JP5647427B2 - モータ駆動回路およびそれを用いた冷却装置、電子機器 - Google Patents
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Description
この態様によれば、デジタル信号処理によって、外部パルス変調信号を第1デジタルデータに変換することができる。
を満たすように決定されてもよい。
この場合、外部パルス変調信号のパルスを取りこぼすことなく、1周期ごとに少なくとも1つの第1デジタルデータを生成できる。
図1は、実施の形態に係る駆動IC100を備える電子機器1の構成を示す回路図である。電子機器1は、たとえばデスクトップ型、あるいはラップトップ型のコンピュータ、ワークステーション、ゲーム機器、オーディオ機器、映像機器などであり、冷却装置2およびCPU(Central Processing Unit)4を備える。冷却装置2は、CPU4に対向して設けられたファンモータ6と、ファンモータ6を駆動する駆動IC100を備える。
オフセット補正回路16は、入力信号S5のオフセットを計算し、そのオフセットを減算することで出力信号のオフセットがゼロとなるようにフィードバックループが形成され、そのループ内には積分特性を有する積分器59が挿入される。オフセット計算はホールセンサの電気角1周期に1回実行されるため、この周期が積分器59を動作させるサンプリング周波数を与える。このオフセット補正回路16の特性はハイパスフィルタの特性を示す。
10×4−5×4=20
となるから、補正量ΔCMPは、総和20に1/10を乗じた2となる。オフセット補正回路50は、第5信号S5から補正量ΔCMP=2を減算する。積分器56の出力Xは、ホール信号の周期ごとにリセットされる。
図5(a)〜(f)は、図1の駆動IC100の各ブロックの動作を示す波形図である。図5(a)に示されるように、第5信号S5のオフセットがオフセット補正回路16によって補正される。続いて振幅制御回路18は、図5(b)に示すように第6信号S6の振幅を目標値REFと一致するように補正する。続いて図5(c)に示すように振幅補正回路20によって第6信号S6が絶対値化され、第7信号S7が生成される。
第2の実施の形態では、温度に応じた、あるいは外部からの制御信号にもとづくファンモータ6の回転制御について説明する。図6(a)〜(c)は、第2の実施の形態に係る駆動IC100の構成を示す回路図である。
駆動IC100aは、サーミスタ用端子THと、第3A/DコンバータADC3と、制御指令回路72と、を備える。
第4A/DコンバータADC4は、デューティ比制御電圧VDUTYをアナログデジタル変換し、デジタルの第11信号S11を生成する。制御指令回路78は、第11信号S11に応じて、PWM駆動のためのデューティ比を示す第12信号S12を生成する。
冷却対象のCPUの発熱量やその温度、熱暴走のしきい値温度などは、CPUごとに異なる場合がある。したがって、冷却ファンの回転速度は、冷却対象に応じて柔軟に設定できることが望ましい。第3の実施の形態では、柔軟な回転数制御を提供する技術について説明する。
図7の駆動IC100dは、図6(b)、(c)のデューティ比制御端子DUTYに代えて、PWMパルス信号入力端子PWMを備え、この端子にはパルス幅変調された外部PWM信号PWMが入力される。駆動IC100は、外部PWM信号のデューティ比に応じてファンモータ6をPWM駆動する。外部PWM信号PWMのデューティ比は0〜100%の範囲を取り得る。
α0=1
(2) temp<TLOWER
αn=(MIN100P−MINDUTY)/(100−MINDUTY)
この範囲における傾きαkは、温度tempに応じて段階的に、たとえばn=16段階で切りかえられる。つまりα k は、
αk=(α0−αn)/n×k+α n
で与えられる。
傾き算出部141は、上述した規則にもとづき、傾きαを算出する。
第1演算器142は、データSPWMからMIN_DUTYを減ずる。第2演算器143は、第1演算器142の出力データ(SPWM−MIN_DUTY)に傾きαを乗ずる。第3演算器144は、MIN_DUTYとα×(SPWM−MIN_DUTY)を加算する。
α×(SPWM−MIN_DUTY)+MIN_DUTY
を選択する。セレクタ146は、符号signが負のとき、入力(1)側のデータMIN_DUTYを選択する。セレクタ146の出力データSDUTYは、パルス変調器へと出力される。
図11は、第4の実施の形態に係る駆動IC100eを用いた冷却装置2の構成を示すブロック図である。第4の実施の形態に係る駆動IC100eでは、上述した第1〜第3の実施の形態で説明した技術が利用されている。以下、駆動IC100eの各ブロックについて説明する。
Claims (11)
- ホールセンサから相補的な第1、第2信号を含むホール信号を受け、ファンモータをPWM(Pulse Width Modulation)駆動するモータ駆動回路であって、
PWM駆動のデューティ比を指示する第1デジタルデータと、温度tempを示す第2デジタルデータにもとづき、PWM駆動のデューティ比を示すデューティ比制御信号を生成する制御指令合成回路と、
前記デューティ比制御信号を、それが示すデューティ比を有するパルス制御信号に変換するパルス変調器と、
前記パルス制御信号にもとづき前記ファンモータを駆動するドライバ回路と、
を備え、
前記制御指令合成回路は、
前記第1デジタルデータから、前記デューティ比の最低値MINDUTYを指示する第3デジタルデータを減算する第1演算器と、
前記第2デジタルデータにもとづき、温度に依存する傾きデータαを生成する傾き算出部と、
前記傾きデータと前記第1演算器の出力データを乗算する第2演算器と、
前記第2演算器の出力データと前記第3デジタルデータを加算する第3演算器と、
前記第3演算器の出力データと前記第3デジタルデータを受け、前記第1演算器の出力データの符号に応じた一方を選択し、前記デューティ比制御信号として出力するセレクタと、
を含み、
所定の上限温度をT UPPER 、所定の下限温度をT LOWER 、所定のデューティ比をMIN100Pとしたとき、前記傾きデータαは、
(1) temp>T UPPER のとき
α 0 =1
であり、
(2) temp<T LOWER のとき
α n =(MIN100P−MINDUTY)/(100−MINDUTY)
であり、
(3) T LOWER ≦temp≦T UPPER のとき
前記α 0 と前記α n およびそれらの間に離散的に定められた複数の傾きα 0 〜α n のうち、温度tempに応じたひとつ
であることを特徴とするモータ駆動回路。 - 外部からのパルス変調された外部パルス変調信号を受ける端子と、
前記外部パルス変調信号を受け、そのデューティ比に応じたデジタル値を有する前記第1デジタルデータに変換する指令ロジック変換回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のモータ駆動回路。 - 前記指令ロジック変換回路は、
値が1、0の2値に変換された前記外部パルス変調信号に、係数2L(Lは自然数)を乗算するレベル変換回路と、
前記レベル変換回路の出力データをフィルタリングし、前記第1デジタルデータを出力するデジタルローパスフィルタと、
を含むことを特徴とする請求項2に記載のモータ駆動回路。 - 前記デジタルローパスフィルタは、1次IIR(無限インパルス応答)フィルタであり、順に直列に接続された第4演算器、遅延回路、第5演算器を含み、
前記第4演算器は、前記レベル変換回路の出力データに前記遅延回路の出力データを加算し、前記第5演算器の出力データを減算し、
前記遅延回路は、前記第4演算器の出力データを遅延させ、
前記第5演算器は、前記遅延回路の出力データに、係数2−n(nは自然数)を乗算することを特徴とする請求項3に記載のモータ駆動回路。 - nは、前記第5演算器の出力データのリップル幅が1以下となるように定められることを特徴とする請求項4に記載のモータ駆動回路。
- 前記遅延回路は、周期TCLKのクロック信号と同期して、前記第4演算器の出力データを、TCLK遅延させることを特徴とする請求項4に記載のモータ駆動回路。
- 前記クロック信号の周波数fCLKは、前記外部パルス変調信号の周波数をfPWMとするとき、
fCLK≧2L×fPWM
を満たすように決定されることを特徴とする請求項6に記載のモータ駆動回路。 - 前記モータ駆動回路は、
基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
前記基準電圧をデジタル信号S REF に変換する第1A/Dコンバータと、
サーミスタ制御最低出力デューティ設定電圧V MINT が入力される第1端子と、
前記サーミスタ制御最低出力デューティ設定電圧V MINT をデジタル信号S MINT に変換する第2A/Dコンバータと、
PWM制御最低出力デューティ設定電圧V MINP が入力される第2端子と、
前記PWM制御最低出力デューティ設定電圧V MINP をデジタル信号S MINP に変換する第3A/Dコンバータと、
温度に応じたアナログの温度検出電圧V TH が入力される第3端子と、
前記温度検出電圧V TH をデジタル信号S TH に変換する第4A/Dコンバータと、
前記デジタル信号S REF 、S MINT 、S MINP 、S TH にもとづき、データ信号MIN100P、MIN_DUTY、tempを演算する加減算器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のモータ駆動回路。 - 前記加減算器は、
前記デジタル信号S MINT から前記デジタル信号S REF を減算し、データ信号MIN100Pを生成する第1加減算器と、
前記デジタル信号S MINP から前記デジタル信号S REF を減算し、データ信号MINDUTYを生成する第2加減算器と、
前記デジタル信号S TH から前記デジタル信号S REF を減算し、tempを示す前記第2デジタルデータを生成する第3加減算器と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載のモータ駆動回路。 - ファンモータと、
前記ファンモータを駆動する請求項1から9のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする冷却装置。 - プロセッサと、
前記プロセッサを冷却する請求項10に記載の冷却装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
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