JP6461551B2 - ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器 - Google Patents

ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP6461551B2
JP6461551B2 JP2014212983A JP2014212983A JP6461551B2 JP 6461551 B2 JP6461551 B2 JP 6461551B2 JP 2014212983 A JP2014212983 A JP 2014212983A JP 2014212983 A JP2014212983 A JP 2014212983A JP 6461551 B2 JP6461551 B2 JP 6461551B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
state
circuit
voltage
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014212983A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016082757A (ja
Inventor
勇気 郷原
勇気 郷原
智文 三嶋
智文 三嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2014212983A priority Critical patent/JP6461551B2/ja
Priority to US14/882,932 priority patent/US9712089B2/en
Priority to TW104134093A priority patent/TWI665862B/zh
Publication of JP2016082757A publication Critical patent/JP2016082757A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6461551B2 publication Critical patent/JP6461551B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/04—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for rectification
    • H02K11/042—Rectifiers associated with rotating parts, e.g. rotor cores or rotary shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/12—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by short-circuit or resistive braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/26—Arrangements for controlling single phase motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

本発明は、ファンモータ駆動技術に関する。
近年のパーソナルコンピュータやワークステーションの高速化にともない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ(Digital Signal Processor)などの演算処理用ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の動作速度は上昇の一途をたどっている。このようなＬＳＩは、その動作速度、すなわちクロック周波数が高くなるにつれて発熱量も大きくなる。ＬＳＩからの発熱は、そのＬＳＩ自体を熱暴走に導いたり、あるいは周囲の回路に対して影響を及ぼすという問題がある。したがってＬＳＩをはじめとする発熱体（以下ＬＳＩという）の適切な熱冷却はきわめて重要な技術となっている。ＬＳＩを冷却するための技術の一例として、冷却ファンによる空冷式の冷却方法がある。この方法においては、たとえば、ＬＳＩの表面に対向して冷却ファンを配置し、冷たい空気をＬＳＩ表面に吹き付ける。
図１（ａ）、（ｂ）は、ファンモータ駆動装置２００ｒの一部の回路図である。モータ駆動装置の出力段は、駆動対象のモータコイル１０３と接続されるＨブリッジ回路２０６を含む。このＨブリッジ回路２０６に対して、逆極性で外部電源１０６が接続されると大電流が流れる。これを防止するために、Ｈブリッジ回路２０６と電源端子ＶＤＤの間には、逆接防止用の保護ダイオード２１２が挿入される。
この場合、コイル電流ＩＬと出力電圧ＶＯＵＴの位相関係によっては、ローサイドトランジスタＭＬ１、モータコイル１０３、ハイサイドトランジスタのボディダイオードＤＨ２を含む経路１１２を経由して外部電源１０６に電流が流れ込み、出力電圧ＶＯＵＴ２あるいは電源電圧ＶＤＤが大きく跳ね上がるおそれがある。この問題を解決するために、従来では、Ｈブリッジ回路２０６と並列に、ツェナーダイオード１０８や平滑化キャパシタ１１０を挿入する必要があった。
特開２００７−１５９２９６号公報
ここで、電圧の跳ね上がりを十分に抑制するためには、高性能なツェナーダイオード１０８や大容量の平滑化キャパシタ１１０が必要であり、コスト増の要因となっていた。ツェナーダイオード１０８や平滑化キャパシタ１１０を半導体ＩＣ（集積回路）に外付けする場合には、回路面積が大きくなり、また部品点数が増大し、コストが高くなるという問題もある。
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の目的のひとつは、従来とは異なるアプローチにより、電源電圧や出力電圧の跳ね上がりを抑制可能なモータ駆動装置の提供にある。
本発明のある態様は、単相モータを駆動するモータ駆動装置に関する。モータ駆動装置は、電源電圧および接地電圧を受けるとともに、その第１出力と第２出力の間に単相モータのモータコイルが接続されるＨブリッジ回路と、Ｈブリッジ回路を複数の状態の間で所定のシーケンスにしたがって遷移させるロジック回路と、イネーブル、ディセーブル状態が切りかえ可能に構成され、イネーブル状態においてＨブリッジ回路およびモータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、接地ラインに還流させる強制回生回路と、を備える。
この態様によれば、逆接防止用のダイオードを介して電源に流れ込もうとする電流を、強制回生回路を経由して接地ラインに戻すことができ、電源電圧や出力電圧の跳ね上がりを抑制できる。
複数の状態は、第１出力が接地電圧であり、第２出力がハイインピーダンス状態である第１状態を含んでもよい。ロジック回路は、第１状態において、第１出力からモータコイルを経由して第２出力に向かう方向の電流が流れている場合に、強制回生回路をイネーブル化してもよい。
これによれば、Ｈブリッジ回路のローサイドトランジスタのペアを利用して電流ループを形成する制御シーケンスにおいて、Ｈブリッジ回路の出力電圧に対してコイル電流の位相が遅れている状況で発生する電源電圧や出力電圧の跳ね上がりを抑制できる。
ロジック回路は、強制回生回路がイネーブル状態の間、第２出力を、ハイインピーダンス状態と接地電圧の間でスイッチングさせてもよい。
この場合、第２出力がハイインピーダンス状態の区間、強制回生回路によりモータコイルのエネルギーを消費できる。また第２出力を接地電圧とする区間を挿入することで、第２出力をハイインピーダンスに維持した場合に比べて、電圧の跳ね上がりをさらに抑制できる。またスイッチングのデューティ比に応じて、強制回生回路の消費電力と、電圧の跳ね上がり量のバランスを調節できる。
複数の状態は、第２出力が接地電圧であり、第１出力がハイインピーダンス状態である第２状態をさらに含んでもよい。ロジック回路は、第２状態において、モータコイルに第２出力から第１出力に向かう方向のコイル電流が流れている場合に、強制回生回路をイネーブル化してもよい。
複数の状態は、第１出力が電源電圧であり、第２出力がハイインピーダンス状態である第３状態を含んでもよい。ロジック回路は、第３状態において、モータコイルに第２出力から第１出力に向かう方向のコイル電流が流れている場合に、強制回生回路をイネーブル化してもよい。
複数の状態は、第２出力が電源電圧であり、第１出力がハイインピーダンス状態である第４状態を含んでもよい。ロジック回路は、第４状態において、モータコイルに第１出力から第２出力に向かう方向のコイル電流が流れている場合に、強制回生回路をイネーブル化してもよい。
これらによれば、Ｈブリッジ回路のハイサイドトランジスタのペアを利用して電流ループを形成する制御シーケンスにおいて、Ｈブリッジ回路の出力電圧に対してコイル電流の位相が遅れている状況で発生する電源電圧や出力電圧の跳ね上がりを抑制できる。
ある態様の駆動装置は、モータコイルに流れるコイル電流の方向もしくは位相を検出する電流監視回路をさらに備えてもよい。ロジック回路は、電流監視回路の出力にもとづいて、強制回生回路を制御してもよい。
電流監視回路は、第１出力の電圧を第１しきい値電圧と比較する第１コンパレータを含んでもよい。ロジック回路は、第１コンパレータの出力にもとづいて強制回生回路を制御してもよい。
第１出力の電圧を監視することにより、コイル電流の向きあるいは位相を検出できる。
第１しきい値電圧は接地電圧またはその近傍に設定されてもよい。ロジック回路は、第１出力の電圧が第１しきい値電圧より低いときに、強制回生回路をイネーブル化してもよい。
電流監視回路は、第２出力の電圧を、第２しきい値電圧と比較する第２コンパレータをさらに含んでもよい。ロジック回路は、第２コンパレータの出力にもとづいて強制回生回路を制御してもよい。
第２出力の電圧を監視することにより、コイル電流が十分に減少したことを検出できる。
第２しきい値電圧は接地電圧と電源電圧の間に設定されてもよい。ロジック回路は、第２出力の電圧が第２しきい値電圧より低くなると、強制回生回路をディセーブル化してもよい。第２しきい値電圧は、接地電圧と電源電圧の実質的に中点に設定されてもよい。
ロジック回路は、強制回生回路がイネーブル状態である間、モータコイルを流れるコイル電流が所定量まで減少すると、強制回生回路をディセーブル化してもよい。
ロジック回路は、強制回生回路がイネーブル状態となってから所定時間経過後に強制回生回路をディセーブル化してもよい。
強制回生回路は、電源ラインと接地ラインの間に設けられたトランジスタを含んでもよい。トランジスタをオンすることにより、電源ラインから接地ラインへの電流の還流経路が形成される。
強制回生回路は、電源ラインと接地ラインの間に、トランジスタと直列に設けられた抵抗をさらに含んでもよい。この場合、抵抗の抵抗値に応じて、コイルに蓄えられるエネルギーの消費速度を設定できる。
強制回生回路は、電源ラインと接地ラインの間に、トランジスタと直列に設けられたダイオードをさらに含んでもよい。この場合、ダイオードによりコイルに蓄えられるエネルギーを消費できる。
Ｈブリッジ回路の一部は、強制回生回路の一部と共用されてもよい。
ロジック回路は、少なくとも、（i）第１出力を電源電圧とし、第２出力を接地電圧とする第１通電状態、（ii）第１出力をハイインピーダンス状態とし、第２出力を接地電圧とする第１回生状態、（iii）第１出力を接地電圧とし、第２出力をハイインピーダンス状態とする第２回生状態、（iv）第１出力を接地電圧とし、第２出力を電源電圧とする第２通電状態、（v）第１出力を接地電圧とし、第２出力をハイインピーダンス状態とする第３回生状態、（vi）第１出力をハイインピーダンス状態とし、第２出力を接地電圧とする第４回生状態、を順に遷移するよう構成されてもよい。ロジック回路は、（ａ）第２回生状態において、第１出力からモータコイルを経由して第２出力に向かう方向の電流が流れている場合に、強制回生回路をイネーブル化してもよい。またロジック回路は、（ｂ）第４回生状態において、第２出力からモータコイルを経由して第１出力に向かう方向の電流が流れている場合に、強制回生回路をイネーブル化してもよい。
本発明の別の態様もまた、モータ駆動装置である。モータ駆動装置は、Ｈブリッジ回路と、ロジック回路と、強制回生回路と、第１出力の電圧を第１しきい値電圧と比較する第１コンパレータと、第２出力の電圧を第２しきい値電圧と比較する第２コンパレータと、を備える。ロジック回路は、（i）第１出力を電源電圧とし、第２出力を接地電圧とする第１通電状態、（ii）第１出力をハイインピーダンス状態とし、第２出力を接地電圧とする第１回生状態、（iii）第１出力を接地電圧とし、第２出力をハイインピーダンス状態とする第２回生状態、（iv）第１出力を接地電圧とし、第２出力を電源電圧とする第２通電状態、（v）第１出力を接地電圧とし、第２出力をハイインピーダンス状態とする第３回生状態、（vi）第１出力をハイインピーダンス状態とし、第２出力を接地電圧とする第４回生状態、を順に遷移するよう構成され、強制回生回路は、（i）第２回生状態において第１コンパレータの出力に応じてイネーブル状態となり、第２コンパレータの出力に応じてディセーブル状態となり、（ii）第４回生状態において第２コンパレータの出力に応じてイネーブル状態となり、第１コンパレータの出力に応じてディセーブル状態となる。
この態様によれば、逆接防止用のダイオードを介して電源に流れ込もうとする電流を、強制回生回路を経由して接地ラインに戻すことができ、電源電圧や出力電圧の跳ね上がりを抑制できる。
強制回生回路のイネーブル状態おけるインピーダンスは、Ｈブリッジ回路の電流経路のインピーダンスよりも高くてもよい。
モータ駆動装置は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。
本発明の別の態様は、冷却装置に関する。冷却装置は、ファンモータと、ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、一対のホール信号にもとづいてファンモータを駆動する上述のいずれかに記載のモータ駆動装置と、を備えてもよい。
本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、プロセッサと、プロセッサと対向して設けられたファンモータと、ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、一対のホール信号にもとづいてファンモータを駆動する上述のいずれかのモータ駆動装置と、を備えてもよい。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明のある態様によれば、電源電圧や出力電圧の跳ね上がりを抑制できる。
図１（ａ）、（ｂ）は、ファンモータ駆動装置の回路図である。 実施の形態に係るモータ駆動装置の回路図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、強制回生回路の構成例を示す回路図である。 図４（ａ）〜（ｆ）は、従来のモータ駆動装置のＨブリッジ回路の状態遷移図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、従来のモータ駆動装置の動作波形図である。 図６（ａ）は、実施の形態に係るモータ駆動装置の第２回生状態を示す図であり、図６（ｂ）は、従来の第２回生状態を示す図である。 実施の形態に係るモータ駆動装置の動作波形図である。 モータ駆動装置の構成例を示す回路図である。 第１変形例に係るモータ駆動装置の回路図である。 図１０（ａ）〜（ｆ）は、第２変形例に係るモータ駆動装置のＨブリッジ回路の状態遷移図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る強制回生回路の回路図である。 冷却装置を備えるコンピュータの斜視図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
本発明の実施の形態について、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの電子計算機に搭載され、ＣＰＵなどを冷却するためのファンモータを駆動させるためのファンモータ駆動装置（単に駆動装置ともいう）を例に説明する。
図２は、実施の形態に係るモータ駆動装置２００の回路図である。駆動装置２は、単相ＤＣモータ（単にモータあるいは単相モータともいう）１０２を駆動する。ホール素子１０４は、単相モータ１０２の近傍に設けられる。ホール素子１０４は、モータ１０２の回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号ＶＨ＋、ＶＨ−を発生する。ホール素子１０４のバイアス端子にはホールバイアス電圧ＶＨＢが供給される。ホールバイアス電圧ＶＨＢは、モータ駆動装置２００に内蔵される基準電圧源（ホールバイアス回路）により生成されてもよいし、外部電源１０６が生成する電圧ＶＤＤを分圧して生成してもよい。ホール素子１０４はモータ駆動装置２００に内蔵されてもよい。
モータ駆動装置２００は、ホールコンパレータ２０２、ロジック回路２０４、Ｈブリッジ回路２０６、電流監視回路２０８、強制回生回路２１０、逆接防止用の保護ダイオード２１２を備え、ひとつの半導体基板上に一体集積化される。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
モータ駆動装置２００の電源（ＶＤＤ）端子には、外部電源１０６からの電源電圧ＶＤＤが供給される。モータ駆動装置２００の出力端子（ＯＵＴ１、ＯＵＴ２）の間には、単相モータ１０２のコイル（モータコイル）１０３が接続される。接地（ＧＮＤ）端子は接地される。ホール端子Ｈ＋、Ｈ−には、ホール素子１０４が生成したホール信号ＶＨ＋、ＶＨ−が入力される。
ホールコンパレータ２０２は、ホール信号ＶＨ＋、ＶＨ−を比較し、単相モータ１０２のロータの位置を示すホール検出信号Ｓ１を生成する。ホール検出信号Ｓ１は、ホール信号ＶＨ＋、ＶＨ−が交差（ゼロクロス）するたびに遷移する。
Ｈブリッジ回路２０６は電源電圧ＶＤＤおよび接地電圧ＶＳＳを受ける。Ｈブリッジ回路２０６の第１出力ＯＵＴ１と第２出力ＯＵＴ２の間には、単相モータ１０２のモータコイル１０３が接続される。Ｈブリッジ回路２０６は、第１ハイサイドトランジスタＭＨ１、第２ハイサイドトランジスタＭＨ２、第１ローサイドトランジスタＭＬ１、第２ローサイドトランジスタＭＬ２を含む。Ｈブリッジ回路２０６と外部電源１０６の間には、逆接防止用の保護ダイオード２１２が設けられる。
Ｈブリッジ回路２０６は、４個のトランジスタのオン、オフ状態の組み合わせが異なる複数の状態を取り得る。ロジック回路２０４に含まれる機能ブロック（状態コントローラ）２０４ａは、Ｈブリッジ回路２０６を複数の状態（後述のφ１〜φ１０）間で所定のシーケンスにしたがって遷移させる。たとえば状態コントローラ２０４ａは、ホール検出信号Ｓ１と同期して、複数の状態を遷移させてもよく、その制御方式は特に限定されない。
強制回生回路２１０は、イネーブル（オン、アクティブ）、ディセーブル（オフ、インアクティブ）状態が切りかえ可能に構成される。強制回生回路２１０はイネーブル状態において、Ｈブリッジ回路２０６およびモータコイル１０３を経由して接地ライン２２２から電源ライン２２０に向かって流れる電流を、接地ライン２２２に還流させる。強制回生回路２１０の状態は、ロジック回路２０４に含まれる機能ブロック（回生コントローラ）が生成するイネーブル信号Ｓ２に応じて切りかえられる。
図３（ａ）、（ｂ）は、強制回生回路２１０の構成例を示す回路図である。強制回生回路２１０は、電源ライン２２０と接地ライン２２２の間に設けられたトランジスタＭ１を含む。強制回生回路２１０の電流経路のインピーダンスは、Ｈブリッジ回路２０６の電流経路のインピーダンスよりも高いことが望ましい。図３（ａ）の強制回生回路２１０は、トランジスタＭ１と直列に設けられた抵抗Ｒ１を含む。図３（ｂ）の強制回生回路２１０は、トランジスタＭ１と直列に設けられたダイオードＤ１を含む。強制回生回路２１０を介してコイル電流が回生される期間、抵抗Ｒ１やダイオードＤ１によりエネルギーが消散される。抵抗Ｒ１やダイオードＤ１を組み合わせて設けてもよい。あるいは抵抗Ｒ１やダイオードＤ１を設ける代わりに、トランジスタＭ１のインピーダンス（オン抵抗）を十分に高く設計してもよい。
図２に戻り、強制回生回路２１０の制御について説明する。Ｈブリッジ回路２０６が取り得る複数の状態（後述のφ１〜φ１０）には、第１出力ＯＵＴ１が接地電圧ＶＳＳであり、その第２出力ＯＵＴ２がハイインピーダンス状態である第１状態（後述のφ４）が含まれる。
電流監視回路２０８は、コイル電流ＩＬの方向、もしくはコイル電流ＩＬとモータコイル１０３に印加される電圧ＶＯＵＴとの位相関係を検出するために設けられる。ロジック回路２０４の回生コントローラ２０４ｂは、第１状態φ４の期間中、電流監視回路２０８の出力Ｓ３にもとづいて、強制回生回路２１０を制御する。
（１）具体的には回生コントローラ２０４ｂは、第１状態φ４において、モータコイル１０３を、第１出力ＯＵＴ１から第２出力ＯＵＴ２に向かう方向のコイル電流ＩＬが流れている場合に、強制回生回路２１０をイネーブル化する。
（２−ａ）また回生コントローラ２０４ｂは、第１状態φ４の間、強制回生回路２１０のイネーブル状態を維持してもよい。
（２−ｂ）あるいは回生コントローラ２０４ｂは、第１状態φ４中、電圧の跳ね上がりのおそれがなくなると、強制回生回路２１０をディセーブル化してもよい。たとえば（i）回生コントローラ２０４ｂは、回生状態φ４に遷移してから所定時間τの間、強制回生回路２１０をイネーブル状態とし、所定時間τの経過後に、強制回生回路２１０をディセーブル化してもよい。所定時間τは実験あるいはシミュレーションにより定めることができる。（ii）あるいは回生コントローラ２０４ｂは、コイル電流ＩＬを監視し、第１出力ＯＵＴ１から第２出力ＯＵＴ２に向かうコイル電流ＩＬが十分に減少すると、強制回生回路２１０をディセーブル化してもよい。回生コントローラ２０４ｂはこれらの制御を組み合わせてもよい。
続いてＨブリッジ回路２０６の複数の状態φ１〜φ６について説明する。本実施の形態において、状態コントローラ２０４ａは、以下のシーケンスでＨブリッジ回路２０６を制御する。
（i） 第１通電状態φ１
ＭＨ１＝ＯＮ，ＭＬ１＝ＯＦＦ，ＭＨ２＝ＯＦＦ，ＭＬ２＝ＯＮ
ＯＵＴ１＝ＶＤＤ、ＯＵＴ２＝ＶＳＳ
（ii） 第１ＰＷＭ通電状態φ２
ＭＨ１＝ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング，ＭＬ１＝ＯＦＦ，ＭＨ２＝ＯＦＦ，ＭＬ２＝ＯＮ
（iii） 第１回生状態φ３
ＭＨ１＝ＯＦＦ，ＭＬ１＝ＯＦＦ，ＭＨ２＝ＯＦＦ，ＭＬ２＝ＯＮ
ＯＵＴ１＝ＨｉＺ（ハイインピーダンス状態），ＯＵＴ２＝ＶＳＳ
（iv） 第２回生状態φ４
ＭＨ１＝ＯＦＦ，ＭＬ１＝ＯＮ，ＭＨ２＝ＯＦＦ，ＭＬ２＝ＯＦＦ
ＯＵＴ１＝ＶＳＳ，ＯＵＴ２＝ＨｉＺ
（v） 第２ＰＷＭ通電状態φ５
ＭＨ１＝ＯＦＦ，ＭＬ１＝ＯＮ，ＭＨ２＝ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング，ＭＬ２＝ＯＦＦ
（vi） 第２通電状態φ６
ＭＨ１＝ＯＦＦ，ＭＬ１＝ＯＮ，ＭＨ２＝ＯＮ，ＭＬ２＝ＯＦＦ
ＯＵＴ１＝ＶＳＳ、ＯＵＴ２＝ＶＤＤ
（vii） 第３ＰＷＭ通電状態φ７
ＭＨ１＝ＯＦＦ，ＭＬ１＝ＯＮ，ＭＨ２＝ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング，ＭＬ２＝ＯＦＦ
（viii） 第３回生状態φ８
ＭＨ１＝ＯＦＦ，ＭＬ１＝ＯＮ，ＭＨ２＝ＯＦＦ，ＭＬ２＝ＯＦＦ
ＯＵＴ１＝ＶＳＳ，ＯＵＴ２＝ＨｉＺ
（ix） 第４回生状態φ９
ＭＨ１＝ＯＦＦ，ＭＬ１＝ＯＦＦ，ＭＨ２＝ＯＦＦ，ＭＬ２＝ＯＮ
ＯＵＴ１＝ＨｉＺ（ハイインピーダンス状態），ＯＵＴ２＝ＶＳＳ
（x） 第４ＰＷＭ通電状態φ１０
ＭＨ１＝ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング，ＭＬ１＝ＯＦＦ，ＭＨ２＝ＯＦＦ，ＭＬ２＝ＯＮ
以上がモータ駆動装置２００の構成である。続いてその動作を説明する。
モータ駆動装置２００の利点を明確化するために、強制回生回路２１０および電流監視回路２０８を有しない従来のモータ駆動装置の動作を説明する。
図４（ａ）〜（ｆ）は、従来のモータ駆動装置のＨブリッジ回路２０６の状態遷移図である。図５（ａ）、（ｂ）は、従来のモータ駆動装置の動作波形図である。コイル電流ＩＬと駆動電圧波形ＶＯＵＴ（＝ＶＯＵＴ１−ＶＯＵＴ２）の位相関係は、ホール素子１０４の取り付け位置、単相モータ１０２の種類や性能、電源電圧ＶＤＤの大きさ、単相モータ１０２の負荷など、さまざまな要因で変化する。
図５（ａ）には、コイル電流ＩＬの位相が駆動電圧波形ＶＯＵＴに対して進んでいる場合が示される。図５（ａ）の第１回生状態φ３に着目する。コイル電流ＩＬの位相遅れが生じていない場合、ゼロクロス点（ｔ０）より前の第１回生状態φ３の期間中に、コイル電流ＩＬはゼロとなり、その後、電流の方向（極性）が反転する。その結果、その次の第２回生状態φ４では、第２出力ＯＵＴ２からモータコイル１０３を経由して第１出力ＯＵＴ１に向かう方向のコイル電流ＩＬが流れることとなる。この状態では、図４（ｄ）に示すように、接地ライン２２２、ローサイドトランジスタＭＬ２のボディダイオードＤＬ２、モータコイル１０３、ローサイドトランジスタＭＬ１を含む経路１１４で回生電流が流れ、電圧の跳ね上がりは生じない。
続いて図５（ｂ）を参照して、問題となる電圧の跳ね上がりを説明する。図５（ｂ）にはコイル電流ＩＬの位相が駆動電圧波形ＶＯＵＴに対して遅れている場合が示される。コイル電流ＩＬの位相が遅れていると、ゼロクロス点（ｔ１）より後ろでコイル電流ＩＬがゼロとなる。つまり、第２回生状態φ４においても、第２出力ＯＵＴ２からモータコイル１０３を経由して第１出力ＯＵＴ１に向かう方向のコイル電流ＩＬが流れることとなる。この状態では図６（ｂ）に示すように、接地ライン２２２からローサイドトランジスタＭＬ１、モータコイル１０３、ハイサイドトランジスタＭＨ２のボディダイオードＤＨ２を含む経路１１２を介して電源に向かって回生電流が流れ込み、電圧ＶＯＵＴ２が電源電圧ＶＤＤよりも高く跳ね上がることとなる。
続いて、実施の形態に係るモータ駆動装置２００の動作を説明する。
図６（ａ）は、実施の形態に係るモータ駆動装置２００の第２回生状態φ４を示す図であり、図６（ｂ）は、従来の第２回生状態φ４を示す図である。図７は、実施の形態に係るモータ駆動装置２００の動作波形図である。状態φ１〜φ３は図５（ｂ）と同様である。
時刻ｔ１にゼロクロスが発生すると、それを契機として第１回生状態φ３から第２回生状態φ４に遷移する。コイル電流の位相が遅れている場合、第２回生状態φ４においても、図６（ａ）に示すように、ＯＵＴ１からＯＵＴ２に向かってコイル電流ＩＬが流れる。
回生コントローラ２０４ｂは、この状態を検出すると、イネーブル信号Ｓ２をアサートし、強制回生回路２１０をイネーブル化する。これにより、図６（ａ）に示すように、接地ライン２２２から、トランジスタＭＬ１、モータコイル１０３、トランジスタＭＨ２のボディダイオードＤＨ２、電源ライン２２０、強制回生回路２１０を含む経路１１６が形成され、この経路１１６に回生電流が流れる。これにより、出力電圧ＶＯＵＴ２や電源電圧ＶＤＤの跳ね上がりを抑制することができる。
以上がモータ駆動装置２００の動作である。
このように、実施の形態に係るモータ駆動装置２００によれば、保護ダイオード２１２を介して電源に流れ込もうとする電流を、強制回生回路２１０を経由して接地ライン２２２に戻すことができ、電源電圧ＶＤＤや出力電圧ＶＯＵＴ２の跳ね上がりを抑制できる。
また図３（ａ）、（ｂ）に示すように強制回生回路２１０は、トランジスタおよび抵抗（あるいはダイオード）の組み合わせで構成できるため、モータ駆動装置２００に容易に集積化することが可能である。したがってこれらを集積化した場合には、図１のツェナーダイオード１０８やキャパシタ１１０を駆動装置２００に外付けした場合に比べて回路面積やコストを削減できる。
本発明は、図２のブロック図として把握される様々な回路に及ぶものであるが、以下ではその具体的な構成例を説明する。
図８は、モータ駆動装置２００の構成例を示す回路図である。
電流監視回路２０８は、第１コンパレータＣＭＰ１、第２コンパレータＣＭＰ２を含む。第１コンパレータＣＭＰ１は、第２回生状態φ４に遷移した直後におけるコイル電流ＩＬの向きを検出するために設けられる。
図５（ａ）に示すように、コイル電流ＩＬの位相が進んでおり、ゼロクロス点ｔ０より前にコイル電流ＩＬがゼロになっている場合、第２回生状態φ４に遷移した直後において、第１出力ＯＵＴ１の電圧ＶＯＵＴ１は接地電圧（ＶＳＳ＝０Ｖ）より高くなる。反対に、コイル電流ＩＬの位相が遅れると、図５（ｂ）に示すように、第２回生状態φ４において、第１出力ＯＵＴ１の電圧ＶＯＵＴ１は−ＲＯＮ×ＩＬとなり、負電圧（＜０Ｖ）となる。ＲＯＮはトランジスタＭＬ１のオン抵抗である。つまり、第１出力ＯＵＴ１の電圧ＶＯＵＴ１を監視することにより、第２回生状態φ４における電流の向きを検出でき、このために第１コンパレータＣＭＰ１が設けられる。
第１コンパレータＣＭＰ１は、第１出力ＯＵＴ１の電圧ＶＯＵＴ１を第１しきい値電圧ＶＴＨ１と比較する。ロジック回路２０４（回生コントローラ２０４ｂ）は、第１コンパレータＣＭＰ１の出力にもとづいて強制回生回路２１０を制御（イネーブル化）する。
第１しきい値電圧ＶＴＨ１は接地電圧ＶＳＳもしくはその近傍に設定される。第１コンパレータＣＭＰ１の出力Ｓ３ａは、ＶＯＵＴ１とＶＴＨ１の比較結果を示す。回生コントローラ２０４ｂは、第１通電状態φ１から第２通電状態φ６への遷移過程における第２回生状態φ４において、第１出力ＯＵＴ１の電圧ＶＯＵＴ１が第１しきい値電圧ＶＴＨ１より低いときに、イネーブル信号Ｓ２をアサートして、強制回生回路２１０をイネーブル化する。
図８において、強制回生回路２１０は、回生状態φ４中、電圧の跳ね上がりのおそれがなくなると、強制回生回路２１０をディセーブル化する。具体的には（i）回生コントローラ２０４ｂは、コイル電流ＩＬを監視し、第１出力ＯＵＴ１からモータコイル１０３を経由して第２出力ＯＵＴ２に向かう方向の電流ＩＬが実質的にゼロとなり、あるいは十分に小さくなると、強制回生回路２１０をディセーブル化する。
第２コンパレータＣＭＰ２は、強制回生中のコイル電流ＩＬを検出するために設けられる。第２回生状態φ４において、図６（ａ）の経路１１６に電流が流れるとき、第２出力ＯＵＴ２の電圧は、電源電圧ＶＤＤから、コイル電流ＩＬの減少にともなって低下していく。第２コンパレータＣＭＰ２は、第２出力ＯＵＴ２の電圧ＶＯＵＴ２を、第２しきい値電圧ＶＴＨ２と比較する。回生コントローラ２０４ｂは、第２コンパレータＣＭＰ２の出力Ｓ３ｂにもとづいて強制回生回路２１０を制御（ディセーブル化）する。第２しきい値電圧ＶＴＨ２は接地電圧ＶＳＳと電源電圧ＶＤＤの間に設定される。たとえば第２しきい値電圧ＶＴＨ２は、それらの中点電圧（ＶＤＤ＋ＶＳＳ）／２であってもよいし、その近傍の電圧であってもよい。回生コントローラ２０４ｂは、第２出力ＯＵＴ２の電圧が第２しきい値電圧ＶＴＨ２より低くなると、つまり電圧の跳ね上がりのおそれがない程度にコイル電流ＩＬが小さくなると、強制回生回路２１０をディセーブル化する。
またロジック回路２０４の状態コントローラ２０４ａは、強制回生回路２１０がイネーブル状態の区間、第２出力ＯＵＴ２を、ハイインピーダンス状態ＨｉＺと、接地電圧ＶＳＳとの間でスイッチングさせる。たとえば、状態コントローラ２０４ａは、第２出力ＯＵＴ２を、ハイインピーダンス状態ＨｉＺと接地電圧ＶＳＳの時間比率を７：３程度でスイッチングさせる。
第２出力ＯＵＴ２がハイインピーダンス状態ＨｉＺの区間、強制回生回路２１０によりモータコイルのエネルギーを消費できる。また第２出力ＯＵＴ２を接地電圧ＶＳＳとする区間を挿入することで、第２出力ＯＵＴ２をハイインピーダンスに維持した場合に比べて、電圧の跳ね上がりをさらに抑制できる。またスイッチングのデューティ比（時間比率）に応じて、強制回生回路２１０の消費電力と、電圧の跳ね上がり量のバランスを調節できる。
この構成によれば、強制回生回路２１０のイネーブル化、ディセーブル化をコイル電流ＩＬに応じて好適に制御できる。
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
（第１変形例）
実施の形態では、第１通電状態φ１から第２通電状態φ６へ遷移する過程において、第１出力ＯＵＴ１が接地電圧、第２出力ＯＵＴ２がハイインピーダンス状態の第１状態（第２回生状態φ４）における電圧ＶＯＵＴ２および電源電圧ＶＤＤの跳ね上がりの抑制を説明した。
これと同様に、第２通電状態φ６から第１通電状態φ１に戻る過程において、第２出力ＯＵＴ２が接地電圧、第１出力ＯＵＴ１がハイインピーダンス状態の第２状態（第４回生状態φ９）においても、電圧ＶＯＵＴ１および電源電圧ＶＤＤの跳ね上がりが発生しうる。
第１変形例に係るモータ駆動装置２００ａは、第４回生状態φ９において、コイル電流ＩＬが第２出力ＯＵＴ２から第１出力ＯＵＴ１に向かって流れようとする場合に、強制回生回路２１０をイネーブル化することにより、電圧の跳ね上がりを防止する。
図９は、第１変形例に係るモータ駆動装置２００ａの回路図である。モータ駆動装置２００ａは、図８のモータ駆動装置２００に加えて、セレクタ（アナログマルチプレクサ）２１４を備える。セレクタ２１４は、イネーブル信号Ｓ２がローレベル（０）のとき、つまり強制回生回路２１０がディセーブル状態において、第１しきい値電圧ＶＴＨ１を選択し、イネーブル信号Ｓ２がハイレベル（１）のとき、つまり強制回生回路２１０がイネーブル状態において、第２しきい値電圧ＶＴＨ２を選択する。
これにより、２個のコンパレータＣＭＰ１、ＣＭＰ２を用いて、２つの回生状態φ３，φ４における強制回生回路２１０の状態を好適に制御できる。
（第２変形例）
Ｈブリッジ回路２０６の制御シーケンスは、図４に示したそれには限定されない。
実施の形態では、ＰＷＭ通電状態φ２において、ハイサイドトランジスタＭＨ１をスイッチングし、ＰＷＭ通電状態φ５において、ハイサイドトランジスタＭＨ２をスイッチングしたが、本発明はそれには限定されない。
図１０（ａ）〜（ｆ）は、第２変形例に係るモータ駆動装置のＨブリッジ回路２０６の状態遷移図である。この変形例では、図１０（ｂ）、（ｅ）のＰＷＭ通電状態φ２’、φ５’において、ローサイドトランジスタＭＬ１、ＭＬ２がスイッチングされる。また図１０（ｃ）の第１回生状態φ３’では、トランジスタＭＨ２がオン、残りがオフとなり、第１出力ＯＵＴ１がハイインピーダンス状態、第２出力ＯＵＴ２が電源電圧ＶＤＤとなる。図１０（ｄ）の第２回生状態φ４’では、トランジスタＭＨ１がオン、残りがオフとなり、第１出力ＯＵＴ１が電源電圧ＶＤＤ、第２出力ＯＵＴ２がハイインピーダンス状態となる。（i）は電流位相が遅れている場合、(ii)は電流位相が進んでいる場合の電流経路を示す。第２通電状態φ６’から第１通電状態φ１’に戻る場合、φ７’、φ８’、φ９’、φ１０’と逆順に進む。
第１通電状態φ１’から第２通電状態φ６’に遷移する過程には、第１出力ＯＵＴ１が電源電圧ＶＤＤであり、第２出力ＯＵＴ２がハイインピーダンス状態である第３状態（第２回生状態φ４’）が存在する。この回生コントローラ２０４ｂは、第２回生状態φ４’において、モータコイル１０３に、第２出力ＯＵＴ２から第１出力ＯＵＴ１に向かう方向のコイル電流ＩＬが流れている場合に、強制回生回路２１０をイネーブル化する。
第２通電状態φ６’から第１通電状態φ１’に遷移する過程には、第２出力ＯＵＴ２が電源電圧ＶＤＤであり、第１出力ＯＵＴ１がハイインピーダンス状態である第４状態（第４回生状態φ９’）が存在する。回生コントローラ２０４ｂは、第４回生状態φ９’において、モータコイル１０３に第１出力ＯＵＴ１から第２出力ＯＵＴ２に向かう方向のコイル電流ＩＬが流れている場合に、強制回生回路２１０をイネーブル化する。
この変形例によれば、ハイサイド側でＰＷＭ制御を行なうシーケンスにおいても、電圧の跳ね上がりを防止できる。
また、Ｈブリッジ回路２０６の制御シーケンスとしては、ＰＷＭ通電状態φ２、φ５、φ７、φ１０は省略してもよい。あるいはＰＷＭ通電状態φ２、φ５、φ７、φ１０においては、対角に位置するスイッチのペアを、両方スイッチングしてもよい。
（第３変形例）
第３変形例において、強制回生回路２１０は、そのイネーブル状態において、Ｈブリッジ回路２０６およびモータコイル１０３を経由して接地ライン２２２から電源ライン２２０に流れる電流を、接地ライン２２２に代えて、モータコイル１０３の一端に還流させるよう構成される。図１１（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る強制回生回路２１０の回路図である。強制回生回路２１０ａは、第１状態φ４においてモータコイル１０３の一端（ＯＵＴ１）に還流する。強制回生回路２１０ｂは、第２状態φ９においてモータコイル１０３の他端（ＯＵＴ２）に還流する。
図１１（ｂ）の構成では、ハイサイドトランジスタＭＨ１、ＭＨ２が、強制回生回路２１０としても利用される。図１１（ａ）の強制回生回路２１０ａのイネーブル状態は、ハイサイドトランジスタＭＨ１が弱くオンした状態に対応する。また図１１（ｂ）の強制回生回路２１０ｂのイネーブル状態は、ハイサイドトランジスタＭＨ２が弱くオンした状態に対応する。回生コントローラ２０４ｂは、強制回生回路２１０ａをイネーブル化する際には、トランジスタＭＨ１のゲートソース間電圧ＶＧＳを適切なレベルに設定し、オン抵抗を好ましいレベルとする。また回生コントローラ２０４ｂは、強制回生回路２１０ｂをイネーブル化する際には、トランジスタＭＨ２のゲートソース間電圧ＶＧＳを適切なレベルに設定し、オン抵抗を好ましいレベルとする。
最後に、モータ駆動装置２００の用途を説明する。図１２は、冷却装置５１０を備えるコンピュータの斜視図である。冷却装置５１０は、単相モータ１０２であるファンモータと、図２のモータ駆動装置２００とを備える。コンピュータ５００は、筐体５０２、ＣＰＵ５０４、マザーボード５０６、ヒートシンク５０８、および複数の冷却装置５１０を備える。
ＣＰＵ５０４は、マザーボード５０６上にマウントされる。ヒートシンク５０８は、ＣＰＵ５０４の上面に密着されている。冷却装置５１０＿１は、ヒートシンク５０８と対向して設けられ、ヒートシンク５０８に空気を吹き付ける。冷却装置５１０＿２は、筐体５０２の背面に設置され、筐体５０２の内部に外部の空気を送り込む。
冷却装置２は、図１２のコンピュータ５００の他、ワークステーション、ノート型コンピュータ，テレビ、冷蔵庫、などの様々な電子機器に搭載可能である。
また本実施の形態に係る駆動装置２の用途は、ファンモータの駆動に限定されるものではなく、その他の各種モータの駆動に用いることができる。
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
５００…電子機器、５０２…ＣＰＵ、１０２…単相モータ、１０３…モータコイル、１０４…ホール素子、１０６…電源、１０８…ツェナーダイオード、１１０…平滑キャパシタ、１１２…経路、２００…モータ駆動装置、２０２…ホールコンパレータ、２０４…ロジック回路、２０４ａ…状態コントローラ、２０４ｂ…回生コントローラ、２０６…Ｈブリッジ回路、２０８…電流監視回路、２１０…強制回生回路、２１２…保護ダイオード、２２０…電源ライン、２２２…接地ライン、ＣＭＰ１…第１コンパレータ、ＣＭＰ２…第２コンパレータ、Ｓ１…ホール検出信号、ＯＵＴ１…第１出力、ＯＵＴ２…第２出力。

Claims (24)

  1. 単相モータを駆動するモータ駆動装置であって、
    電源電圧および接地電圧を受けるとともに、その第１出力と第２出力の間に前記単相モータのモータコイルが接続されるＨブリッジ回路と、
    前記Ｈブリッジ回路を複数の状態の間で所定のシーケンスにしたがって遷移させるロジック回路と、
    イネーブル、ディセーブル状態が切りかえ可能に構成され、イネーブル状態においてＨブリッジ回路およびモータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、接地ラインに還流させる強制回生回路と、
    を備え、
    前記複数の状態は、前記第１出力が前記接地電圧であり、前記第２出力がハイインピーダンス状態である第１状態を含み、
    前記ロジック回路は、前記第１状態において、前記モータコイルに前記第１出力から前記第２出力に向かう方向のコイル電流が流れている場合に、前記強制回生回路をイネーブル化し、
    前記ロジック回路は、前記強制回生回路がイネーブル状態の区間、前記第２出力を、ハイインピーダンス状態と前記接地電圧の間でスイッチングさせることを特徴とするモータ駆動装置。
  2. 前記複数の状態は、前記第２出力が前記接地電圧であり、前記第１出力がハイインピーダンス状態である第２状態をさらに含み、
    前記ロジック回路は、前記第２状態において、前記モータコイルに前記第２出力から前記第１出力に向かう方向のコイル電流が流れている場合に、前記強制回生回路をイネーブル化することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  3. 単相モータを駆動するモータ駆動装置であって、
    電源電圧および接地電圧を受けるとともに、その第１出力と第２出力の間に前記単相モータのモータコイルが接続されるＨブリッジ回路と、
    前記Ｈブリッジ回路を複数の状態の間で所定のシーケンスにしたがって遷移させるロジック回路と、
    イネーブル、ディセーブル状態が切りかえ可能に構成され、イネーブル状態においてＨブリッジ回路およびモータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、接地ラインに還流させる強制回生回路と、
    前記モータコイルに流れるコイル電流の方向もしくは位相を検出する電流監視回路と、
    を備え、
    前記ロジック回路は、前記電流監視回路の出力にもとづいて、前記強制回生回路を制御し、
    前記電流監視回路は、前記第１出力の電圧を第１しきい値電圧と比較する第１コンパレータを含み、
    前記ロジック回路は、前記第１コンパレータの出力にもとづいて前記強制回生回路を制御することを特徴とするモータ駆動装置。
  4. 前記第１しきい値電圧は接地電圧またはその近傍に設定され、
    前記ロジック回路は、前記第１出力の電圧が前記第１しきい値電圧より低いときに、前記強制回生回路をイネーブル化することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
  5. 前記電流監視回路は、前記第２出力の電圧を、第２しきい値電圧と比較する第２コンパレータをさらに含み、
    前記ロジック回路は、前記第２コンパレータの出力にもとづいて前記強制回生回路を制御することを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
  6. 前記第２しきい値電圧は前記接地電圧と前記電源電圧の間に設定され、
    前記ロジック回路は、前記第２出力の電圧が前記第２しきい値電圧より低くなると、前記強制回生回路をディセーブル化することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
  7. 前記第２しきい値電圧は、前記接地電圧と前記電源電圧の実質的に中点に設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装置。
  8. 前記複数の状態は、前記第１出力が前記電源電圧であり、前記第２出力がハイインピーダンス状態である第３状態を含み、
    前記ロジック回路は、前記第３状態において、前記モータコイルに前記第２出力から前記第１出力に向かう方向のコイル電流が流れている場合に、前記強制回生回路をイネーブル化す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装置。
  9. 前記複数の状態は、前記第２出力が前記電源電圧であり、前記第１出力がハイインピーダンス状態である第４状態を含み、
    前記ロジック回路は、前記第４状態において、前記モータコイルに前記第１出力から前記第２出力に向かう方向のコイル電流が流れている場合に、前記強制回生回路をイネーブル化することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動装置。
  10. 前記ロジック回路は、前記強制回生回路がイネーブル状態である間、前記モータコイルを流れるコイル電流が所定量まで減少すると、前記強制回生回路をディセーブル化することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  11. 単相モータを駆動するモータ駆動装置であって、
    電源電圧および接地電圧を受けるとともに、その第１出力と第２出力の間に前記単相モータのモータコイルが接続されるＨブリッジ回路と、
    前記Ｈブリッジ回路を複数の状態の間で所定のシーケンスにしたがって遷移させるロジック回路と、
    イネーブル、ディセーブル状態が切りかえ可能に構成され、イネーブル状態においてＨブリッジ回路およびモータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、接地ラインに還流させる強制回生回路と、
    を備え、
    前記ロジック回路は、前記強制回生回路がイネーブル状態である間、前記モータコイルを流れるコイル電流が所定量まで減少すると、前記強制回生回路をディセーブル化することを特徴とするモータ駆動装置。
  12. 前記ロジック回路は、前記強制回生回路がイネーブル状態となってから所定時間経過後に前記強制回生回路をディセーブル化することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  13. 単相モータを駆動するモータ駆動装置であって、
    電源電圧および接地電圧を受けるとともに、その第１出力と第２出力の間に前記単相モータのモータコイルが接続されるＨブリッジ回路と、
    前記Ｈブリッジ回路を複数の状態の間で所定のシーケンスにしたがって遷移させるロジック回路と、
    イネーブル、ディセーブル状態が切りかえ可能に構成され、イネーブル状態においてＨブリッジ回路およびモータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、接地ラインに還流させる強制回生回路と、
    を備え、
    前記ロジック回路は、前記強制回生回路がイネーブル状態となってから所定時間経過後に前記強制回生回路をディセーブル化することを特徴とするモータ駆動装置。
  14. 前記強制回生回路は、前記電源ラインと前記接地ラインの間に設けられたトランジスタを含むことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  15. 前記強制回生回路は、前記電源ラインと前記接地ラインの間に、前記トランジスタと直列に設けられた抵抗をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のモータ駆動装置。
  16. 前記強制回生回路は、前記電源ラインと前記接地ラインの間に、前記トランジスタと直列に設けられたダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のモータ駆動装置。
  17. 前記ロジック回路は、少なくとも、
    （i）第１出力を前記電源電圧とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第１通電状態、
    （ii）前記第１出力をハイインピーダンス状態とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第１回生状態、
    （iii）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力をハイインピーダンス状態とする第２回生状態、
    （iv）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力を前記電源電圧とする第２通電状態、
    （v）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力をハイインピーダンス状態とする第３回生状態、
    （vi）前記第１出力をハイインピーダンス状態とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第４回生状態、
    を順に遷移させ、
    前記ロジック回路は、（ａ）前記第２回生状態において、前記第１出力から前記モータコイルを経由して前記第２出力に向かう方向の電流が流れている場合に、前記強制回生回路をイネーブル化し、（ｂ）前記第４回生状態において、前記第２出力から前記モータコイルを経由して前記第１出力に向かう方向の電流が流れている場合に、前記強制回生回路をイネーブル化することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
  18. 単相モータを駆動するモータ駆動装置であって、
    電源電圧および接地電圧を受けるとともに、その第１出力と第２出力の間に前記単相モータのモータコイルが接続されるＨブリッジ回路と、
    前記Ｈブリッジ回路を制御するロジック回路と、
    イネーブル、ディセーブル状態が切りかえ可能に構成され、イネーブル状態においてＨブリッジ回路およびモータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、接地ラインに還流させる強制回生回路と、
    前記第１出力の電圧を第１しきい値電圧と比較する第１コンパレータと、
    前記第２出力の電圧を第２しきい値電圧と比較する第２コンパレータと、
    を備え、
    前記ロジック回路は、少なくとも、
    （i）前記第１出力を前記電源電圧とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第１通電状態、
    （ii）前記第１出力をハイインピーダンス状態とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第１回生状態、
    （iii）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力をハイインピーダンス状態とする第２回生状態、
    （iv）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力を前記電源電圧とする第２通電状態、
    （v）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力を前記ハイインピーダンス状態とする第３回生状態、
    （vi）前記第１出力をハイインピーダンス状態とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第４回生状態、
    を順に遷移するよう構成され、
    前記強制回生回路は、（a）前記第２回生状態において前記第１コンパレータの出力に応じてイネーブル状態となり、前記第２コンパレータの出力に応じてディセーブル状態となり、（b）前記第４回生状態において前記第２コンパレータの出力に応じてイネーブル状態となり、前記第１コンパレータの出力に応じてディセーブル状態となることを特徴とするモータ駆動装置。
  19. 前記強制回生回路のイネーブル状態おけるインピーダンスは、前記Ｈブリッジ回路の電流経路のインピーダンスよりも高いことを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  20. 前記強制回生回路は、イネーブル状態において前記Ｈブリッジ回路および前記モータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、前記接地ラインに代えて、前記モータコイルの一端に還流させるよう構成されることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  21. ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載のモータ駆動装置。
  22. ファンモータと、
    前記ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、
    前記一対のホール信号にもとづいて前記ファンモータを駆動する請求項１から２１のいずれかに記載のファンモータ駆動装置と、
    を備えることを特徴とする冷却装置。
  23. プロセッサと、
    前記プロセッサと対向して設けられたファンモータと、
    前記ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、
    前記一対のホール信号にもとづいて前記ファンモータを駆動する請求項１から２１のいずれかに記載のファンモータ駆動装置と、
    を備えることを特徴とする電子機器。
  24. 単相モータの駆動方法であって、
    電源電圧および接地電圧を受けるとともに、その第１出力と第２出力の間に前記単相モータのモータコイルが接続されるＨブリッジ回路を設けるステップと、
    前記イネーブル、ディセーブル状態が切りかえ可能に構成され、イネーブル状態においてＨブリッジ回路およびモータコイルを経由して接地ラインから電源ラインに流れる電流を、接地ラインに還流させる強制回生回路を設けるステップと、
    少なくとも、（i）前記第１出力を前記電源電圧とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第１通電状態、（ii）前記第１出力をハイインピーダンス状態とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第１回生状態、（iii）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力をハイインピーダンス状態とする第２回生状態、（iv）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力を前記電源電圧とする第２通電状態、（v）前記第１出力を前記接地電圧とし、前記第２出力を前記ハイインピーダンス状態とする第３回生状態、（vi）前記第１出力をハイインピーダンス状態とし、前記第２出力を前記接地電圧とする第４回生状態、を順に遷移するステップと、
    前記第２回生状態において、前記第１出力の電圧が第１しきい値電圧より低いときに、前記強制回生回路をイネーブル状態とするステップと、
    前記第２回生状態において、前記第２出力の電圧が第２しきい値電圧より低くなると、前記強制回生回路をディセーブル状態とするステップと、
    前記第４回生状態において、前記第２出力の電圧が前記第１しきい値電圧より低いときに、前記強制回生回路をイネーブル状態とするステップと、
    前記第４回生状態において、前記第１出力の電圧が前記第２しきい値電圧より低くなると、前記強制回生回路をディセーブル状態とするステップと、
    を備えることを特徴とするモータ駆動方法。
JP2014212983A 2014-10-17 2014-10-17 ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器 Active JP6461551B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014212983A JP6461551B2 (ja) 2014-10-17 2014-10-17 ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器
US14/882,932 US9712089B2 (en) 2014-10-17 2015-10-14 Fan motor driving means, driving method, and cooling device and electronic equipment using the same
TW104134093A TWI665862B (zh) 2014-10-17 2015-10-16 風扇馬達驅動裝置、驅動方法及利用其之冷卻裝置及電子機器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014212983A JP6461551B2 (ja) 2014-10-17 2014-10-17 ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016082757A JP2016082757A (ja) 2016-05-16
JP6461551B2 true JP6461551B2 (ja) 2019-01-30

Family

ID=55749850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014212983A Active JP6461551B2 (ja) 2014-10-17 2014-10-17 ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9712089B2 (ja)
JP (1) JP6461551B2 (ja)
TW (1) TWI665862B (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9947490B2 (en) * 2015-10-29 2018-04-17 uBeam Inc. Electrical circuit switching
JP6616162B2 (ja) * 2015-11-10 2019-12-04 株式会社ミツバ 回転電機制御システム
TWI571025B (zh) * 2016-01-21 2017-02-11 旺玖科技股份有限公司 負電壓保護系統
CN107659219B (zh) * 2016-07-26 2020-02-14 台达电子工业股份有限公司 风扇马达刹车装置及其控制方法
EP3602771A1 (en) * 2017-03-29 2020-02-05 QM Power Inc. Multispeed alternating current motor
CN107976629A (zh) * 2017-12-25 2018-05-01 深圳市巴丁微电子有限公司 一种电机电流流向的检测方法及装置
FR3081269B1 (fr) * 2018-05-17 2020-05-22 Sonceboz Automotive Sa Ensemble mecatronique pour l'entrainement ou le positionnement d'un organe exterieur
EP3832879B1 (en) * 2019-12-03 2023-03-22 Melexis Bulgaria Ltd. Control of a single coil bldc motor
CN110995078A (zh) * 2019-12-23 2020-04-10 江苏雷利电机股份有限公司 一种电机驱动电路和电机驱动控制方法
JP2023058754A (ja) * 2020-02-27 2023-04-26 ニデックアドバンスドモータ株式会社 モータ駆動装置
EP3961906A1 (en) 2020-09-01 2022-03-02 Melexis Bulgaria Ltd. Braking of single coil bldc motors
TWI794805B (zh) * 2021-05-05 2023-03-01 致新科技股份有限公司 馬達單元及其馬達控制器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0560189U (ja) * 1992-01-18 1993-08-06 日新電機株式会社 電圧型インバータの回生電力吸収回路の制御装置
JP4863660B2 (ja) * 2005-07-04 2012-01-25 ローム株式会社 半導体集積回路装置
JP4689432B2 (ja) * 2005-10-18 2011-05-25 ローム株式会社 モータ駆動装置、ロック保護方法およびそれを用いた冷却装置
JP4809046B2 (ja) 2005-12-06 2011-11-02 ローム株式会社 モータ駆動回路およびそれを用いた冷却装置
WO2007066625A1 (ja) * 2005-12-06 2007-06-14 Rohm Co., Ltd. モータ駆動回路、方法およびそれを用いた冷却装置
JP2008252966A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動装置
US7889977B2 (en) * 2007-12-18 2011-02-15 Minebea Co., Ltd. Single output H-bridge drive

Also Published As

Publication number Publication date
US9712089B2 (en) 2017-07-18
US20160111989A1 (en) 2016-04-21
TWI665862B (zh) 2019-07-11
TW201618449A (zh) 2016-05-16
JP2016082757A (ja) 2016-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6461551B2 (ja) ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器
JP6498414B2 (ja) ファンモータ駆動装置ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器
TWI511438B (zh) 驅動電路及冷卻裝置
JP6170119B2 (ja) 電源スイッチを駆動するためのシステムおよび方法
US20190260316A1 (en) Fan motor driving circuit, driving method, and cooling device and electronic machine using the same
JP4809046B2 (ja) モータ駆動回路およびそれを用いた冷却装置
US9391544B2 (en) Asymmetrical driver
JP6362456B2 (ja) モータ駆動回路およびそれを用いた冷却装置、電子機器
TW201032455A (en) Motor driving circuit
JP6139974B2 (ja) ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器
JP3178199U (ja) ファンの遅延制御回路
JP2018164253A (ja) 負荷の駆動回路、それを用いたシステム、駆動回路の制御方法
US8581534B2 (en) Method and motor driving circuit for adjusting rotational speed of motor
JP7148380B2 (ja) 駆動モジュール、電源制御装置、スイッチング電源
JP2014054042A (ja) 過電流保護回路
TWI420801B (zh) 用於驅動電子換向風扇馬達的電路單元及用於電子設備的風扇模組
JP2005150920A (ja) 出力回路
JP7260234B2 (ja) Ｐチャンネルｍｏｓｆｅｔを制御するためのドライバー回路及びそれを含む制御装置
JP5786596B2 (ja) 電子機器、電源ユニット、ファンの制御方法、および情報処理プログラム
JP5332498B2 (ja) インダクタ駆動回路
JP2007116228A (ja) 誘導性負荷駆動装置および駆動方法
JP2010268652A (ja) モータ駆動回路および冷却装置
JP6072585B2 (ja) 半導体装置
JP5858691B2 (ja) モータ駆動装置
JP2012005295A (ja) モータ駆動回路

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180731

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181211

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6461551

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250