JP4979476B2 - Motor speed control circuit - Google Patents
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Description
本発明は、モータ速度制御回路に関する。 The present invention relates to a motor speed control circuit.
近年電子機器に用いられるCPU(Central Processing Unit)等の集積回路は、その動作速度の上昇に伴い発熱量が増加している。CPUの発熱量が増加することにより、CPUには熱暴走等の問題が生じる為、電子機器には一般的にCPUを冷却する為のファンが設けられている。 In recent years, an integrated circuit such as a CPU (Central Processing Unit) used in electronic devices has increased in heat generation as its operation speed increases. An increase in the amount of heat generated by the CPU causes problems such as thermal runaway in the CPU. Therefore, electronic devices are generally provided with a fan for cooling the CPU.
図8に、CPUを冷却する為のファンモータの回転速度を制御するモータ速度制御回路のブロック図の一例を示す(特許文献1参照)。詳述すると、基準電圧回路700には、モータ500の目標回転速度に応じたマイコン等からの速度制御信号及び、CPU周辺の温度に応じたサーミスタからの温度信号が入力され、速度制御信号と温度信号に応じた基準電圧が出力される。また、速度電圧出力回路701には、モータ500の回転速度に応じたFG(Frequency Generator)信号が入力され、FG信号に応じた速度電圧が出力される。比較回路702は、基準電圧と速度電圧とを比較し、比較結果である駆動信号を出力する。モータ駆動回路703は、駆動信号に基づいて速度電圧が基準電圧に一致する様に、モータ500を駆動する。
FIG. 8 shows an example of a block diagram of a motor speed control circuit that controls the rotational speed of a fan motor for cooling the CPU (see Patent Document 1). More specifically, the
ここで、特許文献1において開示されている実施形態を基に、図8のモータ速度制御回路600におけるモータ500の回転速度と、速度制御信号及び温度との関係を図示すると、図9の様になる。なお、図9におけるT1〜T3は温度を示し、T1<T2<T3の関係を有する。また、モータ速度制御回路600に入力される速度制御信号をPWM(Pulse Wide Modulation)信号とし、PWM信号のHレベル(ハイレベル)のデューティ比に応じてモータ500の回転速度が増加することとする。モータ速度制御回路600は、モータ500の回転速度に応じたFG信号を帰還して速度電圧を生成し、基準電圧と比較していることから、モータの回転速度は、PWM信号のHレベルのデューティ比に対して線形に変化する。更に、PWM信号のHレベルのデューティ比が一定の場合であっても、温度が上昇することにより、モータの回転速度は増加する。
しかしながら、近年のファンを回転させるモータにおいては、速度制御信号に対してモータの回転速度を線形に変化させ、温度に応じてモータの回転速度を変化させるとともに、モータの回転速度を最低とすべく速度制御信号が入力された場合には、温度に関わらずモータの回転速度を最低とすることが求められている。図8で示したモータ速度制御回路600は、図9に示す様に回転速度を最低とすべくPWM信号が入力された場合であっても、温度が変化することによりモータ500の回転速度が変化してしまう。
However, in a motor that rotates a fan in recent years, the rotation speed of the motor is linearly changed with respect to the speed control signal, the rotation speed of the motor is changed according to the temperature, and the rotation speed of the motor is minimized. When a speed control signal is input, it is required to minimize the rotational speed of the motor regardless of the temperature. The motor
上記目的を達成するため、本発明のモータ速度制御回路は、モータの回転速度に応じた速度信号と温度に応じた温度信号とに基づいて、前記回転速度及び前記温度に応じた速度電圧を出力する速度電圧回路と、前記モータの目標回転速度に応じた基準電圧と前記速度電圧とを比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づいて、前記速度電圧の電圧レベルを前記基準電圧の電圧レベルに一致すべく前記モータを駆動する駆動回路と、を備えることとする。 In order to achieve the above object, the motor speed control circuit of the present invention outputs the rotation speed and the speed voltage corresponding to the temperature based on the speed signal corresponding to the rotation speed of the motor and the temperature signal corresponding to the temperature. A speed voltage circuit, a comparison circuit that compares a reference voltage corresponding to a target rotational speed of the motor and the speed voltage, and a voltage level of the speed voltage based on a comparison result of the comparison circuit. And a drive circuit for driving the motor to match the voltage level.
速度制御信号に対してモータの回転速度を線形に変化させ、温度に応じてモータの回転速度を変化させるとともに、モータの回転速度を最低とすべく速度制御信号が入力された場合に、温度に関わらずモータの回転速度を最低とすることが可能なモータ速度制御回路を提供することができる。 The motor speed is changed linearly with respect to the speed control signal, the motor speed is changed according to the temperature, and when the speed control signal is input to minimize the motor speed, the temperature is Nevertheless, it is possible to provide a motor speed control circuit capable of minimizing the rotation speed of the motor.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態であるモータ速度制御回路10の構成を示す図である。図2は、基準電圧回路20の一実施形態を示す図である。図3は、サーミスタRTHが接続された温度電流生成回路30の一実施形態を示す図である。図4は、速度電圧出力回路31の一実施形態を示す図である。図5は、比較回路22の一実施形態を示す図である。図1〜図5を参照しつつ、本実施形態のモータ速度制御回路10について説明する。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor
モータ速度制御回路10は、マイコンから入力されるモータ11の目標回転速度に応じた速度制御信号と、温度に応じた温度信号と、モータ11の実際の回転速度に応じた速度信号とに基づいて、モータ11の回転速度を制御する回路であり、基準電圧回路20、速度電圧回路21、比較回路22、モータ駆動回路23から構成される。
The motor
モータ11は、CPU等を冷却する為のファンを回転させるモータであり、ロータリーモータ等を採用可能である。
The
先ず、図1に示した、モータ速度制御回路10を構成する各回路の概要を説明する。基準電圧回路20は、速度制御信号が入力されることにより、目標回転速度に応じた基準電圧Vrefを出力する回路である。本実施形態においては、入力される速度制御信号をPWM信号とし、基準電圧Vrefは、PWM信号のHレベル(ハイレベル)のデューティ比が大きい場合に低下し、PWM信号のHレベルのデューティ比が小さい場合に上昇する。速度電圧回路21は、速度信号と温度信号とに応じた速度電圧Vvを出力する回路であり、温度電流生成回路30、速度電圧出力回路31から構成される。なお、本実施形態において、速度信号は、モータの回転速度に応じた周波数を有するFG信号とする。温度電流生成回路30は、温度信号が入力されることにより、温度に応じた温度電流Ithを出力する回路であり、温度が上昇すると温度電流Ithは増加し、温度が低下すると温度電流Ithは減少する。速度電圧出力回路31は、FG信号の周期と温度電流Ithとの積に応じた速度電圧Vvを出力する回路であり、モータ11の回転速度が高速の場合、速度電圧Vvは低下し、モータ11の回転速度が低速の場合、速度電圧Vvは上昇する。比較回路22は、基準電圧Vrefと速度電圧Vvとを比較し、比較結果である駆動信号Vdrを出力する回路である。モータ駆動回路23は、駆動信号Vdrに応じてモータ11を駆動する回路である。なお、本明細書では、速度電圧Vvが基準電圧Vrefより高い場合にモータ11を加速する加速制御状態とし、速度電圧Vvが基準電圧Vrefより低い場合にはモータ11を減速する減速制御状態とする。
First, the outline of each circuit constituting the motor
前述の様なモータ速度制御回路10を構成することにより、モータ速度制御回路10の速度電圧Vvは、基準電圧Vrefに一致するよう制御される。
By configuring the motor
ここで、基準電圧回路20は、図2に示す様に、PNPトランジスタQ1,Q2、NPNトランジスタQ3〜Q8、抵抗R1〜R3、コンデンサC1、バイアス電流源I1〜I4から構成される。
As shown in FIG. 2, the
温度電流生成回路30は、図3に示す様に、PNPトランジスタQ10,Q12,Q13(トランジスタ)、NPNトランジスタQ11、バイアス電流源I5から構成される。なお、図3における抵抗はサーミスタRTHであり、NPNトランジスタQ11のエミッタ電極にサーミスタRTHの一端が接続されている。また、PNPトランジスタQ12、NPNトランジスタQ11が本発明の温度電圧出力回路に相当する。
As shown in FIG. 3, the temperature
速度電圧出力回路31は、図4に示す様に、PNPトランジスタQ31,Q32,Q36,Q40、NPNトランジスタQ30,Q33〜Q35,Q37〜Q39、抵抗R6〜R8、コンデンサC2、バイアス電流源I6〜I8、エッジ回路60、積分回路70から構成される。なお、コンデンサC2が本発明のコンデンサに、エッジ回路60及びNPNトランジスタQ30が本発明の放電回路に夫々相当する。
As shown in FIG. 4, the speed
比較回路22は、図5に示す様に、PNPトランジスタQ43〜Q45,Q48,Q49,Q52,Q54、NPNトランジスタQ41,Q42,Q46、Q47,Q50,Q51,Q53,Q55、バイアス電流源I9〜I12から構成される。
As shown in FIG. 5, the
モータ駆動回路23は、本明細書において実施形態は示していないが、例えばHブリッジ回路を用いることが可能である。
The
所定温度Taにおいて、マイコン等から速度制御信号としてPWM信号がモータ速度制御回路10に入力され、モータ11が所定温度TaとPWM信号におけるHレベルのデューティ比に応じた回転速度で回転している場合について説明する。
When a PWM signal is input to the motor
基準電圧回路20において、図2に示す様に、PNPトランジスタQ1,Q2、NPNトランジスタQ3,Q4、バイアス電流源I1は、コンパレータを構成しており、PNPトランジスタQ1のベース電極が非反転入力に、PNPトランジスタQ2のベース電極が反転入力に夫々対応する。また、PNPトランジスタQ2のベース電極には、電源VDDとグランドGNDとの間に直列に接続された抵抗R1,R2により分圧された分圧電圧V1が印加されている。
In the
PWM信号がHレベルの場合、PNPトランジスタQ1のベース電極に入力された場合、即ち、PNPトランジスタQ1のベース電極の電位が分圧電圧V1より高い場合、NPNトランジスタQ4のコレクタ電極の電位はHレベルとなり、NPNトランジスタQ5はオンする。NPNトランジスタQ5がオンすることにより、バイアス電流源I2からのバイアス電流はNPNトランジスタQ5に流れ、NPNトランジスタQ7はオフし、NPNトランジスタQ8はオンする。従って、抵抗R3とコンデンサC1とが接続されたノードの電位は、ほぼゼロとなる。 When the PWM signal is at the H level, when it is input to the base electrode of the PNP transistor Q1, that is, when the potential of the base electrode of the PNP transistor Q1 is higher than the divided voltage V1, the potential of the collector electrode of the NPN transistor Q4 is at the H level. Thus, the NPN transistor Q5 is turned on. When the NPN transistor Q5 is turned on, the bias current from the bias current source I2 flows to the NPN transistor Q5, the NPN transistor Q7 is turned off, and the NPN transistor Q8 is turned on. Therefore, the potential of the node where the resistor R3 and the capacitor C1 are connected is almost zero.
一方、PWM信号がLレベル(ローレベル)の場合、PNPトランジスタQ1に入力された場合、即ち、PNPトランジスタQ1のベース電極の電位が分圧電圧V1より低い場合、前述した動作とは逆の動作となり、NPNトランジスタQ8がオフすることから、バイアス電流源I4からのバイアス電流がコンデンサC1へ流れ込み、コンデンサC1は充電される。 On the other hand, when the PWM signal is at the L level (low level), when it is input to the PNP transistor Q1, that is, when the potential of the base electrode of the PNP transistor Q1 is lower than the divided voltage V1, the operation opposite to that described above is performed. Since the NPN transistor Q8 is turned off, the bias current from the bias current source I4 flows into the capacitor C1, and the capacitor C1 is charged.
抵抗R3とコンデンサC1はLPF(Low Pass Filter)を構成しており、LPFに入力される電圧、即ちNPNトランジスタQ8のオン及びオフにより変化するNPNトランジスタQ8のコレクタ電極の電圧を平滑化する。これにより、LPFの出力である抵抗R3とコンデンサC1が接続されたノードには、平滑化された基準電圧Vrefが出力される。この電圧Vrefは、PWM信号のHレベルデューティ比が大きい場合に低下し、PWM信号のHレベルのデューティ比が小さい場合に上昇する。 The resistor R3 and the capacitor C1 constitute an LPF (Low Pass Filter), and smoothes the voltage input to the LPF, that is, the voltage of the collector electrode of the NPN transistor Q8 that changes depending on whether the NPN transistor Q8 is turned on or off. As a result, the smoothed reference voltage Vref is output to the node where the resistor R3, which is the output of the LPF, and the capacitor C1 are connected. This voltage Vref decreases when the H level duty ratio of the PWM signal is large, and increases when the H level duty ratio of the PWM signal is small.
温度電流生成回路30において、図3に示す様に、PNPトランジスタQ10とバイアス電流源I5はエミッタフォロアを構成していることから、PNPトランジスタQ10のベース電極に印加されたVbias1に応じた電圧VEFが、PNPトランジスタQ10のエミッタ電極から出力される。ここで、PNPトランジスタQ10のベース電極に印加されているバイアス電圧Vbias1を、バンドギャップ基準電圧等の温度変化によって電圧値の変化が小さい電圧とすると、電圧VEFも同様に温度変化に対して電圧値の変化が小さくなる。サーミスタRTHは、NPNトランジスタQ11のエミッタ抵抗に相当する。NPNトランジスタQ11のベース電極には、前述の電圧VEFが印加されていることから、サーミスタRTHに流れる電流は、温度Taに応じたサーミスタの抵抗値RTH(Ta)により決定される。これにより、温度電流生成回路30には、サーミスタRTHに生じる電圧信号VTH(Ta)が、温度信号として入力されることとなる。また、PNPトランジスタQ12とPNPトランジスタQ13はカレントミラーを構成していることから、サーミスタRTH(Ta)に流れる電流に応じた温度電流IthがPNPトランジスタQ13から出力される。なお、本実施形態におけるサーミスタRTHの温度係数を負とすると、温度が上昇すると温度電流Ithは増加し、温度が低下すると温度電流Ithは減少することとなる。
In the temperature
速度電圧出力回路31において、図4に示す様に、温度電流生成回路30からの温度電流Ithは、バイアス電流源I6とコンデンサC2とが接続されるノードに供給される。エッジ回路60は、入力されたパルス信号のエッジを検出することにより、出力されるエッジ信号VEDを短いパルスに変化させる。なお、図6は速度電圧出力回路31における主要な信号の波形を示す図であり、適宜参照する。まず、エッジ回路60は、FG信号が入力されると、前述の様に、FG信号のエッジにてエッジ信号VEDは、短いパルスに変化される。また、NPNトランジスタQ30のベース電極には、エッジ信号VEDが入力されることから、NPNトランジスタQ30は、エッジ信号のレベルによりオンまたはオフする。
In the speed
エッジ信号VEDがLレベルの場合は、NPNトランジスタQ30がオフであり、コンデンサC2には、温度電流Ithとバイアス電流Ibias1との和の電流が期間TAだけ充電される。温度電流Ithとバイアス電流Ibias1とが供給されるノードのノード電圧をV2、バイアス電流Ibias1の電流値をIbias1、コンデンサC2の容量値をCとすると、VEDがLレベルとなる時刻Tsから期間Txだけ経過した時刻Tpにおけるノード電圧V2は、V2(Tx)=((Ith+Ibias1)×Tx)/Cで表される。まず、ノード電圧V2が、電源VDDとグランドGNDとの間に直列に接続された抵抗R4〜R6における分圧電圧V3よりも高い場合の動作を説明する。なお、期間TBがノード電圧V2>分圧電圧V3の関係を満たす期間である。PNPトランジスタQ31,Q32、NPNトランジスタQ33,Q34、バイアス電流源I7はコンパレータを構成することから、NPNトランジスタQ33のコレクタ電極の電位はLレベルになる。従って、NPNトランジスタQ35はオフし、NPNトランジスタQ38はオンし、NPNトランジスタQ39はオフする。PNPトランジスタQ40のベース電極には、PNPトランジスタQ40がオン状態となるバイアス電圧Vbias2が印加されている為、出力電圧VoはHレベルとなる。なお、本実施形態においてHレベルの出力電圧Voは電源電圧VDDとする。ノード電圧V2が分圧電圧V3よりも低い場合は、前述の動作と逆の動作となり、最終的にNPNトランジスタQ39がオンする。ここで、PNPトランジスタQ40のオン抵抗は、NPNトランジスタQ39のオン抵抗よりも大きく設計されており、出力電圧VoはLレベルとなる。なお、本実施形態においてLレベルの出力電圧Voは0(ゼロ)Vとする。 When the edge signal VED is at the L level, the NPN transistor Q30 is off, and the capacitor C2 is charged with the sum of the temperature current Ith and the bias current Ibias1 for the period TA. Assuming that the node voltage of the node to which the temperature current Ith and the bias current Ibias1 are supplied is V2, the current value of the bias current Ibias1 is Ibias1, and the capacitance value of the capacitor C2 is C, only the period Tx from time Ts when VED becomes L level. The node voltage V2 at the elapsed time Tp is represented by V2 (Tx) = ((Ith + Ibias1) × Tx) / C. First, an operation when the node voltage V2 is higher than the divided voltage V3 in the resistors R4 to R6 connected in series between the power supply VDD and the ground GND will be described. Note that the period TB is a period in which the relationship of the node voltage V2> the divided voltage V3 is satisfied. Since the PNP transistors Q31 and Q32, the NPN transistors Q33 and Q34, and the bias current source I7 constitute a comparator, the potential of the collector electrode of the NPN transistor Q33 becomes L level. Accordingly, the NPN transistor Q35 is turned off, the NPN transistor Q38 is turned on, and the NPN transistor Q39 is turned off. Since the bias voltage Vbias2 that turns on the PNP transistor Q40 is applied to the base electrode of the PNP transistor Q40, the output voltage Vo becomes H level. In the present embodiment, the H level output voltage Vo is the power supply voltage VDD. When the node voltage V2 is lower than the divided voltage V3, the operation is the reverse of the above operation, and the NPN transistor Q39 is finally turned on. Here, the on resistance of the PNP transistor Q40 is designed to be larger than the on resistance of the NPN transistor Q39, and the output voltage Vo becomes L level. In this embodiment, the L level output voltage Vo is 0 (zero) V.
一方、エッジ信号VEDがHレベルの場合は、NPNトランジスタQ30がオンする為、ノード電圧V2が分圧電圧V3よりも低くなる。従って、前述のノード電圧V2が分圧電圧V3より低い場合と同じ動作をし、結果的に出力電圧VoはLレベルとなる。なお、エッジ信号VEDがHレベルの場合、さらにエッジ信号VEDがLレベルにおいてノード電圧V2が分圧電圧V3よりも低い場合は、期間TCに示されている。 On the other hand, when the edge signal VED is at the H level, the NPN transistor Q30 is turned on, so that the node voltage V2 becomes lower than the divided voltage V3. Therefore, the same operation as when the node voltage V2 is lower than the divided voltage V3 is performed, and as a result, the output voltage Vo becomes L level. In addition, when the edge signal VED is at the H level and the node signal V2 is lower than the divided voltage V3 when the edge signal VED is at the L level, the period TC is indicated.
前述の説明より、エッジ信号VEDがHレベルとなる期間を十分短いとして無視すると、出力電圧Voは、期間TAの周期を有することとなる。従って、出力電圧Voは、Vo=VDD×(TB/TA)と表現できることが分かる。また、期間TA,TB,TCとの間にはTA=TB+TCとの関係があり、さらに分圧電圧V3と期間TCとの間にはV3=V2(TC)=((Ith+Ibias1)×TC)/Cの関係がある。前述の関係から、出力電圧Voを整理すると、Vo=VDD×(1−(C×V3)/(TA×(Ith+Ibias1)))となる。すなわち、出力電圧Voは温度電流Ithとエッジ信号VEDのLレベルの期間TAとの積に応じた電圧となる。さらに、温度電流Ithは温度に応じて変化し、エッジ信号VEDのLレベルの期間TAは、FG信号の周期、すなわちモータの回転速度に応じて変化することから、出力電圧Voは、温度とモータの回転速度の積に応じた電圧であることが分かる。また、所定温度Taにおいては、温度電流Ithが一定である為、出力電圧VoがLレベルとなる幅は一定である。モータ11の回転速度が高速の場合は、出力電圧Voの1周期に占めるLレベルの幅は大きくなり、出力電圧Voは低下する。モータ11の回転速度が低速の場合は、出力電圧Voの1周期に示すLレベルの幅は小さくなり、出力電圧Voは上昇する。積分回路70は、出力電圧Voを積分することにより出力電圧VoのHレベルに応じた速度電圧Vvを出力する。従って、モータ11の回転速度が高速の場合、速度電圧Vvは低下し、モータ11の回転速度が低速の場合、速度電圧Vvは上昇する。
From the above description, if the period during which the edge signal VED is at the H level is sufficiently short and ignored, the output voltage Vo has a period of the period TA. Therefore, it can be seen that the output voltage Vo can be expressed as Vo = VDD × (TB / TA). Further, there is a relationship of TA = TB + TC between the periods TA, TB, TC, and V3 = V2 (TC) = ((Ith + Ibias1) × TC) / between the divided voltage V3 and the period TC. There is a relationship of C. From the above relationship, when the output voltage Vo is arranged, Vo = VDD × (1− (C × V3) / (TA × (Ith + Ibias1))). That is, the output voltage Vo is a voltage corresponding to the product of the temperature current Ith and the L level period TA of the edge signal VED. Further, the temperature current Ith changes according to the temperature, and the period TA of the L level of the edge signal VED changes according to the cycle of the FG signal, that is, the rotational speed of the motor. It can be seen that the voltage is in accordance with the product of the rotational speeds. Further, since the temperature current Ith is constant at the predetermined temperature Ta, the width in which the output voltage Vo becomes L level is constant. When the rotation speed of the
比較回路22には、図5に示す様に、前述の基準電圧Vrefと速度電圧Vvとが入力される。前述の様に、本明細書では、速度電圧Vvが基準電圧Vrefより高い場合にモータ11を加速する加速制御状態とし、速度電圧Vvが基準電圧Vrefより低い場合にはモータ11を減速する減速制御状態とする。
As shown in FIG. 5, the reference voltage Vref and the speed voltage Vv are input to the
まず、加速制御状態における比較回路22の動作を説明する。NPNトランジスタQ41,Q42,Q46,Q47、PNPトランジスタQ43,Q44,Q45,Q48、バイアス電流源I9はコンパレータを構成する。また、NPNトランジスタ41のベース電極は、コンパレータの非反転入力に相当し、NPNトランジスタ42のベース電極は、コンパレータの反転入力に相当する。従って、加速制御状態では、NPNトランジスタQ49はオフし、NPNトランジスタQ50はオンし、NPNトランジスタQ51はオンする。更に、NPNトランジスタQ51がオンすることにより、PNPトランジスタQ54はオンし、NPNトランジスタQ55がオフする様、バイアス電流源I12を設定している為、駆動信号VdrはLレベルとなる。一方、減速制御状態では、加速制御状態と逆の動作をする為、最終的に駆動信号VdrはHレベルとなる。
First, the operation of the
モータ駆動回路23は、Lレベルの駆動信号Vdrが入力されることにより、モータ11を加速すべく駆動し、Hレベルの駆動信号Vdrが入力されることにより、モータ11を減速すべく駆動する。
The
ここで、加速制御状態におけるFG信号について説明する。加速制御状態では、モータ11の回転速度は加速されることから、モータ11の回転速度に応じたFG信号のパルス周期も短くなり、出力電圧VoにおけるLレベルが占める期間が増加する。従って、速度電圧Vvは基準電圧Vrefに一致するよう低下する。一方、減速制御状態では、モータ11の回転速度が減速されることから、モータ11の回転速度に応じたFG信号のパルス周期は長くなり、出力電圧VoにおけるLレベルが占める期間が低下する。従って、速度電圧Vvは基準電圧Vrefに一致するよう上昇する。この様に、モータ速度制御回路10は、速度電圧Vvを帰還し、基準電圧Vrefのレベルと一致するようモータ11の回転速度を制御している為、モータ11の回転速度は基準電圧Vref、さらにPWM信号のHレベルのデューティ比に対して線形の関係を有する。
Here, the FG signal in the acceleration control state will be described. In the acceleration control state, since the rotation speed of the
所定温度Taにおいて、PWM信号におけるHレベルのデューティ比がゼロの場合におけるモータ速度制御回路10の動作について説明する。Hレベルのデューティ比がゼロのPWM信号が基準電圧回路20に入力されると、PNPトランジスタQ1のベース電極はLレベルとなる為、LPFにより平滑化された電圧Vrefは、ほぼ電源電圧VDDとなる。この時、速度電圧Vvは基準電圧Vrefより低い状態であるためモータ速度制御回路10は、減速制御状態となる。従って、モータ速度制御回路10は、速度電圧Vvを基準電圧Vrefと一致すべくモータ11を減速させる。速度電圧Vvを電源電圧VDDにするには、FG信号におけるHレベルのパルスを停止させることが必要であり、結果的にモータ11は停止される。従って、PWM信号のHレベルのデューティ比がゼロの場合は、温度に関わらずモータの回転速度はゼロとなる。
The operation of the motor
PWM信号のHレベルのデューティ比が所定のデューティ比であり、所定温度Taから温度が変化した場合におけるモータ速度制御回路10の動作について説明する。なお図7は、本発明を適用したモータ速度制御回路10によりモータ11を駆動した場合の、異なる温度におけるモータの回転速度と速度制御信号との関係を示す図であり、適宜参照する。温度が上昇した場合は、サーミスタRTHの抵抗値が小さくなる為、温度電流Ithが増加する。これにより、ノード電圧V2は、分圧電圧V3よりも高くなる期間が増え、出力電圧Voの1周期に占めるLレベルの幅は小さくなり、速度電圧Vvは、基準電圧Vrefよりも高くなる。これは前述の加速制御状態であることから、モータ11の回転速度は上昇する様にモータ速度制御回路10により制御される。その結果、モータ11の回転速度に応じたFG信号のパルス周期も短くなり、出力電圧VoにおけるLレベルが占める期間が増加する。この結果、速度電圧Vvは、基準電圧Vrefに一致するよう低下する。
The operation of the motor
一方、温度が所定温度Taより低くなる場合は、温度電流Ithが減少する。これにより、ノード電圧V2が分圧電圧V3より低くなる期間が増え、結果的に出力電圧Voは、基準電圧Vrefより低くなる。この場合は、前述の動作と逆になり、減速制御状態となる。従って、モータ11の回転速度は減速され、モータ11の回転速度に応じたFG信号のパルス周期は長くなる。すなわち、出力電圧VoにおけるLレベルが占める期間が低下し、速度電圧Vvは基準電圧Vrefに一致するよう上昇する。
On the other hand, when the temperature is lower than the predetermined temperature Ta, the temperature current Ith decreases. As a result, the period during which the node voltage V2 is lower than the divided voltage V3 increases, and as a result, the output voltage Vo becomes lower than the reference voltage Vref. In this case, the operation is reverse to the above-described operation, and the deceleration control state is set. Therefore, the rotation speed of the
この様に、PWM信号のHレベルのデューティ比が所定のデューティ比であっても、温度が高くなると、速度電圧Vvが変化し、モータの回転速度、すなわちファンの回転数も増える。一方温度が低くなる場合も同様に、モータ速度制御回路10は、モータの回転速度を低下させ、ファンの回転数を減らすことが可能となる。
In this way, even if the H-level duty ratio of the PWM signal is a predetermined duty ratio, the speed voltage Vv changes as the temperature increases, and the rotational speed of the motor, that is, the rotational speed of the fan increases. On the other hand, when the temperature decreases, similarly, the motor
以上に説明した構成からなる本実施形態を適用したモータ速度制御回路10は、PWM信号のHレベルのデューティ比に対してモータ11の回転速度を線形に変化させ、温度とモータの回転速度に応じてモータ11の回転速度を変化させるとともに、モータ11を停止すべくHレベルのデューティ比がゼロのPWM信号が入力された場合、温度に関わらずモータ11の回転速度をゼロとする。
The motor
また、特許文献1においては、ディスクリートの抵抗(以下直列抵抗とする)をサーミスタに接続し、直列抵抗に電圧を印加することにより発生する分圧電圧を、温度信号としてモータ速度制御集積回路に入力している。部品点数の削減という点からは、直列抵抗をモータ速度集積回路内で実現することが好ましいが、集積回路における抵抗の抵抗値及び温度係数を制御することは難しい。従って、直列抵抗にディスクリート部品を用いることが必要となる。一方、本実施形態においては、サーミスタRTHをNPNトランジスタQ11のエミッタ電極に接続することにより、サーミスタRTHに生じる電圧信号VTH(Ta)を温度信号としてモータ速度制御回路10に入力している。これにより、本実施形態においては、温度信号を入力させる為に、サーミスタRTHのみを用いれば良く、前述の場合と比較して、部品点数を削減できる。
Further, in
なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。 In addition, the said Example is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
例えば、本実施形態においてはPWM信号を速度制御信号としたが、アナログ信号を速度制御信号としても良い。この場合、本実施形態における基準電圧Vrefの代わりにアナログ信号を比較回路22に直接入力させれば良い。
For example, in this embodiment, the PWM signal is a speed control signal, but an analog signal may be a speed control signal. In this case, an analog signal may be directly input to the
また、本実施形態では、温度電流IthをコンデンサC2に充電することにより速度電圧Vvを生成したが、温度電流Ithを速度電圧出力回路31に供給せず、本実施形態の速度電圧出力回路31から出力されていた速度電圧Vvをバイアス電圧として用いても良い。この場合は、温度電流生成回路30の代わりに、サーミスタと抵抗とが直列に接続された抵抗体の一端に、前述のバイアス電圧を印加することにより、サーミスタと抵抗との分圧電圧を速度電圧Vvとする。サーミスタと抵抗との分圧電圧による速度電圧Vvは、バイアス電圧とサーミスタ抵抗を含む抵抗比との積に応じた電圧となる。従って、モータの回転速度と温度に応じた速度電圧Vvを生成することができ、本実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることが可能である。
In this embodiment, the speed voltage Vv is generated by charging the capacitor C2 with the temperature current Ith. However, the temperature current Ith is not supplied to the speed
10 モータ速度制御回路
11 モータ
20 基準電圧回路
21 速度電圧回路
22 比較回路
23 モータ駆動回路
30 温度電流生成回路
31 速度電圧出力回路
60 エッジ回路
70 積分回路
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記モータの目標回転速度に応じた基準電圧と前記速度電圧とを比較する比較回路と、
前記比較回路の比較結果に基づいて、前記速度電圧の電圧レベルを前記基準電圧の電圧レベルに一致すべく前記モータを駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とするモータ速度制御回路。 A speed voltage circuit that outputs a speed voltage corresponding to the rotational speed and the temperature based on a speed signal corresponding to the rotational speed of the motor and a temperature signal corresponding to the temperature;
A comparison circuit that compares a reference voltage corresponding to a target rotational speed of the motor and the speed voltage;
A drive circuit for driving the motor to match the voltage level of the speed voltage with the voltage level of the reference voltage based on the comparison result of the comparison circuit;
A motor speed control circuit comprising:
前記速度信号と前記温度信号とに基づいて、前記回転速度と前記温度との積に応じた前記速度電圧を出力すること、
を特徴とする請求項1に記載のモータ速度制御回路。 The speed voltage circuit includes:
Outputting the speed voltage according to the product of the rotational speed and the temperature based on the speed signal and the temperature signal;
The motor speed control circuit according to claim 1.
前記モータの回転速度に応じて周期が変化するパルス信号であり、
前記速度電圧回路は、
前記温度信号に応じた温度電流を生成する温度電流生成回路と、
前記パルス信号の前記周期と前記温度電流の電流量との積に応じた前記速度電圧を出力する速度電圧出力回路と、
を含むことを特徴とする請求項2に記載のモータ速度制御回路。 The speed signal is
It is a pulse signal whose cycle changes according to the rotation speed of the motor,
The speed voltage circuit includes:
A temperature current generation circuit for generating a temperature current according to the temperature signal;
A speed voltage output circuit that outputs the speed voltage according to a product of the period of the pulse signal and a current amount of the temperature current;
The motor speed control circuit according to claim 2, comprising:
前記温度電流が供給されるコンデンサの充電電圧に応じた電圧であり、
前記速度電圧出力回路は、
前記充電電圧を、前記パルス信号の前記周期と前記温度電流の前記電流量との積に応じた電圧とすべく、前記周期に応じた間隔で前記コンデンサを放電する放電回路を含むことを特徴とする請求項3に記載のモータ速度制御回路。 The speed voltage is
The voltage according to the charging voltage of the capacitor to which the temperature current is supplied,
The speed voltage output circuit includes:
A discharge circuit that discharges the capacitor at intervals according to the period so that the charging voltage is a voltage corresponding to a product of the period of the pulse signal and the amount of the current of the temperature current; The motor speed control circuit according to claim 3.
前記温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタに生じる電圧信号であり、
前記温度電流生成回路は、
前記抵抗値に応じた温度電圧を出力する温度電圧出力回路と、
前記温度電圧が制御電極に印加されることにより前記温度電流を出力するトランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のモータ速度制御回路。 The temperature signal is
A voltage signal generated in a thermistor whose resistance value changes according to the temperature,
The temperature / current generation circuit includes:
A temperature voltage output circuit for outputting a temperature voltage corresponding to the resistance value;
A transistor that outputs the temperature current when the temperature voltage is applied to a control electrode;
5. The motor speed control circuit according to claim 3, further comprising:
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