(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホールセンサからのホール信号に応じた信号を受け、前記ホール信号の周期内の所定のタイミングにおいてアサートされるタイミング信号を生成するタイミング検出回路であって、
クロック信号に応じてカウント動作を行うカウンタと、
前記ホール信号の周期ごとに前記カウンタのカウント値を、リセット直前のカウント値に負の係数を乗じた値にリセットするリセット部と、
前記カウンタの値がゼロクロスするタイミングごとに前記タイミング信号をアサートする比較部と、
を備えることを特徴とするタイミング検出回路。
【請求項２】
前記負の係数は−１／２であり、前記所定のタイミングは、前記周期の１／３のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載のタイミング検出回路。
【請求項３】
前記比較部は、前記カウンタの値が所定のしきい値に達すると、モータの異常停止を示す異常検出信号をアサートすることを特徴とする請求項１または２に記載のタイミング検出回路。
【請求項４】
ホールセンサから相補的な第１、第２信号を含むホール信号を受け、モータを駆動するモータ駆動回路であって、
前記ホール信号の第１、第２信号をそれぞれアナログデジタル変換し、デジタルの第３、第４信号を生成する第１、第２Ａ／Ｄコンバータと、
前記第３、第４信号の差分に応じたシングルエンドの第５信号を生成する差動変換回路と、
前記第５信号のオフセットを補正し、第６信号を生成するオフセット補正回路と、
前記第６信号の振幅を所定の目標値に安定化するとともにその値を絶対値化し、第７信号を生成する振幅制御回路と、
前記第７信号にもとづいて制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号にもとづいて前記モータを駆動するドライバ回路と、
前記第５信号に応じた信号を受け、前記タイミング信号を生成する請求項１から３のいずれかに記載のタイミング検出回路と、
を備え、
前記振幅制御回路は、前記タイミング信号がアサートされるタイミングにおける前記第７信号の値を前記第７信号の振幅とすることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項５】
前記タイミング検出回路は、請求項３に記載のタイミング検出回路であり、
前記制御信号生成部は、前記異常検出信号がアサートされると、前記モータの回転を停止することを特徴とする請求項４に記載のモータ駆動回路。
【請求項６】
ファンモータと、
前記ファンモータを駆動する請求項４または５に記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
プロセッサと、
前記プロセッサを冷却する請求項６に記載の冷却装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【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（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。
【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いる。
【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、冷たい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２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２４１００号公報
【特許文献２】特開２００４−１６６４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ホールセンサからのホール信号にもとづきファンモータを駆動する場合、ホール信号の振幅を検出したり、ホール信号のオフセットを検出する目的で、ホール信号の各周期におけるピーク値やボトム値が必要となる場合がある。この場合、各周期ごとに、ピークおよびボトムに対応する所定のタイミングでアサートされるタイミング信号が必要となる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、ホール信号をはじめとする周期信号の周期中の所望のタイミングを検出可能なタイミング検出回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様のタイミング検出回路は、ホールセンサからのホール信号に応じた信号を受け、ホール信号の周期内の所定のタイミングにおいてアサートされるタイミング信号を生成するタイミング検出回路であって、クロック信号に応じてカウント動作を行うカウンタと、ホール信号の周期ごとにカウンタのカウント値を、リセット直前のカウント値に負の係数を乗じた値にリセットするリセット部と、カウンタの値がゼロクロスするタイミングごとにタイミング信号をアサートする比較部と、を備える。
【０００９】
この態様によると、所望のタイミングに応じて負の係数を設定することにより、そのタイミングでアサートされるタイミング信号を生成することができる。
【００１０】
負の係数は−１／２であり、所定のタイミングは、周期の１／３のタイミングであってもよい。ホール信号のピーク、ボトムは、周期の１／３〜２／３の範囲で発生する。したがってこのタイミングは、ホール信号の振幅やオフセット量の検出に有用である。
【００１１】
比較部は、カウンタの値が所定のしきい値に達すると、モータの異常停止を示す異常検出信号をアサートしてもよい。この場合、タイミング検出回路を異常検出回路として機能させることができるため、回路面積を削減できる。
【００１２】
本発明の別の態様は、ホールセンサから相補的な第１、第２信号を含むホール信号を受け、モータを駆動するモータ駆動回路に関する。このモータ駆動回路は、ホール信号の第１、第２信号をそれぞれアナログデジタル変換し、デジタルの第３、第４信号を生成する第１、第２Ａ／Ｄコンバータと、第３、第４信号の差分に応じたシングルエンドの第５信号を生成する差動変換回路と、第５信号のオフセットを補正し、第６信号を生成するオフセット補正回路と、第６信号の振幅を所定の目標値に安定化するとともにその値を絶対値化し、第７信号を生成する振幅制御回路と、第７信号にもとづいて制御信号を生成する制御信号生成部と、制御信号にもとづいてモータを駆動するドライバ回路と、第５信号に応じた信号を受け、タイミング信号を生成するタイミング検出回路と、を備える。振幅制御回路は、タイミング信号がアサートされるタイミングにおける第７信号の値を第７信号の振幅とする。
【００１３】
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、ファンモータを駆動する上述のいずれかの態様の駆動回路と、を備える。
【００１４】
本発明の別の態様は電子機器である。この電子機器は、プロセッサと、前記プロセッサを冷却する上述の冷却装置と、を備える。
【００１５】
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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のある態様によれば、ホール信号の周期中の所望のタイミングを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る駆動ＩＣを備える冷却装置の構成を示す回路図である。
【図２】オフセット補正回路の構成を示す回路図である。
【図３】オフセット補正回路の処理を示す波形図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、図１の振幅補正回路の構成例を示す回路図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、図１の駆動ＩＣの各ブロックの動作を示す波形図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態に係る駆動ＩＣの構成を示す回路図である。
【図７】第３の実施の形態に係る駆動ＩＣの構成の一部を示す回路図である。
【図８】図７の駆動ＩＣのＰＷＭ制御を示す図である。
【図９】ＰＷＭ指令ロジック変換回路の構成例を示す回路図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、図９のＰＷＭ指令ロジック変換回路の動作を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に係る駆動ＩＣを用いた冷却装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の駆動ＩＣの変形例を示す回路図である。
【図１３】タイミング検出回路の構成を示す回路図である。
【図１４】図１３のタイミング検出回路の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は、実施の形態に係る駆動ＩＣ１００を備える電子機器１の構成を示す回路図である。電子機器１は、たとえばデスクトップ型、あるいはラップトップ型のコンピュータ、ワークステーション、ゲーム機器、オーディオ機器、映像機器などであり、冷却装置２およびＣＰＵ（Central Processing Unit）４を備える。冷却装置２は、ＣＰＵ４に対向して設けられたファンモータ６と、ファンモータ６を駆動する駆動ＩＣ１００を備える。
【００１９】
駆動ＩＣ１００は、ひとつの半導体チップに集積化された機能ＩＣである。駆動ＩＣ１００は、駆動対象のファンモータ６に加えて、ファンモータ６のロータからの磁界を受ける位置に配置されるホールセンサ８と接続されている。ホールセンサ８には、ホールバイアス電圧ＶＨＢが印加されており、ファンモータ６のロータの位置に応じた相補的な第１信号Ｓ１（Ｈ＋）、第２信号Ｓ２（Ｈ−）を含むホール信号を発生する。ホールセンサ８は駆動ＩＣ１００に内蔵されてもよい。
【００２０】
駆動ＩＣ１００は、第１Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１、第２Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２、差動変換回路１４、オフセット補正回路１６、振幅制御回路１８、制御信号生成部２４、ドライバ回路２６を備える。
【００２１】
駆動ＩＣ１００は、ホール入力端子ＨＰ、ＨＮに、それぞれホールセンサ８からの第１信号Ｓ１、第２信号Ｓ２を受ける。第１Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１および第２Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２はそれぞれ、ホール信号の第１信号Ｓ１、第２信号Ｓ２をそれぞれアナログデジタル変換し、デジタルの第３信号Ｓ３（ＳＨＰ）、第４信号Ｓ４（ＳＨＮ）を生成する。
【００２２】
第１Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１および第２Ａ／ＤコンバータＡＤＣ２より後段の信号は、たとえば８ビットのバイナリデータとなる。差動変換回路１４は、第３信号Ｓ３と第４信号Ｓ４の差分に応じたシングルエンドの第５信号Ｓ５を生成する。差動変換回路１４は、デジタル減算器である。
【００２３】
ホール信号Ｈ＋、Ｈ−にオフセットを存在しない場合、第５信号Ｓ５は、ゼロ点を中心として正と負を交互に繰り返す波形となる。ところがオフセットが存在する場合、オフセット値を中心としてスイングする波形となり、後段の処理に悪影響を及ぼす。具体的には、ファンモータ６の駆動相の切りかえタイミングや、相切りかえの際のソフトスイッチ駆動の区間が誤検出される。そこでオフセット補正回路１６は、第５信号Ｓ５のオフセットをデジタル信号処理によって補正し、第６信号Ｓ６を生成する。
【００２４】
図２は、オフセット補正回路１６の構成を示す回路図である。オフセット補正回路１６は、オフセット補正回路５０、オフセット量制御部５２を含む。オフセット補正回路５０はデジタル加減算器であり、第５信号Ｓ５に補正量ΔＣＭＰを加算（減算）することによってシフトし、第６信号Ｓ６を出力する。オフセット量制御部５２は、第６信号Ｓ６にもとづいて補正量ΔＣＭＰを示すデータを生成する。
【００２５】
図３は、オフセット補正回路１６の処理を示す波形図である。図２には、オフセットのキャンセルが完全でない場合の第６信号Ｓ６が示される。オフセット量制御部５２のサンプリング部５４は、第６信号Ｓ６のピーク付近のタイミングＴ１における値ＤＰＥＡＫと、ボトム付近のタイミングＴ２における値ＤＢＯＴＴＯＭをサンプリングする。サンプリングはピークとボトムにおいて少なくとも１回ずつ行われる。図１のオフセット補正回路１６においては、複数回、たとえばピークとボトムそれぞれで４回サンプリングずつが行われる。タイミング検出回路９０は、第５信号Ｓ５に応じた信号もとづき、サンプリング部５４がサンプリングを行うべきタイミングを検出し、そのタイミングＴ１、Ｔ２を指示するタイミング制御信号Ｓ９０を出力する。
【００２６】
ホール信号Ｈ＋、Ｈ−の周期は、ファンモータ６の回転数に応じて時々刻々と変化する。したがって、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−の振幅を取得する際に、ピークもしくはボトムとなるタイミングＴ１、Ｔ２は、回転数に応じて変化する。したがってタイミング検出回路９０には、回転数に追従してタイミングＴ１、Ｔ２を検出する機能が求められる。
【００２７】
たとえば、タイミング検出回路９０は、カウンタ、演算器、ラッチ回路、比較器を含んでもよい。カウンタは、第５信号もしくはそれに応じた第６信号、あるいは第７信号の周期を測定する。演算器は、周期に相当するカウント値に、所望のタイミングに応じた係数を乗じた値を算出し、それをラッチ回路に保持させる。比較器は、カウンタのカウント値がラッチ回路に保持される値に達するごとに、タイミング信号をアサートしてもよい。
【００２８】
オフセット量制御部５２は、サンプリングされたピーク値ＤＰＥＡＫとボトム値ＤＢＯＴＴＯＭにもとづいて補正量ΔＣＭＰを決定する。具体的には、積分器５６はピーク値ＤＰＥＡＫとボトム値ＤＢＯＴＴＯＭを順次加算する積分器である。補正量決定部５８は、加算結果Ｘに応じた補正量ΔＣＭＰを出力する。たとえば補正量決定部５８は、加算結果Ｘに所定の係数、たとえば利得Ｇ＝１／１０を乗じた値を補正量ΔＣＭＰとする。この係数を２ｎにとった場合、補正量決定部５８はビットシフト回路で構成できる。
【００２９】
積分器５９は、補正量ΔＣＭＰを積分し、オフセット補正回路５０へと出力する。
オフセット補正回路１６は、入力信号Ｓ５のオフセットを計算し、そのオフセットを減算することで出力信号のオフセットがゼロとなるようにフィードバックループが形成され、そのループ内には積分特性を有する積分器５９が挿入される。オフセット計算はホールセンサの電気角１周期に１回実行されるため、この周期が積分器５９を動作させるサンプリング周波数を与える。このオフセット補正回路１６の特性はハイパスフィルタの特性を示す。
【００３０】
もし、ホール信号のオフセットがゼロであれば、サンプリングされたデータの総和Ｘはゼロとなる。ホール信号Ｈ＋、Ｈ−が正方向にオフセットされている場合、総和は正の値を、負方向にオフセットされている場合、総和Ｘは負の値をとる。
【００３１】
たとえば、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−が正方向にオフセットされていると仮定する。このとき、４回サンプリングされたピーク値ＤＰＥＡＫが１０，１０，１０，１０、ボトム値ＤＢＯＴＴＯＭが−５，−５，−５，−５であったとする。この場合、データの総和Ｘは
１０×４−５×４＝２０
となるから、補正量ΔＣＭＰは、総和２０に１／１０を乗じた２となる。オフセット補正回路５０は、第５信号Ｓ５から補正量ΔＣＭＰ＝２を減算する。積分器５６の出力Ｘは、ホール信号の周期ごとにリセットされる。
【００３２】
オフセット補正回路１６が、ホール信号の周期ごとにこの処理を繰り返し行うことにより、第６信号Ｓ６はゼロを中心としたオフセットフリーの信号を得ることができる。
【００３３】
図１に戻る。振幅制御回路１８は、第６信号Ｓ６の振幅を所定の目標値ＲＥＦに安定化するとともに、その値を絶対値化し、第７信号Ｓ７を生成する。図１では、振幅の安定化を行う振幅補正回路２０と、絶対値化を行う絶対値回路２２が順に接続されている。振幅の安定化と絶対値化の処理の順序は特に限定されないため、絶対値回路２２を振幅補正回路２０の前段に配置してもよい。
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）は、図１の振幅補正回路２０の構成例を示す回路図である。図４（ａ）、（ｂ）の振幅補正回路２０ａ、２０ｂは、デジタル乗算器３０と係数制御部３２を含む積和演算器であり、自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。
【００３５】
デジタル乗算器３０は、その入力信号Ｓ３０に可変係数Ｋを乗算する。係数制御部３２は、デジタル乗算器３０の出力信号Ｓ３２の振幅Ａを目標値ＲＥＦと比較し、振幅Ａが目標値ＲＥＦより大きいとき、可変係数Ｋを所定値Δｋ低下させ、振幅Ａが目標値ＲＥＦより小さいとき、可変係数Ｋを所定値Δｋ増加させる。
【００３６】
図４（ａ）の係数制御部３２ａは、振幅検出部３４、デジタル減算器３６、符号判定部３８、デジタル加算器４０、遅延回路４２を含む。振幅検出部３４は、たとえばデジタル乗算器３０の出力信号Ｓ３２の波形のピークのタイミングおよびボトムのタイミングの少なくとも一方、もしくは両方において、信号Ｓ３２の値をサンプリングし、デジタル乗算器３０の出力信号Ｓ３２の振幅を示す振幅データＳ３４を生成する。サンプリングのタイミングは、上述したタイミング検出回路９０が発生するタイミング制御信号Ｓ９０によって指示されてもよい。
【００３７】
デジタル減算器３６は、デジタル乗算器３０の出力信号Ｓ３２の振幅Ａと、目標値ＲＥＦの差分を示す第８信号Ｓ８（＝ＲＥＦ−Ａ）を生成する。符号判定部３８は、第８信号Ｓ８の符号に応じて、正または負の所定値Δｋを出力する。具体的には第８信号Ｓ８の符号が正のとき、つまりＲＥＦ＞Ａのときに、正の所定値Δｋ（たとえば＋１）を出力し、第８信号Ｓ８の符号が負のとき、つまりＲＥＦ＜Ａのときに、負の所定値Δｋ（たとえば−１）を出力する。なお、目標値ＲＥＦと振幅Ａが等しい場合、つまり差分がゼロの場合の所定値Δｋは、０、＋１、−１のいずれとしてもよい。
【００３８】
デジタル加算器４０は、符号判定部３８から出力される所定値Δｋを、可変係数Ｋと加算する。遅延回路４２は、デジタル加算器４０の出力データＳ４０を１サンプル時間遅延させ、デジタル加算器４０およびデジタル乗算器３０へと出力する。
【００３９】
図４（ａ）の構成によれば、振幅Ａと目標値ＲＥＦの大小関係に応じて、一定のステップΔｋで係数を変化させることができ、系はやがて振幅Ａと目標値ＲＥＦが一致するように収束する。つまり、振幅Ａを一定値に安定化することができる。
【００４０】
目標値ＲＥＦをデジタル乗算器３０の入力信号Ｓ３０の値で除算し、除算結果に応じた利得で入力信号Ｓ３０を増幅することにより、デジタル乗算器３０の出力信号Ｓ３２の振幅を、目標値ＲＥＦと一致させることも可能である。しかしながらこの手法では除算演算が必要となる。実施の形態に係る振幅補正回路２０では、除算演算を行わずに、振幅を一定に保つことができるため、除算器を用いる場合比べて回路面積を削減できるという利点がある。
【００４１】
目標値ＲＥＦを適切に選ぶことにより、係数制御部３２をさらに簡略化することができる。具体的には、目標値ＲＥＦは、バイナリデータの下位ｍビットがオール１もしくはオール０となる値となるように選択するとよい。言い換えれば目標値ＲＥＦは、桁上がり（桁下がり）の境界に設定することが望ましい。
【００４２】
図４（ｂ）では、目標値ＲＥＦが[０１００００００]（下位６ビットがオール０）もしくは[００１１１１１１]（下位６ビットがオール１）である場合、つまり目標値ＲＥＦを振幅Ａの正のフルスケールの略１／２とした場合の構成を示す。図４（ｂ）の係数制御部３２ｂは、図４（ａ）のデジタル減算器３６、符号判定部３８に代えて演算器４４を備える。
【００４３】
演算器４４は、デジタル乗算器３０の出力信号Ｓ３２の振幅Ａを示すデータＳ３４の特定ビット（下位（ｍ＋１）ビット目）の値にもとづいて、正または負の所定値Δｋを出力する。演算器４４は、振幅Ａの上位２ビットＡ［７：６］を参照し、Ａ［７：６］＝"０１"のときΔｋ＝−１を、Ａ［７：６］＝"００"のときΔｋ＝＋１を出力する。最上位ビット（下位第（ｍ＋２）ビット目）は冗長であるから、下位第（ｍ＋１）ビット目Ａ［６］のみにもとづいて所定値Δｋを生成してもよい。
【００４４】
目標値ＲＥＦを"０１００００００"であると理解すれば、ＲＥＦ＝ＡのときにΔｋ＝＋１を出力していることになる。目標値ＲＥＦを"００１１１１１１"であると理解すれば、ＲＥＦ＝ＡのときΔｋ＝−１を出力していると理解できる。
【００４５】
このように目標値ＲＥＦを特殊な値に選ぶことにより、ビット比較のみで係数Ｋを制御できるため、振幅補正回路２０を図４（ａ）よりも簡素化できる。
【００４６】
図１に戻る。制御信号生成部２４は、振幅制御回路１８からの第７信号Ｓ７を受け、それにもとづいて制御信号ＳＣＮＴ（Ｓ６０、Ｓ６４）を生成する。たとえば制御信号生成部２４は、ＦＧ信号発生部６０、パルス変調器６４および演算器６８を備える。
【００４７】
ＦＧ信号発生部６０は、ホール信号の前半周期において第１レベル（たとえばハイレベル）、後半周期において第２レベル（たとえばローレベル）をとる制御信号（ＦＧ信号ともいう）Ｓ６０を生成する。たとえばＦＧ信号発生部６０は、第７信号Ｓ７がゼロ付近のしきい値ＴＨ０を跨ぐたびに制御信号Ｓ６０のレベルを変化させる。
【００４８】
なお、駆動区間と回生区間の切り替わりを検出する必要がある場合には、第７信号Ｓ７を所定のしきい値ＴＨ１と比較する回生区間検出コンパレータを設けてもよい。この場合、回生区間検出コンパレータの出力信号は、回生区間において第１レベル（ローレベル）、駆動区間において第２レベル（ハイレベル）をとる。
【００４９】
パルス変調器６４の前段には、演算器６８が設けられる。演算器６８は、第７信号Ｓ７に、ファンモータ６をＰＷＭ駆動する際のデューティ比、つまりファンモータ６の回転数を指示するデューティ比制御信号ＳＤＵＴＹを乗ずる。
【００５０】
たとえばパルス変調器６４は、第７信号Ｓ７’のレベルに応じたデューティ比を有する制御パルス信号Ｓ６４を生成する。たとえばパルス変調器６４は、ＰＷＭコンパレータおよび発振器を含む。発振器は、のこぎり波もしくは三角波状の周期信号を発生する。発振器は、たとえばデジタルカウンタで構成することができる。制御パルス信号Ｓ６４の周波数は、電子機器１のユーザが認識しうる不快な可聴ノイズが発生しないように、可聴帯域より高いことが望ましく、２０ｋＨｚ以上とすることが望ましい。回路のばらつきを考慮すると、その２倍以上の５０ｋＨｚ程度が好ましい。ＰＷＭコンパレータは、演算器６８によって振幅が調節された第７信号Ｓ７’を周期信号と比較し、パルス幅変調された制御パルス信号Ｓ６４を生成する。
【００５１】
パルス変調器６４の構成は特に限定されず、たとえばカウンタを用いて構成してもよい。
【００５２】
ドライバ回路２６は、制御信号ＳＣＮＴ（Ｓ６０、Ｓ６４）にもとづいてファンモータ６を駆動する。ドライバ回路２６は、たとえばロジック部２６ａ、プリドライバ回路２６ｂおよびＨブリッジ回路２６ｃを含んでいる。ドライバ回路２６の構成は特に限定されず、従来のアナログ回路で構成される駆動ＩＣと同様の回路を利用できる。
【００５３】
ドライバ回路２６は、ＦＧ信号Ｓ６０のレベルに応じて対角に配置されるスイッチのペアＭ１、Ｍ４またはペアＭ２、Ｍ３を交互に駆動対象に選択する。ドライバ回路２６は、回生区間において、Ｈブリッジ回路を選択されたスイッチのペアを制御パルス信号Ｓ６４にもとづいてＰＷＭ駆動する（ソフトスイッチング）。またドライバ回路２６は、駆動区間において、ファンモータ６をその目標トルクに応じたデューティ比でＰＷＭ駆動する。
【００５４】
以上が駆動ＩＣ１００の構成である。続いてその動作を説明する。
図５（ａ）〜（ｆ）は、図１の駆動ＩＣ１００の各ブロックの動作を示す波形図である。図５（ａ）に示されるように、第５信号Ｓ５のオフセットがオフセット補正回路１６によって補正される。続いて振幅制御回路１８は、図５（ｂ）に示すように第６信号Ｓ６の振幅を目標値ＲＥＦと一致するように補正する。続いて図５（ｃ）に示すように振幅補正回路２０によって第６信号Ｓ６が絶対値化され、第７信号Ｓ７が生成される。
【００５５】
ＦＧ信号発生部６０は、第７信号Ｓ７にもとづき、図５（ｄ）に示すＦＧ信号Ｓ６０を発生する。図５（ｅ）、（ｆ）に示すように、パルス変調器６４は、たとえば第７信号Ｓ７’と周期信号Ｓ６６を比較することにより、パルス幅変調された制御パルス信号Ｓ６４を生成する。
【００５６】
図５（ｅ）、（ｆ）では、第７信号Ｓ７’の振幅が異なっており、図５（ｅ）はデューティ比制御信号ＳＤＵＴＹが１（＝１００％）の場合を示す。図５（ｆ）は、デューティ比制御信号ＳＤＵＴＹが１より小さい場合を示す。デューティ比制御信号ＳＤＵＴＹの値が変化すると、第７信号Ｓ７’の振幅が変化し、それに応じて制御パルス信号Ｓ６４のデューティ比が変化することがわかる。
【００５７】
ドライバ回路２６は、制御信号ＳＣＮＴ（Ｓ６０、Ｓ６４）にもとづいてファンモータ６を駆動する。図１の駆動ＩＣ１００によれば、ホール信号Ｓ１、Ｓ２をデジタルデータに変換し、ホール信号のオフセットキャンセルし、振幅補正を行うことにより、ホールセンサのばらつきなどの影響を低減しつつ、ファンモータ６を駆動することができる。
【００５８】
また、駆動ＩＣ１００をデジタル回路で構成できるため、アナログ回路で構成した場合に比べて、半導体製造プロセスの微細化にともなうチップシュリンクの恩恵を受けることができ、小型化、低コスト化が実現できる。また、デジタル信号処理を行うことにより、従来のアナログ回路で構成される駆動ＩＣと比べて、素子ばらつきの影響を受けにくいという利点がある。
【００５９】
駆動ＩＣをアナログ回路で構成する場合、ホールセンサ８からのホール信号Ｈ＋、Ｈ−のオフセットや振幅のばらつきの影響を低減するために、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−を高い利得で増幅するのが一般的であった。これにより図１の第７信号Ｓ７に相当する信号（Ｓ７＊と記す）のピークとボトムは、図５（ｅ）に一点鎖線で示すように歪み、台形に近い波形となる。信号Ｓ７＊は相の切り替わりの区間における傾きが急峻すぎるため、制御パルス信号Ｓ６４に相当する信号のデューティ比を、図５（ｅ）に示すように緩やかに変化させることが困難であった。
【００６０】
これに対して図１の駆動ＩＣ１００によれば、制御パルス信号Ｓ６４のデューティ比を緩やかに変化させることができるため、相の切りかえをスムーズに行うことができ、ファンモータ６が発するノイズを低減することができる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、温度に応じた、あるいは外部からの制御信号にもとづくファンモータ６の回転制御について説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施の形態に係る駆動ＩＣ１００の構成を示す回路図である。
【００６２】
図６（ａ）〜（ｃ）では、図１と共通する回路ブロックは適宜省略している。図６（ａ）は、温度に応じた回転数制御を行う駆動ＩＣ１００ａの構成を示す回路図である。
駆動ＩＣ１００ａは、サーミスタ用端子ＴＨと、第３Ａ／ＤコンバータＡＤＣ３と、制御指令回路７２と、を備える。
【００６３】
サーミスタ用端子ＴＨには、基準電圧ＶＲＥＦによってバイアスされたサーミスタＲＴＨが接続され、温度に応じたアナログの温度検出電圧ＶＴＨが入力される。第３Ａ／ＤコンバータＡＤＣ３は、温度検出電圧ＶＴＨをアナログデジタル変換し、温度に応じたデジタルの第９信号Ｓ９（ＳＴＨ）を生成する。制御指令回路７２は、第９信号Ｓ９に応じてＰＷＭ駆動のためのデューティ比を示す第１０信号Ｓ１０を生成する。第１０信号Ｓ１０の値は、温度が高いほど大きく、温度が低いほど小さい。この第１０信号Ｓ１０は、図１に示されるデューティ比制御信号ＳＤＵＴＹに相当する信号であり、制御信号生成部２４の演算器６８へと入力される。
【００６４】
その結果、制御信号生成部２４によって生成される制御パルス信号Ｓ６４は、温度に応じてパルス幅変調される。ドライバ回路２６は、制御パルス信号Ｓ６４に応じて、言い換えれば第１０信号Ｓ１０に応じてファンモータ６をＰＷＭ駆動する。
【００６５】
図６（ａ）の駆動ＩＣ１００ａによれば、温度が高いほどファンモータ６の回転数を高め、ＣＰＵ４を適切に冷却することができる。
【００６６】
図６（ｂ）は、外部からのデューティ比制御電圧に応じた回転数制御を行う駆動ＩＣ１００ｂの構成を示す回路図である。デューティ比制御電圧ＶＤＵＴＹは、ファンモータ６をＰＷＭ駆動する際のデューティ比、言い換えれば回転数の目標値に応じたレベルを有する。デューティ比制御電圧ＶＤＵＴＹは、デューティ比制御端子ＤＵＴＹに入力される。
第４Ａ／ＤコンバータＡＤＣ４は、デューティ比制御電圧ＶＤＵＴＹをアナログデジタル変換し、デジタルの第１１信号Ｓ１１を生成する。制御指令回路７８は、第１１信号Ｓ１１に応じて、ＰＷＭ駆動のためのデューティ比を示す第１２信号Ｓ１２を生成する。
【００６７】
図６（ｂ）の駆動ＩＣ１００ｂによれば、外部からの制御電圧ＶＤＵＴＹに応じてファンモータ６の回転数を制御できるため、冷却装置２の設計者に柔軟なプラットフォームを提供できる。
【００６８】
図６（ｃ）は、温度および外部からのデューティ比制御電圧に応じた回転数制御を行う駆動ＩＣ１００ｃの構成を示す回路図である。図６（ｃ）の駆動ＩＣ１００ｃは、図６（ａ）、（ｂ）の駆動ＩＣ１００ａ、１００ｂの組み合わせであり、制御指令合成回路８０は、第９信号Ｓ９、第１１信号Ｓ１１の両方にもとづいて、ＰＷＭ駆動のデューティ比を示す第１３信号Ｓ１３を生成する。図６（ｃ）の駆動ＩＣ１００ｃによれば、制御電圧ＶＤＵＴＹと温度にもとづいてファンモータ６の回転数を制御できる。
【００６９】
（第３の実施の形態）
冷却対象のＣＰＵの発熱量やその温度、熱暴走のしきい値温度などは、ＣＰＵ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、冷却対象に応じて柔軟に設定できることが望ましい。第３の実施の形態では、柔軟な回転数制御を提供する技術について説明する。
【００７０】
図７は、第３の実施の形態に係る駆動ＩＣ１００ｄの構成の一部を示す回路図である。
図７の駆動ＩＣ１００ｄは、図６（ｂ）、（ｃ）のデューティ比制御端子ＤＵＴＹに代えて、ＰＷＭパルス信号入力端子ＰＷＭを備え、この端子にはパルス幅変調された外部ＰＷＭ信号ＰＷＭが入力される。駆動ＩＣ１００は、外部ＰＷＭ信号のデューティ比に応じてファンモータ６をＰＷＭ駆動する。外部ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比は０〜１００％の範囲を取り得る。
【００７１】
駆動ＩＣ１００ｄは、外部ＰＷＭ信号ＰＷＭのデューティ比および温度ｔｅｍｐに応じて、ファンモータ６をＰＷＭ駆動する。図８は、図７駆動ＩＣ１００ｄのＰＷＭ制御を示す図である。図８の横軸は外部ＰＷＭ信号のデューティ比（入力デューティ比ＤＵＴＹＩＮ）を、縦軸はＰＷＭ駆動のデューティ比（出力デューティ比ＤＵＴＹＯＵＴ）を示す。
【００７２】
図８に示すように、駆動ＩＣ１００ｄは、入力デューティ比が最小デューティ比ＭＩＮＤＵＴＹより低いとき、ファンモータ６を最小デューティ比ＭＩＮＤＵＴＹで駆動する。入力デューティ比ＤＵＴＹＩＮが最小デューティ比ＭＩＮＤＵＴＹより高くなると、温度に応じて定まる傾きαに従って出力デューティ比ＤＵＴＹＯＵＴが増加する。傾きαは以下のように設定される。
【００７３】
（１）  ｔｅｍｐ＞ＴＵＰＰＥＲ
α０＝１
（２）  ｔｅｍｐ＜ＴＬＯＷＥＲ
αｎ＝（ＭＩＮ１００Ｐ−ＭＩＮＤＵＴＹ）／（１００−ＭＩＮＤＵＴＹ）
【００７４】
（３）  ＴＬＯＷＥＲ≦ｔｅｍｐ≦ＴＵＰＰＥＲ
この範囲における傾きαｋは、温度ｔｅｍｐに応じて段階的に、たとえばｎ＝１６段階で切りかえられる。つまりα３は、
αｋ＝（α０−αｎ）／ｎ×ｋ
で与えられる。
【００７５】
図７に戻る。駆動ＩＣ１００ｄには、ＭＩＮ１００Ｐ、ＭＩＮＤＵＴＹ、ＴＬＯＷＥＲ、ＴＵＰＰＥＲを指定するアナログ電圧が与えられる。
【００７６】
駆動ＩＣ１００ｄは、基準電源１１４、Ａ／ＤコンバータＡＤＣ３、ＡＤＣ５〜ＡＤＣ７、ＰＷＭ指令ロジック変換回路１１６、制御指令合成回路８０を備える。
【００７７】
基準電源１１４は基準電圧ＶＲＥＦを生成し、基準電圧端子ＲＥＦから出力する。外付け抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、基準電圧ＶＲＥＦを分圧し、サーミスタ制御最低出力デューティ設定電圧ＶＭＩＮＴおよびＰＷＭ制御最低出力デューティ設定電圧ＶＭＩＮＰを生成し、それぞれをサーミスタ制御最低出力デューティ設定入力端子ＭＩＮＴおよびＰＷＭ制御最低出力デューティ設定入力端子ＭＩＮＰへと入力する。内部抵抗Ｒ１０、Ｒ１１は、基準電圧ＶＲＥＦを分圧し、基準電圧ＶＲＥＦ’を生成する。
【００７８】
Ａ／ＤコンバータＡＤＣ５〜ＡＤＣ７はそれぞれ、電圧ＶＲＥＦ’、ＶＭＩＮＴ、ＶＭＩＮＰ、をアナログ／デジタル変換し、データ信号ＳＲＥＦ、ＳＭＩＮＴ、ＳＭＩＮＰ、ＳＳＳを生成する。加減算器ＡＤＤ１０〜ＡＤＤ１２はそれぞれ、データ信号ＳＭＩＮＴ、ＳＭＩＮＰ、ＳＴＨ、ＳＴＳＳからデータＳＲＥＦを減算して値をシフトし、データ信号ＭＩＮ１００Ｐ、ＭＩＮ＿ＤＵＴＹ、ｔｅｍｐを生成する。
【００７９】
ＰＷＭ指令ロジック変換回路１１６は、外部ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた値を示すデータ信号ＳＰＷＭを生成する。ＰＷＭ指令ロジック変換回路１１６は、ＰＷＭ信号のデューティ比０〜１００％を、Ｌビットの信号ＳＰＷＭに変換する。たとえばＬ＝７ビットのとき、デューティ比０〜１００％はデジタル値０〜１２７に変換される。
【００８０】
制御指令合成回路８０は、制御データＳＰＷＭ、データ信号ＭＩＮ１００Ｐ、ＭＩＮ＿ＤＵＴＹ、ｔｅｍｐにもとづき、デューティ比制御信号ＳＤＵＴＹを生成する。
【００８１】
制御指令合成回路８０は、傾き算出部１４１、第１演算器１４２、第２演算器１４３、第３演算器１４４、符号判定部１４５、セレクタ１４６を備える。
傾き算出部１４１は、上述した規則にもとづき、傾きαを算出する。
第１演算器１４２は、データＳＰＷＭからＭＩＮ＿ＤＵＴＹを減ずる。第２演算器１４３は、第１演算器１４２の出力データ（ＳＰＷＭ−ＭＩＮ＿ＤＵＴＹ）に傾きαを乗ずる。第３演算器１４４は、ＭＩＮ＿ＤＵＴＹとα×（ＳＰＷＭ−ＭＩＮ＿ＤＵＴＹ）を加算する。
【００８２】
符号判定部１４５は、第１演算器１４２の演算結果（ＳＰＷＭ−ＭＩＮ＿ＤＵＴＹ）の符号を判定する。セレクタ１４６は、符号ｓｉｇｎが正のとき、つまりＳＰＷＭ＞ＭＩＮＤＵＴＹのとき、入力（０）側のデータ
α×（ＳＰＷＭ−ＭＩＮ＿ＤＵＴＹ）＋ＭＩＮ＿ＤＵＴＹ
を選択する。セレクタ１４６は、符号ｓｉｇｎが負のとき、入力（１）側のデータＭＩＮ＿ＤＵＴＹを選択する。セレクタ１４６の出力データＳＤＵＴＹは、パルス変調器へと出力される。
【００８３】
図７の駆動ＩＣ１００ｄによれば、図８に示す特性にしたがい、外部ＰＷＭ信号ＰＷＭおよび温度にもとづいて、ファンモータ６の回転数を好適に制御することができる。具体的には、ファンモータ６の最低回転数、回転数の温度依存性を、デジタル制御によって独立に設定することができる。
【００８４】
図９は、ＰＷＭ指令ロジック変換回路１１６の構成を示す回路図である。ＰＷＭ指令ロジック変換回路１１６は、レベル変換回路１５０と、デジタルフィルタ１５２を備える。
【００８５】
外部ＰＷＭ信号ＰＷＭのハイレベルは１に、ローレベルは０に変換される。これはＣＭＯＳ入力に外部ＰＷＭ信号を入力すればよい。レベル変換回路１５０は、レベル変換回路１５０は、１／０信号に変換された外部ＰＷＭ信号に、係数２Ｌを乗算する。Ｌ＝７のとき、外部ＰＷＭ信号の１／０はそれぞれ１２８／０に変換され、後段のデジタルフィルタ１５２に入力される。
【００８６】
デジタルフィルタ１５２は、１次ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型ローパスフィルタであり、直列に設けられた第４演算器１５３、遅延回路１５４、第５演算器１５６を備える。
【００８７】
遅延回路１５４は、ビット幅（Ｌ＋ｎ）を有し、ある周期ＴＣＬＫを有するクロック信号ＣＬＫと同期して、第４演算器１５３の出力データを遅延時間ＴＣＬＫ、遅延させる。
【００８８】
第４演算器１５３は、遅延回路１５４の出力データに、係数２−ｎを乗算する。定数ｎは、ローパスフィルタの周波数特性を決定する。第４演算器１５３、第５演算器１５６は、入力データをビットシフトするビットシフタで構成してもよい。
【００８９】
第４演算器１５３は、レベル変換回路１５０の出力データ、遅延回路１５４の出力データを加算し、第５演算器１５６の出力データを減算して、演算結果を遅延回路１５４に出力する。
【００９０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、図９のＰＷＭ指令ロジック変換回路の動作を示す図である。図１０（ａ）は、外部ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％のときの、データ信号ＳＰＷＭを示す。ｎの値を変えることにより、フィードバックループのゲイン（応答性）と、リップルが変化する。
【００９１】
クロック信号ＣＬＫの周波数ｆＣＬＫを検討する。外部ＰＷＭ信号をＬビットにてデューティ比に変換する場合、１／２Ｌ以下の精度で正しく変換することが望ましい。たとえばＬ＝７ビット（０〜１２７）にてデューティ比に変換する場合、１／１２８≒１％以下の精度が望ましい。ＰＷＭ信号のキャリア周波数ｆＰＷＭを２８ｋＨｚと仮定すると、クロック信号ＣＬＫの周波数ｆＣＬＫをこの２Ｌ（＝１２８）倍、つまり３．６ＭＨｚ以上にすれば、データをとりこぼすことなく、外部ＰＷＭ信号の１周期ごとに、１つのデータ信号ＳＰＷＭを生成することができる。これによってビートの発生を防止できる。
【００９２】
続いてフィルタリングの係数ｎについて検討する。図１０（ｂ）は、ＰＷＭ指令ロジック変換回路１１６のローパスフィルタ特性を示す図である。出力データＳＰＷＭのリップルを１ステップ以内とするためには、利得Ｇ＝１／１２８＝−４２ｄＢ程度が目安となる。ｎ＝１２とした場合、外部ＰＷＭ信号ＰＷＭのキャリア周波数ｆＰＷＭが２１ｋＨｚときに、−３８．５ｄＢ程度の除去率が得られ、キャリア周波数ｆＰＷＭがさらに高くなれば、−４２ｄＢより低い除去率を得ることができる。
【００９３】
（第４の実施の形態）
図１１は、第４の実施の形態に係る駆動ＩＣ１００ｅを用いた冷却装置２の構成を示すブロック図である。第４の実施の形態に係る駆動ＩＣ１００ｅでは、上述した第１〜第３の実施の形態で説明した技術が利用されている。以下、駆動ＩＣ１００ｅの各ブロックについて説明する。
【００９４】
電源端子Ｖｃｃ、接地端子ＧＮＤは、外部電源３に接続され、電源電圧および接地電圧を受ける。
【００９５】
バンドギャップリファレンス回路１０２は、基準電圧ＶＢＧＲを生成する。内部電源１０４は、たとえばリニアレギュレータであり、基準電圧ＶＢＧＲを受け、その値に応じて安定化された内部電源電圧ＶＤＤＩＮＴを生成する。自走発振回路１０６は、所定の周波数のクロック信号ＣＬＫを発生する。
【００９６】
パワーオンリセット回路１０８は、電源電圧Ｖｃｃを所定のしきい値電圧と比較することによりパワーオンリセット信号ＳＰＯＲを発生する。低電圧誤動作防止回路（ＵＶＬＯ：Under Voltage Lock Out）１１０は、電源電圧Ｖｃｃを所定のしきい値電圧と比較することによりＵＶＬＯ信号ＳＵＶＬＯを発生する。信号ＳＰＯＲおよびＳＵＶＬＯは、回路保護に利用される。
【００９７】
ホールバイアス電源１１２は、ホールバイアス電圧ＶＨＢを生成し、ホールバイアス端子ＨＢから出力する。このホールバイアス電圧ＶＨＢは、ホールセンサ８に供給される。
【００９８】
駆動ＩＣ１００は、ファンモータ６の回転開始時において緩やかに回転数を上昇させるソフトスタート機能を備える。ソフトスタートの期間は、ソフトスタート時間設定電圧ＶＴＳＳに応じて定められる。外付け抵抗Ｒ５、Ｒ６は、基準電圧ＶＲＥＦを分圧し、ソフトスタート時間設定電圧ＶＴＳＳを生成し、ソフトスタート時間設定入力端子ＳＳに入力する。Ａ／ＤコンバータＡＤＣ８は、ソフトスタート設定電圧ＶＴＳＳをアナログ／デジタル変換し、データ信号ＳＴＳＳを生成する。加減算器ＡＤＤ１３は、データ信号ＳＴＳＳからデータＳＲＥＦを減算して値をシフトし、データＳＴＳＳ’を出力する。
【００９９】
ソフトスタート設定回路１２２はファンモータ６の駆動開始時に、ソフトスタート期間を指定する信号ＳＴＳＳ’にもとづき、その値に応じた傾きで時間とともに緩やかに上昇するソフトスタート設定信号ＳＳＳを生成する。
【０１００】
クイックスタート検出回路１１８は、外部ＰＷＭ信号ＰＷＭによるモータ停止状態かモータ異常によるモータ停止状態かを検出して前者の場合、ロック保護機能を解除する。クイックスタート機能によって、ＰＷＭによるモータ停止状態においてＰＷＭ信号“H”が入力されると、モータは直ちに回転を開始する。
【０１０１】
制御指令合成回路８０は、信号ＳＭＩＮＴ’、ＳＭＩＮＰ’、ＳＴＨ’、ＳＰＷＭ、ＳＱＳを受け、それらを合成して、ファンモータ６をＰＷＭ駆動する際のデューティ比を指示する制御信号ＳＤＵＴＹを生成する。
【０１０２】
出力電流検出端子ＲＮＦには、外付けの検出抵抗Ｒｓが接続される。この検出抵抗Ｒｓには、ファンモータ６に流れる電流Ｉｍに応じた電圧降下（検出電圧）ＶＣＳが発生する。検出電圧ＶＣＳは、駆動ＩＣ１００の検出電流入力端子ＣＳに入力される。第９Ａ／ＤコンバータＡＤＣ９は、検出電圧ＶＣＳをデジタル値の検出信号ＳＣＳに変換する。電流制限設定回路１２０は、ファンモータ６に流れる電流Ｉｍの上限値を示すデータＳＩＭＡＸを生成する。
【０１０３】
加減算器ＡＤＤ１５およびＡＤＤ１６は、検出信号ＳＣＳから信号ＳＩＭＡＸ、ＳＳＳを順に減算し、電流上限信号ＳＳＣ’を生成する。この電流上限信号ＳＳＣ’によって、ファンモータ６をＰＷＭ駆動する際のデューティ比が制限され、ファンモータ６に流れる電流Ｉｍが信号ＳＩＭＡＸに応じた電流値以下に制限されるとともに、起動時においては、ソフトスタートが実現できる。
【０１０４】
演算器８２は、すでに説明したように振幅制御回路１８から出力される第７信号Ｓ７にもとづき、ＦＧ信号（Ｓ６０）を生成する。オープンコレクタ出力回路１３８は、ＦＧ信号を回転数パルス出力端子ＦＧから出力する。
【０１０５】
駆動ＩＣ１００はロック保護機能を備える。ロック保護・自動復帰回路（以下、ロック保護回路と称する）１２８はＦＧ信号を監視し、モータの異常による停止を検出し、異常状態を示す検出信号（ロックアラーム信号）ＡＬを生成する。オープンコレクタ出力回路１４０は、ロックアラーム信号ＡＬをロックアラーム出力端子ＡＬから出力する。
【０１０６】
サーマルモニタ回路１２４は、駆動ＩＣ１００のチップ温度を監視し、チップ温度に応じたチップ温度電圧ＶＴを生成する。Ａ／ＤコンバータＡＤＣ１０は、チップ温度電圧ＶＴをアナログ／デジタル変換し、チップ温度信号ＳＴを生成する。サーマルシャットダウン回路１２６は、チップ温度信号ＳＴが所定のしきい値より高いとき、つまり駆動ＩＣ１００が温度異常状態にあるとき、サーマルシャットダウン信号ＴＳＤをアサートする。
【０１０７】
演算器８２は、第７信号Ｓ７にデューティ比制御信号ＳＤＵＴＹおよび電流上限信号ＳＳＣ’を乗算し、制御信号Ｓ７’を生成する。また演算器８２は、ロックアラーム信号ＡＬ、もしくはサーマルシャットダウン信号ＴＨＤがアサートされると、制御信号Ｓ７’のレベルをゼロとし、ファンモータ６への通電を停止させる。
【０１０８】
以上が駆動ＩＣ１００ｅの構成である。この駆動ＩＣ１００ｅによれば、外部ＰＷＭ信号のデューティ比および温度に応じてファンモータ６の回転数を制御できる。また、ソフトスタート機能、ロック保護機能、クイックスタート機能を、単一の機能ＩＣで実現できる。
【０１０９】
図１２は、図１１の駆動ＩＣの変形例を示す回路図である。図１１との相違点のみを説明する。駆動ＩＣ１００ｆは、制御指令シリアルデータ入力端子ＳＤＴを備える。この端子ＳＤＴには、メモリ９あるいはＣＰＵが外付けされ、図８で説明したデータＳＭＩＮＴ、ＳＭＩＮＰ、ＳＴＳＳ、ＳＩＭＡＸの少なくともひとつに相当するデータが入力される。受信回路８４は、シリアルデータＳＤＴを受け、制御指令合成回路８０へと出力する。メモリ９は駆動ＩＣ１００ｆに内蔵されてもよい。
【０１１０】
また、検出抵抗Ｒｓが駆動ＩＣ１００ｆに内蔵されている。Ａ／ＤコンバータＡＤＣ９の出力データＳＣＳは制御指令合成回路８０に入力される。制御指令合成回路８０は、検出信号ＳＣＳがシリアルデータＳＤＴに含まれる電流制限設定値を超えないように、デューティ比制御信号ＳＤＵＴＹを生成する。
【０１１１】
図１２の駆動ＩＣ１００ｅでは、メモリやＣＰＵから制御指令シリアルデータ入力端子ＳＤＴに対してデータを与えることにより、駆動ＩＣ１００ｆの設定を変更することができる。
【０１１２】
図１３は、タイミング検出回路９０の構成を示す回路図である。上述したタイミング検出回路９０の構成では、ラッチ回路（メモリ）が必要となるため、回路規模が大きくなるという問題がある。
【０１１３】
タイミング検出回路９０は、ホールセンサ８からのホール信号Ｈ＋、Ｈ−に応じた信号を受け、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−の周期内の所定のタイミングにおいてアサートされるタイミング信号Ｓ９０を生成する。たとえば所定のタイミングは、ホール信号Ｈ＋がピーク付近の値をとるタイミング、ボトム付近の値をとるタイミングであるが、その他のタイミングにも適用できる。
【０１１４】
タイミング検出回路９０は、カウンタ９２、リセット部９４、比較部９６を備える。
タイミング検出回路９０は、クロック信号ＣＬＫと同期した処理を行う。カウンタ９２は、クロック信号ＣＬＫに応じてカウント動作を行うタイマーである。ここではカウンタ９２は、クロック信号ＣＬＫの周期ごとに所定のインクリメント数づつカウントアップする。図１３においてインクリメント数は１０進数で”１”である。
【０１１５】
カウンタ９２は、ラッチ回路９２ａ、加算器９２ｂ、およびセレクタ９５を含む。ラッチ回路９２ａは、入力された値を保持する。加算器９２ｂは、ラッチ回路９２ａの出力データに、インクリメント数”１ｄ”を加算する。加算器９２ｂの出力データは、セレクタ９５を介してラッチ回路９２ａに入力される。ラッチ回路９２ａ、加算器９２ｂ、セレクタ９５を含むループによって、クロック信号ＣＬＫごとに、カウント値ＣＯＵＮＴがインクリメント数ずつカウントアップされていく。
【０１１６】
リセット部９４は、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−の周期ごとに、カウンタ９２のカウント値ＣＯＵＮＴを、リセット直前のカウント値ＣＯＵＮＴに負の係数βを乗じた値にリセットする。たとえばリセット部９４は、演算器９４ａおよびセレクタ９５を含む。演算器９４ａは、カウンタ９２のカウント値ＣＯＵＮＴに、負の係数βを乗じた値を演算する。セレクタ９５は、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−の周期ごとにアサートされる制御信号Ｓ９５を受ける。エッジ検出部９７は、ＦＧ信号（Ｓ６０）のエッジごとに制御信号Ｓ９５をアサートする。
【０１１７】
負の係数βは、所定のタイミングに応じて定めればよい。たとえば周期の１／３のタイミングでタイミング信号をアサートしたい場合、β＝−１／２とすればよい。１／２を乗ずる演算はビットシフタで実現できるため、いわゆる演算回路は不要である。周期の１／２のタイミングでアサートしたい場合、β＝−１とすればよい。一般化すれば、周期を（−β）：１で分割したタイミングが検出される。いわゆる演算回路が利用可能な場合、係数βの値の選択の自由度は高くなる。
【０１１８】
制御信号Ｓ９５がアサートされるたびに、言い換えればホール信号Ｈ＋、Ｈ−の周期ごとに、セレクタ９５は演算器９４ａの出力データを選択し、ラッチ回路９２ａへと出力する。その結果、ラッチ回路９２ａに保持されるカウント値ＣＯＵＮＴがリセットされる。
【０１１９】
比較部９６は、カウンタ９２のカウント値ＣＯＵＮＴがゼロクロスするタイミングごとに、タイミング信号Ｓ９０をアサートする。
【０１２０】
以上がタイミング検出回路９０の構成である。続いてその動作を説明する。図１４は、図１３のタイミング検出回路９０の動作を示す図である。
【０１２１】
カウンタ９２は、制御信号Ｓ９５のエッジごとに、その直前のカウント値ＣＯＵＮＴに負の係数βを乗じた値β×ＣＯＵＮＴにリセットされる。図１３には、説明のためにエッジの間隔、すなわちホール信号Ｈ＋、Ｈ−の周期が大きく変動する場合を示しているが、実際には、隣接する周期はそれほど大きく変化しない。したがって、カウント値ＣＯＵＮＴは周期ごとに、各周期を−β：１で分割するタイミングにおいてゼロクロスする。
【０１２２】
たとえばβ＝−１／２のとき、３３％のタイミングを好適に検出できる。このタイミングは、第５信号Ｓ５もしくはそれに応じた第６信号Ｓ６のピーク付近およびボトム付近に位置する。したがって、オフセット補正回路１６や振幅補正回路２０において必要なタイミングを好適に発生することができる。
【０１２３】
またタイミング検出回路９０は、図１１のロック保護回路１２８としても利用することができる。ロック保護回路１２８は、ウォッチドッグタイマーとも称され、駆動対象のファンモータ６の異常による停止を検出する。
【０１２４】
図１３のタイミング検出回路９０において、ファンモータ６の回転が停止すると、ＦＧ信号Ｓ６０が停止するため、カウンタ９２のカウント値ＣＯＵＮＴはリセットされず、カウント値は増加し続ける。そこで比較部９６は、カウント値ＣＯＵＮＴが所定のしきい値ＴＨ２に達すると、モータの異常状態を示す検出信号（ロックアラーム信号）ＡＬをアサートする。しきい値ＴＨ２はユーザによる設定値であってもよいし、駆動ＩＣ１００自身が保持する固有の値であってもよい。
【０１２５】
図１３のタイミング検出回路９０は、ウォッチドッグタイマー（ロック保護回路１２８）と、タイミング検出回路９０を兼用することができるため、回路面積を削減できる。言い換えれば、タイミング検出回路９０は、従前から駆動ＩＣに設けられているウォッチドッグタイマーのカウンタを流用していると把握することもできる。したがってタイミング検出回路９０を設けることによる回路面積の増大はほとんどないといえる。
【０１２６】
図１３では、カウンタ９２がアップカウンタである場合を説明したが、これをダウンカウンタとしてもよい。
【０１２７】
タイミング検出回路９０の用途は、ピークおよびボトムの検出には限定されず、任意のタイミング検出に利用できる。
【０１２８】
またタイミング検出回路９０の検出対象は、ホール信号Ｈ＋、Ｈ−には限定されず、その他のさまざまな周期的な信号にも利用することができる。たとえばタイミング検出回路９０は、センサレスのモータ駆動回路にも利用できる。具体的には、モータのコイルに生ずる逆起電力を検出する際に、時間的なウィンドウを設定したり、マスク時間を設定したい場合がある。図１３のタイミング検出回路９０は、このような用途に好適に利用できる。
【０１２９】
あるいは、センサレス方式において、多相モータのひとつのコイルに生ずる逆起電力を監視し、その周期を分割することにより、駆動相を切りかえたい場合がある。この場合、タイミング検出回路９０において電気角に応じた係数βを設定することにより、切りかえタイミングを生成できる。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のモータの駆動にも利用可能である。
【０１３２】
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く、または別の集積回路に分けて構成されていてもよく、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。どの部分を集積化するかは、コストや占有面積、用途などに応じて決めればよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１…電子機器、ＡＤＣ１…第１Ａ／Ｄコンバータ、２…冷却装置、ＡＤＣ２…第２Ａ／Ｄコンバータ、ＡＤＣ３…第３Ａ／Ｄコンバータ、４…ＣＰＵ、ＡＤＣ４…第４Ａ／Ｄコンバータ、６…ファンモータ、８…ホールセンサ、１４…差動変換回路、１６…オフセット補正回路、１８…振幅制御回路、２０…振幅補正回路、２２…絶対値回路、２４…制御信号生成部、２６…ドライバ回路、２６ａ…ロジック部、２６ｂ…プリドライバ回路、２６ｃ…Ｈブリッジ回路、３０…デジタル乗算器、３２…係数制御部、３４…振幅検出部、３６…デジタル減算器、３８…符号判定部、４０…デジタル加算器、４２…遅延回路、４４…演算器、５０…オフセット補正回路、５２…オフセット量制御部、５４…サンプリング部、５６…積分器、５８…補正量決定部、６０…ＦＧ信号発生部、６４…パルス変調器、６８…演算器、７２，７８…制御指令回路、８０…制御指令合成回路、８２…演算器、８４…受信回路、９０…タイミング検出回路、９２…カウンタ、９４…リセット部、９６…比較部、１００…駆動ＩＣ、１０２…バンドギャップリファレンス回路、１０４…内部電源、１０６…自走発振回路、１０８…パワーオンリセット回路、１１０…低電圧誤動作防止回路、１１２…ホールバイアス電源、１１４…基準電源、１１６…ＰＷＭ指令ロジック変換回路、１１８…クイックスタート検出回路、１１９…制御指令合成回路、１２０…電流制限設定回路、１２２…ソフトスタート設定回路、１２４…サーマルモニタ回路、１２６…サーマルシャットダウン回路、１２８…ロック保護・自動復帰回路、１３８，１４０…オープンコレクタ出力回路、１４１…傾き算出部、１４２…第１演算器、１４３…第２演算器、１４４…第３演算器、１４５…符号判定部、１４６…セレクタ、１５０…レベル変換回路、１５２…デジタルフィルタ、１５３…第４演算器、１５４…遅延回路、１５６…第５演算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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