JP7050519B2 - ファンモータ駆動回路ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器 - Google Patents
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Description
本明細書に開示される一実施の形態は、単相ファンモータを制御するファンモータ駆動回路に関する。駆動回路は、単相ファンモータと接続されるHブリッジ回路の出力相の切り替わりの前後にわたるソフトスイッチング期間において、時間とともにデューティ比が第1方向に変化する第1PWM信号と、第1PWM信号のデューティ比が変化するのと同時にデューティ比が第1方向と反対の第2方向に変化する第2PWM信号と、を生成する駆動信号生成部と、第1PWM信号にもとづいてHブリッジ回路の一方のレグを駆動し、第2PWM信号にもとづいてHブリッジ回路の他方のレグを駆動するプリドライバと、を備える。
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。
図9は、第1実施例に係るファンモータ駆動IC200を備える冷却装置100の回路図である。ファンモータ駆動IC200は、図4のHブリッジ回路104、ホール素子106、制御回路108を集積化した機能ICである。
Tssi=Tp(i-1)×K
KはK<1である所定の係数である。
Tdi=Tp(i-1)×(1-K/2)
図11は、第2実施例に係るファンモータ駆動IC200Aを備える冷却装置100Aの回路図である。
図12の波形図では、ソフトスイッチング期間Tss以外の通常駆動期間Tnormにおいても、2つのPWM信号SPWM1,SPWM2の両方が非ゼロであったがその限りでない。図13は、第1変形例に係る制御を示す波形図である。第1変形例では、通常駆動期間Tnormにおいて、2つのPWM信号SPWM1,SPWM2の一方のデューティ比はゼロに固定される。
図14(a)、(b)は、変形例に係るデューティ比制御を示す波形図である。第1、第2実施例では、2つのPWM信号SPWM1,SPWM2のデューティ比DUTY1,DUTY2を相補的に変化させたがその限りでない。図14(a)に示すように、一方のデューティ比を先行して変化させ、他方のデューティ比をそれに遅らせて変化させてもよい。
なお、通常駆動期間において、一方のレグのスイッチングを停止する場合に、停止するレグの出力をハイに固定、すなわちデューティ比を100%に固定してもよい。
図9や図11では回転数を設定するための制御端子に、PWM信号を入力することとしたがその限りでない。たとえば、制御端子に、回転数を示すデジタルの制御信号やアナログの制御信号を入力し、制御信号にもとづいてデューティ比指令値SDUTYを生成してもよい。
また本実施の形態に係る駆動方法は、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、コイルのインダクタンスが小さい小型、薄型のモータの駆動にも適用可能である。
図15は、実施の形態に係る冷却装置を備える電子機器を示す図である。たとえば電子機器500は、サーバ、ノートパソコン、デスクトップコンピュータ、ポータブルコンピュータ、ゲーム機器、プロジェクタ、VR(Virtual Reality)デバイスをはじめとするさまざまな電子機器である。電子機器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。
102 ファンモータ
104 Hブリッジ回路
106 ホール素子
108 制御回路
110 第1レグ
112 第2レグ
200 ファンモータ駆動IC
210 Hブリッジ回路
212 第1レグ
214 第2レグ
220 プリドライバ
230 位置検出回路
240 駆動信号生成部
242 パターン発生器
244 第1周期信号発生器
246 第2周期信号発生器
248 第1コンパレータ
250 第2コンパレータ
252 駆動デューティ比生成部
254 スケーラ
Claims (12)
- 単相ファンモータを制御するファンモータ駆動回路であって、
前記単相ファンモータと接続されるHブリッジ回路の出力相の切り替わりの前後にわたるソフトスイッチング期間において、時間とともにデューティ比が第1方向に変化する第1PWM(Pulse Width Modulation)信号と、前記第1PWM信号のデューティ比が変化するのと同時に、デューティ比が前記第1方向と反対の第2方向に変化する第2PWM信号と、を生成する駆動信号生成部と、
前記第1PWM信号にもとづいて前記Hブリッジ回路の一方のレグを駆動し、前記第2PWM信号にもとづいて前記Hブリッジ回路の他方のレグを駆動するプリドライバと、
を備え、
前記駆動信号生成部は、
第1周期信号を生成する第1周期信号発生器と、
前記第1周期信号と逆相の第2周期信号を生成する第2周期信号発生器と、
前記ソフトスイッチング期間において、時間とともに増大し、または時間とともに減少する波形制御パターンを生成するパターン発生器と、
前記波形制御パターンを前記第1周期信号と比較し、比較結果にもとづく前記第1PWM信号を生成する第1比較器と、
前記波形制御パターンを前記第2周期信号と比較し、比較結果にもとづく前記第2PWM信号を生成する第2比較器と、
を含むことを特徴とするファンモータ駆動回路。 - 前記ソフトスイッチング期間の間、前記第1PWM信号と前記第2PWM信号のデューティ比の合計は一定であることを特徴とする請求項1に記載のファンモータ駆動回路。
- 単相ファンモータを制御するファンモータ駆動回路であって、
前記単相ファンモータと接続されるHブリッジ回路の出力相の切り替わりの前後にわたるソフトスイッチング期間において、時間とともにデューティ比が第1方向に変化する第1PWM(Pulse Width Modulation)信号と、前記第1PWM信号のデューティ比が変化するのと同時に、デューティ比が前記第1方向と反対の第2方向に変化する第2PWM信号と、を生成する駆動信号生成部と、
前記第1PWM信号にもとづいて前記Hブリッジ回路の一方のレグを駆動し、前記第2PWM信号にもとづいて前記Hブリッジ回路の他方のレグを駆動するプリドライバと、
を備え、
通常駆動期間において、前記第1PWM信号および前記第2PWM信号のデューティ比の差分が、前記単相ファンモータの目標回転数に応じて可変であり、
前記駆動信号生成部は、
第1周期信号を生成する第1周期信号発生器と、
前記第1周期信号と逆相の第2周期信号を生成する第2周期信号発生器と、
前記ソフトスイッチング期間において、時間とともに増大し、または時間とともに減少する波形制御パターンを生成するパターン発生器と、
前記波形制御パターンを前記目標回転数に応じた係数でスケーリングするスケーラと、
前記スケーラの出力を前記第1周期信号と比較し、比較結果にもとづく前記第1PWM信号を生成する第1比較器と、
前記スケーラの出力を前記第2周期信号と比較し、比較結果にもとづく前記第2PWM信号を生成する第2比較器と、
を含むことを特徴とするファンモータ駆動回路。 - 前記第1PWM信号および前記第2PWM信号のデューティ比の合計が100%であることを特徴とする請求項3に記載のファンモータ駆動回路。
- 前記通常駆動期間において、前記第1PWM信号および前記第2PWM信号のデューティ比の一方は0%または100%であることを特徴とする請求項3に記載のファンモータ駆動回路。
- 前記第1周期信号および前記第2周期信号は三角波であることを特徴とする請求項1または3に記載のファンモータ駆動回路。
- 前記駆動信号生成部は、前記単相ファンモータのロータの位置を示すホール信号にもとづいて、前記ソフトスイッチング期間を設定することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のファンモータ駆動回路。
- 前記ホール信号を生成するホール素子をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のファンモータ駆動回路。
- ひとつの半導体基板に集積化されることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のファンモータ駆動回路。
- 前記Hブリッジ回路がさらに集積化されることを特徴とする請求項9に記載のファンモータ駆動回路。
- 単相ファンモータと、
前記単相ファンモータを駆動する請求項1から10のいずれかに記載のファンモータ駆動回路と、
を備えることを特徴とする冷却装置。 - 請求項11に記載の冷却装置を備えることを特徴とする電子機器。
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