TW201526523A - 馬達之驅動裝置、驅動方法及冷卻裝置、電子機器 - Google Patents

Abstract

本發明係以低噪音及/或低振動驅動馬達。 驅動信號產生部310於每一相產生經脈衝調變之控制脈衝信號S2。驅動器320於每一相產生具有與控制脈衝信號S2對應之占空比且插入有特定之空載時間(dead time)之驅動電壓VU~VW，並施加至各相之線圈LU~LW。電流相位檢測部330於特定相(U相)，對應於控制脈衝信號S2，且基於產生於U相之線圈LU之一端之端子電壓VU之脈衝寬度，而產生表示流過線圈LU之電流IL之相位之電流相位檢測信號S3。

Description

馬達之驅動裝置、驅動方法及冷卻裝置、電子機器

本發明係關於一種馬達驅動技術。

於無刷DC(Direct Current，直流)馬達等不具有由電刷形成之換向機構之馬達中，必須根據轉子之位置而切換供給至線圈之電流之方向。該無刷直流馬達之驅動方式大體上分為如下兩種方式，即：利用自霍爾元件獲得之轉子之位置資訊之方式；及不利用霍爾元件，而根據產生於線圈之反電動勢(感應電壓)之零交叉點來推測轉子之位置之無感測器方式。

作為三相無刷馬達之控制方法，廣泛使用120度通電方式與180度通電驅動方式(正弦波驅動)。120度通電方式雖容易控制，但與180度通電方式相比易於產生噪音與振動。另一方面，180度通電方式與120度、150度通電方式相比，靜音性及振動特性優異，且效率較高，但若一旦不同步，則變得無法控制，故而與120度通電方式相比控制複雜。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2010-285982號公報

於無感測器方式下，為了檢測反電動勢，必須使流過線圈之電流為零。

120度通電方式中，若著眼於某一相之線圈，則重複120度正方向通電區間、60度非通電區間、120度負方向通電區間、60度非通電區間。因此，藉由利用60度非通電區間而可容易地檢測反電動勢。

另一方面，180度通電方式(正弦波驅動方式)中，於各線圈始終流動電流，無法如120度通電方式般利用非通電區間。因此，於180度通電方式中，必須以包含會產生反電動勢之零交叉點之時刻之方式設定檢測區間，並於檢測區間強制性地將驅動器之輸出設為高阻抗狀態。

於要求風扇馬達等之靜音性之用途中，有採用180度正弦波驅動之情形，但若為了檢測轉子之位置、或檢測線圈電流之相位而設定較長之檢測區間(非通電區間)，則有損害180度通電方式之原本之優勢即靜音性，又產生振動之問題。

本發明係鑒於上述情況而完成者，其一態樣之例示性目的之一在於，提供一種能夠以低噪音及/或低振動驅動馬達之馬達驅動裝置。

本發明之一態樣係關於無刷直流馬達之驅動裝置。驅動裝置具備：驅動信號產生部，其於每一相產生經脈衝調變之控制脈衝信號；驅動器，其於每一相產生具有與控制脈衝信號對應之占空比且插入有特定之空載時間之驅動電壓，並施加至各相之線圈；及電流相位檢測部，其於特定相，對應於控制脈衝信號，且基於產生於特定相之線圈之一端之端子電壓之脈衝寬度，而產生表示流過線圈之電流之相位的電流相位檢測信號。

於空載時間之期間，線圈之一端成為高阻抗狀態，於線圈電流朝向自驅動器流入至線圈之方向(稱為源出方向)流動時，端子電壓成為接地電壓左右，於線圈電流朝向自線圈流入至驅動器之方向(稱為汲入方向)流動時，端子電壓成為電源電壓左右。因此，空載時間中之端子電壓之脈衝寬度係根據線圈電流之方向而變化空載時間之量。

根據該態樣，藉由利用端子電壓之脈衝寬度，可於不插入非通電區間之情況下獲得線圈電流之相位資訊，進而能夠以低噪音及/或低振動驅動馬達。

再者，本說明書中，所謂脈衝寬度係指矩形信號之高位準區間之長度，或低位準區間之長度。

電流相位檢測部亦可基於控制脈衝信號之脈衝寬度與端子電壓之脈衝寬度之關係而產生電流相位檢測信號。

由於控制脈衝信號被進行脈衝調變，故而其占空比(脈衝寬度)時時刻刻地變化。根據該態樣，可基於控制脈衝信號之脈衝寬度與端子電壓之脈衝寬度之相對關係，而於任意時序判定線圈電流之方向。

一態樣之驅動裝置亦可進而具備頻率調節部，其基於電流相位檢測信號而調節通電波形之頻率。

藉此，可使馬達以高轉矩及/或高效率旋轉。

頻率調節部亦能夠以特定相之線圈電流之方向反轉之電流零交叉點與相位基準滿足特定關係之方式，基於電流相位檢測信號而調節通電波形之頻率。

頻率調節部亦可於根據相位基準而規定之時序，基於電流相位檢測信號所顯示之線圈電流之方向而調節通電波形之頻率。

頻率調節部亦可基於整個某期間之複數個電流相位檢測信號，而檢測特定相之線圈電流之方向反轉之電流零交叉點。

可藉由整個某期間監視電流相位檢測信號，而檢測電流相位檢 測信號所顯示之電流之方向反轉。

電流相位檢測部亦可具備：電壓比較器，其將驅動電壓與特定之閾值電壓進行比較而轉換為檢測脈衝信號；計數器，其測定檢測脈衝信號之脈衝寬度而產生脈衝寬度檢測值；及數位比較器，其將和控制脈衝信號之脈衝寬度對應之脈衝寬度指令值與脈衝寬度檢測值進行比較。

驅動器亦可包含高壓側電晶體及低壓側電晶體。數位比較器亦可將對表示高壓側電晶體之接通時間之脈衝寬度指令值加上常數而得之值與脈衝寬度檢測值進行比較。常數亦可根據空載時間之長度而規定。

無刷直流馬達為三相馬達，電流相位檢測部亦可於U相、V相、W相之各者比較控制脈衝信號之脈衝寬度與端子電壓之脈衝寬度。

藉此，可提高響應性。

無刷直流馬達為三相馬達，電流相位檢測部亦可於特定相，於線圈電流增加之區間與線圈電流減少之區間之兩者比較控制脈衝信號之脈衝寬度與端子電壓之脈衝寬度。

藉此，可提高響應性。

閾值電壓亦可為驅動電壓之高位準電壓之大致1/2。

一態樣之驅動裝置亦可進而具備相位調節部，其基於電流相位檢測信號而調節控制脈衝信號之相位。

於一態樣中，驅動裝置亦可進而具備電壓零交叉檢測部，其檢測產生於特定相之線圈之感應電壓成為零之電壓零交叉點。相位調節部亦可基於電流相位檢測信號，而以使特定相之線圈電流之方向反轉之電流零交叉點、與電壓零交叉點一致之方式調節控制脈衝信號之相位。

電壓零交叉檢測部亦可包含霍爾比較器，其比較來自霍爾元件 之表示無刷直流馬達之轉子之位置之一對霍爾信號，而產生霍爾檢測信號。

電壓零交叉檢測部亦可包含反電動勢檢測比較器，其於使無刷直流馬達之特定相之線圈之端子為高阻抗之狀態下，比較端子電壓與線圈之中點電壓。

無刷直流馬達亦可為風扇馬達。

本發明之另一態樣係關於冷卻裝置。冷卻裝置亦可具備風扇馬達、及驅動風扇馬達之上述任一項之驅動裝置。

本發明之又一態樣係關於電子機器。電子機器亦可具備上述冷卻裝置。

再者，又將以上構成要素之任意組合或本發明之構成要素與表現於方法、裝置、系統等之間相互置換而得者作為本發明之態樣亦有效。

根據本發明之一態樣，能夠以低噪音及/或低振動驅動馬達。

100‧‧‧電子機器

102‧‧‧CPU

200‧‧‧冷卻裝置

202‧‧‧風扇馬達

204‧‧‧霍爾元件

300‧‧‧驅動裝置

300a‧‧‧驅動裝置

310‧‧‧驅動信號產生部

320‧‧‧驅動器

322‧‧‧預驅動器

324‧‧‧橋接電路

330‧‧‧電流相位檢測部

332‧‧‧電壓比較器

334‧‧‧計數器

336‧‧‧數位比較器

340‧‧‧頻率調節部

350‧‧‧相位調節部

360‧‧‧電壓零交叉檢測部

362‧‧‧霍爾比較器

CK‧‧‧時脈信號

f‧‧‧頻率

(i)‧‧‧線圈

(ii)‧‧‧線圈

(iii)‧‧‧線圈

I_U‧‧‧電流

L_U、L_V、L_W‧‧‧線圈

M1‧‧‧高壓側電晶體

M2‧‧‧低壓側電晶體

OUTU、OUTV、OUTW‧‧‧輸出端子

S1‧‧‧控制信號

S2‧‧‧控制脈衝信號

S2_U、S2_V、S2_W‧‧‧控制脈衝信號

S3‧‧‧電流相位檢測信號

S3_U‧‧‧電流相位檢測信號

S4‧‧‧檢測脈衝信號

S5‧‧‧脈衝寬度檢測值

S6‧‧‧脈衝寬度指令值

S7‧‧‧電壓零交叉檢測信號

T‧‧‧期間

T₁、T₂‧‧‧檢測時序

Ta‧‧‧脈衝寬度

Tb‧‧‧脈衝寬度

Tc‧‧‧時間

Td‧‧‧時間

T_D‧‧‧空載時間

T_D'‧‧‧突起部分

T_OFFL‧‧‧斷開時間

T_OFFH‧‧‧斷開時間

T_ON‧‧‧高位準時間

T_ONH‧‧‧接通時間

V_CC‧‧‧電源電壓

V_GH‧‧‧閘極脈衝信號

V_GL‧‧‧閘極脈衝信號

V_GND‧‧‧接地電壓

V_TH‧‧‧閾值電壓

V_U‧‧‧驅動電壓

圖1係表示第1實施形態之具備冷卻裝置之電子機器之方塊圖。

圖2(a)、(b)係表示空載時間之驅動器之狀態之電路圖。

圖3係表示驅動器之狀態之波形圖。

圖4係表示驅動電壓(通電波形)V_U、線圈電流I_U、電流零交叉點之關係之圖。

圖5係表示通電波形之頻率f、相位基準及電流零交叉點之相位差之關係之圖。

圖6(a)~(c)係表示利用頻率調節部進行之頻率控制之例之圖。

圖7係表示第2實施形態之驅動裝置之電路圖。

以下，基於較佳之實施形態，一面參照圖式一面對本發明進行說明。對各圖式所示之相同或同等之構成要素、構件、處理附上相同之符號，並適當省略重複之說明。又，實施形態並非為限定發明者而為例示，實施形態所記載之所有特徵或其組合未必為發明之本質性者。

本說明書中，所謂「構件A與構件B連接之狀態」係指除構件A與構件B物理性上直接連接之情形以外，亦包含構件A與構件B於不對該等之電性連接狀態帶來實質性之影響、或不損害藉由該等之結合而發揮之功能或效果之情況下隔著其他構件間接地連接之情形。

同樣地，所謂「構件C設置於構件A與構件B之間之狀態」係指除構件A與構件C、或構件B與構件C直接連接之情形以外，亦包含不對該等之電性連接狀態帶來實質性之影響、或不損害藉由該等之結合而發揮之功能與效果之隔著其他構件間接地連接的情形。

(第1實施形態)

圖1係表示第1實施形態之具備冷卻裝置200之電子機器100之方塊圖。電子機器100係個人電腦、工作站等之計算機、或者冰箱或電視等家電製品，其具備冷卻對象例如CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)102。冷卻裝置200藉由送風而冷卻CPU102。

冷卻裝置200具備風扇馬達202及驅動裝置300。風扇馬達202為三相無刷直流馬達，其接近於作為冷卻對象之CPU102而配置。驅動裝置300基於用以指示風扇馬達202之轉矩(旋轉數或施加電壓)之控制輸入信號(以下簡稱為控制信號)S1而驅動風扇馬達202。冷卻裝置200被模組化而市售、流通。

風扇馬達202具備星型接線之U相、V相、L相之線圈L_U、L_V、L_W、及未圖示之永磁體。

驅動裝置300係積體化於一個半導體基板上之功能IC(Integrated Circuit，積體電路)。對驅動裝置300之電源端子供給電源電壓V_CC，對其接地端子供給接地電壓V_GND。又，驅動裝置300之輸出端子OUTU~OUTW與風扇馬達202之線圈L_U、L_V、L_W之一端連接。

驅動裝置300具備驅動信號產生部310、驅動器320、及電流相位檢測部330，且對風扇馬達202進行180度正弦波驅動。

驅動信號產生部310於每一相產生經脈衝調變之控制脈衝信號S2。將控制脈衝信號S2平滑化而得之信號具有正弦波或與此類似之波形，且平滑化之信號之振幅對應於控制信號S1。本實施形態中，驅動信號產生部310產生U相、V相、W相各者之控制脈衝信號S2_U~S1_W。於圖1僅表示U相。

驅動器320針對U相、V相、W相之各者，產生具有與控制脈衝信號S2_U、S2_V、S2_W對應之占空比且插入有特定之空載時間T_D之驅動電壓V_U、V_V、V_W，並施加至U相、V相、W相之線圈L_U、L_V、L_W各者之一端。

例如驅動器320包含預驅動器322及橋接電路324。橋接電路324以包含高壓側電晶體M1及低壓側電晶體M2之推挽形式構成。預驅動器322基於控制脈衝信號S2而依序重複：使高壓側電晶體M1接通、且使低壓側電晶體M2斷開之高位準時間T_ON；使高壓側電晶體M1及低壓側電晶體M2之兩者斷開之空載時間T_D；使高壓側電晶體M1斷開、且使低壓側電晶體M2接通之低位準時間T_OFF；及使高壓側電晶體M1及低壓側電晶體M2之兩者斷開之空載時間T_D。

於高位準時間T_ON，驅動電壓V_U成為電源電壓V_CC，於低位準時間T_OFF，驅動電壓V_U成為接地電壓V_GND。

電流相位檢測部330係於特定相(此處設為U相)，對應於控制脈衝信號S2_U，且基於產生於U相之線圈L_U之一端(OUTU)之端子電壓V_U之脈衝寬度，而產生表示流過線圈L_U之電流I_U之相位之電流相位檢測信 號S3_U。

較佳為電流相位檢測部330基於控制脈衝信號S2_U之脈衝寬度與端子電壓V_U之脈衝寬度之關係，而產生電流相位檢測信號S3_U。

圖2(a)、(b)係表示空載時間之驅動器320之狀態的電路圖。於空載時間中，高壓側電晶體M1及低壓側電晶體M2之兩者成為斷開，輸出端子OUTU成為高阻抗狀態。圖2(a)表示於空載時間中線圈電流I_U朝向自驅動器320流入至線圈L_U之方向(稱為源出方向)流動之狀態。此時，線圈電流I_U經由低壓側電晶體M2之體二極體流動，因此，端子電壓V_U成為接地電壓V_GND左右。

圖2(b)表示於空載時間中線圈電流I_U朝向自線圈L_U流入至驅動器320之方向(稱為汲入方向)流動之狀態。此時，線圈電流I_U經由高壓側電晶體M1之體二極體流動，因此，端子電壓V_U成為電源電壓V_CC左右。

圖3係表示驅動器320之狀態之波形圖。該實施形態中，高壓側電晶體M1之閘極脈衝信號V_GH於較控制脈衝信號S2之高位準時間短空載時間T_D之時間成為高位準，低壓側電晶體M2之閘極脈衝信號V_GL於較控制脈衝信號S2之低位準時間長空載時間T_D之時間成為高位準。

於I_U>0之期間，端子電壓V_U之脈衝寬度Tb長於控制脈衝信號S2之脈衝寬度Ta。相反地，於I_U>0之期間，端子電壓V_U之脈衝寬度Tb短於控制脈衝信號S2之脈衝寬度Ta。

利用該性質，電流相位檢測部330基於端子電壓V_U之脈衝寬度而獲得線圈電流I_U之方向即其相位資訊。

返回至圖1。電流相位檢測部330之構成並無特別限定，例如電流相位檢測部330包含電壓比較器332、計數器334、及數位比較器336。

電壓比較器332將端子電壓V_U與特定之閾值電壓V_TH比較並轉換 為檢測脈衝信號S4。計數器334係利用時脈信號CK測定檢測脈衝信號S4之脈衝寬度(本實施形態中為高位準之時間Tb)，而產生脈衝寬度檢測值S5。

驅動信號產生部310對數位比較器336輸出與當前之控制脈衝信號S2_U之脈衝寬度Ta對應之脈衝寬度指令值S6。數位比較器336藉由比較脈衝寬度指令值S6與脈衝寬度檢測值S5而判定線圈電流I_U之方向，並產生與判定結果對應之電流相位檢測信號S3_U。

脈衝寬度指令值S6亦可表示高壓側電晶體M1之接通時間T_ONH。數位比較器336亦可比較對脈衝寬度指令值S6加上常數K而得之值與脈衝寬度檢測值S5。常數K亦可根據空載時間T_D之長度而規定。脈衝寬度指令值S6係以時脈信號CK之週期T_CK為單位而表示高壓側電晶體M1之接通時間T_ONH者，於常數K以時脈信號CK之週期T_CK為單位而表示空載時間T_D之長度時，數位比較器336亦可比較S6+K與S5。S6+K對應於圖3之Ta，S5對應於圖3之Tb。

或者，脈衝寬度指令值S6亦可表示低壓側電晶體M2之斷開時間T_OFFL。數位比較器336亦可比較自脈衝寬度指令值S6減去常數K而得之值S6-K與脈衝寬度檢測值S5。S6-K對應於圖3之Ta，S5對應於圖3之Tb。

如此，根據實施形態之驅動裝置300，藉由利用端子電壓V_U之脈衝寬度Tb，可於不插入非通電區間之情況下判定線圈電流I_U之方向即其相位，進而能夠以低噪音及/或低振動而驅動風扇馬達202。

本發明者亦對如下技術進行了研究，即利用對應於空載時間T_D而產生於端子電壓V_U之突起部分T_D'之電壓位準來進行相位判定(以下稱為比較技術)，而代替利用端子電壓V_U之脈衝寬度Tb之線圈電流之相位判定。

通常，空載時間T_D被設定得極短。此外，高壓側電晶體M1、低 壓側電晶體M2之接通時間、斷開時間與空載時間T_D相比長至無法忽視之程度，接通時間、斷開時間於每一電晶體元件有偏差。因該情況而難以準確地預測產生端子電壓V_U之突起部分T_D'之時序。因該等原因而難以藉由比較技術判定線圈電流之相位。

相對於此，本實施形態之相位判定方法中，由於著眼於端子電壓V_U之脈衝寬度，故而即便將端子電壓V_U之突起部分T_D'設為時間上之前後，亦可抑制其影響並且檢測線圈電流之相位。

繼而，對藉由電流相位檢測部330檢測出之線圈電流之相位資訊之利用方法進行說明。

圖1之驅動裝置300除上述之構成以外更具備頻率調節部340。

頻率調節部340係基於電流相位檢測信號S3_U而調節驅動電壓V_U~V_W之波形(稱為通電波形)之頻率。通電波形之頻率並非為脈寬調變之開關頻率，而相當於驅動電壓V_U、V_V、V_W之包絡線之頻率。

更具體而言，頻率調節部340係以使U相之線圈電流I_U之方向反轉之電流零交叉點與相位基準滿足特定關係之方式，基於電流相位檢測信號S3_U而調節通電波形之頻率f。

圖4係表示驅動電壓(通電波形)V_U、線圈電流I_U、及電流零交叉點之關係之圖。相位基準係以於相位基準與電流零交叉點一致(=0)時驅動效率提高，或者獲得高轉矩之方式規定。

圖5係表示通電波形之頻率f、相位基準及電流零交叉點之相位差之關係之圖。頻率調節部340係於電流零交叉點較相位基準延遲之情形時使頻率f升高，反之，於電流零交叉點較相位基準提前之情形時使頻率f降低。

藉由頻率調節部340之頻率控制而可將相位差維持於零，能以最佳之旋轉數驅動風扇馬達202，從而可實現高效率。

圖6(a)~(c)係表示頻率調節部340之頻率控制之例之圖。圖6(a)、 (b)中，頻率調節部340係對應於相位基準而設定一個或複數個檢測時序，且基於各檢測時序之線圈電流I_U之方向而控制頻率f。

圖6(a)中，於相位基準設定檢測時序T₁。而且，於檢測時序T₁，於(i)線圈電流I_U為正時，即線圈電流I_U之相位延遲時，將係數α(α>1)乘以頻率f而提高頻率f，於(ii)線圈電流I_U為負時，即線圈電流I_U之相位提前時，將係數β(β<1)乘以頻率f而降低頻率f。

圖6(b)中，於相位基準之前後且附近設定複數個檢測時序T₁、T₂。而且，根據複數個檢測時序T₁、T₂各者中之線圈電流I_U之方向之組合而調節頻率f。於(i)在檢測時序T₁、T₂線圈電流I_U均為正時，判定線圈電流I_U之相位延遲，將係數α(α>1)乘以頻率f而提高頻率f。又，於(ii)在檢測時序T₁、T₂線圈電流I_U均為負時，判定線圈電流I_U之相位提前，將係數β(β<1)乘以頻率f而降低頻率f。於(iii)在檢測時序T₁之線圈電流I_U為正，且在檢測時序T₂之線圈電流I_U為負時，判定電流零交叉點包含於相位基準之附近(T₁~T₂之間)，而維持頻率f。根據圖6(b)之控制，可防止頻率振動。

檢測時序亦可設定3個以上。於此情形時，由於可判定相位差之大小，故而亦可根據相位差而使係數α、β變化。藉此，可使系統高速地穩定化。

圖6(c)中，頻率調節部340係基於整個某期間T之複數個電流相位檢測信號S3_U，而測定U相之線圈電流I_U之方向反轉之電流零交叉點之時刻。該控制中，由於可測定相位差之長度，故而可進行如相位差成為零般之反饋控制。例如頻率調節部340亦可包含P(proportional，比例)控制器、PI(proportional-integral，比例積分)控制器、及PID(proportional-integral-differential，比例積分微分)控制器。

(第2實施形態)

圖7係表示第2實施形態之驅動裝置300a之電路圖。驅動裝置300a具備相位調節部350及電壓零交叉檢測部360而代替圖1之驅動裝置300之頻率調節部340。

相位調節部350係基於藉由電流相位檢測部330產生之電流相位檢測信號S3_U，而調節控制脈衝信號S2_U、S2_V、S2_W之相位，換言之調節驅動電壓V_U~V_W(通電波形)之相位。

電壓零交叉檢測部360係檢測產生於特定相(例如U相)之線圈L_U之感應電壓成為零之電壓零交叉點，且針對每一電壓零交叉點而產生位準遷移之電壓零交叉檢測信號S7。例如，電壓零交叉檢測部360亦可包括：霍爾元件204，其產生表示轉子之位置之一對霍爾信號；及霍爾比較器362，其比較來自霍爾元件204之霍爾信號，而產生霍爾檢測信號S7。

相位調節部350以使U相之線圈電流I_U之方向反轉之電流零交叉點與電壓零交叉點一致之方式，基於電流相位檢測信號S3_U而調節控制脈衝信號S2之相位。

以上為驅動裝置300a之構成。

根據該驅動裝置300，可基於電流相位檢測信號S3而進行換向控制。即，相位調節部350係基於電流相位檢測信號S3而決定進相角(或遲相角)，並相對於電壓零交叉檢測信號S7所示之電壓零交叉點，於使進相角(遲相角)偏移之時序進行換向。即，相位調節部350藉由將電流相位檢測信號S3反映於換向之時序，而可使線圈電流I_U與感應電壓e之相位關係逼近於特定關係(例如同相)，從而能夠以高效率或高轉矩驅動風扇馬達202。

以上，基於實施形態對本發明進行了說明。該實施形態為例示者，業者應理解可對該等各構成要素或各處理製程之組合實施各種變化例，且此種變化例亦屬於本發明之範圍。以下，對此種變化例進行 說明。

(第1變化例)

第1、第2實施形態中，對電流相位檢測部330基於U相之端子電壓V_U之脈衝寬度而產生電流相位檢測信號S3之情形進行了說明，但本發明並不限定於此。例如電流相位檢測部330亦可於U相、V相、W相之所有相測定端子電壓V_U~V_W之脈衝寬度。

第1實施形態中，頻率調節部340亦可基於U~W相各者之電流零交叉點與相位基準之相位差~而進行頻率控制。於此情形時，與僅著眼於U相之情形相比能夠以3倍之速度進行頻率控制。

或者，頻率調節部340亦可將相位差~平均化，且基於平均值進行相位控制。此情況於每一相之相位差之偏差較大之情形時有效。

又，第2實施形態中，相位調節部350亦可基於U~W相各者之電流零交叉點與電壓零交叉點之差而進行通電波形之相位控制。於此情形時，與僅著眼於U相之情形相比能夠以3倍之速度進行頻率控制。

或者，相位調節部350亦可將於U~W相獲得之電流零交叉點與電壓零交叉點之差平均化，且基於平均值進行相位控制。此情況於每一相之相位差之偏差較大之情形時有效。

或者，可測定僅V相、僅W相之端子電壓之脈衝寬度，亦可於任意2相之組合測定端子電壓之脈衝寬度。

(第2變化例)

圖3、圖4、圖6說明了於線圈電流I_U減少之區間測定端子電壓之脈衝寬度之例，但本發明並不限定於此。例如電壓零交叉檢測部360亦可於線圈電流增加之區間與線圈電流減少之區間之兩者、或者僅於線圈電流增加之區間測定端子電壓之脈衝寬度。

(第3變化例)

實施形態中將各信號之高位準區間設為脈衝寬度，但本發明並不限定於此。電流相位檢測部330亦可將控制脈衝信號S2_U之脈衝寬度設為其低位準之時間Tc，且將端子電壓(即檢測脈衝信號S4)V_U之脈衝寬度設為低位準之時間Td而比較脈衝寬度。

脈衝寬度指令值S6亦可表示低壓側電晶體M2之接通時間T_ONL。數位比較器336亦可比較對脈衝寬度指令值S6加上常數K而得之值S6+K與脈衝寬度檢測值S5。S6+K對應於圖3之Tc，S5對應於圖3之Td。

或者，脈衝寬度指令值S6亦可表示高壓側電晶體M1之斷開時間T_OFFH。數位比較器336亦可比較自脈衝寬度指令值S6減去常數K而得之值S6-K與脈衝寬度檢測值S5。S6-K對應於圖3之Tc，S5對應於圖3之Td。

(第4變化例)

第2實施形態對利用霍爾元件204以檢測電壓零交叉點之情形進行了說明，但本發明並不限定於此。例如，電壓零交叉檢測部314亦可包含反電動勢檢測比較器，該反電動勢檢測比較器於使無刷直流馬達之特定相(例如U相)之線圈L_U之端子為高阻抗之狀態下，比較端子電壓V_U與線圈之中點電壓V_COM。

或者，電壓零交叉檢測部360亦可利用線圈、編碼器或分解器等檢測轉子之位置即電壓零交叉點。

(第5變化例)

第2實施形態對使線圈電流IU之相位與感應電壓e之相位一致之情形進行了說明，但本發明並不限定於此。根據馬達之種類或用途，亦可假定如下情形，即自效率或轉矩之觀點考慮，與使該等相位完全一致時相比，使該等相位略微偏移時為佳。於此情形時，藉由使檢測區間相對於電壓零交叉點向前後偏移，而可任意地設定線圈電流之相位 之目標位置。

(第6變化例)

實施形態中，對基於端子電壓之脈衝寬度與成為其來源之控制脈衝信號之脈衝寬度之比較而檢測線圈電流I_U之相位之情形進行了說明，但本發明並不限定於此。例如，於將檢測時序設為固定，且控制脈衝信號之脈衝寬度固定為特定值之情形時，只要將端子電壓之脈衝寬度與對應於其特定值之閾值進行比較即可。

(第7變化例)

無刷直流馬達之相數並無特別限定，例如亦可為單相。

(第8變化例)

實施形態中，對將冷卻裝置200搭載於電子機器而冷卻CPU之情形進行了說明，但本發明之用途並不限定於此，可用於冷卻發熱體之各種用途。更進一步而言，本實施形態之驅動裝置300之用途不限定於風扇馬達之驅動，可用於其他各種馬達之驅動。

雖基於實施形態並使用具體之用語對本發明進行了說明，但實施形態僅表示本發明之原理、應用，允許實施形態於不脫離申請專利範圍所規定之本發明之思想範圍內有多個變化例及配置之變更。

100‧‧‧電子機器

102‧‧‧CPU

200‧‧‧冷卻裝置

202‧‧‧風扇馬達

300‧‧‧驅動裝置

310‧‧‧驅動信號產生部

320‧‧‧驅動器

322‧‧‧預驅動器

324‧‧‧橋接電路

330‧‧‧電流相位檢測部

332‧‧‧電壓比較器

334‧‧‧計數器

336‧‧‧數位比較器

340‧‧‧頻率調節部

CK‧‧‧時脈信號

f‧‧‧頻率

L_U、L_V、L_W‧‧‧線圈

M1‧‧‧高壓側電晶體

M2‧‧‧低壓側電晶體

OUTU、OUTV、OUTW‧‧‧輸出端子

S1‧‧‧控制信號

S2_U、S2_V、S2_W‧‧‧控制脈衝信號

S3_U‧‧‧電流相位檢測信號

S4‧‧‧檢測脈衝信號

S5‧‧‧脈衝寬度檢測值

S6‧‧‧脈衝寬度指令值

V_CC‧‧‧電源電壓

V_GH‧‧‧閘極脈衝信號

V_GL‧‧‧閘極脈衝信號

V_GND‧‧‧接地電壓

V_TH‧‧‧閾值電壓

V_U‧‧‧驅動電壓

Claims (17)

1. 一種驅動裝置，其特徵在於，其係無刷直流馬達之驅動裝置，且包括：驅動信號產生部，其於每一相產生經脈衝調變之控制脈衝信號；驅動器，其於每一相產生具有與上述控制脈衝信號對應之占空比且插入有特定之空載時間之驅動電壓，並施加至各相之線圈；及電流相位檢測部，其於特定相，對應於上述控制脈衝信號，且基於產生於上述特定相之線圈之一端之端子電壓的脈衝寬度，而產生表示流過上述線圈之電流之相位的電流相位檢測信號。
2. 如請求項1之驅動裝置，其中上述電流相位檢測部係基於上述控制脈衝信號之脈衝寬度與上述端子電壓之脈衝寬度之關係，而產生上述電流相位檢測信號。
3. 如請求項1或2之驅動裝置，其進而具備頻率調節部，該頻率調節部基於上述電流相位檢測信號而調節通電波形之頻率。
4. 如請求項3之驅動裝置，其中上述頻率調節部係以使上述特定相之線圈電流之方向反轉之電流零交叉點與相位基準滿足特定關係之方式，基於上述電流相位檢測信號而調節上述通電波形之頻率。
5. 如請求項4之驅動裝置，其中上述頻率調節部係於根據上述相位基準而規定之時序，基於上述電流相位檢測信號所顯示之線圈電流之方向而調節上述通電波形之頻率。
6. 如請求項4之驅動裝置，其中上述頻率調節部係基於整個某期間 之複數個上述電流相位檢測信號，而檢測使上述特定相之線圈電流之方向反轉之電流零交叉點。
7. 如請求項2之驅動裝置，其中上述電流相位檢測部包括：電壓比較器，其將上述端子電壓與特定之閾值電壓進行比較並轉換為檢測脈衝信號；計數器，其測定上述檢測脈衝信號之脈衝寬度而產生脈衝寬度檢測值；及數位比較器，其將和上述控制脈衝信號之脈衝寬度對應之脈衝寬度指令值、與上述脈衝寬度檢測值進行比較。
8. 如請求項7之驅動裝置，其中上述驅動器包含高壓側電晶體及低壓側電晶體，且上述數位比較器將對表示上述高壓側電晶體之接通時間之脈衝寬度指令值加上常數而得之值、與上述脈衝寬度檢測值進行比較。
9. 如請求項8之驅動裝置，其中上述常數係根據上述空載時間之長度而規定。
10. 如請求項1之驅動裝置，其中上述無刷直流馬達為三相馬達，且上述電流相位檢測部係於U相、V相、W相之各者測定上述端子電壓之脈衝寬度。
11. 如請求項1之驅動裝置，其中上述無刷直流馬達為三相馬達，且上述電流相位檢測部係於上述特定相，於線圈電流增加之區間與線圈電流減少之區間之兩者測定上述端子電壓之脈衝寬度。
12. 如請求項1或2之驅動裝置，其進而具備相位調節部，該相位調節部基於電流相位檢測信號而調節上述控制脈衝信號之相位。
13. 如請求項12之驅動裝置，其進而包括電壓零交叉檢測部， 該電壓零交叉檢測部檢測產生於上述特定相之線圈之感應電壓成為零之電壓零交叉點，且上述相位調節部係基於電流相位檢測信號而判定上述特定相之線圈電流之方向，且以使上述線圈電流之方向反轉之電流零交叉點與上述電壓零交叉點一致之方式調節上述控制脈衝信號之相位。
14. 如請求項13之驅動裝置，其中上述電壓零交叉檢測部包含霍爾比較器，該霍爾比較器係比較來自霍爾元件之表示上述無刷直流馬達之轉子之位置之一對霍爾信號而產生霍爾檢測信號。
15. 如請求項13之驅動裝置，其中上述電壓零交叉檢測部包含反電動勢檢測比較器，該反電動勢檢測比較器係於使上述無刷直流馬達之上述特定相之線圈之端子為高阻抗之狀態下，將上述端子電壓與上述線圈之中點電壓進行比較。
16. 一種冷卻裝置，其特徵在於包括：風扇馬達；及如請求項1至15中任一項之驅動裝置；且上述驅動裝置所驅動之上述無刷直流馬達為上述風扇馬達。
17. 一種電子機器，其特徵在於包括如請求項16之冷卻裝置。