JPH0389892A - 電動ファンのドライブ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電動ファンを駆動する回路に係り、特に周囲
温度に従ってファンに供給する電圧を制御して風速を制
御する場合の改良に関する。

〈従来の技術〉 電動ファンは、一般に入力電圧が増大すると回転数が増
大し、然して風速が大きくなって冷却能力を制御するこ
とが可能である。第９図は従来装置の構成ブロック図で
ある。直流入力電圧Ｖ　ｉｎはレギュレータ回路で所定
の出力電圧ＶｆＵｌに変換されて、ファンに供給されて
いる。制御回路ＣＴＬは被冷却物（例えば電源装置のパ
ワー素子）の周囲温度Ｔａにしたがって出力電圧ＶＯＩ
Ｊｔを設定すると共に、この出力電圧で安定化されるよ
うにレギュレータ回路に制御信号を送っている。

第１０図は出力電圧ＶＣＬ［ｌと周囲温度Ｔａの関係を
説明する図である０周囲温度Ｔａがしきい値温度Ｔｔｈ
よりも低いときは出力電圧Ｖｉａｌは低電圧■ａに保持
され、周囲温度Ｔａが高いときは出力電圧Ｖのｔは高電
圧ｖｂに保持される。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし従来装置では、しきい値温度Ｔｔｈを境に出力電
圧Ｖ（１１１が低電圧Ｖａと高電圧ｖｂに急変している
ので、電動ファンに突入電流が流れる。すると、レギュ
レータ回路のサージ耐性を大きくとる必要があり、装置
が大形化するという課題があった。

本発明はこのような課題を解決したもので、周囲温度の
変化に起因して電動ファンのドライブ回路に突入電流の
発生を防止する装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 第１図は上記目的を達成する本発明を説明する構成ブロ
ック図である０図において、本発明は、可変抵抗手段１
０と、この可変抵抗手段１０の出力電圧Ｖ（ｌｉｔと所
定の基準電圧とを比較し、この誤差を小さくする方向に
可変抵抗手段１０に制御信号を送る誤差アンプ回路３０
とを備えている。そして、冷却流体の流れを発生させる
電動ファンの駆動用電力に可変抵抗手段１０の出力電圧
ＶＣＵｔを用いた装置において、次の構成としたもので
ある。

即ち、被冷却物付近の周囲温度を検出する手段４０と、
この温度検出手段４０の検出する温度に基づいて前記所
定の基準電圧を当該温度に正比例して変化させる比例信
号発生手段５０と、比例信号発生手段５０の出力電圧が
第１の基準電圧（Ｖｔｈｌ）よりも低いときは、前記電
動ファンの駆動に必要な最低電圧より定まる電圧を前記
基準電圧とし、第２の基準電圧（ＶＢ、２）よりも高い
ときは、前記電動ファンの駆動に許容される最高電圧よ
り定まる電圧を前記基準電圧とする信号クランプ回路６
０を具備することを特徴としている。

〈作　用〉 本発明の各構成要素はつぎの作用をする。温度検出手段
４０は被冷却物付近の周囲温度を検出している。比例信
号発生手段５０はこの温度に基づいて基準電圧源２０の
基準電圧を変化させている。

信号フラング回路６０は比例信号発生手段５０の出力電
圧を電動ファン圓の入力可能な一定範囲内に抑えて、電
動ファンの動作に支障を生じないようにしている。

第２図は出力電圧Ｖ１１１ｔと周囲温度Ｔａの関係図で
ある６周囲温度Ｔａが高いときは基準電圧を正比例関係
で増大させることで出力電圧Ｖ（ｌｌｔを増やし、然し
て電動ファンの回転数を徐々に変化させている。電動フ
ァンの駆動電圧には、一般に下限と上限があるので、基
準電圧の変化をこの範囲内（しきい値電圧Ｖ　　とＶｔ
ｈｌの間）に抑えていｈｌ る。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本発明を説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す回路図である。

図において、可変抵抗素子１０はドロップ型と呼ばれる
もので、ＦＥＴ等の制御端子（ゲート端子）に制御信号
を印加して、入出力端子間（ドレイン−ソース端子間）
の抵抗を制御し、もって電動ファンに実質的に印加され
る電圧を調節する。基準電圧回路２０は定電圧を発生す
る回路で、可変形シャントレギュレータＤ２１（例えば
ＴＬ４３１）とこれと並列接続した分圧抵抗Ｒ２２、Ｒ
２３、Ｒ２４よりなる。可変形シャントレギュレータＤ
２１は基準電圧Ｅｏ　　（例えば２．５Ｖｏｌｔ）を発
生させている。誤差アンプ回路３０はＯＰアンプやコン
パレータを用いるもので、マイナス端子に分圧抵抗Ｒ１
２、Ｒ１３で出力電圧ＶＵを分圧した電圧Ｖｏ’を入力
し、プラス端子に基２Ｉ！電圧Ｖｒｏを入力して、この
誤差が小さくなる方向に制御信号を可変抵抗素子１０に
対して送っている。ここではＦＥＴのゲート端子に制御
信号を送っている。

温度検出手段４０はここではサーミスタ抵抗Ｒ４０で、
基準電圧ＥＯが一端に印加されていて、この抵抗体に発
生する電圧がこの抵抗体の温度、すなわち周囲温度を表
わしている。基準電圧ＥＯは出力電圧Ｖ（Ｌｉｔを抵抗
Ｒ５３を介して接続し、抵抗Ｒ５３、Ｒ４０及びＲ５２
で大まかに分圧し可変形シャントレギュレータＤ２１で
正確な値にして得ている。

比例信号発生手段５０はサーミスタ抵抗Ｒ４０の抵抗値
（周囲温度に対応して変化する）を用いて、周囲温度Ｔ
ａに比例する信号電圧Ｖｒ３を発生する回路で、誤差ア
ンプ回路３０に基準電圧として供給する。ここでは、一
端がサーミスタ抵抗Ｒ４０に接続され他端が誤差アンプ
回路３０に接続された抵抗Ｒ５１と、一端がサーミスタ
抵抗Ｒ４０に接続されｆｌ！１＠がコモンに接続された
抵抗Ｒ５２よりなっている。

信号フラング回路６０は比例信号発生手段５゜が誤差ア
ンプ回路３０に供給する信号電圧Ｖｒ３の範囲を限定す
る回路である。ロークランプ回路６１は出力端にダイオ
ードＤ６３を設けたボルテージフォロワで、プラス端子
には抵抗Ｒ２４で発生するしきい値電圧Ｖｔｈ１を入力
し、マイナス端子には信号電圧Ｖｒ３を入力して、信号
電圧Ｖｒ３がしきい値電圧ｖｔｈ１よりも低くなったと
きはしきい値電圧ｖｔｈ１にクランプしている。ハイク
ランプ回路６２は出力端にダイオードＤ６４を設けたボ
ルテージフォロワで、プラス端子には抵抗Ｒ２３及び抵
抗Ｒ２４で発生するしきい値電圧Ｖｔｈ２を入力し、マ
イナス端子には信号電圧Ｖｒ３を入力して、信号電圧Ｖ
ｒ３がしきい値電圧”　ｔｈ２よりも高くなったときは
しきい値電圧Ｖｔｈ２にクランプしている。

このように構成された装置の動作を次に説明する。第４
図は誤差アンプ回路３０の基準電圧Ｖｒ。

と周囲温度Ｔａの関係を示す図である０周囲温度Ｔａが
しきい値温度Ｔ１よりも低いときはロークランプ回路６
１が動作して、基′４−電圧Ｖｒｏをしきい値電圧ｖｔ
ｈ１にクランプしている。この場合信号電圧Ｖｒ３はし
きい値電圧Ｖ１ｈ１よりも低い電圧になっている０周囲
温度Ｔａがしきい値温度Ｔ１とＴ２の中間にあるときは
、比例信号発生手段５０の出力する信号電圧Ｖｒ３が基
準電圧Ｖｒｏとして用いられる６周囲温度Ｔａがしきい
値温度Ｔ２よりも高いときはハイクランプ回路６２が動
作して、基［圧Ｖｒｏをしきいｒｉ電圧”　ｔｈ２にク
ランプしている。この場合信号電圧Ｖｒ３はしきい値電
圧■ｔｈ２よりも高い電圧になっている。信号クランプ
回路６０を設けると、例えば高い温度ではファンに高い
電圧を供給して冷却能力を増やそうとしているが、余り
に高い温度では冷却能力も低下するし、また電圧を上げ
るとファンに供給する電力によって周囲温度Ｔａが上昇
するという好ましくない事態が生じるからである。低い
温度ではファンに低い電圧を供給して冷却能力を減らそ
うとしているが、余りに低い温度では冷却能力する必要
性が低下するし、またファン自体も低電圧では回転動作
に支障を生じるからである。

第５図は出力電圧Ｖ１１１と周囲温度Ｔａの関係を示す
図である０周囲温度Ｔａがしきい値温度Ｔ１よりも低い
ときはしきい値電圧Ｖｔｈ１に対応する出力電圧ＶＡに
クランプしている６周囲温度Ｔａがしきい値温度Ｔ１と
Ｔ２の中間にあるときは、信号電圧Ｖｒ３に対応する出
力電圧となり、周囲温度Ｔａに比例して増大している０
周囲温度Ｔａがしきい値温度Ｔ２よりも高いときはしき
い値電圧■１ｈ２に対応する出力電圧■８にクランプし
ている。

第６図は本発明の第２実施例を説明する回路図である。

第３図の回路との相違を説明すると、温度検出手段４０
と比例信号発生手段５０及び基準電圧源２０との接続関
係が変えである。サーミスタ抵抗Ｒ４０は一端が出力電
圧Ｖａｔに接続され、他端は比例信号発生手段５０に接
続されている６比例信号発生手段５０は分圧抵抗Ｒ５３
、Ｒ５２とこれと分岐して接続される抵抗Ｒ５４、並び
に分圧抵抗Ｒ５３、Ｒ５２の接続点に一端が接続され他
端が誤差アンプ回路３０のプラス端子に接続される抵抗
Ｒ５１よりなる。基準電圧源２０は一端が抵抗Ｒ５４に
接続され他端がコモンに接続される可変形シャントレギ
ュレータＤ２１と、これと並列接続される分圧抵抗Ｒ２
３、Ｒ２４よりなる。

この様な構成によっても、第４図及び第５図の特性を有
している。

第７図は本発明の第３の実態例を示す構成ブロック図で
ある。第１及び第２の実施例と比較すると、少ない部品
点数で同等の機能を発揮するものであり、もってコスト
低減に寄与する０図では、入力電圧Ｖ　ｉｒＬが負で、
出力電圧Ｖ（ＩＪＬが負の極性を有する場合の素子の極
性を示している０図において、可変抵抗素子１０は３端
子レギユレータＵｌｌであり、この入出力端子と並列に
短絡時の保護用ダイオードＤ１５が接続されている。３
ｅ！ｊＡ子レギユレータＵ１１の出力端子の電圧をＶ１
２とし、制御端子に印加される電圧をＶ１４とする。信
号クランプ回路６０は、出力電圧Ｖ軌の蓄電されるコン
デンサＣ１４と並列接続される抵抗Ｒ６５とツェナーダ
イオードＤ６６、及び抵抗Ｒ６５とダイオードＤ７２を
介して接続される抵抗Ｒ６７とよりなる。基準電圧切替
回路７０は３＠子レギユレータＵ１１の制御端子に送る
基準電圧Ｖ１４を比例信号発生手段５ｏから送るか信号
クランプ回路６０がら供給するのかを切替える回路で、
ダイオードＤ　７１．７２よりなる。

誤差アンプ回路３０はここでは可変シャントレギュレー
タＤ３１を用いており、この可変シャントレギュレータ
Ｄ３１は定電圧源にもなっている。比例信号発生手段５
０は入力電圧Ｖ、几に対して直列接続された抵抗Ｒ５３
，サーミスタ抵抗Ｒ４０及び抵抗Ｒ５２よりなる。そし
て、抵抗Ｒ５３とサーミスタ抵抗Ｒ４０の接続点にダイ
オードＤ７１のカソードｌＩ！Ｉと可変シャントレギュ
レータＤ３１のアノード側が接続され、ここでの電圧を
ｖ５０とする。また、サミスタ抵抗Ｒ４０と抵抗Ｒ５２
の接続点に可変シャントレギュレータＤ３１の制御端子
が接続されている。

なお、抵抗Ｒ５２の他端、可変シャントレギュレタＤ３
１のカソード側、抵抗Ｒ６７及びツェナーダイオードＤ
６６のカソード側は接地されている。

このように構成された装置の動作を第５図を参照しなが
ら説明する。周囲温度Ｔａが基準温度Ｔ１以下では、比
例信号発生手段５ｏ測の電圧Ｖ５０が信号クランプ回路
６０ｆｆ！！Ｉの電圧Ｖ１４よりも高くなるので、ダイ
オードＤ７１がカットオフ状態となる。そこで、出力電
圧ｖ皿は３端子レギユレータＵ１１及び抵抗Ｒ６５，Ｒ
６７で決定される電圧となり、次式で表わされる。

Ｖ皿＝（１＋４６７／Ｒ６５）　Ｖ１２＝Ｖ１２＋Ｖ１
４　　（１）周囲温度Ｔａが基準温度Ｔ１とＴ２の間で
は、比例信号発生手段５０測の電圧■５０が信号クラン
プ回路６０側の電圧Ｖ１４よりも低くなるので、ダイオ
ードＤ７１が導通し、両型圧ｖ５０とＶ１４が等しくな
る。従って出力電圧ＶＩＩＩＬは次式で表わされる。

Ｖｏｕｔ＝（１＋Ｒ５２／Ｒ４０）　Ｖｒｅｆｌ＋Ｖ１
２＝Ｖ５０＋Ｖ１２　　　　　　　　　　　　（２）周
囲温度Ｔａが基準温度Ｔ２以上になると、比例信号発生
手段５０１１１！ｌの電圧Ｖ５０がツェナーダイオード
Ｄ６６のツェナー電圧Ｖ６６よりも低くなるので、ダイ
オードＤ６６が導通し、制御電圧Ｖ１４がツェナー電圧
Ｖ６６にクランプされる。従って出力電圧ＶＯＬｌｔは
次式で表わされる。

ＶｌｌｔＩｔ＝Ｖ６６＋Ｖ１２　　　　　　　　　　　
　　　　（３）第８図は第７図の回路の変形実施例を示
す構成ブロック図で、入力電圧Ｖ　ｉｎが正で、出力電
圧Ｖ（ｊｕｔが正の極性を有する場合の素子の極性を示
している０図において、ダイオードＤ１５．　Ｄ７１．
　Ｄ７２、ツェナーダイオードＤ６６及び可変シャント
レギュレータＤ３１の極性が反対になっている。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば比例信号発生手段
５０を用いて周囲温度Ｔａに対応して誤差アンプ回路３
０に用いる基準電圧Ｖｒｏをリニアに変化させているの
で、温度変化時に突入電流が発生することがなく、可変
抵抗手段のサージ特性を考慮しなくて済む。

また、信号クランプ回路６０を設けて比例信号発生手段
５０の動作範囲を限定しているので、幅広い温度で電源
装置の使用ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する構成ブロック図、第２図は出
力電圧Ｖのｔと周囲温度Ｔａの関係図、第３図は本発明
の一実施例を示す回路図、第４図は誤差アンプ回路３０
の基準電圧ｖｒｏと周囲温度Ｔａの関係を示す図、第５
図は出力電圧ｖｏｕｔと周囲温度Ｔａの関係を示す図、
第６図乃至第８図は本発明の他の実施例を説明する回路
図である。 第９図は従来装置の構成ブロック図、第１０図は出力重
圧ｖｏｕｔと周囲温度Ｔａの関係を説明する図である。 １０・・・可変抵抗回路、３０・・・誤差アンプ回路、
４０・・・温度検出手段、 ５０・・・比例信号発生手段、 ０ ・・信号クランプ回路。 第 夕 図 第 図 第 ３ 図 第 図 第 シ 図 第 １θ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　可変抵抗手段と、この可変抵抗手段の出力電圧と所定
   の基準電圧とを比較し、この誤差を小さくする方向に前
   記可変抵抗手段に制御信号を送る誤差アンプ回路とを備
   え、 冷却流体の流れを発生させる電動ファンの駆動用電力に
   、当該可変抵抗手段の出力電圧を用いた装置において、 被冷却物付近の周囲温度を検出する手段と、この温度検
   出手段の検出する温度に基づいて前記所定の基準電圧を
   当該温度に正比例して変化させる比例信号発生手段と、 当該比例信号発生手段の出力電圧が第１の基準電圧（Ｖ
   ＿ｔ＿ｈ＿１）よりも低いときは、前記電動ファンの駆
   動に必要な最低電圧より定まる電圧を前記基準電圧とし
   、第２の基準電圧（Ｖ＿ｔ＿ｈ＿２）よりも高いときは
   、前記電動ファンの駆動に許容される最高電圧より定ま
   る電圧を前記基準電圧とする信号クランプ回路と、 を具備することを特徴とする電動ファンのドライブ回路
   。