JP3776100B2 - 温度制御変速回路 - Google Patents

Description

本発明は、温度制御変速回路に関し、特にスイッチングノイズ(switching noise)を発生させない温度制御変速回路に関する。

近年、放熱ファンモータの速度制御方法では、主にパルス幅変調(Pulse Width Modulation，PWM)信号により制御が行われている。その制御方法を図１及び図２に示す。パルス幅変調の制御原理は、主に基準電圧信号Vref及び三角波信号TWを利用し、デューティ時間(duty time)の調整を行う。図２に示すように、Vref1及びVref2は、それぞれ異なる状態の基準電圧信号Vrefを示し、基準電圧信号VrefがVref1であるとき、その対応するデューティ時間はT1であり、出力されるPWM信号PはP1となる。基準電圧信号VrefがVref2であるとき、その対応するデューティ時間はT2であり、出力されるPWM信号PはP2となる。駆動回路12は、PWM信号Pに基づいてファンモータ13の運転時間を制御する。

例えば、環境温度が比較的高いとき、対応する基準電圧信号VrefとしてVref2を生成し、三角波信号TWと合わせて、PWM信号生成モジュール11に入力され、PWM信号生成モジュール11はP2であるPWM信号Pを生成して駆動回路12に出力し、駆動回路12はP2であるPWM信号Pに基づき、ファンモータ13の運転時間を制御する。ユニット時間内のデューティ時間T2の時間が比較的長く、ファンモータ13の平均運転時間が比較的長いため、ファンモータ13の回転速度は速くなる。

一方、環境温度が比較的低いとき、対応する基準電圧信号VrefとしてVref1を生成し、PWM信号生成モジュール11が出力するPWM信号PはP1となり、ユニット時間内のデューティ時間T1の時間が比較的短く、ファンモータ13の平均運転時間が比較的短いため、ファンモータ13の回転速度は遅くなる。こうして、ファンモータ13の回転速度制御の目的を達する。

しかしながら、前記PWM信号によるファンモータ回転速度の制御方法には、以下の欠点がある。即ち、駆動回路12は、絶えずにPWM信号Pを受信してファンモータ13に対し制御を行う必要があり、上記PWM信号Pの高低レベルのスイッチングにはスイッチングノイズが発生し、このスイッチングノイズが若干の騒音の発生を引き起こしてしまう。ファンモータ13が高速で回転しているとき、この騒音は、ファンモータ13自体の騒音によりかき消されるが、ファンモータ13が低速で回転しているとき、この騒音の発生により、システムメーカの要求を満たすことができなくなる。

この他、駆動回路12とファンモータ13がPWM信号Pにより適切に制御されるためには、PWM信号Pを利用するデューティ時間が30%〜85%の範囲内に制限される必要がある。このため、温度とファンモータの回転速度の範囲が制限され、任意に調整することができなくなってしまう。従って、いかにファンモータの回転速度の制御によるスイッチングノイズの発生を回避し、同時に、ファンモータの回転速度の制御可能な範囲を拡大することが、目下解決すべき問題となっている。

上記問題に鑑みて、本発明は、ファンモータの回転速度の制御によるスイッチングノイズの発生を防ぐことのできる、温度制御変速回路を提供することを１つの目的とする。

さらに、本発明は、従来のパルス幅変調による制御方法に比べ、ファンモータの回転速度に対しより広い制御可能な範囲を備えた、温度制御変速回路を提供することをもう１つの目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の温度制御変速回路は、駆動回路に接続され、該駆動回路によりファンモータの回転速度を制御するものであり、この温度制御変速回路は、電源に接続され、環境温度の変化に伴い、対応する駆動電圧を前記駆動回路に出力する。前記駆動回路は、前記駆動電圧により、前記ファンモータを駆動して前記ファンモータの前記回転速度を制御する。

また、前記温度制御変速回路は、基準電圧出力回路と駆動電圧制御回路を含む。前記基準電圧出力回路は、電源に接続され且つ環境温度に応じて変化する対応の基準電圧信号を出力し、そのうち、前記基準電圧信号の出力端に、第１抵抗が直列に接続され且つ第２抵抗が並列に接続されることにより、前記基準電圧信号を環境温度の変化に対してより敏感にさせる。

前記駆動電圧制御回路は、前記基準電圧出力回路が出力する基準電圧信号を受信し、該基準電圧信号の大きさに応じかつ該基準電圧信号に比例した対応の駆動電圧を、前記ファンモータの回転速度を制御するために出力する。

即ち、環境温度が比較的低いとき、前記基準電圧出力回路が相対的に低い基準電圧信号を出力し、前記駆動電圧制御回路が、前記相対的に低い基準電圧信号を受信し、相対的に低い駆動電圧を出力し、ファンモータの回転速度を遅くする。一方、環境温度が比較的高いとき、前記基準電圧出力回路が相対的に高い基準電圧信号を出力し、前記駆動電圧制御回路が、前記相対的に基準電圧信号を受信し、相対的に高い駆動電圧を出力し、ファンモータの回転速度を速くする。このように、環境温度によってファンモータの回転速度を制御することができる。

本発明の温度制御変速回路によれば、駆動電圧のみによってファンモータの回転速度を制御するため、パルス幅変調の制御方法のように、高低レベル相互変換の制御信号を発生せず、ファンモータの回転速度の制御によるスイッチングノイズの発生を回避することができる。同時に、パルス幅変調の制御方法に比べ、ファンモータの回転速度により広い制御可能な範囲を持たせることができる。

以下、本発明の温度制御変速回路の最良の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図３に示すように、本発明の温度制御変速回路31は駆動回路32に接続され、駆動回路32によりファンモータ13の回転速度を制御する。前記温度制御変速回路31は、電源Vccに接続され、環境温度の変化に伴って対応する駆動電圧VDを出力する。駆動回路32の機能は、従来技術の機能と類似しているが、相違点は、従来技術における駆動回路が、PWM信号を受信してファンモータの回転速度を制御するのに対し、本発明における駆動回路32は、駆動電圧VDを受信し、その駆動電圧VDによりファンモータ13を駆動する点にある。ファンモータ13の機能は、従来技術の機能と同様であるので、ここでは説明を省略する。

図４に前記温度制御変速回路31の回路図を示す。温度制御変速回路31は、基準電圧出力回路311と駆動電圧制御回路312とを含む。基準電圧出力回路311は、第１抵抗R1と、第２抵抗R2と、サーミスタRthと、第３抵抗R3と、第４抵抗R4とを含む。第３抵抗R3の一端は電源Vccに接続され、第４抵抗R4の一端は第３抵抗R3の他端に接続される。サーミスタRthは負温度係数を備えている。即ち、環境温度が下がると、サーミスタRthの抵抗値が上がる。サーミスタRthは、一端が前記第４抵抗R4の他端に接続され、他端が接地する。第１抵抗R1は、一端が第４抵抗R4とサーミスタRthとの間に接続され、他端が基準電圧信号Vrefを出力する。第２抵抗R2は、一端が第１抵抗Rの出力端に接続され、他端が接地する。ここで、第２抵抗R2を可変抵抗とすることができる。こうして、第２抵抗R2の抵抗値を調整することにより、基準電圧信号Vrefの環境温度の変化に対する敏感度を制御することができる。

駆動電圧制御回路312は、演算増幅器OPと、第５抵抗R5と、第６抵抗R6と、トランジスタとを含む。演算増幅器OPの非反転入力端は、前記基準電圧出力回路311の出力端に接続されて、基準電圧信号Vrefを受信する。第５抵抗R5は、演算増幅器OPの反転入力端と演算増幅器OPの出力端との間に接続される。第６抵抗R6は、演算増幅器OPの反転入力端とアースとの間に接続される。トランジスタは、ベースが演算増幅器OPの出力端に接続され、コレクタが電源Vccに接続され、エミッタが駆動電圧VDを出力する。

次に、本発明の温度制御変速回路がファンモータ回転速度を制御する作動方法について説明する。基準電圧出力回路311のサーミスタRthは、負温度係数を備えたサーミスタであるため、環境温度が下がると、サーミスタRthの抵抗値が上がり、図４に示すA点の基準電圧信号Vrefが下がる。駆動電圧制御回路312が受信した基準電圧信号Vrefが下がると、駆動電圧制御回路312が出力した駆動電圧VDもまた下がる。ファンモータ13を駆動する駆動電圧VDが下がるため、ファンモータ13の回転速度が低下し、ファンモータ13の回転速度制御の目的を達する。

即ち、図５に示すように、環境温度が比較的低いとき、サーミスタRthの抵抗値が上がり、基準電圧出力回路311が相対的に低い基準電圧信号Vref-Lを出力し、駆動電圧制御回路312が基準電圧信号Vref-Lを受信し、相対的に低い駆動電圧VD-Lを出力し、ファンモータ13が駆動電圧VD-Lを受信して駆動され、その回転速度は相対的に遅くなる。

一方、環境温度が比較的高いとき、サーミスタRthの抵抗値が下がり、基準電圧出力回路311が相対的に高い基準電圧信号Vref-Hを出力し、駆動電圧制御回路312が基準電圧信号Vref-Hを受信し、相対的に高い駆動電圧VD-Hを出力し、ファンモータ13が駆動電圧VD-Hを受信して駆動され、その回転速度は相対的に速くなる。

以上、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の修正や変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、ファンモータの電源供給端に少なくとも１つのコンデンサを設け、ノイズを濾過してノイズによる騒音の発生を抑えることもできる。よって、本発明は特許請求の範囲により限定される。

従来のパルス幅変調によるファンモータの回転速度の制御を示すブロック図である。 従来のパルス幅変調の制御方法の原理を示す模式図である。 本発明の最良の実施形態における温度制御変速回路によるファンモータの制御を示すブロック図である。 本発明の最良の実施形態における温度制御変速回路を示す回路図である。 本発明の最良の実施形態における基準電圧信号と駆動電圧を示す関係図である。

符号の説明

13 ファンモータ
31 温度制御変速回路
311 基準電圧出力回路
312 駆動電圧制御回路
32 駆動回路
OP 演算増幅器
R1 第１抵抗
R2 第２抵抗
R3 第３抵抗
R4 第４抵抗
R5 第５抵抗
R6 第６抵抗
Rth サーミスタ
Vcc 電源
VD 駆動電圧信号
Vref 基準電圧信号

Claims (5)

1. 駆動回路に接続され、該駆動回路によりファンモータの回転速度を制御する温度制御変速回路であって、
   電源に接続され、環境温度に応じて変化する対応の基準電圧信号を出力し、前記基準電圧信号の出力端が第１抵抗に直列に接続され且つ第２抵抗に並列に接続された基準電圧出力回路と、
   前記基準電圧信号を受信し、該基準電圧信号の大きさに応じかつ該基準電圧信号に比例した対応の駆動電圧を、前記ファンモータの回転速度を制御するために前記駆動回路に出力する駆動電圧制御回路と、
   を含むことを特徴とする温度制御変速回路。
2. 前記基準電圧出力回路は、さらに、
   一端が電源に接続された第３抵抗と、
   一端が前記第３抵抗の他端に接続された第４抵抗と、
   負温度係数を備え、一端が前記第４抵抗の他端に接続され、他端が接地するサーミスタと、
   を含み、
   そのうち、前記第１抵抗は、一端が前記第４抵抗と前記サーミスタとの間に接続され、他端が前記基準電圧信号を出力し、
   前記第２抵抗は、一端が前記第１抵抗の出力端に接続され、他端が接地する、請求項１に記載の温度制御変速回路。
3. 前記第２抵抗は可変抵抗である、請求項１に記載の温度制御変速回路。
4. 前記駆動電圧制御回路は、
   非反転入力端が前記基準電圧出力回路の出力端に接続され、前記基準電圧信号を受信する演算増幅器と、
   前記演算増幅器の反転入力端と前記演算増幅器の出力端との間に接続された第５抵抗と、
   前記演算増幅器の反転入力端とアースとの間に接続された第６抵抗と、
   ベースが前記演算増幅器の出力端に接続され、コレクタが電源に接続され、エミッタが前記駆動電圧を出力するトランジスタと、
   を含む、請求項１に記載の温度制御変速回路。
5. さらに、前記ファンモータの電源供給端に接続され、ノイズを濾過するための少なくとも１つのコンデンサと組み合わせる、請求項１に記載の温度制御変速回路。
   

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