(57)【要約】【課題】電源電圧を可変することによってモータ回転数を制御する場合に、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる直流モータ駆動回路及びそれを備えた送風ファン装置を提供することを目的とする。【解決手段】ホール素子１４の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器１８とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器２１とを有する磁気用の増幅手段１１と、磁気用の増幅手段１１の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段１２と、電圧レベル設定手段１２の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器２６とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器３１とを有するモータコイル用の増幅手段１３と、を備えている。【選択図】図１
2008109721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットロータの磁極を検出する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器とを有する磁気用の増幅手段と、
前記磁気用の増幅手段の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段と、
前記電圧レベル設定手段の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器とを有するモータコイル用の増幅手段と、を備えた直流モータ駆動回路。
【請求項２】
前記磁気用の増幅手段は、前記磁気検出素子の出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第１の帰還抵抗が接続された第１の演算増幅器と、
前記磁気検出素子の出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第２の帰還抵抗が接続された第２の演算増幅器と、を備え、
前記モータコイル用の増幅手段は、前記磁気用の増幅手段からの出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第３の帰還抵抗が接続された第３の演算増幅器と、前記磁気用の増幅手段からの出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第４の帰還抵抗が接続された第４の演算増幅器と、を備えた請求項１記載の直流モータ駆動回路。
【請求項３】
前記電圧レベル設定手段は、前記第１の演算増幅器の出力端子とＧＮＤ端子との間に所定のプルダウン抵抗を接続し、前記第２の演算増幅器の出力端子と前記ＧＮＤ端子との間に所定のプルダウン抵抗を接続した回路構成である請求項１または２記載の直流モータ駆動回路。
【請求項４】
前記電圧レベル設定手段は、前記第１の演算増幅器の出力端子と電源電圧端子との間に所定のプルアップ抵抗を接続し、前記第２の演算増幅器の出力端子と前記電源電圧端子との間に所定のプルアップ抵抗を接続した回路構成である請求項１または２記載の直流モータ駆動回路。
【請求項５】
前記電圧レベル設定手段は、前記第１の演算増幅器の出力端子と前記第２の演算増幅器の出力端子との間に所定の負荷抵抗を接続した回路構成である請求項１または２記載の直流モータ駆動回路。
【請求項６】
前記電圧レベル設定手段は、前記第１の演算増幅器の出力端子と前記第２の演算増幅器の出力端子との間の電位差を定格の電源電圧より小さく定格の電源電圧の５０％より大きくなる範囲に設定し、且つ前記モータコイル用の増幅手段は、前記第３の演算増幅器及び前記第４の演算増幅器のゲインをそれぞれ１倍より大きく２倍より小さくなる範囲で設定した回路構成である請求項１から５いずれか１項に記載の直流モータ駆動回路。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項に記載の直流モータ駆動回路を備えた送風ファン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットロータの磁極を検出する磁気検出素子の出力信号を磁気用の演算増幅器によって増幅し、その増幅された出力信号を入力としたモータコイル用の演算増幅器を介してモータコイルへの通電を行う単相全波型の直流モータ駆動回路及びそれを備えた送風ファン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の直流モータ駆動回路としては、例えばマグネットロータの磁極を検出するホール素子などの磁気検出素子の出力信号を演算増幅器で増幅し、その増幅された出力信号によってモータコイルへの通電を行う単相全波型の直流モータ駆動回路がある。
【０００３】
従来、そのような単相全波型の直流モータ駆動回路を、ノートＰＣやＰＣサーバーなどの電子機器の筐体内部に配設された超小型演算処理装置（以下、ＭＰＵと称する）などの発熱電子部品を空気の循環を利用して冷却するときに用いられる送風ファン装置の直流モータ駆動用として用いた場合には、電子機器側よりその送風ファン装置の定格の電源電圧が供給される状態においては定格のモータ回転数で駆動して十分な送風能力が得られ、同じく電子機器側よりその定格の電源電圧の約１／２程度が供給される状態においてはモータ回転数を十分に低下させてファン騒音を小さくすることが要求されていた。
【０００４】
したがって、冷却しようとするＭＰＵなどの発熱電子部品の発熱量に応じて電子機器より供給する電源電圧を可変して送風ファン装置のモータ回転数を制御しようとする場合には、その電源電圧の可変範囲に対してより広範囲となるモータ回転数で制御することが可能な直流モータ駆動回路が必要とされていた。
【０００５】
図１４は、従来の技術における直流モータ駆動回路を示す回路図で、図１５（ａ）は、ホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図で、図１５（ｂ）は、第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図で、図１５（ｃ）は、第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図で、図１５（ｄ）は、コイル電圧Ｖｃの電圧波形図である。
【０００６】
ここで、４極のマグネットロータに回転駆動力を与える単相全波型の駆動方式の送風ファンなどのファンモータとして図１４で示した直流モータ駆動回路７０が用いられているが、この直流モータ駆動回路７０には図示しないマグネットロータの複数の磁極を検出できる適当な場所に磁気検出素子として代表的なホール素子７１が設けられている。
【０００７】
そして、そのホール素子７１を正常に動作させるためには所定の電流で制御する必要があることから、その電源側の入力端子にはバイアス抵抗７２を介して所定の直流の電源電圧端子（例えば５Ｖ）が接続される一方、もう一方の通電用の入力端子にはバイアス抵抗７３を介してＧＮＤ（グランド）端子が接続されている。
【０００８】
一方、そのホール素子７１の一方の出力端子７１ａと他方の出力端子７１ｂとの間には、前述した所定の制御電流と検出される磁束密度の大きさに応じてピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈが発生する。
【０００９】
つまり、図１５（ａ）で示したように、ホール素子出力電圧Ｖｈはホール素子７１の検出する磁束の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転する正弦波の出力電圧波形となっている。
【００１０】
そして、そのホール素子７１の一方の出力端子７１ａは抵抗７４を介して第１の演算増幅器７５の反転入力端子に接続され、ホール素子７１の他方の出力端子７１ｂは抵抗７６を介してその第１の演算増幅器７５の非反転入力端子に接続されている。
【００１１】
したがって、ホール素子７１の出力信号である正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈは、第１の演算増幅器７５においてに第１の帰還抵抗７７と抵抗７４との比で設定されるゲイン（例えば約１００倍）分だけ増幅されその出力信号に対して逆位相となってその第１の演算増幅器７５の出力端子７５ａより出力される。
【００１２】
通常、その第１の演算増幅器７５より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子７１の出力端子７１ａと出力端子７１ｂとの間に発生する正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分が電源電圧Ｖｃｃでクリップされて、全体の波形が図１５（ｂ）で示したような台形波に近いものとなっている。
【００１３】
さらに、その第１の演算増幅器７５の出力端子７５ａは、直列に接続されたモータコイル７８とモータコイル７９の一方の端子７８ａに接続されているので、第１の演算増幅器７５より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１はその端子７８ａに供給される。
【００１４】
また、ホール素子７１の一方の出力端子７１ａは抵抗７４を介して第２の演算増幅器８０の非反転入力端子に接続され、ホール素子７１の他方の出力端子７１ｂは抵抗７６を介してその第２の演算増幅器８０の反転入力端子に接続されている。
【００１５】
したがって、ホール素子７１の出力信号である正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈは、第２の演算増幅器８０において第２の帰還抵抗８１と抵抗７６との比で設定されるゲイン（例えば約１００倍）分だけ増幅されその出力信号に対して同位相となってその第２の演算増幅器８０の出力端子８０ａより出力される。
【００１６】
通常、その第２の演算増幅器８０より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子７１の出力端子７１ａと出力端子７１ｂとの間に発生する正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分が電源電圧Ｖｃｃでクリップされて、全体の波形が図１５（ｃ）で示したような台形波に近いものとなっている。
【００１７】
さらに、その第２の演算増幅器８０の出力端子８０ａは、直列に接続されたモータコイル７８とモータコイル７９の他方の端子７９ａに接続されているので、第２の演算増幅器８０より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２はその端子７９ａに供給される。
【００１８】
したがって、直列に接続されたモータコイル７８とモータコイル７９の両端の端子７８ａと端子７９ａとの間に供給されるコイル電圧Ｖｃは、第１の演算増幅器７５の出力端子７５ａから出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１と第２の演算増幅器８０の出力端子８０ａから出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２との間の電位差に相当する電圧となるため、図１５（ｄ）で示したような振幅が電源電圧Ｖｃｃのレベルであって、前述したホール素子出力電圧Ｖｈの電圧の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転し、そのホール素子出力電圧Ｖｈに対して逆位相となる台形波に近い出力電圧波形となっている。
【００１９】
つまり、コイル電圧Ｖｃは直流モータ駆動回路７０の電源電圧Ｖｃｃに等しい振幅を有する電圧波形となるため、コイル電圧Ｖｃの可変範囲は電源電圧Ｖｃｃの可変範囲とほぼ同一となっている。
【００２０】
また、他の従来の技術において、図示しないがマグネットロータの磁束密度の大きさを検出するホール素子と、そのホール素子の出力電圧を増幅する２組の演算増幅器とを備えた同様の回路構成で、一方の演算増幅器によってホール素子出力電圧を逆位相となるように増幅した電圧を出力し、他方の演算増幅器によってホール素子出力電圧を同位相となるように増幅した電圧を出力し、モータコイルに交互に極性が反転する２極性通電させるファンモータ用の単相全波型の直流モータ駆動回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００２１】
また、他の従来の技術において、図示しないがマグネットロータの磁束密度の大きさを検出するホール素子と、そのホール素子の出力電圧を増幅する２組の演算増幅器とを備えた同様の回路構成で、それぞれの演算増幅器の入出力端子間に所望範囲の高域周波数帯域のゲインを調整するゲイン調整用のコンデンサを接続してモータの回転ばらつきを抑制する直流モータ駆動回路が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００２２】
さらに、他の従来の技術において、図示しないがマグネットロータの磁束密度の大きさを検出するホール素子と、そのホール素子の出力電圧を増幅する２組の演算増幅器とを備えた同様の回路構成で、その出力段がプッシュプル増幅器に構成された演算増幅器を用いて回路を構成し、それぞれの演算増幅器に接続される帰還抵抗の抵抗値の選定によってスルーレートの調整を可能として、モータの駆動効率を低下させることなく、従来の矩形波によるモータ駆動で問題であった回転ノイズ、サージ電圧、高周波ノイズの低減を図った直流モータ駆動回路が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−１４０８９７号公報（第６頁、図１）
【特許文献２】特開平４−２２９０８９号公報（第７頁、図１）
【特許文献３】特開２００２−３２５４７９号公報（第８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、前記従来の技術においては、コイル電圧Ｖｃは直流モータ駆動回路の電源電圧Ｖｃｃに等しい振幅を有する電圧波形となるため、コイル電圧Ｖｃの可変範囲は電源電圧Ｖｃｃの可変範囲とほぼ同一となっていて、直流モータ駆動回路に供給する電源電圧Ｖｃｃを定格電圧（例えば５Ｖ）から例えばその約１／２程度（例えば２．５Ｖ）まで可変してモータ回転数を制御する場合にそのモータ回転数の制御範囲が小さいという課題があった。
【００２４】
また、（特許文献１）、（特許文献２）、（特許文献３）などに記載された直流モータ駆動回路においても、供給する電源電圧を定格電圧（例えば５Ｖ）から例えばその約１／２程度（例えば２．５Ｖ）まで可変して、モータ回転数を制御する場合にそのモータ回転数の制御範囲が小さいという同様の課題があった。
【００２５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡素な構成で、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる直流モータ駆動回路及びそれを備えた送風ファン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の直流モータ駆動回路は、マグネットロータの磁極を検出する磁気検出素子と、磁気検出素子の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器とを有する磁気用の増幅手段と、磁気用の増幅手段の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段と、電圧レベル設定手段の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器とを有するモータコイル用の増幅手段と、を備えたものである。
【００２７】
本構成によって、直流モータ駆動回路の電源電圧を可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイルの両端に供給される電圧可変範囲を広くすることが可能となるので、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる。
【００２８】
また、本発明の直流モータ駆動回路を備えた送風ファン装置は、マグネットロータの磁極を検出する磁気検出素子と、磁気検出素子の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器とを有する磁気用の増幅手段と、磁気用の増幅手段の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段と、電圧レベル設定手段の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器とを有するモータコイル用の増幅手段と、を備えた直流モータ駆動回路を備えているものであり、その送風ファン装置の電源電圧を可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイルの両端に供給されるコイル電圧の可変範囲を広くすることが可能となるので、ファンをより広範囲なモータ回転数で制御することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の直流モータ駆動回路及びそれを備えた送風ファン装置によれば、直流モータ駆動回路に供給する電源電圧を可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイルの両端に供給されるコイル電圧の可変範囲を広くすることが可能となるので、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
請求項１記載の発明によれば、マグネットロータの磁極を検出する磁気検出素子と、磁気検出素子の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器とを有する磁気用の増幅手段と、磁気用の増幅手段の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段と、電圧レベル設定手段の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器とを有するモータコイル用の増幅手段と、を備えていることにより、電源電圧を可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイルの両端に供給される電圧可変範囲を広くすることが可能となるので、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる。
【００３１】
したがって、その直流モータ駆動回路を送風ファン装置のモータ駆動用として用いた場合は、モータ回転数をより大きく低下させてファン騒音を小さくすることができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、磁気用の増幅手段は、磁気検出素子の出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第１の帰還抵抗が接続された第１の演算増幅器と、磁気検出素子の出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第２の帰還抵抗が接続された第２の演算増幅器と、を備え、モータコイル用の増幅手段は、磁気用の増幅手段からの出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第３の帰還抵抗が接続された第３の演算増幅器と、磁気用の増幅手段からの出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子との間に第４の帰還抵抗が接続された第４の演算増幅器と、を備えていることにより、磁気用の増幅手段及びモータコイル用の増幅手段は、それぞれ２回路の演算増幅器で構成されているので、より簡素な構成でモータ回転数の制御を実現できる。
【００３３】
したがって、２回路入りまたは４回路入りの単電源用オペアンプなど汎用性の高い半導体集積回路を利用でき、より安価に直流モータ駆動回路を提供できる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、電圧レベル設定手段は、第１の演算増幅器の出力端子とＧＮＤ端子との間に所定のプルダウン抵抗を接続し、第２の演算増幅器の出力端子とＧＮＤ端子との間に所定のプルダウン抵抗を接続した回路構成であることにより、第１の演算増幅器及び第２の演算増幅器の出力流出電流（ソース電流）とその出力電圧との特性に応じて適宜それぞれのプルダウン抵抗の抵抗値を選択すればよいので、所望の出力電圧レベルに設定することが容易となる。
【００３５】
したがって、所望の出力電圧レベルに応じた電圧レベル設定手段の回路定数（プルダウン抵抗の抵抗値）の設計が容易となる。
【００３６】
請求項４記載の発明によれば、電圧レベル設定手段は、第１の演算増幅器の出力端子と電源電圧端子との間に所定のプルアップ抵抗を接続し、第２の演算増幅器の出力端子と電源電圧端子との間に所定のプルアップ抵抗を接続した回路構成であることにより、第１の演算増幅器及び第２の演算増幅器の出力流入電流（シンク電流）と出力電圧との特性に応じて、適宜それぞれのプルアップ抵抗の抵抗値を選択すればよいので、所望の出力電圧レベルに設定することが容易となる。
【００３７】
したがって、所望の出力電圧レベルに応じた電圧レベル設定手段の回路定数（プルアップ抵抗の抵抗値）の設計が容易となる。
【００３８】
請求項５記載の発明によれば、電圧レベル設定手段は、第１の演算増幅器の出力端子と第２の演算増幅器の出力端子との間に所定の負荷抵抗を接続した回路構成であることにより、第１の演算増幅器及び第２の演算増幅器のそれぞれにおいて、出力流出電流（ソース電流）と出力電圧との特性及び出力流入電流（シンク電流）と出力電圧との特性に応じて、適宜負荷抵抗の抵抗値を選択すればよいので、所望の出力電圧レベルに設定することが容易となる。
【００３９】
したがって、所望の出力電圧レベルに応じた電圧レベル設定手段の回路定数（負荷抵抗の抵抗値）の設計が容易となるばかりでなく、電圧レベル設定手段を構成する抵抗素子の数も２個から１個へと少なくなるので、回路がより簡素化される。
【００４０】
請求項６記載の発明によれば、電圧レベル設定手段は、第１の演算増幅器の出力端子と第２の演算増幅器の出力端子との間の電位差を定格の電源電圧より小さく定格の電源電圧の５０％より大きくなる範囲で設定した回路構成で、且つモータコイル用の増幅手段は、第３の演算増幅器のゲインを１倍より大きく２倍より小さくなる範囲で設定し、第４の演算増幅器のゲインを１倍より大きく２倍より小さくなる範囲で設定した回路構成であることにより、モータコイルの両端に供給される電圧可変範囲を広くすることが可能となるばかりでなく、電源電圧に対してモータコイルの両端に供給される電圧が一次直線で回帰される直線的な相関関係を有するので、より広範囲な且つ連続無段階的なモータ回転数の制御を実現できる。
【００４１】
請求項７記載の発明によれば、本発明による直流モータ駆動回路を備えたことにより、送風ファン装置の電源電圧を可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイルの両端に供給されるコイル電圧の可変範囲を広くすることが可能となるので、ファンをより広範囲なモータ回転数で制御することができる。
【００４２】
つまり、本発明による送風ファン装置では、大きな送風量が必要でない場合において、モータ回転数をより大きく低下させてファン騒音を小さくすることができるので、静音化の要求される情報機器や音響機器などへの適用が容易となる。
【００４３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における直流モータ駆動回路を示す回路図で、図２（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図で、図２（ｂ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図で、図２（ｃ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図で、図２（ｄ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図で、図２（ｅ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図で、図２（ｆ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図で、図３（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図で、図３（ｂ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図で、図３（ｃ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図で、図３（ｄ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図で、図３（ｅ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図で、図３（ｆ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図で、図４は、本発明の実施の形態１の直流モータ駆動回路における電源電圧Ｖｃｃとコイル電圧Ｖｃとの関係及び電源電圧Ｖｃｃとモータ回転数との関係を示すグラフで、図５は、第１の演算増幅器及び第２の演算増幅器の出力流出電流（ソース電流）と低下電圧との関係を示すグラフである。
【００４５】
まず、図１と図２（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、直流モータ駆動回路１０を構成する磁気用の増幅手段１１、電圧レベル設定手段１２、及びモータコイル用の増幅手段１３について、その直流モータ駆動回路１０の電源電圧Ｖｃｃが、定格電圧（例えば５Ｖ）の場合を説明する。
【００４６】
図１において４極のマグネットロータに回転駆動力を与える単相全波型の駆動方式のファン（図示せず）などのファンモータとして用いた場合における直流モータ駆動回路１０を示しているが、この直流モータ駆動回路１０には図示しないマグネットロータの複数の磁極を検出できる適当な場所に磁気検出素子として代表的なホール素子１４が設けられている。
【００４７】
そして、そのホール素子１４を正常に動作させるためには所定の電流で制御する必要があることから、その電源側の入力端子にはバイアス抵抗１５を介して所定の直流の電源電圧端子（例えば、５Ｖ）が接続される一方、もう一方の通電用の入力端子にはバイアス抵抗１６を介してＧＮＤ端子が接続されている。
【００４８】
一方、そのホール素子１４の一方の出力端子１４ａと他方の出力端子１４ｂとの間には、所定の制御電流と検出される磁束密度の大きさに応じてピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈが発生し、磁気用の増幅手段１１に出力される。
【００４９】
そのホール素子出力電圧Ｖｈは、図２（ａ）で示したように、ホール素子１４の検出する磁束の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転する正弦波の出力電圧波形となっている。
【００５０】
そして、そのホール素子１４の出力端子１４ａは抵抗１７を介して第１の演算増幅器１８の反転入力端子に接続され、ホール素子１４の出力端子１４ｂは抵抗１９を介して第１の演算増幅器１８の非反転入力端子に接続されるので、その正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈは第１の演算増幅器１８の反転入力端子と出力端子１８ａとの間に接続された第１の帰還抵抗２０と抵抗１７との比で設定されるゲイン（例えば約１００倍）分だけ増幅されてそのホール素子出力電圧Ｖｈに対して逆位相となって第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａから出力される。
【００５１】
一方、ホール素子１４の出力端子１４ａは抵抗１７を介して第２の演算増幅器２１の非反転入力端子に接続され、ホール素子１４の出力端子１４ｂは抵抗１９を介して第２の演算増幅器２１の反転入力端子に接続されるので、その正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈは第２の演算増幅器２１の反転入力端子と出力端子２１ａとの間に接続された第２の帰還抵抗２２と抵抗１９との比で設定されるゲイン（例えば約１００倍）分だけ増幅されてそのホール素子出力電圧Ｖｈに対して同位相となって第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａから出力される。
【００５２】
以上のように、磁気用の増幅手段１１は、磁気検出素子であるホール素子１４の出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子１８ａとの間に第１の帰還抵抗２０が接続された第１の演算増幅器１８と、ホール素子１４の出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子２１ａとの間に第２の帰還抵抗２２が接続された第２の演算増幅器２１とを備え、その磁気用の増幅手段１１の出力電圧は電圧レベル設定手段１２に供給される。
【００５３】
次に、電圧レベル設定手段１２は、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａとＧＮＤ端子との間に所定のプルダウン抵抗２３を接続した回路構成であるので、第１の演算増幅器１８から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子１４の出力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に発生するピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分がクリップされ、電源電圧Ｖｃｃより低い所望の出力電圧レベルに設定されている。
【００５４】
つまり、出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、図２（ｂ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【００５５】
同様に、電圧レベル設定手段１２は、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとＧＮＤ端子との間に所定のプルダウン抵抗２４を接続した回路構成であるので、第２の演算増幅器２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子１４の出力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に発生するピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分がクリップされ、電源電圧Ｖｃｃより低い所望の出力電圧レベルに設定されている。
【００５６】
つまり、出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、図２（ｃ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【００５７】
ここで、詳細には後述するが、それぞれのプルダウン抵抗２３、２４は、第１の演算増幅器１８と第２の演算増幅器２１のそれぞれの出力流出電流（ソース電流）とその出力電圧との特性に応じて、最適の抵抗値のものを選択することにより、出力電圧Ｖｏｕｔ１と出力電圧Ｖｏｕｔ２の電位差を定格の電源電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）より小さく定格の電源電圧Ｖｃｃの５０％（例えば２．５Ｖ）より大きくなる範囲に設定するのがより好ましい。
【００５８】
つまり、０＜Ｖｃｏｎｓ＜０．５×Ｖｃｃとなるように、適宜それぞれのプルダウン抵抗２３、２４の抵抗値を選択することによって、所望の出力電圧レベルに設定することが容易となる。
【００５９】
したがって、所望の出力電圧レベルに応じた電圧レベル設定手段１２の回路定数（プルダウン抵抗２３、２４の抵抗値）の設計が容易となる。
【００６０】
次に、所望の出力電圧レベルに設定された第１の演算増幅器１８の出力電圧Ｖｏｕｔ１と第２の演算増幅器２１の出力電圧Ｖｏｕｔ２はモータコイル用の増幅手段１３に出力される。
【００６１】
ここで、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａは抵抗２５を介して第３の演算増幅器２６の反転入力端子に接続され、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａは抵抗２７を介して第３の演算増幅器２６の非反転入力端子に接続されるので、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間の電位差は第３の演算増幅器２６の反転入力端子と出力端子２６ａとの間に接続された第３の帰還抵抗２８と抵抗２５との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して逆位相となって第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力される。
【００６２】
したがって、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力電圧Ｖｏｕｔ３として図２（ｄ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃとなるような電圧波形で出力されている。
【００６３】
また、その第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａは、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の一方の出力端子２９ａに接続されているので、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力される出力電圧Ｖｏｕｔ３はその一方の出力端子２９ａに供給される。
【００６４】
一方、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａは抵抗２５を介して第４の演算増幅器３１の非反転入力端子に接続され、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａは抵抗２７を介して第４の演算増幅器３１の反転入力端子に接続されるので、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間の電位差は第４の演算増幅器３１の反転入力端子と出力端子３１ａとの間に接続された第４の帰還抵抗３２と抵抗２７との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して同位相となって第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａより出力される。
【００６５】
したがって、第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａから出力電圧Ｖｏｕｔ４として図２（ｅ）で示したような振幅が電源電圧Ｖｃｃとなるような電圧波形で出力されている。
【００６６】
さらに、その第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａは、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の他方の出力端子３０ａに接続されているので、第４の演算増幅器３１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ４はその他方の出力端子３０ａに供給される。
【００６７】
以上のように、モータコイル用の増幅手段１３は、磁気用の増幅手段１１からの出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子２６ａとの間に第３の帰還抵抗２８が接続された第３の演算増幅器２６と、磁気用の増幅手段１１からの出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子３０ａとの間に第４の帰還抵抗３２が接続された第４の演算増幅器３１とを備え、そのモータコイル用の増幅手段１３の出力電圧はモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給される。
【００６８】
したがって、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給されるコイル電圧Ｖｃは、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａの出力電圧Ｖｏｕｔ３と第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａの出力電圧Ｖｏｕｔ４との間の電位差に相当する電圧となるため、図２（ｆ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃであって、前述したホール素子出力電圧Ｖｈの電圧の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転し、そのホール素子出力電圧Ｖｈに対して同位相となる台形波に近い出力電圧波形となっている。
【００６９】
次に、図１と図３（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、直流モータ駆動回路１０の電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合を説明する。
【００７０】
まず、図３（ａ）で示したように、ホール素子出力電圧Ｖｈはホール素子１４の検出する磁束の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転する正弦波の出力電圧波形となっている。
【００７１】
また、図３（ｂ）で示したように、第１の演算増幅器１８より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【００７２】
また、図３（ｃ）で示したように、第２の演算増幅器２１より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【００７３】
また、図３（ｄ）で示したように、第３の演算増幅器２６より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形は、第３の演算増幅器２６の反転入力端子と出力端子２６ａとの間に接続された第３の帰還抵抗２８と抵抗２５との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して逆位相となって第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力され、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下した台形波に近いものとなっている。
【００７４】
また、図３（ｅ）で示したように、第４の演算増幅器３１より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形は、第４の演算増幅器３１の反転入力端子と出力端子３１ａとの間に接続された第４の帰還抵抗３２と抵抗２７との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して同位相となって第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａから出力され、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下した台形波に近いものとなっている。
【００７５】
したがって、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給されるコイル電圧Ｖｃは、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａの出力電圧Ｖｏｕｔ３と第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａの出力電圧Ｖｏｕｔ４との間の電位差に相当する電圧となるため、図３（ｆ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下して、前述したホール素子出力電圧Ｖｈの電圧の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転し、そのホール素子出力電圧Ｖｈに対して同位相となる台形波に近い出力電圧波形となっている。
【００７６】
以上のように、マグネットロータの磁極を検出するホール素子１４と、ホール素子１４の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器１８とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器２１とを有する磁気用の増幅手段１１と、磁気用の増幅手段１１の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段１２と、電圧レベル設定手段１２の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器２６とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器３１とを有するモータコイル用の増幅手段１３と、を備えていることにより、直流モータ駆動回路１０の電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合においてはコイル電圧Ｖｃの振幅は電源電圧Ｖｃｃと等しくなるものの、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合においては、コイル電圧Ｖｃの振幅は電源電圧Ｖｃｃよりも低下するという作用があり、直流モータ駆動回路１０の電源電圧Ｖｃｃを可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイル２９、３０の両端に供給される電圧可変範囲を広くすることが可能となるので、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる。
【００７７】
また、磁気用の増幅手段１１及びモータコイル用の増幅手段１３は、それぞれ２回路の演算増幅器で構成されているので、より簡素な構成でモータ回転数の制御を実現できる。
【００７８】
したがって、２回路入りまたは４回路入りの単電源用オペアンプなど汎用性の高い半導体集積回路を利用でき、より安価に直流モータ駆動回路１０を提供できる。
【００７９】
さらに、図４を用いて直流モータ駆動回路１０における電源電圧Ｖｃｃとコイル電圧Ｖｃとの関係及び電源電圧Ｖｃｃとモータ回転数との関係について、詳しく説明する。
【００８０】
まず、破線で示した直線は、従来の直流モータ駆動回路７０（図１４参照）における電源電圧Ｖｃｃとコイル電圧Ｖｃの関係を示しており、この図から明らかなように電源電圧Ｖｃｃとコイル電圧Ｖｃの関係は比例関係にありコイル電圧Ｖｃの可変範囲は電源電圧Ｖｃｃの可変範囲とほぼ同一となっている。
【００８１】
したがって、電源電圧Ｖｃｃを２．５Ｖから５．０Ｖの範囲で可変させてモータ回転数を制御する場合において、コイル電圧Ｖｃの可変範囲も２．５Ｖから５．０Ｖの範囲となるので、結果としてモータ回転数を２５００ｒｐｍから４０００ｒｐｍの範囲で制御することが可能となっている。
【００８２】
一方、実線で示した直線は、本発明による直流モータ駆動回路１０における電源電圧Ｖｃｃとコイル電圧Ｖｃの関係を示しており、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合にコイル電圧Ｖｃが５Ｖとなり、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合にコイル電圧Ｖｃが１．８８Ｖとなるように、前述した磁気用の増幅手段１１、電圧レベル設定手段１２、及びモータコイル用の増幅手段１３を構成するそれぞれの抵抗、帰還抵抗、プルダウン抵抗等の回路定数が選択されている。
【００８３】
より具体的には、磁気用の増幅手段１１を構成する第１の演算増幅器１８と第２の演算増幅器２１のそれぞれのゲインが約１００倍となるように抵抗１７、第１の帰還抵抗２０、抵抗１９、第２の帰還抵抗２２のそれぞれの抵抗値が選択され、第１の演算増幅器１８の電圧出力Ｖｏｕｔ１と第２の演算増幅器２１の電圧出力Ｖｏｕｔ２のそれぞれ振幅が電源電圧Ｖｃｃより低下電圧Ｖｃｏｎｓ（＝１．０Ｖ）だけ低下させて電圧出力Ｖｏｕｔ１と電圧出力Ｖｏｕｔ２との電位差が（Ｖｃｃ−Ｖｃｏｎｓ）となるようにプルダウン抵抗２３、２４の抵抗値が選択され、モータコイル用の増幅手段１３を構成する第３の演算増幅器２６と第４の演算増幅器３１のそれぞれのゲインが約１．２５倍となるように抵抗２５、第３の帰還抵抗２８、抵抗２７、第４の帰還抵抗３２の抵抗値が選択されている。
【００８４】
以上のように、本発明の直流モータ駆動回路１０においては、磁気用の増幅手段１１、電圧レベル設定手段１２、及びモータコイル用の増幅手段１３を構成するそれぞれの抵抗、帰還抵抗、プルダウン抵抗等の回路定数を適宜選択して、直列に接続されたモータコイル２９、３０の両端に所望のコイル電圧Ｖｃを供給することができている。
【００８５】
つまり、電源電圧Ｖｃｃを２．５Ｖから５．０Ｖの範囲で可変させてモータ回転数を制御する場合において、コイル電圧Ｖｃの電圧可変範囲が１．８８Ｖから５．０Ｖの範囲に広くなるため、結果としてモータ回転数を２０５０ｒｐｍから４０００ｒｐｍの範囲で制御することが可能となっている。
【００８６】
したがって、従来の直流モータ駆動回路と比較してよりモータ回転数を低下することができるので、本発明による直流モータ駆動回路１０を送風ファン装置のモータ駆動用として用いた場合は、モータ回転数をより大きく低下させてファン騒音を小さくすることができる。
【００８７】
また、電圧レベル設定手段１２によって第１の演算増幅器１８の電圧出力Ｖｏｕｔ１と第２の演算増幅器２１の電圧出力Ｖｏｕｔ２の振幅が電源電圧Ｖｃｃより低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下させて電圧出力Ｖｏｕｔ１と電圧出力Ｖｏｕｔ２との電位差が（Ｖｃｃ−Ｖｃｏｎｓ）となるようにプルダウン抵抗２３、２４の抵抗値が選択され、第３の演算増幅器２６及び第４の演算増幅器３１のゲインがそれぞれα倍に設定されるとすると、電源電圧Ｖｃｃとコイル電圧Ｖｃとの関係式は、次の一次の数式で表される。
【００８８】
Ｖｃ＝α×（Ｖｃｃ−Ｖｃｏｎｓ）＝αＶｃｃ−αＶｃｏｎｓ  ・・・（数１）
したがって、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合においてコイル電圧Ｖｃが５Ｖで、且つ電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合においてコイル電圧Ｖｃが０Ｖ以上となる関係を示す一次直線は、破線で示した直線と一点鎖線で示した直線に挟まれた領域に存在する直線となり、その領域に存在する一次直線の関係を満足するようなαとＶｃｏｎｓは以下の数式で示した範囲となる。
【００８９】
１＜α＜２、０＜Ｖｃｏｎｓ＜０．５×Ｖｃｃ  ・・・（数２）
つまり、この数式を満足するようなαとＶｃｏｎｓを選択すれば、少なくとも電源電圧Ｖｃｃの電圧可変範囲よりもコイル電圧Ｖｃの電圧可変範囲を広くすることが可能となるばかりでなく、電源電圧Ｖｃｃに対してコイル電圧Ｖｃが一次直線で回帰される直線的な相関関係を有するので、より広範囲な且つ連続無段階的なモータ回転数の制御を実現できる。
【００９０】
したがって、電圧レベル設定手段１２は、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間の電位差（Ｖｃｃ−Ｖｃｏｎｓ）を定格の電源電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）より小さく定格の電源電圧Ｖｃｃの５０％（例えば２．５Ｖ）より大きくなる範囲に設定し、且つモータコイル用の増幅手段１３は、第３の演算増幅器２６及び第４の演算増幅器３１のゲインをそれぞれ１倍より大きく２倍より小さくなる範囲で設定した回路構成とするのが好ましい。
【００９１】
また、電圧レベル設定手段１２を構成するプルダウン抵抗２３とプルダウン抵抗２４の抵抗値を選択する場合においては、図５で示した関係に基づいて低下電圧Ｖｃｏｎｓを１Ｖとするためには、出力流出電流（ソース電流）として１０ｍＡがそれぞれのプルダウン抵抗２３、２４を介してＧＮＤ端子に流れるようにすればよいので、１ｋΩの抵抗値を選択すればよいことが分かる。
【００９２】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における直流モータ駆動回路を示す回路図で、図７（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図で、図７（ｂ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図で、図７（ｃ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図で、図７（ｄ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図で、図７（ｅ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図で、図７（ｆ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図で、図８（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図で、図８（ｂ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図で、図８（ｃ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図で、図８（ｄ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図で、図８（ｅ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図で、図８（ｆ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図である。
【００９３】
なお、図６においては、電圧レベル設定手段４１を除く他の構成要素は図１と同じなので同一の符号を用い、その説明を一部省略する。
【００９４】
まず、図６と図７（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、直流モータ駆動回路４０を構成する磁気用の増幅手段１１、電圧レベル設定手段４１、モータコイル用の増幅手段１３について、その直流モータ駆動回路４０の電源電圧Ｖｃｃが、定格電圧（例えば５Ｖ）の場合を説明する。
【００９５】
ここで、ホール素子１４の出力信号は、図２（ａ）で示したような、ホール素子１４の検出する磁束の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転する正弦波の出力電圧波形となっている。
【００９６】
そして、磁気用の増幅手段１１は、磁気検出素子であるホール素子１４の出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子１８ａとの間に第１の帰還抵抗２０が接続された第１の演算増幅器１８と、ホール素子１４の出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子２１ａとの間に第２の帰還抵抗２２が接続された第２の演算増幅器２１とを備え、その磁気用の増幅手段１１の出力電圧は電圧レベル設定手段４１に供給される。
【００９７】
ここで、電圧レベル設定手段４１は、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと電源電圧端子との間に所定のプルアップ抵抗４２を接続した回路構成であるので、第１の演算増幅器１８から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子１４の出力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に発生するピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分が電源電圧Ｖｃｃでクリップされ、ローレベルがＧＮＤレベルよりも持ち上がるため振幅が電源電圧Ｖｃｃより低い所望の出力電圧レベルに設定されている。
【００９８】
つまり、出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、図７（ｂ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【００９９】
同様に、電圧レベル設定手段４１は、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａと電源電圧端子との間に所定のプルアップ抵抗４３を接続した回路構成であるので、第２の演算増幅器２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子１４の出力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に発生するピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分が電源電圧Ｖｃｃでクリップされ、ローレベルがＧＮＤレベルよりも持ち上がるため振幅が電源電圧Ｖｃｃより低い所望の出力電圧レベルに設定されている。
【０１００】
つまり、出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、図７（ｃ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【０１０１】
ここで、詳細な説明は省略するが、それぞれのプルアップ抵抗４２、４３は、第１の演算増幅器１８と第２の演算増幅器２１のそれぞれの出力流入電流（シンク電流）とその出力電圧との特性に応じて、最適の抵抗値のものを選択することにより、出力電圧Ｖｏｕｔ１と出力電圧Ｖｏｕｔ２の電位差を定格の電源電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）より小さく定格の電源電圧Ｖｃｃの５０％（例えば２．５Ｖ）より大きくなる範囲に設定するのがより好ましい。
【０１０２】
つまり、０＜Ｖｃｏｎｓ＜０．５×Ｖｃｃとなるように、適宜それぞれのプルアップ抵抗４２、４３の抵抗値を選択することによって、所望の出力電圧レベルに設定することが容易となる。
【０１０３】
したがって、所望の出力電圧レベルに応じた電圧レベル設定手段４１の回路定数（プルアップ抵抗４２、４３の抵抗値）の設計が容易となる。
【０１０４】
そして、所望の出力電圧レベルに設定された第１の演算増幅器１８の出力電圧Ｖｏｕｔ１と第２の演算増幅器２１の出力電圧Ｖｏｕｔ２はモータコイル用の増幅手段１３に出力される。
【０１０５】
ここで、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａは抵抗２５を介して第３の演算増幅器２６の反転入力端子に接続され、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａは抵抗２７を介して第３の演算増幅器２６の非反転入力端子に接続されるので、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間の電位差は第３の演算増幅器２６の反転入力端子と出力端子２６ａとの間に接続された第３の帰還抵抗２８と抵抗２５との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して逆位相となって第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力される。
【０１０６】
したがって、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力電圧Ｖｏｕｔ３として図７（ｄ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃとなるような電圧波形で出力されている。
【０１０７】
また、その第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａは、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の一方の出力端子２９ａに接続されているので、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力される出力電圧Ｖｏｕｔ３はその一方の出力端子２９ａに供給される。
【０１０８】
一方、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａは抵抗２５を介して第４の演算増幅器３１の非反転入力端子に接続され、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａは抵抗２７を介して第４の演算増幅器３１の反転入力端子に接続されるので、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間の電位差は第４の演算増幅器３１の反転入力端子と出力端子３１ａとの間に接続された第４の帰還抵抗３２と抵抗２７との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して同位相となって第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａより出力される。
【０１０９】
したがって、第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａから出力電圧Ｖｏｕｔ４として図７（ｅ）で示したような振幅が電源電圧Ｖｃｃとなるような電圧波形で出力されている。
【０１１０】
さらに、その第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａは、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の他方の出力端子３０ａに接続されているので、第４の演算増幅器３１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ４はその他方の出力端子３０ａに供給される。
【０１１１】
以上のように、モータコイル用の増幅手段１３は、磁気用の増幅手段１１からの出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子２６ａとの間に第３の帰還抵抗２８が接続された第３の演算増幅器２６と、磁気用の増幅手段１１からの出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子３０ａとの間に第４の帰還抵抗３２が接続された第４の演算増幅器３１とを備え、そのモータコイル用の増幅手段１３の出力電圧はモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給される。
【０１１２】
したがって、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給されるコイル電圧Ｖｃは、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａの出力電圧Ｖｏｕｔ３と第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａの出力電圧Ｖｏｕｔ４との間の電位差に相当する電圧となるため、図７（ｆ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃであって、ホール素子出力電圧Ｖｈの電圧の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転し、そのホール素子出力電圧Ｖｈに対して同位相となる台形波に近い出力電圧波形となっている。
【０１１３】
次に、図６と図８（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、直流モータ駆動回路４０の電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合を説明する。
【０１１４】
まず、図８（ａ）で示したように、ホール素子出力電圧Ｖｈはホール素子１４の検出する磁束の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転する正弦波の出力電圧波形となっている。
【０１１５】
また、図８（ｂ）で示したように、第１の演算増幅器１８より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【０１１６】
また、図８（ｃ）で示したように、第２の演算増幅器２１より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【０１１７】
また、図８（ｄ）で示したように、第３の演算増幅器２６より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形は、第３の演算増幅器２６の反転入力端子と出力端子２６ａとの間に接続された第３の帰還抵抗２８と抵抗２５との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して逆位相となって第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力され、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下した台形波に近いものとなっている。
【０１１８】
また、図８（ｅ）で示したように、第４の演算増幅器３１より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形は、第４の演算増幅器３１の反転入力端子と出力端子３１ａとの間に接続された第４の帰還抵抗３２と抵抗２７との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して同位相となって第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａから出力され、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下した台形波に近いものとなっている。
【０１１９】
したがって、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給されるコイル電圧Ｖｃは、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａの出力電圧Ｖｏｕｔ３と第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａの出力電圧Ｖｏｕｔ４との間の電位差に相当する電圧となるため、図８（ｆ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下して、前述したホール素子出力電圧Ｖｈの電圧の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転し、そのホール素子出力電圧Ｖｈに対して同位相となる台形波に近い出力電圧波形となっている。
【０１２０】
以上のように、マグネットロータの磁極を検出するホール素子１４と、ホール素子１４の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器１８とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器２１とを有する磁気用の増幅手段１１と、磁気用の増幅手段１１の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段４１と、電圧レベル設定手段４１の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器２６とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器３１とを有するモータコイル用の増幅手段１３と、を備えていることにより、直流モータ駆動回路４０の電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合においてはコイル電圧Ｖｃの振幅は電源電圧Ｖｃｃと等しくなるものの、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合においては、コイル電圧Ｖｃの振幅は電源電圧Ｖｃｃよりも低下するという作用があり、直流モータ駆動回路４０の電源電圧Ｖｃｃを可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイル２９、３０の両端に供給される電圧可変範囲を広くすることが可能となるので、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる。
【０１２１】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における直流モータ駆動回路を示す回路図で、図１０（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図で、図１０（ｂ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図で、図１０（ｃ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図で、図１０（ｄ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図で、図１０（ｅ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図で、図１０（ｆ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図で、図１１（ａ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図で、図１１（ｂ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図で、図１１（ｃ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図で、図１１（ｄ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図で、図１１（ｅ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図で、図１１（ｆ）は、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図である。
【０１２２】
なお、図９においては、電圧レベル設定手段４６を除く他の構成要素は図１と同じなので同一の符号を用い、その説明を一部省略する。
【０１２３】
まず、図９と図１０（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、直流モータ駆動回路４５を構成する磁気用の増幅手段１１、電圧レベル設定手段４６、及びモータコイル用の増幅手段１３について、その直流モータ駆動回路４５の電源電圧Ｖｃｃが、定格電圧（例えば５Ｖ）の場合を説明する。
【０１２４】
ここで、ホール素子１４の出力信号は、図１０（ａ）で示したような、ホール素子１４の検出する磁束の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転する正弦波の出力電圧波形となっている。
【０１２５】
そして、磁気用の増幅手段１１は、磁気検出素子であるホール素子１４の出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子１８ａとの間に第１の帰還抵抗２０が接続された第１の演算増幅器１８と、ホール素子１４の出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子２１ａとの間に第２の帰還抵抗２２が接続された第２の演算増幅器２１とを備え、その磁気用の増幅手段１１の出力電圧は電圧レベル設定手段４６に供給される。
【０１２６】
ここで、電圧レベル設定手段４６は、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間に所定の負荷抵抗４７を接続した回路構成であるので、第１の演算増幅器１８から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子１４の出力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に発生するピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分が電源電圧Ｖｃｃよりも低い電圧レベルでクリップされ、加えてローレベルはＧＮＤレベルよりも持ち上がるため振幅が電源電圧Ｖｃｃより低い所望の出力電圧レベルに設定されている。
【０１２７】
つまり、出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、図１０（ｂ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【０１２８】
同様に、第２の演算増幅器２１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、ゲインが例えば約１００倍程度と十分に大きく設定されることで、ホール素子１４の出力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に発生するピーク電圧が数百ｍＶ程度の正弦波のホール素子出力電圧Ｖｈの最大電圧の部分が電源電圧Ｖｃｃよりも低い電圧レベルでクリップされ、加えてローレベルはＧＮＤレベルよりも持ち上がるため振幅が電源電圧Ｖｃｃより低い所望の出力電圧レベルに設定されている。
【０１２９】
つまり、出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、図１０（ｃ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【０１３０】
ここで、詳細な説明は省略するが、負荷抵抗４７は、第１の演算増幅器１８と第２の演算増幅器２１のそれぞれの出力流出電流（ソース電流）と出力電圧との特性及び出力流入電流（シンク電流）と出力電圧との特性に応じて、最適の抵抗値のものを選択することにより、出力電圧Ｖｏｕｔ１と出力電圧Ｖｏｕｔ２の電位差を定格の電源電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）より小さく定格の電源電圧Ｖｃｃの５０％（例えば２．５Ｖ）より大きくなる範囲に設定するのがより好ましい。
【０１３１】
つまり、０＜Ｖｃｏｎｓ＜０．５×Ｖｃｃとなるように、適宜負荷抵抗４７の抵抗値を選択することによって、所望の出力電圧レベルに設定することが容易となる。
【０１３２】
したがって、所望の出力電圧レベルに応じた電圧レベル設定手段４６の回路定数（負荷抵抗４７の抵抗値）の設計が容易となるばかりでなく、電圧レベル設定手段を構成する抵抗素子の数も２個から１個へと少なくなるので、回路がより簡素化される。
【０１３３】
そして、所望の出力電圧レベルに設定された第１の演算増幅器１８の出力電圧Ｖｏｕｔ１と第２の演算増幅器２１の出力電圧Ｖｏｕｔ２はモータコイル用の増幅手段１３に出力される。
【０１３４】
ここで、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａは抵抗２５を介して第３の演算増幅器２６の反転入力端子に接続され、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａは抵抗２７を介して第３の演算増幅器２６の非反転入力端子に接続されるので、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間の電位差は第３の演算増幅器２６の反転入力端子と出力端子２６ａとの間に接続された第３の帰還抵抗２８と抵抗２５との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して逆位相となって第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力される。
【０１３５】
したがって、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力電圧Ｖｏｕｔ３として図１０（ｄ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃとなるような電圧波形で出力されている。
【０１３６】
また、その第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａは、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の一方の出力端子２９ａに接続されているので、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力される出力電圧Ｖｏｕｔ３はその一方の出力端子２９ａに供給される。
【０１３７】
一方、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａは抵抗２５を介して第４の演算増幅器３１の非反転入力端子に接続され、第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａは抵抗２７を介して第４の演算増幅器３１の反転入力端子に接続されるので、第１の演算増幅器１８の出力端子１８ａと第２の演算増幅器２１の出力端子２１ａとの間の電位差は第４の演算増幅器３１の反転入力端子と出力端子３１ａとの間に接続された第４の帰還抵抗３２と抵抗２７との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して同位相となって第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａより出力される。
【０１３８】
したがって、第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａから出力電圧Ｖｏｕｔ４として図１０（ｅ）で示したような振幅が電源電圧Ｖｃｃとなるような電圧波形で出力されている。
【０１３９】
さらに、その第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａは、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の他方の出力端子３０ａに接続されているので、第４の演算増幅器３１から出力される出力電圧Ｖｏｕｔ４はその他方の出力端子３０ａに供給される。
【０１４０】
以上のように、モータコイル用の増幅手段１３は、磁気用の増幅手段１１からの出力信号を逆位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子２６ａとの間に第３の帰還抵抗２８が接続された第３の演算増幅器２６と、磁気用の増幅手段１１からの出力信号を同位相となるように増幅するための入力とし、反転入力端子と出力端子３０ａとの間に第４の帰還抵抗３２が接続された第４の演算増幅器３１とを備え、そのモータコイル用の増幅手段１３の出力電圧はモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給される。
【０１４１】
したがって、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給されるコイル電圧Ｖｃは、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａの出力電圧Ｖｏｕｔ３と第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａの出力電圧Ｖｏｕｔ４との間の電位差に相当する電圧となるため、図１０（ｆ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃであって、ホール素子出力電圧Ｖｈの電圧の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転し、そのホール素子出力電圧Ｖｈに対して同位相となる台形波に近い出力電圧波形となっている。
【０１４２】
次に、図９と図１１（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、直流モータ駆動回路４５の電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合を説明する。
【０１４３】
まず、図１１（ａ）で示したように、ホール素子出力電圧Ｖｈはホール素子１４の検出する磁束の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転する正弦波の出力電圧波形となっている。
【０１４４】
また、図１１（ｂ）で示したように、第１の演算増幅器１８より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形は、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【０１４５】
また、図１１（ｃ）で示したように、第２の演算増幅器２１より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形は、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下電圧Ｖｃｏｎｓだけ低下し所望の出力電圧レベルに設定された台形波に近いものとなっている。
【０１４６】
また、図１１（ｄ）で示したように、第３の演算増幅器２６より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形は、第３の演算増幅器２６の反転入力端子と出力端子２６ａとの間に接続された第３の帰還抵抗２８と抵抗２５との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して逆位相となって第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａから出力され、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下した台形波に近いものとなっている。
【０１４７】
また、図１１（ｅ）で示したように、第４の演算増幅器３１より出力される出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形は、第４の演算増幅器３１の反転入力端子と出力端子３１ａとの間に接続された第４の帰還抵抗３２と抵抗２７との比で設定されるゲイン（例えば１倍より大きく２倍より小さい）分だけ増幅されてその入力に対して同位相となって第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａから出力され、振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下した台形波に近いものとなっている。
【０１４８】
したがって、直列に接続されたモータコイル２９とモータコイル３０の両端に供給されるコイル電圧Ｖｃは、第３の演算増幅器２６の出力端子２６ａの出力電圧Ｖｏｕｔ３と第４の演算増幅器３１の出力端子３１ａの出力電圧Ｖｏｕｔ４との間の電位差に相当する電圧となるため、図１１（ｆ）で示したように振幅が電源電圧Ｖｃｃよりも低下して、前述したホール素子出力電圧Ｖｈの電圧の極性が切り替わるＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・のタイミングで電圧の極性が反転し、そのホール素子出力電圧Ｖｈに対して同位相となる台形波に近い出力電圧波形となっている。
【０１４９】
以上のように、マグネットロータの磁極を検出するホール素子１４と、ホール素子１４の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第１の演算増幅器１８とその入力に対して同位相で出力する第２の演算増幅器２１とを有する磁気用の増幅手段１１と、磁気用の増幅手段１１の出力信号を所定の電圧レベルに設定する電圧レベル設定手段４６と、電圧レベル設定手段１２の出力信号を入力とし、その入力に対して逆位相で出力する第３の演算増幅器２６とその入力に対して同位相で出力する第４の演算増幅器３１とを有するモータコイル用の増幅手段１３と、を備えていることにより、直流モータ駆動回路４５の電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合においてはコイル電圧Ｖｃの振幅は電源電圧Ｖｃｃと等しくなるものの、電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合においては、コイル電圧Ｖｃの振幅は電源電圧Ｖｃｃよりも低下するという作用があり、直流モータ駆動回路４５の電源電圧Ｖｃｃを可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイル２９、３０の両端に供給される電圧可変範囲を広くすることが可能となるので、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる。
【０１５０】
（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４における送風ファン装置の斜視図で、図１３は、本発明の実施の形態４における送風ファン装置のモータ部の断面図である。
【０１５１】
まず、図１２で示したように、送風ファン装置５０の薄型で偏平形状のケーシング５１は、上部に位置するファンカバー５１ａとその下部に位置するファンフレーム５１ｂとにより構成されている。
【０１５２】
ここで、ファンカバー５１ａは、アルミニウムやステンレス鋼などの金属材料の打ち抜き成形や樹脂成形によりプレート状に成形されており、その略中央部に外部から空気を吸気する略円形状の空気吸込口５２が配設されている。
【０１５３】
そして、ファンカバー５１ａとファンフレーム５１ｂとに挟まれて収容されるように遠心型のファン５３がケーシング５１の内部に配置され、そのファン５３は、円筒形状の外周面を有するハブ部とその外周面から遠心方向へ略放射状に延びる複数のブレードとから構成され、さらにそのブレードがシャフト５３ａ（図１３参照）を中心として回転することによって、空気吸込口５２から吸い込んだ空気を遠心方向へ送風する。
【０１５４】
また、ファンフレーム５１ｂは、樹脂成型やアルミニウム合金のダイカスト成型などにより底面と側面が一体的に成形され、その一方の側面には、ケーシング５１の内部に吸気されケーシング５１の内壁面に沿って流れた空気を吹き出す空気吹出口５４が配設されている。
【０１５５】
また、ファンカバー５１ａとファンフレーム５１ｂとは、４箇所に設けられたカシメ部５５においてファンカバー５１ａの取り付け穴にファンフレーム５１ｂの突起部を嵌挿して熱溶着やカシメなどにより固定されている。
【０１５６】
また、ファンフレーム５１ｂの下方に位置する底面にも前述した空気吸込口５２と略同径の空気吸込口（図示せず）が配設され、外部からの空気を吸気している。
【０１５７】
そして、その空気吸込口を横断するように、ファン５３を回転自在に保持する支持部材５６（図１３参照）がファンフレーム５１ｂの空気吸込口の周部に連設されている。
【０１５８】
ここで、ファン５３が矢印Ｒで示した回転方向に高速で回転すると、ファンカバー５１ａの中央部に配設された空気吸込口５２とファンフレーム５１ｂの底面の中央部に配設された空気吸込口との両方から空気が吸気される。
【０１５９】
さらにその吸気された空気が、ファン５３の複数のブレードの回転運動によりケーシング５１の内部でそのブレードの遠心方向へと風向きが変えられるので、その大部分はファンカバー５１ａやファンフレーム５１ｂの内壁にぶつかりながら、その内壁に沿ってファン５３の矢印Ｒで示した回転方向へそれらの空気が送られて最終的に空気吹出口５４から吹き出される。
【０１６０】
また、図１３で示したように、送風ファン装置５０の主要部であるモータ部は支持部材５６に連設された環状保持部５７の内周側に構成されており、円板状の底面を有しその略中央が円筒状に突出したハウジング５８がその環状保持部５７の内周側に固定され、そのハウジング５８の周囲にはモータコイル５９が巻かれた環状のステータ６０やホール素子６１等が実装された直流モータ駆動回路基板６２が配置されそのモータ部の主要部を構成している。
【０１６１】
一方、ハウジング５８の内部には、ファン５３に一体成型により組み込まれたシャフト５３ａの下端が挿入され回転自在に軸支する軸受けスリーブ６３が収容されており、その軸受けスリーブ６３をハウジング５８内に形成された受け座５８ａとの間で挟むように固定リング６４がハウジング５８の開口側に圧入固定されている。
【０１６２】
また、シャフト５３ａはスラストシート６５に当接した状態で軸受けスリーブ６３にはめ込まれている。
【０１６３】
そして、ファン５３には、環状のステータ６０と対向配置するように４極のマグネットロータ５３ｂとマグネットヨーク５３ｃが配置されモータ部のロータを構成している。
【０１６４】
以上のように構成されたモータ部において、直流モータ駆動回路基板６２にリード線６６を介して電源電圧Ｖｃｃが供給されると、ステータ６０に巻かれた各モータコイル５９に電流が流れステータ６０に磁力が発生する。するとマグネットロータ５３ｂは周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されており、ステータ６０に発生した磁力と引き合ってファン５３が回転する。
【０１６５】
このとき、直流モータ駆動回路基板６２に実装されたホール素子６１はマグネットロータ５３ｂのＮ極とＳ極の磁極を検出して出力信号を発生する。各モータコイル５９に流れる電流をホール素子６１の出力信号により位相を制御することで、ステータ６０に発生する磁力の磁極は逐次変わってマグネットロータ５３ｂのＮ極やＳ極と引き合い、ファン５３は、所定の回転方向に連続的に回転する。
【０１６６】
そして、ファン５３の回転により、前述したようにファンカバー５１ａの空気吸込口５２から外部の空気が吸気され、その吸気された空気は、ファン５３の遠心方向へ送風され最終的に空気吹出口５４から吹き出される。
【０１６７】
ここで、直流モータ駆動回路基板６２は、実施の形態１で説明した直流モータ駆動回路１０を備えているので、リード線６６を介して供給される電源電圧Ｖｃｃを可変させてモータ回転数を制御する場合において、直列に接続された各モータコイル５９の両端に供給されるコイル電圧の可変範囲を広くすることが可能となるので、より広範囲なモータ回転数の制御を実現できる。
【０１６８】
つまり、本発明の実施の形態４における送風ファン装置５０は、電子機器側において大きな送風量が必要でない場合に、モータ回転数を低下させてファン騒音を小さくすることができるので、静音化の要求される情報機器や音響機器などへの適用が容易となる。
【０１６９】
なお、以上の実施の形態の説明において、各演算増幅器は２回路入りまたは４回路入りの単電源用オペアンプを利用しているため、出力電圧のレベルはＧＮＤレベルから電源電圧Ｖｃｃレベルの範囲となっている。
【０１７０】
そして、そのような２回路入りまたは４回路入りの単電源用オペアンプなど汎用性の高い半導体集積回路を利用することで、より安価に直流モータ駆動回路を提供できる。
【０１７１】
また、構成要素の個数、抵抗、帰還抵抗、プルダウン抵抗、プルアップ抵抗、負荷抵抗などの回路常数等については、特にそれらに限定される旨の記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なるひとつの実施の形態の説明に過ぎず、様々な変形が可能である。
【０１７２】
例えば、電源電圧Ｖｃｃの定格電圧は１２Ｖでもよく、発明の目的を達成できるよう構成要素の個数、抵抗、帰還抵抗、プルダウン抵抗、プルアップ抵抗、負荷抵抗などの回路常数等は適宜選択すればよいし、各演算増幅器についても所望の出力電圧特性を有するものを適宜選択すればよい。
【０１７３】
また、モータコイルは一個または極数に応じて複数個でもよく、さらに磁気検出素子としてホール素子に換えて、ホールＩＣや磁気抵抗素子など別の磁電変換素子を応用してもよい。
【０１７４】
また、送風ファン装置のファンの形状についても、例えばシロッコファンやクロスフローファンのようにブレードが外周部のみに形成されブレードの回転によって遠心方向へ空気を送風するような形態の遠心型のファンでもよく、プロペラファンのような軸流方向へ空気を送風するような形態の軸流型のファンであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明にかかる直流モータ駆動回路及びそれを備えた送風ファン装置は、直流モータ駆動回路の電源電圧を可変させてモータ回転数を制御する場合において、モータコイルの両端に供給される電圧可変範囲を広くすることが可能となるので、マグネットロータの磁極を検出する磁気検出素子の出力信号を磁気用の演算増幅器によって増幅し、その増幅された出力信号を入力としたモータコイル用の演算増幅器を介してモータコイルへの通電を行う単相全波型の直流モータ駆動回路及びそれを備えた送風ファン装置、さらには回転数制御を行う各種の直流モータ駆動装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明の実施の形態１における直流モータ駆動回路を示す回路図
【図２】（ａ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図、（ｂ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図、（ｃ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図、（ｄ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図、（ｅ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図、（ｆ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図
【図３】（ａ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図、（ｂ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図、（ｃ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図、（ｄ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図、（ｅ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図、（ｆ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図
【図４】本発明の実施の形態１の直流モータ駆動回路における電源電圧Ｖｃｃとコイル電圧Ｖｃとの関係及び電源電圧Ｖｃｃとモータ回転数との関係を示すグラフ
【図５】第１の演算増幅器及び第２の演算増幅器の出力流出電流（ソース電流）と低下電圧との関係を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態２における直流モータ駆動回路を示す回路図
【図７】（ａ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図、（ｂ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図、（ｃ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図、（ｄ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図、（ｅ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図、（ｆ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図
【図８】（ａ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図、（ｂ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図、（ｃ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図、（ｄ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図、（ｅ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図、（ｆ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図
【図９】本発明の実施の形態３における直流モータ駆動回路を示す回路図
【図１０】（ａ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図、（ｂ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図、（ｃ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図、（ｄ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図、（ｅ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図、（ｆ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧（例えば５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図
【図１１】（ａ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図、（ｂ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図、（ｃ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図、（ｄ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第３の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ３の電圧波形図、（ｅ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合における第４の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ４の電圧波形図、（ｆ）電源電圧Ｖｃｃが定格電圧の１／２（例えば２．５Ｖ）の場合におけるコイル電圧Ｖｃの電圧波形図
【図１２】本発明の実施の形態４における送風ファン装置の斜視図
【図１３】本発明の実施の形態４における送風ファン装置のモータ部の断面図
【図１４】従来の技術における直流モータ駆動回路を示す回路図
【図１５】（ａ）ホール素子出力電圧Ｖｈの電圧波形図、（ｂ）第１の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ１の電圧波形図、（ｃ）第２の演算増幅器の出力電圧Ｖｏｕｔ２の電圧波形図、（ｄ）コイル電圧Ｖｃの電圧波形図
【符号の説明】
【０１７７】
１０    直流モータ駆動回路
１１    磁気用の増幅手段
１２    電圧レベル設定手段
１３    モータコイル用の増幅手段
１４    ホール素子
１４ａ    出力端子
１４ｂ    出力端子
１５    バイアス抵抗
１６    バイアス抵抗
１７    抵抗
１８    第１の演算増幅器
１８ａ    出力端子
１９    抵抗
２０    第１の帰還抵抗
２１    第２の演算増幅器
２１ａ    出力端子
２２    第２の帰還抵抗
２３    プルダウン抵抗
２４    プルダウン抵抗
２５    抵抗
２６    第３の演算増幅器
２６ａ    出力端子
２７    抵抗
２８    第３の帰還抵抗
２９    モータコイル
２９ａ    出力端子
３０    モータコイル
３０ａ    出力端子
３１    第４の演算増幅器
３１ａ    出力端子
３２    第４の帰還抵抗
４０    直流モータ駆動回路
４１    電圧レベル設定手段
４２    プルアップ抵抗
４３    プルアップ抵抗
４５    直流モータ駆動回路
４６    電圧レベル設定手段
４７    負荷抵抗
５０    送風ファン装置
５１    ケーシング
５１ａ    ファンカバー
５１ｂ    ファンフレーム
５２    空気吸込口
５３    ファン
５３ａ    シャフト
５３ｂ    マグネットロータ
５３ｃ    マグネットヨーク
５４    空気吹出口
５５    カシメ部
５６    支持部材
５７    環状保持部
５８    ハウジング
５８ａ    受け座
５９    モータコイル
６０    ステータ
６１    ホール素子
６２    直流モータ駆動回路基板
６３    軸受けスリーブ
６４    固定リング
６５    スラストシート
６６    リード線
Ｖｃｃ    電源電圧
Ｖｃｏｎｓ    低下電圧
Ｖｃ    コイル電圧
Ｖｈ    ホール素子出力電圧  
Ｖｏｕｔ１    第１の演算増幅器の出力電圧
Ｖｏｕｔ２    第２の演算増幅器の出力電圧
Ｖｏｕｔ３    第３の演算増幅器の出力電圧
Ｖｏｕｔ４    第４の演算増幅器の出力電圧
Ｒ    回転方向
【図１】
2008109721.tif 000003
【図２】
2008109721.tif 000004
【図３】
2008109721.tif 000005
【図４】
2008109721.tif 000006
【図５】
2008109721.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008109721.tif 000009
【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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【図１５】
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