JP4315205B2 - モータ駆動装置およびモータユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータを駆動するためのモータ駆動装置、およびこの駆動装置とモータとが一体化されたモータユニットに関し、特に、パルス幅変調された電源電圧を受けて動作するモータ駆動装置およびモータユニットに関する。

ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報処理機器には、機器内部を冷却するためのファンを備えているものがある。また、このようなファンには、機器の動作状態に応じて回転数を可変にしたものもある。例えば、ＰＣでは、冷却性能の向上と騒音低減との両立を図るために、発熱体の温度に応じてファンモータの回転数を変化させているものがある。

図６は、従来のファンモータの駆動回路の構成例を示す図である。
図６では、例として単相全波式ＤＣブラシレスモータの駆動回路を示している。このモータ駆動回路は、ホール素子１１、ホールアンプ１２、波形整形回路１３、スイッチング制御回路１４、および電力出力回路１６を備えている。また、電力出力回路１６は、ｐｎｐ型のトランジスタＱ１およびＱ２と、ｎｐｎ型のトランジスタＱ３およびＱ４とを備え、トランジスタＱ１およびＱ３の間と、トランジスタＱ２およびＱ４の間とに、ファンモータのステータ（固定子）を構成するコイルＬ１の両端が接続されることで、Ｈブリッジ回路が構成されている。

さらに、このモータ駆動回路には、電源端子４１、接地端子４２、およびＦＧ（Frequency Generator）出力端子４３が設けられている。そして、ホール素子１１、ホールアンプ１２、波形整形回路１３、スイッチング制御回路１４、および電力出力回路１６は、電源端子４１から共通に入力される電源電圧ＶＣＣによって駆動される。

ホール素子１１は、ファンモータの内部に設けられ、ファンモータのロータ（回転子）３１の回転に伴って変化する磁界の方向に応じた電圧信号を出力する。ホールアンプ１２は、ホール素子１１からの出力信号を増幅する。波形整形回路１３は、ホールアンプ１２からの出力信号の波形をパルス状に整形し、ロータ３１の回転数検出用のＦＧ信号としてＦＧ出力端子４３から外部の制御装置（図示せず）に出力する。

また、ホールアンプ１２からの出力信号はスイッチング制御回路１４にも供給され、スイッチング制御回路１４は、ホールアンプ１２からの出力信号に基づいて、電力出力回路１６のトランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作を切り換えるためのスイッチング信号を出力し、ロータ３１が一定の方向に回転するように、コイルＬ１に流れる電流の方向を決定する。

以上の構成のモータ駆動回路、コイルＬ１およびロータ３１を含むファンモータ、およびファン３２などは、例えば、ファンモータユニット１００としてユニット化されて実現されることもある。また、以下の図７〜図１０で説明するように、上記構成のモータ駆動回路に供給される電源電圧ＶＣＣを制御させることで、ファンモータの回転速度を可変とすることが行われている。

図７は、図６のモータ駆動回路を用いてファンモータの回転速度を可変にするための第１の手法を説明するための図である。また、図８は、図７の手法を用いた場合の制御電圧と電源電圧との関係を示すグラフの例である。

ここでは、図６に示したファンモータユニット１００に対して、電源電圧制御用のトランジスタＱ５１を外付けした例を示している。トランジスタＱ５１はｎｐｎ型トランジスタであり、コレクタには動作用の電源電圧（例えば１２Ｖ）が印加され、エミッタがファンモータユニット１００の電源端子４１に接続されている。そして、トランジスタＱ５１のベースには、ファンモータの回転速度を指示するための直流電圧である制御電圧Ｖｃが、図示しない制御装置から供給される。図８に示すように、制御電圧Ｖｃを変化させることで、ファンモータユニット１００の電源端子４１に印加される電源電圧ＶＣＣが変化し、この変化に応じてロータ３１の回転速度が変化する。

また、図９は、図６のモータ駆動回路を用いてファンモータの回転速度を可変にするための第２の手法を説明するための図であり、図１０は、図９の手法を用いた場合の電源電圧の変化を示すグラフの例である。

図７に示した第１の手法では、外付けしたトランジスタＱ５１での電力損失が大きいという問題があった。これに対して、図９の例では、上記のトランジスタＱ５１の代わりに、ｐｎｐ型のトランジスタＱ５２を外付けし、このトランジスタＱ５２のベースに対して、制御電圧ＶｃとしてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を入力する。このＰＷＭ信号に応じてトランジスタＱ５２がスイッチングされることにより、図１０に示すように、ファンモータユニット１００に印加される電源電圧ＶＣＣもパルス状の波形となる。そして、制御電圧Ｖｃのパルス幅の変化に応じて電源電圧ＶＣＣのパルス幅も変化し、これにより電源電圧ＶＣＣの実効電圧が変化して、ロータ３１の回転速度を変化させることが可能となる。

このような手法は、特に省電力が要求されるノート型ＰＣなどに、一般的に用いられている。特に、ノート型ＰＣのファンモータなど、モータの回転速度を細かく制御する必要のないシステムにおいては、この手法を採ることで、回路構成を単純化し、製造コストや回路規模を抑制することが可能になる。また、ＰＷＭ信号を用いることで、デジタル回路で制御しやすくなるというメリットも生じる。

次に、図１１は、従来のファンモータの駆動回路の別の構成例を示す図である。
この図１１では、ホール素子などのロータ３１の位置検出デバイスを使用しない、いわゆるセンサレス駆動方式のモータ駆動回路の構成例を示している。なお、この例では、ファンモータとして３相ブラシレスＤＣモータを適用している。

このモータ駆動回路２００は、逆起電力検出回路５１、ＦＧ検出回路５２、タイミング生成回路５３、スイッチング制御回路５４、スタートロジック回路５５、クロック発生回路５６、および電力出力回路５７ａ〜５７ｃを備えている。また、入出力端子として、電源端子７１、接地端子７２、ＦＧ出力端子７３、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル端子７４ａ〜７４ｃ、およびコモン端子７５を備えている。

電力出力回路５７ａ〜５７ｃは、それぞれ２つのスイッチ素子（例えばｐｎｐ型トランジスタとｎｐｎ型トランジスタ）を備え、これらのスイッチ素子とコイルＬ１１〜Ｌ１３とによって６素子ブリッジ回路が構成されている。すなわち、電力出力回路５７ａ〜５７ｃのそれぞれにおいて、２つのスイッチ素子の接続点には、対応するコイルＬ１１〜Ｌ１３の一端がコイル端子７４ａ〜７４ｃを介して接続されており、コイルＬ１１〜Ｌ１３の他端はコモン端子７５に共通に接続されている。なお、各電力出力回路５７ａ〜５７ｃは、電源端子７１からの電源電圧ＶＣＣによって駆動される。

逆起電力検出回路５１は、コモン端子７５と、コイル端子７４ａ〜７４ｃとの間の電圧を所定電圧と比較することで、コイルＬ１１〜Ｌ１３で発生される逆起電力の極性を検出する。ＦＧ検出回路５２は、各相の逆起電力の検出結果を位置情報に変換し、ロータ３１の回転数検出用のＦＧ信号として、ＦＧ出力端子７３から外部の制御装置（図示せず）に出力する。

タイミング生成回路５３は、逆起電力検出回路５１による検出結果に基づき、各コイルＬ１１〜Ｌ１３の電圧のゼロクロスタイミングを基準としたカウント動作を行い、各相の通電タイミングの基準となるタイミング信号を生成する。スイッチング制御回路５４は、タイミング生成回路５３からのタイミング信号に応じて、電力出力回路５７ａ〜５７ｃ内の各スイッチ素子のオン／オフ動作を切り換え、ロータ３１が一定の方向に回転するように、コイルＬ１１〜Ｌ１３に対して選択的に電流を流す。

スタートロジック回路５５およびクロック発生回路５６は、十分な逆起電力が発生していない起動時に動作する回路である。スタートロジック回路５５は、クロック発生回路５６からのクロック信号を基に、ロータ３１が連れ回るようなタイミング信号を発生するようにタイミング生成回路５３を制御する。そして、このスタートロジック回路５５の制御によりロータ３１が所定の回転速度に達すると、スタートロジック回路５５の動作が停止されて、逆起電力検出回路５１の検出結果に基づく制御動作に切り換えられる。

なお、従来のモータ制御装置としては、ＤＣファンモータの電源ラインにスイッチング素子が挿入されてＰＷＭ制御される構成を有し、スイッチング素子（バイポーラトランジスタ）のベースとコレクタとの間に小容量のターンオフ遅延用のコンデンサを設けることで、スイッチングオフ時におけるクリック音を低減したものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、モータ駆動部に供給する直流電源を分圧した電圧検出信号に基づいて、モータ駆動部の補正制御を行うモータ制御装置において、モータ駆動部とその制御部の各グランドを共通とし、電圧検出信号を制御部に直接供給することで、アイソレーションアンプを不要にしたものもあった（例えば、特許文献２参照）。

さらに、ブラシレスＤＣモータの制御回路において、ＤＣモータに供給される電流を変換した電圧を所定電圧と比較し、比較結果として出力される波形をカウントすることで、ＤＣモータの回転数を検出できるようにしたものもあった（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−３１９６７７号公報（段落番号〔００２０〕〜〔００２３〕、図１） 特開平１１−２３５０８８号公報（段落番号〔０００７〕〜〔０００９〕、図１） 特開２００６−１８０６１０号公報（段落番号〔００１７〕〜〔００１９〕、図１）

ところで、図６に示したモータ駆動回路において、ＦＧ出力端子４３からのＦＧ信号は、図示しない外部の制御装置において、モータの回転数を検出し、モータ停止などの故障を検知するために用いられる。しかし、図６のモータ駆動回路を用いて図９に示した手法により回転速度を可変とした場合、ホールアンプ１２に対する駆動電圧がパルス状となり、ホールアンプ１２の出力信号波形がＰＷＭ信号の影響を受けてしまう。このため、正しいＦＧ信号が出力されず、制御装置においてモータの回転数を正確に検出できないという問題があった。

一方、図１１に示したセンサレス駆動方式のモータ駆動回路を用いて、図９に示した手法により回転速度を可変とすることも考えられる。しかし、この構成のモータ駆動回路では、タイミング生成回路５３にカウンタが設けられ、このカウンタにより各コイルＬ１１〜Ｌ１３に対する通電タイミングが生成されている。このため、電源電圧ＶＣＣをＰＷＭ信号とすると、電源電圧ＶＣＣの瞬断が繰り返されることになり、これによって内部のカウンタがリセットされるなど、そのカウンタを含むロジック回路が正常に動作しなくなってしまう。従って、この構成のモータ駆動回路に対して、図９に示した手法を適用できなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、パルス幅変調された電源電圧を受けることで、モータの回転速度制御を正しく実行できるようにしたモータ駆動装置およびモータユニットを提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、モータを駆動するためのモータ駆動装置において、第１の電源電圧の供給を受けて駆動し、スイッチング制御信号に応じてオン／オフが切り換えられるスイッチング素子を備え、パルス幅変調された前記第１の電源電圧を受けたとき、そのパルス幅に応じた電流をモータコイルに出力する出力回路と、前記モータのロータの位置を検出する位置検出回路、および、前記位置検出回路による検出結果を基に前記スイッチング制御信号を生成して前記スイッチング素子のオン／オフを切り換える切り換え回路を備え、第２の電源電圧の供給を受けて動作する制御回路と、逆流防止用のダイオードと、一端が前記ダイオードに接続されて他端が接地され、前記第１の電源電圧の入力端子から前記ダイオードを介して印加される電圧により充電動作を行い、前記ダイオードとの接続点の電圧を前記第２の電源電圧として前記制御回路に供給するコンデンサとを有することを特徴とするモータ駆動装置が提供される。

このようなモータ駆動装置では、出力回路と制御回路が、第１の電源電圧および第２の電源電圧によってそれぞれ個別に駆動される。出力回路は、第１の電源電圧の供給を受けて駆動し、スイッチング制御信号に応じてオン／オフが切り換えられるスイッチング素子を備える。そして、パルス幅変調された第１の電源電圧を受けたとき、そのパルス幅に応じた電流をモータコイルに出力する。従って、第１の電源電圧のパルス幅に応じて、モータの回転速度が変化する。制御回路は、モータのロータの位置を検出する位置検出回路と、位置検出回路による検出結果を基にスイッチング制御信号を生成してスイッチング素子のオン／オフを切り換える切り換え回路とを備える。また、コンデンサは、一端がダイオードに接続されて他端が接地され、逆流防止用のダイオードを介して第１の電源電圧の入力端子から印加される電圧により、充電動作を行う。そして、このコンデンサとダイオードとの接続点の電圧が、第２の電源電圧として制御回路に供給される。従って、第１の電源電圧がパルス幅変調された場合に、第１の電源電圧が断絶した期間では、制御回路には第２の電源電圧としてコンデンサの充電電圧が印加される。

本発明のモータ駆動回路によれば、出力回路を駆動する第１の電源電圧がパルス幅変調された場合に、この第１の電源電圧が断絶した期間でも、制御回路には第２の電源電圧としてコンデンサの充電電圧が印加されるので、第１の電源電圧の変動幅と比較して第２の電源電圧が大きく変動しない。このため、制御回路は第２の電源電圧により安定的に動作するようになる。従って、第１の電源電圧のパルス幅に応じてモータの回転速度を制御する動作を正しく実行できる。

以下、本発明の実施の形態を、ＰＣなどに搭載されるファンモータを駆動する駆動回路に適用した場合を例に、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。

図１では、例として単相全波式ＤＣブラシレスモータの駆動回路を示している。このモータ駆動回路は、ホール素子１１、ホールアンプ１２、波形整形回路１３、およびスイッチング制御回路１４を備えた制御回路１０と、ｐｎｐ型のトランジスタＱ１およびＱ２、ｎｐｎ型のトランジスタＱ３およびＱ４から構成される電力出力回路２０と、コンデンサＣ１と、ダイオードＤ１とを有している。これらの回路を有するモータ駆動回路は、ステータを構成するコイルＬ１とロータ３１とを含むファンモータ、およびファン３２とともに、ファンモータユニット１として一体化されて構成されている。また、ファンモータユニット１の入出力端子として、電源端子４１、接地端子４２、およびＦＧ出力端子４３が設けられている。

電力出力回路２０では、トランジスタＱ１およびＱ３の間と、トランジスタＱ２およびＱ４の間とに、コイルＬ１の両端が接続されることで、Ｈブリッジ回路が構成されている。

ホール素子１１は、ファンモータの内部に設けられ、ファンモータのロータ３１の回転に伴って変化する磁界の方向に応じた電圧信号を出力する。ホールアンプ１２は、ホール素子１１からの出力信号を増幅する。波形整形回路１３は、ホールアンプ１２からの出力信号の波形をパルス状に整形し、ロータ３１の回転数検出用のＦＧ信号として、ＦＧ出力端子４３から外部の制御装置（図示せず）に出力する。

また、ホールアンプ１２からの出力信号はスイッチング制御回路１４にも供給され、スイッチング制御回路１４は、ホールアンプ１２からの出力信号に基づいて、電力出力回路２０のトランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作を切り換えるためのスイッチング信号を出力し、ロータ３１が一定の方向に回転するように、コイルＬ１に流れる電流の方向を決定する。

制御回路１０および電力出力回路２０には、それぞれ個別の電源端子１５および２１が設けられている。電力出力回路２０は、電源端子４１から電源端子２１を通じて供給される電源電圧ＶＣＣによって駆動される。一方、制御回路１０の電源端子１５は、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点に接続され、制御回路１０内の回路は、電源端子１５から供給される電源電圧ＶＣＣ＿ｒｅｇによって駆動される。

ダイオードＤ１のアノード端子は、電源端子４１に接続され、カソード端子はコンデンサＣ１の一端に接続されている。また、コンデンサＣ１の他端は接地されている。これにより、コンデンサＣ１は、電源端子４１に電源電圧ＶＣＣが印加されたときに充電動作を行い、このとき、制御回路１０の電源端子１５には、電源電圧ＶＣＣからダイオードＤ１の内部抵抗分だけ降下した電圧が印加される。また、ダイオードＤ１は、コンデンサＣ１に蓄積された電荷の逆流を防止するように機能する。

図２は、第１の実施の形態において、ファンモータの回転速度を可変とするための回路構成を示す図である。また、図３は、図２の回路を用いた場合の電源電圧の変化を示すグラフの例である。

図２に示す回路では、図１に示したファンモータユニット１に対して、電源電圧制御用のトランジスタＱ１１を外付けした例を示している。トランジスタＱ１１はｐｎｐ型トランジスタであり、コレクタには動作用の電源電圧（ここでは１２Ｖ）が印加され、エミッタがファンモータユニット１の電源端子４１に接続されている。そして、トランジスタＱ１１のベースには、外部の制御装置（図示せず）から、回転速度の制御電圧ＶｃとしてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号が入力される。

このような制御電圧Ｖｃに応じてトランジスタＱ１１がスイッチングされることにより、図３に示すように、ファンモータユニット１の電源端子４１に印加される電源電圧ＶＣＣもパルス状の波形となる。そして、制御電圧Ｖｃのパルス幅の変化に応じて電源電圧ＶＣＣのパルス幅も変化し、これにより電力出力回路２０に供給される電源電圧ＶＣＣの実効電圧が変化する。

ここで、本実施の形態では、電力出力回路２０の電源端子２１と、制御回路１０の電源端子１５とが分離されており、各回路が個別に供給される電源によって駆動される。電力出力回路２０は、上記のようにＰＷＭ信号により変調された電源電圧ＶＣＣによって直接駆動され、この電源電圧ＶＣＣの実効電圧の変化に応じて、ロータ３１の回転速度が変化される。

一方、制御回路１０の電源端子１５は、コンデンサＣ１とダイオードＤ１との接続点に接続されている。このため、電源電圧ＶＣＣがハイレベルのときはコンデンサＣ１が充電され、電源電圧ＶＣＣがローレベルのときは、コンデンサＣ１の充電電圧が電源端子１５に供給される。その結果、電源端子１５に供給される電源電圧ＶＣＣ＿ｒｅｇは、図３に示すように平滑され、電源電圧ＶＣＣに連れて大きく低下しないようになる。

例として、制御回路１０の消費電流ｉを５ｍＡ程度、電源電圧ＶＣＣの変調周波数ｆを２０ｋＨｚ、コンデンサＣ１の容量Ｃを０．４７μＦとすると、以下の式（１）の関係を利用して、電源端子１５における電圧Ｖ（＝ＶＣＣ＿ｒｅｇ）は、以下の式（２）によって求められる。
Ｑ＝ＣＶ
＝ｉ×ｔ＝ｉ×（１／ｆ）＝０．００５×（１／２００００）＝０．００００００２５
……（１）
Ｖ＝Ｑ／Ｃ＝０．００００００２５／０．００００００４７＝０．５３ ……（２）
この式（２）より、電源端子１５における電圧変動は０．５３Ｖ程度となり、１２Ｖの電源電圧ＶＣＣと比較して安定した電圧が、制御回路１０に対して供給されることになる。このため、電源電圧ＶＣＣの変動に関係なく、制御回路１０内の各回路が安定的に動作するようになる。特に、ホールアンプ１２の出力電圧に対する電源電圧ＶＣＣの変動の影響を無視できる程度に小さくでき、ＦＧ信号としてロータ３１の回転数に比例した正しいパルス信号を常に出力できるようになる。従って、外部の制御装置がロータ３１の回転数を正確に認識し、モータ回転速度を正確に制御できるとともに、モータの不具合を正確に検出できるようになる。

次に、図４は、第２の実施の形態に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。なお、この図４では、図１に示した構成に対応する回路には同じ符号を付して示している。
この図４では、ホール素子などのロータ３１の位置検出デバイスを使用しない、いわゆるセンサレス駆動方式のモータ駆動回路の構成例を示している。なお、この例では、ファンモータとして３相ブラシレスＤＣモータを適用している。

本実施の形態に係るモータ駆動回路は、逆起電力検出回路５１、ＦＧ検出回路５２、タイミング生成回路５３、スイッチング制御回路５４、スタートロジック回路５５、およびクロック発生回路５６から構成される制御部５０と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ対応する電力出力回路５７ａ〜５７ｃから構成される出力部５７と、コンデンサＣ１と、ダイオードＤ１とを備えている。また、このモータ駆動回路の入出力端子として、出力部５７の電源端子６１、制御部５０の電源端子６２、各相のコイルＬ１１〜Ｌ１３が接続されるコイル端子６３ａ〜６３ｃ、およびコモン端子６４が設けられている。

このような構成のモータ駆動回路は、コイルＬ１１〜Ｌ１３とロータ３１とを含むファンモータ、およびファン３２とともに、ファンモータユニット２として一体化されて構成されている。また、ファンモータユニット２の入出力端子として、電源端子４１、接地端子４２、およびＦＧ出力端子４３が設けられている。

電力出力回路５７ａ〜５７ｃは、それぞれ２つのスイッチ素子（例えばｐｎｐ型トランジスタとｎｐｎ型トランジスタ）を備え、これらのスイッチ素子とコイルＬ１１〜Ｌ１３とによって６素子ブリッジ回路が構成されている。すなわち、電力出力回路５７ａ〜５７ｃのそれぞれにおいて、２つのスイッチ素子の接続点には、対応するコイルＬ１１〜Ｌ１３の一端がコイル端子６３ａ〜６３ｃを介して接続されており、コイルＬ１１〜Ｌ１３の他端はコモン端子６４に共通に接続されている。

逆起電力検出回路５１は、コモン端子６４と、コイル端子６３ａ〜６３ｃとの間の電圧を所定電圧と比較することで、コイルＬ１１〜Ｌ１３で発生される逆起電力の極性を検出する。ＦＧ検出回路５２は、各相の逆起電力の検出結果を位置情報に変換し、ロータ３１の回転数検出用のＦＧ信号として、ＦＧ出力端子４３から外部の制御装置（図示せず）に出力する。

タイミング生成回路５３は、逆起電力検出回路５１による検出結果に基づき、各コイルＬ１１〜Ｌ１３の電圧のゼロクロスタイミングを基準としたカウント動作を行い、各相の通電タイミングの基準となるタイミング信号を生成する。スイッチング制御回路５４は、タイミング生成回路５３からのタイミング信号に応じて、電力出力回路５７ａ〜５７ｃ内の各スイッチ素子のオン／オフ動作を切り換え、ロータ３１が一定の方向に回転するように、コイルＬ１１〜Ｌ１３に対して選択的に電流を流す。

スタートロジック回路５５およびクロック発生回路５６は、十分な逆起電力が発生していない起動時に動作する回路である。スタートロジック回路５５は、クロック発生回路５６からのクロック信号を基に、ロータ３１が連れ回るようなタイミング信号を発生するようにタイミング生成回路５３を制御する。そして、このスタートロジック回路５５の制御によりロータ３１が所定の回転速度に達すると、スタートロジック回路５５の動作が停止されて、逆起電力検出回路５１の検出結果に基づく制御動作に切り換えられる。

出力部５７および制御部５０には、それぞれ個別の電源端子６１および６２が設けられている。出力部５７内の各電力出力回路５７ａ〜５７ｃは、電源端子４１からの電源端子６１を介して供給される電源電圧ＶＣＣによって駆動される。一方、制御部５０の電源端子６２は、ダイオードＤ１とコンデンサＣ１との接続点に接続され、制御部５０内の回路は、電源端子６２から供給される電源電圧ＶＣＣ＿ｒｅｇによって駆動される。

第１の実施の形態と同様に、ダイオードＤ１のアノード端子は電源端子４１に接続され、カソード端子はコンデンサＣ１の一端に接続されている。また、コンデンサＣ１の他端は接地されている。これにより、コンデンサＣ１は、電源端子４１に電源電圧ＶＣＣが印加されたときに充電動作を行い、このとき、制御部５０の電源端子６２には、電源電圧ＶＣＣからダイオードＤ１の内部抵抗分だけ降下した電圧が印加される。また、ダイオードＤ１は、コンデンサＣ１に蓄積された電荷の逆流を防止するように機能する。

図５は、第２の実施の形態において、ファンモータの回転速度を可変とするための回路構成を示す図である。
ここで、上記のファンモータユニット２の電源端子４１に対してＰＷＭ信号を入力させることで、ファンモータの回転速度を制御することを考える。電源電圧ＶＣＣがＰＷＭ信号により変調された場合、そのパルス幅に応じて電源電圧ＶＣＣの実効電圧が変化し、その結果、コイルＬ１１〜Ｌ１３に流れる電流が変化して、ロータ３１の回転速度を変化させることが可能である。

一方、制御部５０の電源端子６２には、第１の実施の形態と同様に、電源電圧ＶＣＣがローレベルのときにコンデンサＣ１の充電電圧が印加されるので、電源端子６２における電源電圧ＶＣＣ＿ｒｅｇは平滑され、電源電圧ＶＣＣに連れて大きく低下しないようになる。このため、電源電圧ＶＣＣがＰＷＭ信号により変調された場合でも、制御部５０内の回路、特に、タイミング生成回路５３に搭載されたカウンタなどのロジック回路は、正常に動作することができる。

従って、このファンモータユニット２についても、第１の実施の形態と同様、図５に示すようにトランジスタＱ１１を外付けすることなどにより、電源電圧ＶＣＣをＰＷＭ信号で変調することで、誤作動することなく、ファンモータの回転速度を制御することが可能となる。本実施の形態によれば、ホール素子を用いずにロータ３１の位置検出を行うことが可能であるので、第１の実施の形態と比較して製造コストを抑制できるとともに、温度変動などに対する信頼性も向上する。

なお、以上の各実施の形態では、例としてファンモータのモータ駆動回路について説明したが、モータやその駆動回路の用途については特に限定されるものではない。また、適用可能なモータも、単相式や３相式に限定されるものではない。

第１の実施の形態に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。 第１の実施の形態において、ファンモータの回転速度を可変とするための回路構成を示す図である。 図２の回路を用いた場合の電源電圧の変化を示すグラフの例である。 第２の実施の形態に係るモータ駆動回路の構成例を示す図である。 第２の実施の形態において、ファンモータの回転速度を可変とするための回路構成を示す図である。 従来のファンモータの駆動回路の構成例を示す図である。 図６のモータ駆動回路を用いてファンモータの回転速度を可変にするための第１の手法を説明するための図である。 図７の手法を用いた場合の制御電圧と電源電圧との関係を示すグラフの例である。 図６のモータ駆動回路を用いてファンモータの回転速度を可変にするための第２の手法を説明するための図である。 図９の手法を用いた場合の電源電圧の変化を示すグラフの例である。 従来のファンモータの駆動回路の別の構成例を示す図である。

符号の説明

１……ファンモータユニット、１０……制御回路、１１……ホール素子、１２……ホールアンプ、１３……波形整形回路、１４……スイッチング制御回路、１５，２１，４１……電源端子、２０……電力出力回路、３１……ロータ、３２……ファン、４２……接地端子、４３……ＦＧ出力端子、Ｃ１……コンデンサ、Ｄ１……ダイオード、Ｌ１……コイル、Ｑ１〜Ｑ４……トランジスタ

Claims (9)

1. モータを駆動するためのモータ駆動装置において、
   第１の電源電圧の供給を受けて駆動し、スイッチング制御信号に応じてオン／オフが切り換えられるスイッチング素子を備え、パルス幅変調された前記第１の電源電圧を受けたとき、そのパルス幅に応じた電流をモータコイルに出力する出力回路と、
   前記モータのロータの位置を検出する位置検出回路、および、前記位置検出回路による検出結果を基に前記スイッチング制御信号を生成して前記スイッチング素子のオン／オフを切り換える切り換え回路を備え、第２の電源電圧の供給を受けて動作する制御回路と、
   逆流防止用のダイオードと、
   一端が前記ダイオードに接続されて他端が接地され、前記第１の電源電圧の入力端子から前記ダイオードを介して印加される電圧により充電動作を行い、前記ダイオードとの接続点の電圧を前記第２の電源電圧として前記制御回路に供給するコンデンサと、
   を有することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記位置検出回路は、
   前記ロータからの磁界の方向を検出するホール素子と、
   前記ホール素子の出力波形を増幅して前記切り換え回路に供給するホールアンプと、
   前記ホールアンプの出力波形を位置検出信号として外部の制御装置に出力するための出力端子と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
3. 前記位置検出回路は、前記ロータの回転時に前記モータコイルに現れる逆起電力を検出することで、前記ロータの位置を検出することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
4. 前記出力回路は、複数の相のそれぞれに対応する前記モータコイルに対して電流を供給し、
   前記位置検出回路は、各相の前記モータコイルに現れる前記逆起電力を基に、前記各モータコイルに発生する電圧の０レベルの位置を検出し、
   前記切り換え回路は、前記０レベルの位置の検出結果を基に、各相の前記モータコイルの通電タイミングを生成して、前記通電タイミングに応じた前記スイッチング制御信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項３記載のモータ駆動装置。
5. 外部から入力されるＰＷＭ信号に応じてオン／オフ動作を行うことで、パルス幅変調された前記第１の電源電圧を発生するスイッチング回路を含む電圧出力回路をさらに有することを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
6. モータと、前記モータを駆動するためのモータ駆動装置とが一体化されたモータユニットにおいて、
   前記モータ駆動装置は、
   第１の電源電圧の供給を受けて駆動し、スイッチング制御信号に応じてオン／オフが切り換えられるスイッチング素子を備え、パルス幅変調された前記第１の電源電圧を受けたとき、そのパルス幅に応じた電流をモータコイルに出力する出力回路と、
   前記モータのロータの位置を検出する位置検出回路、および、前記位置検出回路による検出結果を基に前記スイッチング制御信号を生成して前記スイッチング素子のオン／オフを切り換える切り換え回路を備え、第２の電源電圧の供給を受けて動作する制御回路と、
   逆流防止用のダイオードと、
   一端が前記ダイオードに接続されて他端が接地され、前記第１の電源電圧の入力端子から前記ダイオードを介して印加される電圧により充電動作を行い、前記ダイオードとの接続点の電圧を前記第２の電源電圧として前記制御回路に供給するコンデンサと、
   を有することを特徴とするモータユニット。
7. 前記モータにより駆動されるファンがさらに一体化されたことを特徴とする請求項６記載のモータユニット。
8. 前記モータは、ブラシレスモータであることを特徴とする請求項６記載のモータユニット。
9. 外部から入力されるＰＷＭ信号に応じてオン／オフ動作を行うことで、パルス幅変調された前記第１の電源電圧を発生するスイッチング回路を含む電圧出力回路をさらに有することを特徴とする請求項６記載のモータユニット。

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