駆動回路の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１１…ダイオード
２，１２…電流制御抵抗
３…分割抵抗
４，１４…ホール素子
５，１５…抵抗
６，１６…コンデンサ
７，８，１７，１８…アンプ
９，１９…ファンモータのコイル

Claims

ホール素子によってロータの位置を検知することによりコイルに流す電流極性を切り換えてファンモータを駆動する回路において、
供給電源を電流制御抵抗を介して前記ホール素子へ接続するとともに前記ホール素子に並列に電圧設定用抵抗を接続し、
前記電圧設定用抵抗は、ホール素子の内部抵抗より小さくすることにより前記ホール素子を定電圧駆動に近い状態で駆動し、駆動回路の出力が飽和状態と不飽和状態の中間の特性になるようにホール素子に対し前記電流制御抵抗と電圧設定用抵抗の値を設定し、駆動電流の立ち上がり、立ち下がりに傾斜が生じると同時に駆動出力レベルも飽和時と同じレベルとなるように構成したことを特徴とするファンモータ駆動回路。