WO2006067975A1

WO2006067975A1 - モータ駆動装置およびそれを用いた冷却装置

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Publication number: WO2006067975A1
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Inventors: Satoshi Miyajima
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Abstract

　温度に応じてファンモータの回転数を柔軟に設定可能なモータ駆動装置を提供する。　パルス変調された外部制御信号ＣＮＴｅｘｔにもとづきモータを駆動するファンモータ駆動回路１００において、温度制御信号生成部１０は、温度に依存してデューティ比の変化するパルス変調された温度制御信号ＣＮＴｔｍｐを生成する。信号合成部３０は、外部制御信号ＣＮＴｅｘｔと、温度制御信号ＣＮＴｔｍｐとを論理演算により合成する。駆動制御部４０は、信号合成部３０の出力にもとづいてモータを駆動する。

Description

明細書

モータ駆動装置およびそれを用いた冷却装置

技術分野

[0001] 本発明は、モータ駆動装置に関する。

背景技術

[0002] 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 (C entral Processor 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。

[0003] 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の適切な熱冷却はきわめて重要な技術となって、る。

[0004] 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設し、冷た V、空気を冷却ファンにより LSI表面に吹き付ける。このような冷却ファンによる LSIの冷却に際して、 LSI付近の温度をモニタし、その温度に応じてファンの回転を変化させることにより冷却の程度を調整することが行われている (特許文献 1、 2)。

[0005] 特許文献 1 :特開平 7— 31190号公報

特許文献 2：特開 2001— 284868号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、 LSIの発熱量やその温度、熱暴走のしきい値温度などは、各 LSI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、冷却対象となる LSIに応じて柔軟に設定できることが望まし、。

[0007] 本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度に応じた冷却用ファンモータの回転数を柔軟に設定し、冷却対象を所望の程度で冷却することのできるファンモータ駆動装置および冷却装置の提供にある。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明のある態様は、モータ駆動装置に関する。このモータ駆動装置は、外部から入力されるパルス変調された外部制御信号にもとづきモータを駆動するモータ駆動回路であって、温度に依存してデューティ比の変化するパルス変調された温度制御信号を生成する温度制御信号生成部と、外部制御信号と温度制御信号とを合成する信号合成部と、信号合成部の出力にもとづヽてモータを駆動する駆動制御部と、を備える。

[0009] 「パルス変調」とは、パルス幅変調、パルス密度変調、パルス周波数変調などを!、、、「デューティ比」とは、ハイレベルの時間と周期時間の比をいう。

この態様〖こよると、信号合成部にお!ヽて温度制御信号と外部制御信号を合成して得られる制御信号のデューティ比は、外部制御信号のデューティ比と、温度に依存したデューティ比を反映した値となるため、温度と外部からの指示に応じてモータの回転数を制御することができる。

[0010] 温度制御信号生成部は、周波数がモータの回転数に比例した周期信号を生成する周期信号生成部と、電圧値が温度に依存して変化する温度検出電圧を生成する温度検出部と、周期信号と温度検出電圧を比較する電圧比較器と、を備え、電圧比較器の出力にもとづき温度制御信号を生成してもよ、。

温度検出電圧をしきい値として、周期信号がそのしきい値より高い期間あるいは低い期間をオンデューティ、またはオフデューティに設定することにより、温度制御信号のデューティ比を温度に依存して変化させることができる。

[0011] 温度制御信号生成部は、温度検出電圧の上限値と下限値の少なくとも一方を設定することにより、温度制御信号のデューティ比に、最大値、最小値の少なくとも一方を設定してちょい。

温度制御信号のデューティ比に最大値、最小値を設定することにより、高温状態あるいは低温状態でのモータの回転数を個別に設定することができる。

[0012] モータ駆動装置は、デューティ比がモータの最低回転数に対応して設定されたパルス信号を生成する最低回転数制御信号生成部と、モータの回転数を検出する回転数検出部と、をさらに備えてもよい。信号合成部は、モータの回転数が所定のしきい値まで低下したとき、最低回転数固定モードに移行し、ノルス信号とデューティ比が固定された温度制御信号とを合成してもよい。

モータの回転数を監視し、所定のしきい値を下回ったときに、外部制御信号に代えて最低回転数に対応したパルス信号を用い、温度制御信号のデューティ比を固定することにより、モータを最低回転数で固定し、安定に駆動することができる。

[0013] 信号合成部は、モータを最低回転数で固定する最低回転数固定モードにおいて、最低回転数を設定するパルス信号とデューティ比が固定された温度制御信号とを合成する第 1期間と、外部制御信号とデューティ比が固定された温度制御信号とを合成する第 2期間とを所定の時間比率で繰り返してもよい。

最低回転数固定モードにおいても、外部制御信号を用いてモータを駆動することによって、外部制御信号のデューティ比を最低回転数固定モードに反映させることができる。その結果、外部制御信号のデューティ比が高くなつたときに、モータの回転数が徐々に上昇し、所定のしきい値より高くなり、通常の駆動モードに復帰させることができる。

[0014] 信号合成部は、温度が所定のしきい値より高くなつたとき、最低回転数固定モード力外部制御信号と温度に依存した温度制御信号とを合成する通常駆動モードに復' J帚してちょい。

[0015] 本発明の別の態様は、冷却装置である。この装置は、ファンモータと、ファンモータの駆動を制御するモータ駆動装置と、を備える。

[0016] この態様によると、温度および外部制御信号に応じてファンモータを駆動できるため、冷却対象を好適に冷却することができる。

[0017] なお、以上の構成要素の任意の組合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。発明の効果

[0018] 本発明に係るファンモータ駆動装置により、ファンモータの回転数を柔軟に設定することができ、冷却対象を所望の程度で冷却することができる。

図面の簡単な説明 [0019] [図 1]第 1の実施の形態に係る冷却装置の構成を示す図である。

[図 2]温度制御信号生成部における温度制御信号の生成の過程を示す図である。

[図 3]信号合成部の入出力信号のタイムチャートを示す図である。

[図 4]図 1のファンモータ駆動装置の周囲温度とファンモータの回転数の関係を示す図である。

[図 5]第 2の実施の形態に係るファンモータ駆動装置の構成を示す回路図である。

[図 6]図 5のモードセレクタの構成を示す回路図である。

[図 7]回転数検出部の動作状態を示すタイムチャートである。

[図 8]図 5のファンモータ駆動装置の周囲温度とファンモータの回転数の関係を示す図である。

[図 9]最低回転数固定モードにおけるファンモータ駆動装置の動作状態を示すタイムチャートである。

符号の説明

[0020] 10 温度制御信号生成部、 12 温度検出部、 20 温度制御信号生成部、 30 信号合成部、 40 駆動制御部、 50 制御部、 110 ファンモータ、 222 最低回転数制御信号生成部、 250 回転数検出部、 260 温度検出部、 1000 冷却装置。

発明を実施するための最良の形態

[0021] (第 1の実施の形態）

はじめに、本発明の実施の形態に係るファンモータ駆動装置の概要について説明する。本実施の形態に係るファンモータ駆動装置は、 CPUに対向して設けられたフアンモータを駆動する。ファンモータ駆動装置には、外部からファンモータの回転数を指示するパルス幅変調された外部制御信号が入力されており、外部制御信号にもとづいてファンモータを駆動する。また、 CPUの周辺には温度検出素子が設けられており、ファンモータ駆動装置は、ファンモータの駆動に、周囲温度を反映する。

[0022] 以下、本実施の形態に係るファンモータ駆動装置および冷却装置の構成について説明する。

図 1は、第 1の実施の形態に係る冷却装置 1000の構成を示す。冷却装置 1000は、ファンモータ 110と、ファンモータ 110を制御するファンモータ駆動装置 100を備え、外部力入力される外部制御信号 CNTextまたは周囲温度 Taにもとづく回転数でファンモータ 110を駆動し、冷却対象の CPUを冷却する。

[0023] ファンモータ駆動装置 100は、温度制御信号生成部 10、信号合成部 30、駆動制御部 40、制御部 50を含む。このファンモータ駆動装置 100には、外部からファンモータ 110の回転数を指示する外部制御信号 CNTextが入力されてヽる。外部制御信号 CNTextは、パルス幅変調されており、そのデューティ比に応じてファンモータ 1 10の回転数が制御される。

[0024] 制御部 50は、ファンモータ駆動装置 100の全体を制御するロジック回路である。この制御部 50には、ファンモータ 110の回転数を示す速度信号 SPDが入力されている。ファンモータ 110の回転数は、図示しない速度検出部によって検出される。たとえば、速度検出部は、ホール素子を用いた速度検出を行ってもよいし、モータに流れる電流を検出して速度情報に変換してもよい。本実施の形態において、速度信号 SPD は、モータの回転数に比例した周波数をもつ周期信号とする。

[0025] 温度制御信号生成部 10は、冷却対象の CPUの周囲温度 Taに依存してデューティ比の変化するパルス変調された温度制御信号 CNTtmpを生成する。この温度制御信号生成部 10は、温度検出部 12、 CR回路 14、第 1電圧比較器 16、ロジック回路 18を含む。

[0026] 温度検出部 12は、周囲温度 Taを検出し、周囲温度 Taに依存した電圧値をもつ温度検出電圧 Vtmpを生成する。温度検出部 12は、直列に接続された第 1抵抗 R1とサーミスタ Rthを含み、これらの抵抗には安定ィ匕された定電圧 Vregが印加されてヽる。サーミスタ Rthは、冷却対象となる CPUの周辺に設けられており、周囲温度 Taによってその抵抗値が変化する。温度検出部 12は、第 1抵抗 R1とサーミスタ Rthの接続点の電圧を温度検出電圧 Vtmpとして出力する。温度検出電圧 Vtmpは、第 1抵抗 R1およびサーミスタ Rthの抵抗値、定電圧 Vregを用いて、 Vtmp=Vreg XRth Z(R1 +Rth)で与えられる。サーミスタ Rthの抵抗値は、負の温度特性を有しており、周囲温度 Taが上昇すると、抵抗値が減少する。

以上のように構成される温度検出部 12からは、周囲温度 Taの上昇にともなって電圧値が低下する温度検出電圧 Vtmpが出力される。

[0027] CR回路 14は、モータの回転数に比例した周波数を有するのこぎり波状の周期電圧 Vcrを生成する。 CR回路 14は、第 2抵抗 R2、第 1コンデンサ Cl、第 1トランジスタ Q1を含む。第 2抵抗 R2と第 1コンデンサ C1は直列に接続されており、安定化された定電圧 Vregが印加されている。 CR回路 14は、第 1コンデンサ C1および第 2抵抗 R2 の接続点の電圧を周期電圧 Vcrとして出力する。

[0028] 第 1トランジスタ Q1のコレクタ端子は、第 1コンデンサ C1および第 2抵抗 2の接続点に接続されており、ベース端子には、ロジック回路 18から出力される充放電制御信号 Vchが入力されている。充放電制御信号 Vchがハイレベルの期間、第 1トランジスタ Q1はオンするため、第 1コンデンサ C1に蓄えられた電荷が放電され、周期電圧 Vcr は低下する。

充放電制御信号 Vchがローレベルの期間、第 1トランジスタ Q1がオフするため、第 1コンデンサ C1が定電圧 Vregによって充電され、時間とともに周期電圧 Vcrが上昇する。

[0029] ロジック回路 18から第 1トランジスタ Q 1のベース端子に出力される充放電制御信号 Vchは、ファンモータ 110の回転数に比例した周期信号となっている。したがって、 C R回路 14によって生成される周期電圧 Vcrは、ファンモータ 110の回転数に比例した周波数を有する周期信号となる。

[0030] 第 1電圧比較器 16には、温度検出電圧 Vtmp、周期電圧 Vcrが入力されている。

第 1電圧比較器 16は、 2つの電圧を比較して、周期電圧 Vcrの方が高いときハイレべルを、温度検出電圧 Vtmpの方が高いときローレベルを出力する。第 1電圧比較器 1 6には、さらに温度制御信号のデューティ比の最大値、最小値を決定する上限電圧 VHおよび下限電圧 VLが入力される。第 1電圧比較器 16において、温度検出電圧 Vtmpが上限電圧 VHより高いときは、温度検出電圧 Vtmpと上限電圧 VHが比較され、温度検出電圧 Vtmpが下限電圧 VLより低いときは、温度検出電圧 Vtmpと下限電圧 VLが比較される。

この第 1電圧比較器 16は、複数の電圧比較器の組み合わせることにより構成することがでさる。 [0031] ロジック回路 18は、第 1電圧比較器 16の出力信号 SIG1と、制御部 50から出力されるファンモータ 110の回転数に比例した周期信号 SIG2が入力されており、 2つの信号にもとづいて温度制御信号 CNTtmpを生成する。ロジック回路 18は、第 1電圧比較器 16からハイレベルが出力されてから、つぎに周期信号 SIG2がハイレベルになるまでの期間、温度制御信号 CNTtmpをノヽィレベルとする。

このようにして生成された温度制御信号 CNTtmpは、信号合成部 30へと出力される。

[0032] 信号合成部 30には、温度制御信号 CNTtmpと、外部制御信号 CNTextが入力されている。この信号合成部 30は AND回路であって、温度制御信号 CNTtmpと外部制御信号 CNTextの論理積を制御信号 CNToutとして出力する。

[0033] 信号合成部 30から出力された制御信号 CNToutは、駆動制御部 40に入力される駆動制御部 40は、ドライバ回路 42、スイッチングトランジスタ M1〜M4、検出抵抗 Rdを含み、制御信号 CNTにもとづ、てファンモータ 110を駆動する。

スイッチングトランジスタ M1〜M4は、 MOSFETであり、ゲート端子に印加される電圧に応じてスイッチング動作し、ファンモータ 110に間欠的に駆動電圧を供給する。これらのスイッチングトランジスタ M1〜M4は Hブリッジ回路を構成している。スイツチングトランジスタ M2、 M3をオフしておき、スイッチングトランジスタ Ml、 M4を同期してオンオフさせることにより、ファンモータ 110の一端子には電源電圧 Vddが、他端子には接地電圧に近、電圧が印加され、ファンモータ 110をある方向に回転させることができる。検出抵抗 Rdは、ファンモータ 110に流れるモータ電流を電圧に変換し、ドライバ回路 42にフィードバックしてもよい。

[0034] ドライバ回路 42は、信号合成部 30から出力される制御信号 CNToutにもとづいてスイッチングトランジスタ Ml〜M4のオンオフを制御する。ドライバ回路 42は、制御信号 CNToutがハイレベルの期間、スイッチングトランジスタ Ml、 M4のペア、あるいは M2、 M3のペアをオンしてファンモータ 110に駆動電圧を印加する。したがって、フアンモータ 110には、制御信号 CNToutのオン期間が長いほど駆動電圧が印加され、大きなトルクで、すなわち高回転数で回転することになる。 [0035] 以上のように構成されたファンモータ駆動装置 100の動作にっ、て説明する。いま、ファンモータ駆動装置 100には外部力もデューティ比 Dextの外部制御信号 CNTextが入力されて!、る。

図 2は、温度制御信号生成部 10における温度制御信号 CNTtmpの生成の過程を示す図である。

制御部 50からは、ファンモータ 110の回転数に比例した周期で、周期信号 SIG2が出力されている。この周期信号 SIG2の周期時間を Tpであるとする。

時刻 TOに、ロジック回路 18に制御部 50から周期信号 SIG2が入力されると、充放電制御信号 Vchがローレベルとなり、第 1トランジスタ Q1がオフして、第 1コンデンサ C1の充電が開始される。

[0036] その後、周期電圧 Vcrは CR時定数に従って上昇し、時刻 T1に温度検出電圧 Vtm Pに達する。時刻 T1に Vcr>Vtmpとなると、第 1電圧比較器 16の出力信号 SIG1はハイレベルとなる。第 1電圧比較器 16の出力 SIG1がハイレベルになると、ロジック回路 18は、充放電制御信号 Vchをハイレベルに切り替え、第 1コンデンサ C1を放電する。第 1コンデンサ C1の放電によって、周期電圧 Vcrは低下する。

[0037] 時刻 T1から周期信号 SIG2の周期時間 Tp経過した時刻 T2にお!/、て、周期信号 SI G2がふたたびハイレベルとなり、第 1トランジスタ Q1がオフして、第 1コンデンサ C1の充電が開始される。

[0038] ロジック回路 18は、図中 Tonで示される第 1電圧比較器 16の出力信号 SIG1がノヽィレベルになつてから次の周期信号 SIG2がハイレベルになるまでの期間、温度制御信号 CNTtmpをハイレベルとする。この温度制御信号 CNTtmpのデューティ比は、 TonZTpで与えられ、このデューティ比は、温度検出電圧 Vtmpが高いほど小さくなる。

上述のように、温度検出電圧 Vtmpは周囲温度 Taが上昇するほど低くなる。したがつて、温度制御信号 CNTtmpのデューティ比は、温度が上昇するほど大きくなる。

[0039] 第 1電圧比較器 16において、温度検出電圧 Vtmpが上限電圧 VHより高いときは、周期電圧 Vcrと上限電圧 VHとが比較されるため、温度制御信号 CNTtmpのオン期間は Tminに固定され、デューティ比は、最小デューティ比 Dminに固定される。また、温度検出電圧 Vtmpが下限電圧 VLより低いときには、温度制御信号 CNTtmpのオン期間は Tmaxに固定され、デューティ比は最大デューティ比 Dmaxに固定されるこうして、温度制御信号 CNTtmpのデューティ比は、上限電圧 VHおよび下限電圧 VLで設定される上限値と下限値の範囲に含まれることになる。

[0040] 図 3は、信号合成部 30の入出力信号のタイムチャートを示す。時間軸は、見易さのため、各信号ごとに拡大、縮小して示しており、実際の時間スケールとは異なっている。温度制御信号 CNTtmpのデューティ比を Dtmp、外部制御信号 CNTextのデュ一ティ比を Dextとすると、信号合成部 30から出力される制御信号 CNToutのパルス密度 Dentは、 Dent =Dtmp X Dextで与えられる。たとえば、温度制御信号 CNTt mpのデューティ比 Dtmpが 50%、外部制御信号 CNTextのデューティ比 Dextが 6 0%のとき、制御信号 CNTのパルス密度は 30%となる。

[0041] 図 4は、周囲温度 Taとファンモータの回転数 SPDの関係を、外部制御信号のデュ一ティ比 Dextをパラメータとして示す図である。外部制御信号 CNTextのデューティ比 Dextが一定のとき、周囲温度 Taが上昇すると、それにともなって制御信号 CNTo utのデューティ比も大きくなるため、ファンモータ 110の電圧印加時間が増加し、回転数も上昇する。周囲温度 Taが所定の上限値 Tamaxに達すると、温度制御信号 C NTtmpのデューティ比は固定されるため、ファンモータ 110の回転数は温度に依存しなくなる。同様に、周囲温度 Taが所定の下限値 Taminまで下がった場合も、温度制御信号 CNTtmpのデューティ比は最低値に固定されるため、ファンモータ 110の回転数は温度に依存しなくなる。

[0042] このように、冷却対象の CPUの周囲温度 Taが高いときには、ファンモータ 110を高回転数で駆動し、冷却の程度を高め、逆に周囲温度 Taが低いときには、低回転数で駆動し、冷却の程度を弱める。

本実施の形態に係るファンモータ駆動装置 100によれば、 CPUを冷却するためのファンモータ 110を、外部制御信号 CNTextに周囲温度 Taを反映させた回転数で馬区動することができる。

[0043] また、温度制御信号生成部 10にお、て、温度制御信号 CNTtmpのデューティ比 Dtmpの上限値 Dmaxおよび下限値 Dminを設定することにより、高温の場合および低温の場合にも適切な回転数でファンモータ 110を駆動することができる。

[0044] (第 2の実施の形態）

第 2の実施の形態に係るファンモータ駆動装置は、上述の第 1の実施の形態に係るファンモータ駆動装置に、回転数を監視し、所定の条件を満たしたときに最低回転数で駆動する機能を付加したものである。本実施の形態に係るファンモータ駆動装置は、ファンモータの回転数を所定の最低回転数に固定する最低回転数固定モードと、回転数が外部制御信号および周囲温度にもとづいて変化する通常駆動モードを切り替える。

[0045] 図 5は、第 2の実施の形態に係るファンモータ駆動装置 200の構成を示す回路図である。

ファンモータ駆動装置 200は、温度制御信号生成部 10、信号合成部 30、駆動制御部 40、制御部 50、モードセレクタ 240を含む。

[0046] モードセレクタ 240は、ファンモータ 110の回転数を検出し、検出した回転数と、周期信号 SIG2、および周囲温度 Taにもとづいて、最低回転数固定モードと通常駆動モードを切り替える。モードセレクタ 240は、第 1選択信号 SEL1および第 2選択信号 SEL2をそれぞれ温度制御信号生成部 10および信号合成部 30に出力する。

[0047] 温度制御信号生成部 10は、温度検出部 12、 CR回路 14、第 1電圧比較器 16、第 1セレクタ 210、第 2電圧比較器 212、ロジック回路 18を含む。

第 2電圧比較器 212は、 CR回路 14から出力される周期電圧 Vcrと、下限電圧 VL を比較する。第 2電圧比較器 212からは、デューティ比が最小値に固定された温度制御信号 SIG3が出力される。

第 1セレクタ 210には、第 1電圧比較器 16の出力信号 SIG1および第 2電圧比較器 212の出力信号 SIG3が入力されており、モードセレクタ 240から出力される第 1選択信号 SEL1にもとづ、て、ずれか一方を選択して出力する。

ロジック回路 18は、第 1セレクタ 210の出力信号にもとづき、温度制御信号 CNTtm Pを生成する。

[0048] 信号合成部 30は、 AND回路 230、第 2セレクタ 220、最低回転数制御信号生成部 222を含む。最低回転数制御信号生成部 222は、デューティ比がモータの最低回転数に対応して設定されたパルス信号である最低回転数制御信号 CNTminを生成する。

第 2セレクタ 220には、最低回転数制御信号 CNTminと外部制御信号 CNTextが入力されており、モードセレクタ 240から出力される第 2選択信号 SEL2にもとづいていずれか一方を選択して出力する。

AND回路 230には、温度制御信号生成部 10から出力される温度制御信号 CNTt mpと、第 2セレクタ 220から出力される制御信号 SIG5が入力されており、 2つの入力信号の論理積を出力する。

[0049] 図 6は、モードセレクタ 240の構成を示す回路図である。モードセレクタ 240は、回転数検出部 250、温度検出部 260、ロジック回路 270を含む。

[0050] 回転数検出部 250は、ファンモータ 110の回転数を監視し、所定の回転数以下となったことを検出する。回転数検出部 250は、第 3抵抗 R3、第 2コンデンサ C2、第 2トランジスタ Q2、第 3電圧比較器 242、第 1電圧源 246を含む。

第 3抵抗 R3と第 2コンデンサ C2は直列に接続され、第 2コンデンサ C2と並列に第 2 トランジスタ Q2が設けられて、る。第 2トランジスタ Q2のベース端子には周期信号 SI G2が入力されている。

[0051] 図 7は、回転数検出部 250の動作を示すタイムチャートである。

周期信号 SIG2がハイレベルとなると、第 2トランジスタ Q2がオンし、第 2コンデンサ C2が放電され、電圧 Vxが低下する。周期信号 SIG2がローレベルとなる周期時間 T pの間、第 2トランジスタ Q2はオフするため、第 2コンデンサ C2が充電されて、電圧 V Xが上昇していく。

[0052] 第 3電圧比較器 242は、第 1電圧源 246により生成されるしきい値電圧 Vthlと、第 2コンデンサに現れる電圧 Vxを比較する。

周期信号 SIG2の周波数は、ファンモータ 110の回転数に比例しているため、その周期時間 Tpは、ファンモータ 110の回転数が低いときほど長くなる。その結果、第 2 コンデンサ C2の充電時間は、ファンモータ 110の回転数が低下するほど長くなるため、電圧 Vxの到達電圧は高くなる。第 3電圧比較器 242の出力信号 SIG4は、 Vx>Vthlのときハイレベル、 Vxく Vth 1のときローレベルとなる。回転数検出部 250は、電圧 Vxがしきい値電圧 Vthlにまで達したことを検出することにより、ファンモータ 110の回転数が所定の最低回転数まで低下したことを検出する。

[0053] 図 6に戻る。温度検出部 260は、第 2電圧源 248、第 4電圧比較器 244を備え、温度検出信号 Vtmpと所定のしきい値電圧 Vth2を比較することにより、周囲温度 Taが所定のしきい値より高くなつたことを検出する。

[0054] ロジック回路 270は、回転数検出部 250および温度検出部 260の出力にもとづいて、最低回転数固定モードと、通常駆動モードを切り替える。

ファンモータ 110の回転数が低下し、所定のしきい値より低くなると、回転数検出部 250からハイレベルが出力される。回転数検出部 250からハイレベルが出力される間、ロジック回路 270は、最低回転数固定モードに対応した第 1選択信号 SEL1および第 2選択信号 SEL2を出力する。

[0055] また、ロジック回路 270は、周囲温度 Taが所定のしきい値より高くなつたことが温度検出部 260により検出されると、最低回転数固定モードを解除し、通常駆動モードに対応した第 1選択信号 SEL1および第 2選択信号 SEL2を出力する。

[0056] 図 5に戻り、本実施の形態に係るファンモータ駆動装置 200の動作について説明する。

通常駆動モードにおいては、第 1選択信号 SEL1により、第 1セレクタ 210の出力として、第 1電圧比較器 16の出力信号 SIG1が選択される。また、第 2選択信号 SEL2 によって、第 2セレクタ 220の出力として外部制御信号 CNTextが選択される。その結果、通常駆動モードにおいて、信号合成部 30は、外部制御信号 CNTextと周囲温度 Taに依存した温度制御信号 CNTtmpとを合成し、ファンモータ駆動装置 200 は、外部制御信号 CNTextおよび周囲温度 Taにもとづいてファンモータ 110を駆動する。

[0057] 最低回転数固定モードにおいては、第 1選択信号 SEL1により、第 1セレクタ 210の出力として第 2電圧比較器 212の出力信号 SIG3が選択される。また、第 2選択信号 SEL2によって、第 2セレクタ 220の出力として最低回転数制御信号 CNTminが選択される。その結果、最低回転数固定モードでは、信号合成部 30は、最低回転数制御信号 CNTminとデューティ比が最小値に固定された温度制御信号 CNTthとを合成し、ファンモータ駆動装置 200は、所定の最低回転数でファンモータ 110を駆動する。

[0058] 図 8は、本実施の形態に係るファンモータ駆動装置において、周囲温度とファンモータの回転数の関係を周囲温度 Taを外部制御信号のデューティ比 Dextをパラメ一タとして示す。外部制御信号 CNTextのデューティ比 Dextが一定のとき、周囲温度 Taが上昇すると、それにともなって制御信号 CNToutのデューティ比も大きくなるため、ファンモータ 110の電圧印加時間が増加し、回転数も上昇する。周囲温度 Taが所定の上限値 Tamaxに達すると、温度制御信号 CNTtmpのデューティ比は固定されるため、ファンモータ 110の回転数は温度に依存しなくなる。同様に、周囲温度 Ta が所定の下限値 Taminまで下がった場合も、温度制御信号 CNTtmpのデューティ比は最低値に固定されるため、ファンモータ 110の回転数は温度に依存しなくなる。

[0059] 本実施の形態に係るファンモータ駆動装置 100では、周囲温度 Taあるいは外部制御信号 CNTextのデューティ比 Dextが低下し、ファンモータ 110の回転数が所定の最低回転数 SPDminに達すると、最低回転数固定モードに移行するため、ファンモータ 110の回転数は最低回転数 SPDmin以下には下がらな、。

このように、本実施の形態に係るファンモータ駆動装置 200によれば、最低回転数を固定することができ、厳密な回転数制御を行うことができる。

[0060] 最低回転数固定モードにおいては、ファンモータ 110の回転数は最低回転数で固定されるため、一度最低回転数固定モードへ移行すると、周囲温度 Taが所定のしき V、値電圧に上昇するまで、通常モードに復帰しな!、。

そこで、最低回転数固定モードから通常駆動モードへの復帰を外部制御信号 CN Textによって行うために、第 2セレクタ 220の出力を、最低回転数制御信号 CNTmi nと外部制御信号 CNTextを所定の時間比率で切り替えてもよい。

[0061] 図 9は、最低回転数固定モードにおけるファンモータ駆動装置 200の動作状態を示すタイムチャートである。モードセレクタ 240は、最低回転数固定モードにおいて、 8： 2の時間比率で、最低回転数制御信号 CNTminと外部制御信号 CNTextとを切り替える。

その結果、最低回転数固定モードにおいて、外部制御信号 CNTextのデューティ比 Dextを大きくすると、ファンモータ 110の回転数は徐々に上昇するため、所定の回転数より高くなつたところで通常駆動モードに復帰させることができる。

[0062] このように、最低回転数固定モードにぉ、て、外部制御信号 CNTextのデューティ比を反映させることにより、周囲温度 Taのみでなぐ外部制御信号 CNTextによっても、最低回転数固定モードから通常駆動モードへの復帰を行うことができる。

[0063] 上記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合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。

[0064] 実施の形態においては、駆動対象のファンモータが単相駆動モータの場合について説明したが、これに限定されるものではなぐその他のモータ、たとえば 2相駆動用モータを用いたファンモータであってもよ、。

[0065] 本実施の形態にぉ、て温度制御信号生成部 20に用いたサーミスタ Rthは負の温度特性を有する場合にっ、て説明した力正の温度特性を有するポジスタであってもよい。このときは、第 1抵抗 R1とサーミスタ Rthの位置を入れ替えればよい。

[0066] 実施の形態においては、ファンモータ 110の駆動制御部 40が Hブリッジ回路の場合について説明した力 Sこれには限定されず、他の駆動制御回路を用いてもよい。

[0067] また、実施の形態に係る各回路上における各信号のハイレベル、ローレベルの設定も例示であって、論理値を反転したものもまた、当然に本発明の技術範囲に含まれるものである。

[0068] 実施の形態において、ファンモータ駆動装置 100を構成する素子はすべて一体集積化されていてもよぐまたは別の集積回路に分けて構成されていてもよぐさらにはその一部がディスクリート部品で構成されていてもよい。どの部分^^積ィ匕するかは、コストや占有面積、用途などに応じて決めればよい。

産業上の利用可能性

[0069] 本発明に係るファンモータ駆動装置により、ファンモータの回転数を柔軟に設定することができ、冷却対象を所望の程度で冷却することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 外部力入力されるパルス変調された外部制御信号にもとづきモータを駆動するモータ駆動回路であって、

温度に依存してデューティ比の変化するパルス変調された温度制御信号を生成する温度制御信号生成部と、

前記外部制御信号と、前記温度制御信号とを合成する信号合成部と、前記信号合成部の出力にもとづいて前記モータを駆動する駆動制御部と、を備えることを特徴とするモータ駆動装置。

[2] 前記温度制御信号生成部は、

周波数が前記モータの回転数に比例した周期信号を生成する周期信号生成部と、温度に依存して変化する温度検出電圧を生成する温度検出部と、

前記周期信号と前記温度検出電圧を比較する電圧比較器と、

を備え、前記電圧比較器の出力にもとづき前記温度制御信号を生成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] 前記温度制御信号生成部は、前記温度検出電圧の上限値と下限値の少なくとも一方を設定することにより、前記温度制御信号のデューティ比に、最大値、最小値の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項 1または 2に記載のモータ駆動装置。

[4] デューティ比が前記モータの最低回転数に対応して設定されたパルス信号を生成する最低回転数制御信号生成部と、

前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、をさらに備え、

前記信号合成部は、前記モータの回転数が所定のしきい値まで低下したとき、最低回転数固定モードに移行し、前記パルス信号とデューティ比が固定された前記温度制御信号とを合成することを特徴とする請求項 1または 2に記載のモータ駆動装置

[5] 前記信号合成部は、前記最低回転数固定モードにお!、て、前記パルス信号とデュ一ティ比が固定された前記温度制御信号とを合成する第 1期間と、前記外部制御信号とデューティ比が固定された前記温度制御信号とを合成する第 2期間とを所定の時間比率で繰り返すことを特徴とする請求項 4に記載のモータ駆動装置。

[6] 前記信号合成部は、温度が所定のしきい値より高くなつたとき、前記最低回転数固定モードから前記外部制御信号と温度に依存した前記温度制御信号とを合成する通常駆動モードに復帰することを特徴とする請求項 4に記載のモータ駆動装置。

[7] ファンモータと、

前記ファンモータの駆動を制御する請求項 1から 6のいずれかに記載のモータ駆動装置と、

を備えることを特徴とする冷却装置。