(57)【要約】【課題】回転数の変更にともなうオーバーシュートやアンダーシュートを抑制する。【解決手段】周期カウンタ６１０は、駆動対象のモータ３０２の回転数を示す回転数信号ＦＧの周期を測定し、デジタルの測定値ＤＭＥＡＳを生成する。コントローラ６３０は、回転数信号ＦＧの目標周期ＴＲＥＦに応じたデジタルの目標値ＤＲＥＦと測定値ＤＭＥＡＳにもとづいて制御指令ＣＮＴを生成する。コントローラ６３０は、（i）制御指令ＣＮＴを単調に変化させる第１モードと、ＰＩ（比例・積分）制御にもとづいて制御指令ＣＮＴを生成する第２モードと、が切りかえ可能である。【選択図】図２
2019004539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象のモータの回転数を示す回転数信号の周期を測定し、デジタルの測定値を生成する周期カウンタと、
前記回転数信号の目標周期に応じたデジタルの目標値と前記測定値にもとづいて制御指令を生成するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記制御指令を単調に変化させる第１モードと、ＰＩ（比例・積分）制御にもとづいて前記制御指令を生成する第２モードと、が切りかえ可能であることを特徴とする制御回路。
【請求項２】
前記第１モードにおいて前記制御指令は一定の傾きで変化することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
前記第１モードにおいて前記制御指令は所定の関数にしたがって変化することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
【請求項４】
前記第１モードから前記第２モードへの切りかえは、前記目標値に対する前記測定値の比率に応じてトリガされることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制御回路。
【請求項５】
前記第１モードから前記第２モードへの切りかえは、前記目標値と前記測定値の誤差に応じてトリガされることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制御回路。
【請求項６】
前記第２モードから前記第１モードへの切りかえは、前記目標周期の変化に応じてトリガされることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の制御回路。
【請求項７】
前記コントローラは、
前記制御指令を一定の傾きで変化させるランプ波形発生器と、
ＰＩ制御にもとづいて前記制御指令を生成するＰＩ制御器と、
前記ランプ波形発生器と前記ＰＩ制御器を切替えるモードセレクタと、
を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の制御回路。
【請求項８】
前記制御指令は、前記モータを駆動する際のデューティ比を示すことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の制御回路。
【請求項９】
モータと、
請求項１から８のいずれかに記載の制御回路と、
前記制御回路が生成する制御指令に応じて前記モータを駆動するドライバと、
を備えることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項１０】
プロセッサと、
前記プロセッサを冷却するファンモータと、
請求項１から８のいずれかに記載の制御回路と、
前記制御回路が生成する制御指令に応じて前記ファンモータを駆動するドライバと、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
モータの制御方法であって、
駆動対象のモータの回転数を示す回転数信号の周期を測定し、デジタルの測定値を生成するステップと、
前記回転数信号の目標周期に応じたデジタルの目標値と前記測定値にもとづいて制御指令を生成するステップと、
前記制御指令に応じたデューティ比のパルス信号を生成するステップと、
前記パルス信号に応じて前記モータを駆動するステップと、
を備え、
前記制御指令を生成するステップは、前記制御指令を単調に変化させる第１モードと、ＰＩ（比例・積分）制御にもとづいて前記制御指令を生成する第２モードと、が選択可能であることを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
目標回転数と実回転数の比率が所定値に達すると第２モードに遷移することを特徴とする請求項１１に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータの高速化にともない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの演算処理ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の動作速度は上昇の一途をたどっている。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である。
【０００３】
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設置し、冷たい空気を冷却ファンによりＬＳＩあるいはそれに取り付けられたヒートシンクに吹き付ける。
【０００４】
モータの駆動方式には、オープンループでトルク（回転数）を制御する方式と、フィードバックで制御する方式がある。オープンループ制御では、目標回転数に応じた駆動電圧がモータに印加される。一方、フィードバック制御（クローズドループ制御）では、モータの回転数を検出し、回転数の検出値と目標値が近づくように、駆動電圧が調節される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１６４０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、モータのフィードバック制御について検討した結果、以下の課題を認識するに至った。モータのフィードバック制御には、ＰＩ（比例・積分）制御器が用いられる。図１は、ＰＩ制御によるモータの起動波形図である。とある回転数で安定化されているモータの回転数を変更すると、モータは加速あるいは減速する。ＰＩ制御では、図１に示すように、加速時においては、目標回転数を超えるオーバーシュートが発生する。反対に減速時においては、目標値を下回るアンダーシュートが発生する。
【０００７】
この問題を解決するために、目標回転数を切替える際に、不連続とならないように連続的に変化させる方法が考えられる。しかしながら、外部のプロセッサが生成する目標回転数にしたがってモータを制御するシステムにおいては、目標回転数を連続的に変化させる処理がプロセッサに委ねられることになり、汎用性に欠ける。
【０００８】
本発明はかかる状況におい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、回転数の変更にともなうオーバーシュートやアンダーシュートを抑制可能な制御回路の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある態様は、モータの制御回路に関する。制御回路は、駆動対象のモータの回転数を示す回転数信号の周期を測定し、デジタルの測定値を生成する周期カウンタと、回転数信号の目標周期に応じたデジタルの目標値と測定値にもとづいて制御指令を生成するコントローラと、を備える。コントローラは、制御指令を単調に変化させる第１モードと、ＰＩ（比例・積分）制御にもとづいて制御指令を生成する第２モードと、が切りかえ可能である。
【００１０】
この態様によると、第１モードと第２モードを適応的に切りかえることにより、モータの回転数のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制できる。
【００１１】
第１モードにおいて制御指令は一定の傾きで変化してもよい。これにより制御指令の生成回路を簡素化できる。
【００１２】
第１モードにおいて制御指令は所定の関数にしたがって変化してもよい。これにより、第１モードにおけるモータの回転数の変化を、波形関数に応じて柔軟に制御できる。
【００１３】
第１モードから第２モードへの切りかえは、目標値に対する測定値の比率に応じて、言い換えれば、目標回転数に対する実回転数の比率に応じてトリガされてもよい。これにより、実回転数が目標回転数にある程度近づいた後に、第２モードに切りかえることができる。
【００１４】
第１モードから第２モードへの切りかえは、目標値と測定値の誤差に応じてトリガされてもよい。
【００１５】
第２モードから第１モードへの切りかえは、目標周期の変化に応じてトリガされてもよい。
【００１６】
コントローラは、制御指令を一定の傾きで変化させるランプ波形発生器と、ＰＩ制御にもとづいて制御指令を生成するＰＩ制御器と、ランプ波形発生器とＰＩ制御器を切替えるモードセレクタと、を含んでもよい。
【００１７】
本発明の別の態様は、モータ駆動システムに関する。モータ駆動システムは、モータと、上述のいずれかの制御回路と、制御回路が生成する制御指令に応じてモータを駆動するドライバと、を備える。モータ駆動システムは冷却装置であってもよい。
【００１８】
本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、プロセッサと、プロセッサを冷却するファンモータと、上述のいずれかの制御回路と、制御回路が生成する制御指令に応じてファンモータを駆動するドライバと、を備える。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明のある態様によれば、回転数の変更にともなうオーバーシュートやアンダーシュートを抑制を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＰＩ制御によるモータの起動波形図である。
【図２】実施の形態に係る制御回路を備えるモータ駆動システムのブロック図である。
【図３】回転数を上昇させるときの制御回路の動作波形図である。
【図４】回転数を低下させるときの制御回路の動作波形図である。
【図５】図２の制御回路の動作波形図である。
【図６】実施の形態に係る制御回路を利用したモータ駆動システムを示す図である。
【図７】図６のスピードコントローラの回路図である。
【図８】入力デューティ比ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹと、中間デューティ比ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹの関係を示す図である。
【図９】変形例に係るスピードコントローラ（制御回路）のブロック図である。
【図１０】図９の制御回路の動作波形図である。
【図１１】冷却装置を備えるコンピュータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２４】
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
【００２５】
図２は、実施の形態に係る制御回路６００を備えるモータ駆動システム３００のブロック図である。モータ駆動システム３００は、モータ３０２、インバータ３０４、ドライバ３０６および制御回路６００を備える。
【００２６】
たとえばモータ３０２は三相のブラスレスＤＣモータであり、インバータ３０４は三相インバータである。制御回路６００は、モータ３０２の回転数が所望の回転数（目標回転数）に近づくように、制御指令ＣＮＴを生成する。制御指令ＣＮＴは、モータ３０２に印加すべき駆動電圧の大きさを表す信号であり、モータ３０２をＰＷＭ駆動する際のデューティ比ＰＷＭ＿ＯＵＴを表してもよい。ドライバ３０６は、制御指令ＣＮＴに応じたデューティ比ＰＷＭ＿ＯＵＴでインバータ３０４をスイッチング制御する。
【００２７】
制御回路６００には、モータ３０２の回転数を示す回転数信号ＦＧが入力される。回転数信号ＦＧはパルス信号であり、モータ３０２の回転数に比例した周波数を有する。回転数信号ＦＧの生成方法は特に限定されない。センサ付きの駆動システムにおいては、回転数信号ＦＧは、ホール素子の出力をコンパレータで矩形波に変換して生成してもよい。センサレスの駆動システムにおいては回転数信号ＦＧを、モータのコイルに生ずる逆起電力をコンパレータで矩形波に変換して生成することができる。
【００２８】
制御回路６００は、周期カウンタ６１０、クロック発生器６２０、コントローラ６３０を備える。クロック発生器６２０は、カウンタクロックＣＫを生成する。カウンタクロックＣＫの周波数ｆＣＫは可変であってもよい。周期カウンタ６１０は、カウンタクロックＣＫにもとづいて、回転数信号ＦＧの周期Ｔを測定し、デジタルの測定値ＤＭＥＡＳを生成する。
【００２９】
回転数信号ＦＧの目標周期をＴＲＥＦとする。目標周期は、モータ３０２の目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭに反比例し、定数Ｋを用いて、
ＴＲＥＦ＝Ｋ／ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭ
で表される。定数Ｋは、モータの相数および極数に応じて定まる。
【００３０】
コントローラ６３０は、回転数信号ＦＧの目標周期ＴＲＥＦに応じたデジタルの目標値ＤＲＥＦと測定値ＤＭＥＡＳにもとづいて制御指令ＣＮＴを生成する。
【００３１】
コントローラ６３０は、第１モードと、第２モードが選択可能に構成される。コントローラ６３０は第１モードにおいて制御指令ＣＮＴ、すなわち出力デューティ比ＰＷＭ＿ＯＵＴを単調に変化させる。またコントローラ６３０は第２モードにおいて、目標値ＤＲＥＦと測定値ＤＭＥＡＳの誤差ΔＤにもとづいて、ＰＩ（比例・積分）制御により制御指令ＣＮＴを生成する。
【００３２】
モードの切り替え方法は特に限定されず、モータの種類や用途に応じて規定すればよく、許容される回転数のリンギング量と、許容される回転数の安定化時間（遅延時間）等を考慮して規定すればよい。
【００３３】
第２モードから第１モードへの切りかえは、目標周期の変化に応じてトリガしてもよい。
【００３４】
第１モードから第２モードへの切りかえは、目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭに対する実回転数ＲＥＡＬ＿ＲＰＭの比率に応じてトリガされてもよい。回転数を上昇させる際には、目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＰＲＭに所定の比率（たとえば９０％）を乗じた値をしきい値ＴＨ＿ＲＰＭとして、実回転数ＲＥＡＬ＿ＲＰＭがこのしきい値ＴＨ＿ＲＰＭとクロスすると、第２モードに切りかえてもよい。
【００３５】
制御回路６００において測定されるのは回転数ではなく、回転数信号ＦＧの周期である。そこでコントローラ６３０は、回転数信号ＦＧの目標値ＤＲＥＦに対する測定値ＤＭＥＡＳの比率に応じて、第２モードから第１モードへの切りかえのトリガを生成してもよい。すなわち回転数を上昇させる際には、目標値ＤＲＥＦに所定の比率（たとえば１１０％）を乗じた値をしきい値ＤＴＨとして、測定値ＤＭＥＡＳがしきい値ＤＴＨまで低下すると、第２モードに切りかえてもよい。
【００３６】
回転数を低下させる際には逆の処理を行えばよい。すなわち、目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＰＲＭに所定の比率（たとえば１１０％）を乗じた値をしきい値ＴＨ＿ＲＰＭとして、実回転数ＲＥＡＬ＿ＲＰＭがこのしきい値ＴＨ＿ＲＰＭまで低下すると、第２モードに切りかえてもよい。回転数信号ＦＧにもとづく場合、コントローラ６３０は、回転数信号ＦＧの目標値ＤＲＥＦに所定の比率（たとえば９０％）を乗じた値をしきい値ＤＴＨとして、測定値ＤＭＥＡＳがしきい値ＤＴＨとクロスすると、第２モードに切りかえてもよい。
【００３７】
コントローラ６３０の構成例を説明する。コントローラ６３０は、目標値設定部６３２、ランプ波形発生器６３４、ＰＩ制御器６３６、モードセレクタ６３８、を備える。
【００３８】
目標値設定部６３２は、目標周期ＴＲＥＦに応じてデジタルの目標値ＤＲＥＦを設定する。ランプ波形発生器６３４は、第１モードにおいて有効であり、制御指令ＣＮＴを単調に変化させる。具体的には変更後の目標周期が変更前の目標周期より短いとき、すなわち目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭを増加させるときには、制御指令を単調増加し、変更後の目標周期が変更前の目標周期より長いとき、すなわち目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭを低下させるときには、制御指令を単調減少させる。一実施例において、ランプ波形発生器６３４は、制御指令ＣＮＴを一定の傾きで増加あるいは減少してもよい。
【００３９】
ＰＩ制御器６３６は、第２モードにおいて有効であり、ＰＩ制御によって制御指令ＣＮＴを生成する。ＰＩ制御器６３６は、誤差検出器６４０およびＰＩ演算器６４２を含む。誤差検出器６４０は、目標値ＤＲＥＦと測定値ＤＭＥＡＳの差分に相当する誤差ΔＤを検出する。たとえば誤差ΔＤは、目標値ＤＲＥＦから測定値ＤＭＥＡＳを減算する減算器であってもよい。
【００４０】
ＰＩ演算器６４２は、誤差ΔＤに対してＰＩ演算を実行し、制御指令値ＣＮＴを生成する。
ＣＮＴ＝ＫＰ×ΔＤ＋ＫＩ×ΣΔＤ
ＫＰは比例ゲイン、ＫＩは積分ゲインを表す。
【００４１】
モードセレクタ６３８は、ランプ波形発生器６３４とＰＩ制御器６３６を切替える。たとえばモードセレクタ６３８は、回転数信号ＦＧの目標値ＤＲＥＦと測定値ＤＭＥＡＳにもとづいてモードを制御する。
【００４２】
以上が制御回路６００の構成である。続いてその動作を説明する。
【００４３】
図３は、回転数を上昇させるときの制御回路６００の動作波形図である。時刻ｔ０〜ｔ１の間は、実回転数ＲＥＡＬ＿ＲＰＭが目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭに安定化されており、第２モード（ＰＩ制御）で動作している。
【００４４】
時刻ｔ１に、目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭが上昇すると、第１モードに切り替わる。第１モードにおける制御指令ＣＮＴ（出力デューティ比ＰＷＭ＿ＯＵＴ）の初期値は、その直前の第２モードにおける値である。第１モードでは、所定の時間ステップＴＩＭＥ＿ＳＴＥＰごとに、制御指令ＣＮＴの値が所定幅ＤＵＴＹ＿ＳＴＥＰ、増加していく。制御指令ＣＮＴすなわち出力デューティ比ＰＷＭ＿ＯＵＴの増加にともない、モータの実回転数は上昇していく。ＴＩＭＥ＿ＳＴＥＰ，ＤＵＴＹ＿ＳＴＥＰは、レジスタで外部から設定可能とすることが好ましい。
【００４５】
そして時刻ｔ２に、実回転数ＲＰＭ＿ＲＥＡＬが、目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭに十分に近づくと、第２モードに切替えられ、その後はＰＩ制御により制御指令ＣＮＴが生成される。
【００４６】
図４は、回転数を低下させるときの制御回路６００の動作波形図である。時刻ｔ０〜ｔ１の間は、実回転数ＲＥＡＬ＿ＲＰＭが目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭに安定化されており、第２モード（ＰＩ制御）で動作している。
【００４７】
時刻ｔ１に、目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭが低下すると、第１モードに切り替わる。第１モードにおける制御指令ＣＮＴ（出力デューティ比ＰＷＭ＿ＯＵＴ）の初期値は、その直前の第２モードにおける値である。第１モードでは、所定の時間ステップＴＩＭＥ＿ＳＴＥＰごとに、制御指令ＣＮＴの値が所定幅ＤＵＴＹ＿ＳＴＥＰ、低下していく。なお、回転数を上昇させるときと低下させるときとで、ＴＩＭＥ＿ＳＴＥＰ、ＤＵＴＹ＿ＳＴＥＰは同じ値を用いてもよいし、異なる値を設定してもよい。制御指令ＣＮＴすなわち出力デューティ比ＰＷＭ＿ＯＵＴの低下にともない、モータの実回転数は低下していく。
【００４８】
そして時刻ｔ２に、実回転数ＲＰＭ＿ＲＥＡＬが目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭに十分に近づくと、第２モードに切替えられ、その後はＰＩ制御により制御指令ＣＮＴが生成される。
【００４９】
図５は、図２の制御回路６００の動作波形図である。ここではモータの回転数をゼロから、別の目標回転数に増大させるときの動作を示す。比較のために、第２モードに固定したときの回転数の波形を破線で示す。これは図１に示すようにＰＩ制御のみで制御指令ＣＮＴを生成したときに対応し、オーバーシュートが発生する。
【００５０】
これに対して、時刻ｔ０〜ｔ１の間は第１モードを選択し、実回転数を目標回転数に十分に近づけた後に第２モードに切りかえ、ＰＩ制御に移行することにより、オーバーシュートを抑制できる。
【００５１】
同様に、回転数を低下させる際にはアンダーシュートを抑制できる。
【００５２】
本発明は、図２のブロック図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。
【００５３】
図６は、実施の形態に係る制御回路６００を利用したモータ駆動システム３００を示す図である。モータ駆動システム３００は図示しないＣＰＵあるいはマイコンから、モータ３０２の回転数の目標値に応じたデューティ比を有するＰＷＭＩＮ信号を受け、モータ３０２の回転数が、ＰＭＷＩＮ信号に応じた目標回転数に近づくように、モータ３０２をフィードバック制御する。
【００５４】
スピードコントローラ３０８は、ＰＷＭＩＮ信号と、モータ３０２の実際の回転数を示す回転数検出信号とを受け、ＰＷＭＩＮ信号が示す目標回転数と、回転数検出信号が示す回転数の検出値が近づくように、制御信号ＣＮＴを生成する。たとえば回転数検出信号は、回転数に応じた周波数を有するＦＧ（Frequency Generation）信号であってもよい。制御信号ＣＮＴは、モータ３０２に印加すべき駆動電圧を指示する電圧指令値に相当し、具体的にはインバータ３０４のスイッチングのデューティ比の指令値に相当する。
【００５５】
制御信号ＣＮＴは、デューティ比を表すアナログ電圧であってもよいし、デジタル信号であってもよいし、そのデューティ比を有するＰＷＭ信号であってもよい。
【００５６】
ドライバ３０６は、制御信号ＣＮＴに応じたデューティ比を有するＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号に応じてインバータ３０４をＰＷＭ駆動する。図６において、ドライバ３０６とスピードコントローラ３０８を統合して、ひとつの機能ＩＣに集積化してもよい。
【００５７】
以上がモータ駆動システム３００の構成である。続いて、スピードコントローラ３０８の具体的な構成について説明する。図７は、図６のスピードコントローラ３０８の回路図である。スピードコントローラ３０８は、制御回路６００のアーキテクチャを用いて構成される。
【００５８】
スピードコントローラ３０８は、ＰＷＭＩＮピンと、ＦＧＩＮピンと、ＰＷＭＯＵＴピンを有する。ＰＷＭＩＮピンには、回転数の指令値を示すＰＷＭＩＮ信号が入力され、ＦＧＩＮピンには、回転数の検出値を示すＦＧ信号が入力される。
【００５９】
スピードコントローラ３０８のデューティ比検出回路３１０は、図２のデューティ比検出回路２００に対応し、ＰＷＭＩＮ信号のデューティ比を示すデジタル信号ＤＵＴＹを生成する。
【００６０】
ＦＧカウンタ３１２は、図２の周期カウンタ６１０に相当し、ＦＧ信号の周期を測定し、その測定値ＤＭＥＡＳを出力する。
【００６１】
ＲＰＭコンバータ３１４においては、デューティ比検出回路３１０が検出したデューティ比ＤＵＴＹと目標周期ＴＲＥＦが対応付けられており、デューティ比ＤＵＴＹに応じた目標周期ＴＲＥＦを設定する。
【００６２】
ＲＰＭコンバータ３１４は、デューティ比検出回路３１０によって測定された入力デューティ比ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹを、中間デューティ比ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹに変換し、中間デューティ比ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹに比例するように目標回転数を設定してもよい。図８は、入力デューティ比ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹと、中間デューティ比ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹの関係を示す図である。この対応関係は、複数のパラメータを用いて規定される。パラメータは、レジスタによって設定可能である。
【００６３】
ＩＮＦＬＥＣＴ＿Ｐ１：ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹの変曲点１
ＩＮＦＬＥＣＴ＿Ｐ２：ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹの変曲点２
ＨＹＳＴＥＲＥＳＩＳ＿Ｐ１：  変曲点１に対するヒステリシス幅
ＨＹＳＴＥＲＥＳＩＳ＿Ｐ２：  変曲点２に対するヒステリシス幅
ＣＯＮＳＴ＿Ｂ０：  ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹ＝０％に対応するＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹ
ＣＯＮＳＴ＿Ｂ１：  ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹ＝０％に対応するＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹ（０％＜ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹの範囲の傾きを規定する）
ＣＯＮＳＴ＿Ｂ２：  変曲点１に対するＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹ
ＣＯＮＳＴ＿Ｂ３：  変曲点２に対するＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹ
ＣＯＮＳＴ＿Ｂ４：  ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹ＝１００％に対応するＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹ
【００６４】
変曲点は、ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹを、ＩＮＦＬＥＣＴ＿Ｐ１，＿Ｐ２それぞれと比較して設定される。
ヒステリシス幅Δ１＝  ＩＮＦＬＥＣＴ＿Ｐ１＋ＨＹＳＴＥＲＥＳＩＳ＿Ｐ１
ヒステリシス幅Δ２＝  ＩＮＦＬＥＣＴ＿Ｐ２＋ＨＹＳＴＥＲＥＳＩＳ＿Ｐ２
デューティ比ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹは、以下の式から計算される。
ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹ＝（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）×ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹ＋Ｙ１
ただし、
Ｘ１：ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹに対して一番近い低い側のデューティ設定値（０％、ＩＮＦＬＥＣＴ＿Ｐ１，Ｐ２）
Ｘ２：ＰＷＭＩＮ＿ＤＵＴＹに対して一番近い高い側のデューティ設定値（０％、ＩＮＦＬＥＣＴ＿Ｐ１，Ｐ２，１００％）
Ｙ１：Ｘ１に対応するデューティ設定値（ＣＯＮＳＴ＿Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）
Ｙ２：Ｘ２に対応するデューティ設定値（ＣＯＮＳＴ＿Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）
【００６５】
ＰＷＮＩＮ＿ＤＵＴＹをＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹに変換することで、パラメータに応じた柔軟な回転数制御が可能となる。
【００６６】
図７に戻る。ＲＰＭコンバータ３１４はパラメータとして、ベース回転数ＢＡＳＥ＿ＲＰＭを有しており、ＢＡＳＥ＿ＲＰＭ×ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹを、目標回転数ＴＡＲＧＥＴ＿ＲＰＭとしてもよく、その逆数に応じて目標周期ＴＲＥＦを設定してもよい。たとえばＲＰＭコンバータ３１４は、Ａを定数とするとき、ＴＲＥＦ＝Ａ／ＣＡＬＣ＿ＤＵＴＹによって、目標周期ＴＲＥＦを設定してもよい。
【００６７】
制御回路６００については、図２を参照して説明した通りである。フィードバックコントローラ３１６は、図２のコントローラ６３０に対応しており、目標値ＤＲＥＦと測定値ＤＭＥＡＳが近づくように、言い換えればそれらの誤差がゼロに近づくように、電圧指令値ＣＮＴを生成する。上述のようにコントローラ６３０は、２つのモードによって電圧指令値ＣＮＴを生成する。
【００６８】
出力段３１８は、電圧指令値ＣＮＴを、図６のドライバ３０６に適した形式に変換し、出力する。たとえば後段のドライバ３０６が、ＰＷＭ信号のインタフェースを有する場合、出力段３１８は、電圧指令値ＣＮＴを、その値に応じたデューティ比を有するＰＷＭＯＵＴ信号に変換するＰＷＭ信号発生器で構成すればよい。
【００６９】
もし、スピードコントローラ３０８の後段のドライバ３０６が、デジタル信号のインタフェースを有する場合、出力段３１８はＩ２Ｃなどのインタフェース回路で構成することができる。また後段のドライバ３０６が、アナログ信号のインタフェースを有する場合、出力段３１８はＤ／Ａコンバータで構成することができる。
【００７０】
図９は、変形例に係るスピードコントローラ３０８Ａ（制御回路６００Ａ）のブロック図である。図９には、スピードコントローラ３０８Ａのうち、制御回路６００Ａに対応する部分のみが示され、残りのブロックは省略される。
【００７１】
ダウンカウンタ３２０は、周期カウンタ６１０に対応付けられる。ダウンカウンタ３２０は、回転数信号ＦＧのエッジに応じてカウント動作を繰り返す。
【００７２】
初期値設定部３２２は、図２の目標値設定部６３２に対応付けられる。初期値設定部３２２は、モータ３０２の目標回転数に応じた目標周期ＴＲＥＦに応じて、ダウンカウンタ３２０の初期値ＤＩＮＩＴをセットする。この初期値ＤＩＮＩＴは、上述の目標値ＤＲＥＦに相当する。
【００７３】
ダウンカウンタ３２０が、カウント開始からカウント完了までの間にダウンカウントしたカウント数は、回転数信号（ＦＧ信号）の周期の測定値ＤＭＥＡＳに相当する。
つまりダウンカウンタ３２０のカウント完了時のカウント値ＤＥＲＲは、
ＤＥＲＲ＝ＤＩＮＩＴ−ＤＭＥＡＳ＝ＤＲＥＦ−ＤＭＥＡＳ
となるから、これは回転数信号ＦＧの周期の測定値ＤＭＥＡＳと目標値ＤＲＥＦの誤差に相当する。図１０は、図９の制御回路６００Ａの動作波形図である。
【００７４】
フィードバックコントローラ６３０は、第２モードにおいてダウンカウンタ３２０の出力ＤＥＲＲがゼロに近づくように、制御指令ＣＮＴを生成する。また、第１モードから第２モードへの切替のトリガを、ダウンカウンタ３２０の出力と所定のしきい値との比較結果にもとづいて生成してもよい。
【００７５】
図９の制御回路６００Ａによれば、回転数信号ＦＧの周期の測定と、目標周期との誤差の演算を同時に行うことができ、ハードウェアを簡素化できる。
【００７６】
モータ駆動システム３００は、ファンモータを備える冷却装置に適用できる。すなわちモータ３０２は、ファンモータであり、ＰＷＭＩＮ信号を、ファンモータの回転数の指令値とすればよい。図１１は、冷却装置２を備えるコンピュータを示す図である。コンピュータ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２を備える。
【００７７】
ＣＰＵ５０４は、マザーボード５０６上にマウントされる。ヒートシンク５０８は、ＣＰＵ５０４の上面に密着されている。冷却装置２＿１は、ヒートシンク５０８と対向して設けられ、ヒートシンク５０８に空気を吹き付ける。冷却装置２＿２は、筐体５０２の背面に設置され、筐体５０２の内部に外部の空気を送り込む。
【００７８】
冷却装置２は、図１１のコンピュータ５００の他、ワークステーション、ノート型コンピュータ、テレビ、冷蔵庫、などの様々な電子機器に搭載可能である。
【００７９】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この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。以下、こうした変形例について説明する。
【００８０】
（第１変形例）
図７では、三相モータを例としたが、単相モータの駆動にも本発明は適用可能である。
【００８１】
（第２変形例）
第１モードから第２モードへの切りかえは、目標値ＤＲＥＦと測定値ＤＭＥＡＳの誤差ΔＤに応じてトリガされてもよい。すなわち、誤差ΔＤが十分に小さくなったときに、ＰＩ制御を有効にすることで、オーバーシュートやアンダーシュートを抑制できる。
【００８２】
（第３変形例）
実施の形態では、第１モードにおいて制御指令ＣＮＴを一定の傾きで変化させたがその限りでない。たとえば２次関数や３次関数にしたがって制御指令ＣＮＴを変化させてもよいし、指数関数にしたがって変化させてもよいし、そのほか、任意の関数にもとづいて変化させることができる。
【００８３】
またモータ駆動システムは電気自動車やハイブリッド自動車など、モータを備える幅広い用途に適用可能であり、その用途は特に限定されない。
【符号の説明】
【００８４】
３００…モータ駆動システム、３０２…モータ、３０４…インバータ、３０６…ドライバ、３０８…スピードコントローラ、３１０…デューティ比検出回路、３１２…ＦＧカウンタ、３１４…ＲＰＭコンバータ、３１６…フィードバックコントローラ、３１８…出力段、３２０…ダウンカウンタ、３２２…初期値設定部、ＰＷＭＩＮ…外部指令信号、６００…制御回路、６１０…周期カウンタ、６２０…クロック発生器、６３０…コントローラ、６３２…目標値設定部、６３４…ランプ波形発生器、６３６…ＰＩ制御器、６３８…モードセレクタ、６４０…誤差検出器、６４２…ＰＩ演算器。
【図１】
2019004539.tif 000003
【図２】
2019004539.tif 000004
【図３】
2019004539.tif 000005
【図４】
2019004539.tif 000006
【図５】
2019004539.tif 000007
【図６】
2019004539.tif 000008
【図７】
2019004539.tif 000009
【図８】
2019004539.tif 000010
【図９】
2019004539.tif 000011
【図１０】
2019004539.tif 000012
【図１１】
2019004539.tif 000013