(57)【要約】【課題】ロータの拘束時にコイルに流れる電流の平均値を減少させることで、休止期間を長くすることなくコイルの温度上昇を低減しコイルの焼損を防ぐ。【解決手段】ロータの回転位置に応じてコイル１７、１８への通電が制御されることによりロータが回転するＤＣモータにおいて、ロータが拘束された場合にコイルへの通電可能状態と非通電状態との二つの状態を交互に繰り返す発振状態となる第１の回路と、この第１の回路の発振動作より高い周波数で発振動作を行い交互に二つの信号状態を出力する第２の回路とを有し、第１の回路が通電可能状態でかつ第２の回路が一方の状態になった時のみコイルへの通電が行われるようにした。【選択図】　図１
2004129447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの回転位置に応じてコイルへの通電が制御されることによりロータが回転するＤＣモータにおいて、
ロータが拘束された場合にコイルへの通電可能状態と非通電状態との二つの状態を交互に繰り返す発振状態となる第１の回路と、該第１の回路の発振動作より高い周波数で発振動作を行い交互に二つの信号状態を出力する第２の回路とを有し、前記第１の回路が通電可能状態でかつ前記第２の回路が一方の状態になった時のみコイルへの通電が行われるようにしたことを特徴とするＤＣモータの保護回路。
【請求項２】
前記第２の回路の出力をスイッチ素子に入力して該スイッチ素子の出力で前記コイルに流す電流をオンオフするよう構成し、前記第１の回路が発振状態でない場合に前記スイッチ素子をコイルに電流を流す状態に切換え、前記第１の回路が発振状態になった場合に前記第２の回路の発振出力に従って前記スイッチ素子をコイルに電流を流す状態と流さない状態とに切り換えるようにした請求項１記載のＤＣモータの保護回路。
【請求項３】
前記第２の回路の出力でコイルに流す電流をオンオフするよう構成し、前記第１の回路が発振状態でない場合に前記第２の回路を前記コイルに電流を流す状態にして発振を停止させるようにした請求項１記載のＤＣモータの保護回路。
【請求項４】
前記第２の回路によって方形波信号と三角波又は充電波形の信号とを生成し、三角波又は充電波形の信号の電圧と参照電圧を比較回路で比較し、比較回路の出力で前記コイルに流す電流をオンオフしてロータの回転数を可変するよう構成し、前記第１の回路が発振状態でない場合は前記比較回路に前記三角波又は充電波形の信号を供給し、前記第１の回路が発振状態の場合は前記比較回路に前記方形波信号を供給するようにした請求項１記載のＤＣモータの保護回路。
【請求項５】
前記第１の回路が発振状態の場合と発振状態でない場合とで前記第２の回路の発振のデューティを変えるようにした請求項４記載のＤＣモータの保護回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンモータ等のＤＣモータにおいて、ロータが拘束状態になった場合の保護回路に関し、特に拘束時にコイルに流れる電流が大きいファンモータのコイルの焼損を防止するに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ファンモータ等のＤＣモータにおいては、従来よりロータが拘束状態となった場合のコイルの焼損を防止するために、特に高速回転するファンモータのような発熱量の大きいＤＣモータに対しては、コンデンサを用いた発振回路を有し、ロータが拘束された場合に駆動期間と休止期間の二つの状態を交互に発生し、拘束時にコイルに流れる電流をオン、オフすることで、拘束時のコイルに流れる平均電流を減少させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−９９９５３号公報
図８は、このような従来例を示したものであり、ＤＣファンモータ等に適用されている２相半波（ユニポーラ）ブラシレスＤＣモータ駆動回路を示す。図８に示す回路は、駆動回路部として例えばローム株式会社製モータドライブＩＣ（型番ＢＡ６９０１Ｆ）を使用した場合であり、抵抗１、位置検出器としてのホール素子２、上記ドライブＩＣ３、２相のコイル１７、１８、スイッチング用トランジスタ１９、２０及びコンデンサ１１で構成されている。
【０００４】
電源端子ＶｃｃからドライブＩＣ３へ電源が供給され、抵抗１を通してロータの回転位置を検出するホール素子２に電源が供給される。ホール素子２はロータに取付けられたロータマグネットの磁極を検出して磁極の極性と磁力の強さに応じた差動の電圧をドライブＩＣ３に供給する。
【０００５】
ドライブＩＣ３はコイル１７、１８に電流を流す為の二つの出力を持ち、それぞれの出力が抵抗を介してスイッチング用トランジスタ１９、２０のベースに接続され、トランジスタ１９、２０のコレクタはそれぞれコイル１７、１８に接続されている。ドライブＩＣ３の二つの出力が交互にハイレベルになる事でトランジスタ１９、２０が交互にオンになり、トランジスタ１９がオンになった場合は電流が電源端子Ｖｃｃからコイル１７に流れトランジスタ１９を経由してグランドに流れ、トランジスタ２０がオンになった場合は電流が電源端子Ｖｃｃからコイル１８に流れトランジスタ２０を経由してグランドに流れる。
【０００６】
ドライブＩＣ３は、アンプ４、オンオフの制御を行う制御アンプ５、駆動素子６、７、閾値電圧発生回路８、放電パルス発生回路９、トランジスタ１０、定電流充放電回路１２、比較器１３、レジスタ１４及びオープンコレクタのバッファ１５、１６から構成されている。
【０００７】
ドライブＩＣ３には制御アンプ５の出力をオンオフするＰＷＭ信号が入力されると共に、ロータが拘束された場合にハイレベルになるロック信号とその反転された反転ロック信号がそれぞれバッファ１５、１６から出力される。ロック信号と反転ロック信号はオープンコレクタ形式で出力される。又、拘束時に発振動作を行わせる為のコンデンサ１１が接続される。
【０００８】
コンデンサ１１を使用した発振回路の動作を説明する。以下の説明では拘束時にドライブＩＣ３の制御アンプ５の出力がオフ状態の期間を休止期間と呼び、拘束時に制御アンプ５の出力が再起動する為にオン状態になる期間を駆動期間と呼ぶ。又、拘束されていない通常の回転時で出力がオン状態の期間も駆動期間と呼ぶ。休止期間か駆動期間かの判別は比較器１３で行われる。
【０００９】
ホール素子２の差動出力はドライブＩＣ３に入力され、アンプ４で増幅されて制御アンプ５へ入力されると共に、放電パルス発生回路９に入力される。制御アンプ５は比較器１３から送られてくる信号が駆動期間を示す場合でかつＰＷＭ信号入力がハイレベルの場合は、アンプ４から送られてくる信号に応じて駆動素子６、７の何れかの出力をハイレベル状態にする。
【００１０】
駆動素子６の出力がハイレベルになるとトランジスタ１９がオンになり、駆動素子７の出力がハイレベルになるとトランジスタ２０がオンになり、それぞれコイル１７、１８に電流が流れることによって磁力が発生しロータのロータマグネットとの間で反発と吸引の力が発生しロータが回転する。
【００１１】
制御アンプ５は比較器１３から送られてくる信号が休止期間を示す場合はアンプ４から送られてくる信号やＰＷＭ信号入力に関わらず駆動素子６、７の両方の出力をロウレベルにする。又、ＰＷＭ信号がロウレベルの場合も比較器１３から送られてくる信号やアンプ４から送られてくる信号に関わらず駆動素子６、７の両方の出力をロウレベルにする。駆動素子６、７の両方の出力がロウレベルになると何れのコイル１７、コイル１８にも電流が流れない。
【００１２】
ホール素子２の差動の電圧は放電パルス発生回路９にも送られ、放電パルス発生回路９は差動の電圧の一方の電圧が他方の電圧より高くなった瞬間にパルスを発生する。このパルスはトランジスタ１０のベースに供給され、トランジスタ１０をオンにする。この為トランジスタ１０はロータが回転しホール素子２の電圧が切替わっている間（すなわち差動の電圧の一方が他方の電圧より高くなる事が連続している間）は繰返しオンになる。
【００１３】
又、放電パルス発生回路９から出力されるパルスはレジスタ１４にも供給され、レジスタ１４をリセットする。レジスタ１４がリセットされるとバッファ１５から出力されるロック信号がロウレベルになりバッファ１６から出力される反転ロック信号がハイレベルになる。
【００１４】
閾電圧発生回路８は、比較器１３から入力される信号が駆動期間を示す場合は駆動期間での閾電圧を発生し、休止期間を示す場合は休止期間での閾電圧を発生する。閾電圧発生回路８で発生された駆動期間での閾電圧又は休止期間での閾電圧は比較器１３に入力される。電源がドライブＩＣ３に投入された瞬間には閾電圧発生回路８は駆動期間での閾電圧を発生するように設定されている。
【００１５】
定電流充放電回路１２は比較器１３から送られてくる信号が駆動期間を示す場合は常時充電電流をコンデンサ１１に供給する。駆動期間の間はコンデンサ１１は充電電流を供給されるが、ロータが正常に回転している間は上述のようにトランジスタ１０が繰返しオンになる為コンデンサ１１はトランジスタ１０によって繰返し放電されコンデンサ１１にはほとんど充電されず、従ってコンデンサ１１の端子電圧も高くならない。定電流充放電回路１２は比較器１３から送られてくる信号が休止期間を示す場合はコンデンサ１１から一定の電流を放電させる。
【００１６】
比較器１３はコンデンサ１１の電圧と閾電圧発生回路８から出力される閾電圧を比較して、コンデンサ１１の電圧が閾電圧より低い場合は駆動期間を示す信号を出力し、コンデンサ１１の電圧が閾電圧より高い場合は休止期間を示す信号を出力する。
【００１７】
電源がドライブＩＣ３に投入されると閾電圧発生回路８は上述のように駆動期間での閾電圧を発生し比較器１３に出力する。電源が投入される前はコンデンサ１１は完全に放電されその電圧は０［Ｖ］になっているので、電源が投入された瞬間はコンデンサの電圧は０［Ｖ］である。比較器１３はコンデンサ１１の電圧と駆動期間での閾電圧を比較するが、駆動期間での閾電圧はコンデンサの電圧（０［Ｖ］）より高いので比較器１３は駆動期間を示す信号を出力する。駆動期間を示す信号は比較器１３から制御アンプ５と閾電圧発生回路８と定電流充放電回路１２とレジスタ１４に送られる。
【００１８】
制御アンプ５は駆動期間を示す信号が入力されると、ＰＷＭ信号がハイレベルの場合はアンプ４から送られてくる信号に応じて駆動素子６、７の何れかの出力をハイレベルにし、トランジスタ１９、２０の何れかをオンにしてコイル１７、１８への通電を行わせる。定電流充放電回路１２は駆動期間を示す信号が入力されると充電電流をコンデンサ１１に供給するが、ロータが正常に回転すると上述のようにトランジスタ１０が繰返し放電する為コンデンサ１１にはほとんど充電されず、従ってコンデンサ１１の電圧も高くならない。
【００１９】
閾電圧発生回路８は電源を投入された瞬間に駆動期間での閾電圧を発生していて、駆動期間を示す信号が比較器１３から入力されると駆動期間を示す閾電圧を出力し続ける。比較器１３はコンデンサ１１の電圧と駆動期間での閾電圧を比較するが、コンデンサ１１の電圧は低いので比較器１３は駆動期間を示す信号を出力し続ける。このように電源を投入するとドライブＩＣ３は駆動状態となってロータは回転する。
【００２０】
次にロータが拘束された場合の動作を説明する。図９はロータが拘束された場合のコンデンサ１１の端子電圧とレジスタ１４からバッファ１５、１６を通して出力されるロック信号と反転ロック信号を示した波形図である。
【００２１】
ロータが拘束されるとホール素子２から出力される差動の電圧はロータが回転しない為に変化しなくなり差動の電圧の一方の電圧が他方の電圧より高くなることが無くなる為、放電パルス発生回路９はパルスを発生しなくなりトランジスタ１０もオンしなくなる。
【００２２】
定電流充放電回路１２は比較器１３から送られてくる信号が駆動期間を示す場合は常時充電電流をコンデンサ１１に供給している為、ロータが回転しなくなりトランジスタ１０がオンにならなくなると、コンデンサ１１は充電されて図９に示すようにコンデンサ１１の端子電圧が上昇していく。コンデンサ１１の端子電圧は比較器１３に送られて比較器１３で閾電圧発生回路８の発生する駆動期間での閾電圧と比較される。駆動期間での閾電圧よりコンデンサ１１の端子電圧が高くなると、ロータは拘束状態と判定され、比較器１３は休止期間を示す信号を制御アンプ５と閾電圧発生回路８と定電流充放電回路１２とレジスタ１４に送る。図９では駆動期間での閾電圧をＶｒ２で表している。
【００２３】
定電流充放電回路１２は比較器１３から送られてくる信号が休止期間を示す場合はコンデンサ１１から一定の電流を放電させる。この為、コンデンサ１１の端子電圧は徐々に低下する。この期間を図９ではＴ２で表している。制御アンプ５は比較器１３から送られてくる信号が休止期間を示す場合はアンプ４から送られてくる信号やＰＷＭ信号入力に関わらず駆動素子６、７の両方の出力をロウレベルにする。この為、休止期間にはコイル１７、１８には電流が流れない。
【００２４】
閾電圧発生回路８は比較器１３からの信号が休止期間を示す場合は、駆動期間での閾電圧の代りに休止期間での閾電圧を比較器１３に入力する。休止期間での閾電圧は駆動期間での閾電圧より低く、図９でＶｒ１と表されている。レジスタ１４は比較器１３から送られてくる信号が休止期間を示す場合はレジスタ１４をセットする。レジスタ１４がセットされると図９のようにバッファ１５から出力されるロック信号がハイレベルになりバッファ１６から出力される反転ロック信号がロウレベルになる。
【００２５】
休止期間中にコンデンサ１１の端子電圧が放電によって徐々に低下し、休止期間での閾電圧Ｖｒ１よりも低くなると、比較器１３は駆動期間を示す信号を制御アンプ５と閾電圧発生回路８と定電流充放電回路１２とレジスタ１４に送る。定電流充放電回路１２は比較器１３から送られてくる信号が駆動期間を示す場合は充電電流をコンデンサ１１に供給する。
【００２６】
制御アンプ５は、比較器１３から送られてくる信号が駆動期間を示す場合はＰＷＭ信号がハイレベルの場合はアンプ４から送られてくる信号に応じて駆動素子６、７の何れかの出力をハイレベルにする。駆動素子６、７の何れかの出力がハイレベルになるとコイル１７、１８の何れかに電流が流れる。閾電圧発生回路８は比較器１３から送られてくる信号が駆動期間を示す場合は、駆動期間での閾電圧Ｖｒ２を比較器１３に出力する。この期間を図９ではＴ１で表している。レジスタ１４は比較器１３から送られてくる信号が駆動期間を示す場合は何も状態を変化させない。
【００２７】
もし拘束状態が解除されていれば、コイル１７、１８に電流が流れることによってロータが回転しホール素子２の差動の電圧はロータの回転に応じて変化し、放電パルス発生回路９はホール素子２の差動の電圧の変化によってパルスを発生してトランジスタ１０をオンにする。この為トランジスタ１０はコンデンサ１１を急速に放電し、コンデンサ１１の端子電圧は低い電圧を保つ。そして比較器１３は駆動期間を示す信号を出し続け、ロータは回転を継続する。
【００２８】
又、レジスタ１４は放電パルス発生回路９が発生するパルスによってリセットされる。レジスタ１４がリセットされるとバッファ１５から出力されるロック信号がロウレベルになりバッファ１６から出力される反転ロック信号がハイレベルになる。
【００２９】
もし拘束状態が解除されていなくてコイル１７、１８に電流が流れてもロータが正常に回転しない場合は、ホール素子２から出力される差動の電圧はロータが回転しない為に変化せず、差動の電圧の一方の電圧が他方の電圧より高くなることが無い為、放電パルス発生回路９はパルスを発生せず、コンデンサ１１は放電されない。この為コンデンサ１１の端子電圧は定電流充放電回路１２の充電電流によって上昇していく。
【００３０】
コンデンサ１１の端子電圧が駆動期間での閾電圧Ｖｒ２より高くなると、比較器１３は休止期間を示す信号を制御アンプ５と閾電圧発生回路８と定電流充放電回路１２とレジスタ１４に送る。定電流充放電回路１２は比較器１３から送られてくる信号が休止期間を示す場合はコンデンサ１１から一定の電流を放電させる。この為、コンデンサ１１の端子電圧は徐々に低下する。
【００３１】
このように従来の技術では、拘束状態が解除されるまでコンデンサ１１は定電流充放電回路１２によって充電と放電を交互に行い、図９に示すようにコンデンサ１１の端子電圧は駆動期間Ｔ１には上昇し休止期間Ｔ２には低下して、駆動期間の閾電圧Ｖｒ２と休止期間での閾電圧Ｖｒ１の間で上昇と低下を繰返す。
【００３２】
コイル１７とコイル１８には駆動期間Ｔ１には電流が流れ、休止期間Ｔ２には電流が流れない。駆動期間Ｔ１と休止期間Ｔ２の長さは定電流充放電回路１２の充放電電流の大きさによって調整でき、充放電電流を小さくすれば駆動期間Ｔ１と休止期間Ｔ２を長くする事ができる。
【００３３】
ドライブＩＣ３としての型番ＢＡ６９０１Ｆを例にとると、駆動期間での閾電圧Ｖｒ２は２．４０［Ｖ］、休止期間での閾電圧Ｖｒ１は０．６０［Ｖ］、定電流充放電回路１２の充電電流は５．０［μＡ］、放電電流は０．５［μＡ］に設計されている。この為、コンデンサ１１に１［μＦ］を使用すれば、Ｔ１＝（２．４０−０．６０）×１［μＦ］／５．０［μＡ］＝０．３６［秒］、Ｔ２＝（２．４０−０．６０）×１［μＦ］／０．５［μＡ］＝３．６［秒］になる。拘束時に駆動期間Ｔ１にコイル１７、１８に流れる電流を１［Ａ］とすると、拘束時の平均電流は１［Ａ］×０．３６／（０．３６＋３．６）＝０．０９［Ａ］に減少する。
【００３４】
このように従来の駆動回路は、コンデンサ１１を用いた発振回路を有し、ロータが拘束された場合に駆動期間と休止期間の二つの状態を交互に発生し、拘束時にコイルに流れる電流をオン、オフする事で、拘束時のコイルに流れる平均電流を減少させコイルの温度上昇を低減してコイルの焼損を防いでいた。
【００３５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術では、コイルの温度上昇を低減する為、図９の休止期間Ｔ２は駆動期間Ｔ１より長くなるように定電流充放電回路１２の充電電流と放電電流の値が選択されている。ここで、高速のファンモータになると、拘束時にコイルに流れる電流も大きくなる為、拘束時のコイルの温度上昇を十分に低減する為には放電電流を小さくして休止期間Ｔ２を十分長くする必要がある。しかし、ＩＣ等の半導体はある程度の漏れ電流がある為、放電電流をあまり小さくする事は技術的に出来ない問題がある。
【００３６】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、駆動期間に流す電流を別に設けた発振回路でオンオフして、駆動期間内で電流を断続的に流し、拘束時にコイルに流れる電流の平均値を減少させ、上記休止期間を十分長くすることなく、コイルの温度上昇を低減してコイルの焼損を防ぐことができるようにしたＤＣモータ駆動回路を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のＤＣモータの保護回路にあっては、ロータの回転位置に応じてコイルへの通電が制御されることによりロータが回転するＤＣモータにおいて、ロータが拘束された場合にコイルへの通電可能状態と非通電状態との二つの状態を交互に繰り返す発振状態となる第１の回路と、この第１の回路の発振動作より高い周波数で発振動作を行い交互に二つの信号状態を出力する第２の回路とを有し、第１の回路が通電可能状態でかつ第２の回路が一方の状態になった時のみコイルへの通電が行われるようにしたことを特徴とするものである。
【００３８】
ロータが拘束された場合、第１の回路が発振動作を行って通電可能状態と非通電状態との二つの状態を繰り返し、通電可能状態においてコイルへの通電が第２の回路の発振動作に応じて行われる。このため、拘束時のコイルへの通電は断続されることになり、コイルに流れる電流の平均値が減少し、コイルの温度上昇が抑えられ、コイルの焼損が防止される。
【００３９】
上記保護回路において、第２の回路の出力をスイッチ素子に入力してこのスイッチ素子の出力でコイルに流す電流をオンオフするよう構成し、第１の回路が発振状態でない場合にスイッチ素子をコイルに電流を流す状態に切換え、第１の回路が発振状態になった場合に第２の回路の発振出力に従ってスイッチ素子をコイルに電流を流す状態と流さない状態とに切り換えるようにしてもよい。
【００４０】
また、第２の回路の出力でコイルに流す電流をオンオフするよう構成し、第１の回路が発振状態でない場合に第２の回路をコイルに電流を流す状態にして発振を停止させるようにしてもよい。
【００４１】
さらに、第２の回路によって方形波信号と三角波又は充電波形の信号とを生成し、三角波又は充電波形の信号の電圧と参照電圧を比較回路で比較し、比較回路の出力で前記コイルに流す電流をオンオフしてロータの回転数を可変するよう構成し、第１の回路が発振状態でない場合は比較回路に三角波又は充電波形の信号を供給し、第１の回路が発振状態の場合は比較回路に方形波信号を供給するように構成することもできる。この場合、第１の回路が発振状態の場合と発振状態でない場合とで第２の回路の発振のデューティを変えるのがよい。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。以下の説明で示した符号のうち従来の技術で説明した符号と同一のものは同一又は同等の機能を有するものを示すものとする。
【００４３】
〔第１の実施形態〕
図１は本発明のＤＣモータの駆動回路を２相半波（ユニポーラ）のファンモータに適用した場合の第１の実施形態を示した回路図である。位置検出器としてのホール素子２、駆動回路部としてのドライブＩＣ３、ロータ拘束時に発振動作を行わせるためのコンデンサ１１、コイル１７、１８及びスイッチング用トランジスタ１９、２０は、前述した図８のものと同じである。
【００４４】
ドライブＩＣ３の図８における駆動素子６、７の出力は図１では出力端子Ａ１、Ａ２より出力され、ロック信号はロック信号出力端子ＡＬより出力され、ＰＷＭ信号はパルス信号入力端子ＰＷＭに入力される。従来の技術で説明した場合と同様に、拘束時ドライブＩＣ３はコンデンサ１１を用いた発振動作を行う。
【００４５】
演算増幅器２４と抵抗２１、２２、２３、２６及びコンデンサ２５は良く知られた発振回路で、演算増幅器２４の出力はハイレベルとロウレベルを繰返して方形波を出力し、コンデンサ２５の端子にはほぼ三角波の充電波形が発生する。演算増幅器２４で構成された発振回路の動作を図２を用いて説明する。
【００４６】
例えば電源電圧が１２［Ｖ］で、抵抗２１、２２、２３の抵抗値が等しく、演算増幅器２４の出力がロウレベルの時はその電圧が０［Ｖ］になりハイレベルの時は電源電圧の１２［Ｖ］になる場合は、演算増幅器２４の出力がハイレベルの場合は演算増幅器２４の非反転入力端子の電圧は８［Ｖ］になり、演算増幅器２４の出力がロウレベルの場合は演算増幅器２４の非反転入力端子の電圧は４［Ｖ］になる。
【００４７】
図２に演算増幅器２４の出力電圧と非反転入力端子の電圧の波形図を示す。コンデンサ２５は抵抗２６を通して演算増幅器２４の出力電圧によって充電又は放電されるので、コンデンサ２５の端子すなわち演算増幅器２４の反転入力端子には図２の破線で示すような４Ｖと８Ｖの間を上下する三角波にほぼ等しい充電波形が発生する。
【００４８】
抵抗２１、２２の値を等しくすれば方形波信号のハイレベルとロウレベルの期間は等しくなる。演算増幅器２４で構成された発振回路の発振周期は、拘束時の駆動期間Ｔ１より十分短くなるように設定される。演算増幅器２４の出力は抵抗２７を通してトランジスタ２８のベースに供給される。又、ドライブＩＣ３のロック信号出力端子ＡＬからのロック信号もトランジスタ２８のベースに供給される。
【００４９】
従って、ロック信号がロウレベルの場合はトランジスタ２８はオフ状態になり、ロック信号がハイレベルでかつ演算増幅器２４の出力がハイレベルの場合はトランジスタ２８はオン状態になる。トランジスタ２８のコレクタはドライブＩＣ３のパルス信号入力端子ＰＷＭに接続されているので、トランジスタ２８がオフ状態の場合は、ＰＷＭ信号はハイレベルになり、従来の技術で説明したようにＰＷＭ信号がハイレベルならばドライブＩＣ３の出力端子Ａ１、Ａ２の出力はＰＷＭ信号によってロウレベルになる事はない。
【００５０】
トランジスタ２８がオン状態の場合は、ＰＷＭ信号はロウレベルになり、従来の技術で説明したようにＰＷＭ信号がロウレベルならばドライブＩＣ３の出力端子Ａ１、Ａ２の両方の出力はＰＷＭ信号によってロウレベルになり、トランジスタ１９、２０の両方がオフ状態になり、コイル１７、１８の両方に電流が流れなくなる。
【００５１】
ロータが拘束されていない場合はロック信号はロウレベルになるのでトランジスタ２８はオフ状態になる。この為ＰＷＭ信号はハイレベルになり、ドライブＩＣ３の出力端子Ａ１、Ａ２の出力はＰＷＭ信号によってロウレベルになる事はない。
【００５２】
ロータが拘束されるとロック信号がハイレベルになるのでトランジスタ２８は演算増幅器２４の出力によって制御され、演算増幅器２４の出力がハイレベルの場合はオン状態になり演算増幅器２４の出力がロウレベルの場合はオフ状態になる。この為ＰＷＭ信号は演算増幅器２４で構成された発振回路の発振周期でロウレベルとハイレベルを繰返す。
【００５３】
ロータが拘束されロック信号がハイレベルになる場合は、従来の技術で説明したようにＰＷＭ信号がハイレベルでかつ駆動期間のみ制御アンプ（５）は駆動素子（６）、（７）の出力の何れかをハイレベルにするので、駆動期間の間ドライブＩＣ３の出力端子Ａ１、Ａ２の出力は演算増幅器２４で構成された発振回路の発振周期でロウレベルとハイレベルを繰返す。
【００５４】
休止期間の間はドライブＩＣ３の出力端子Ａ１、Ａ２の出力はロウレベルになる。この為ロータが拘束された場合の駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流は演算増幅器２４で構成された発振回路の発振周期で断続的に流れる。
【００５５】
図１の演算増幅器２４を用いた発振回路のデューティは５０％なので、拘束時にコイル１７、１８に流れる電流の平均電流は半分に低減できる。従来の技術の説明で用いた例では、拘束時にコイル１７，１８に流れる電流が１［Ａ］なら従来の場合は平均電流は０．０９Ａに低減されたが、図１の第１の実施形態では平均電流は０．０４５Ａに減らす事ができる。
【００５６】
このように拘束時にコイルに流れる電流の平均値は断続的に流れることによって減少し、コイル１７，１８の温度上昇を低減してコイル１７，１８の焼損を防ぐ事ができる。
【００５７】
〔第２の実施形態〕
図３は本発明の第２の実施形態を示す回路図である。第１の実施形態ではドライブＩＣ３のＰＷＭ信号の入力を用いてロータ拘束時にコイル１７，１８に流れる電流を断続的に流したが、第２の実施形態ではトランジスタ３４を用いてコイル１７，１８に流れる電流を断続的とした例である。
【００５８】
図３において、ホール素子２、コイル１７、１８及びトランジスタ１９、２０は図８の従来の駆動回路と同じ部品である。ドライブＩＣ３１は例えばローム株式会社製の型番ＢＡ６４０６Ｆで構成され、ドライブＩＣ３１の出力端子Ａ１、Ａ２のいずれかがハイレベルの時、ハイレベルになった出力端子に接続されたトランジスタ１９、２０の何れかがオンになってコイル１７、１８の何れかに電流を流す。
【００５９】
コンデンサ３２は拘束時にドライブＩＣ３１の内部で発振動作を発生させて駆動期間と休止期間を周期的に発生する為のコンデンサで、図８のコンデンサ１１と同じ働きを行う。ドライブＩＣ３１のロック信号出力端子ＡＬは、拘束時はハイレベルとなり通常の回転時はロウレベルになるロック信号を出力する。ロック信号はオープンコレクタ形式で出力される。
【００６０】
トランジスタ３４はコイル１７、１８に流れる電流をオンオフする為のトランジスタで、トランジスタ３４のベース入力がハイレベルの場合はトランジスタ３４がオンになり、トランジスタ３４のベース入力がロウレベルの場合はトランジスタ３４がオフになる。トランジスタ３４がオンでかつトランジスタ１９、２０の何れかがオンの場合にコイル１７，１８に電流が流れるが、トランジスタ３４のベース入力がロウレベルの場合は例えトランジスタ１９、２０の何れかがオンになってもコイル１７、１８には電流は流れない。
【００６１】
演算増幅器２４と抵抗２１、２２、２３、２６及びコンデンサ２５は、図１の第１の実施形態と同様に発振回路を構成している。演算増幅器２４の反転入力端子はドライブＩＣ３１のロック信号出力端子ＡＬに接続されていて、ロック信号がハイレベルの場合は、演算増幅器２４は第１の実施形態と同様に発振動作を行うが、ロック信号がロウレベルの場合は、演算増幅器２４の反転入力端子はほぼ０［Ｖ］になる為、演算増幅器２４の出力はハイレベルに固定され、発振動作を行なわない。
【００６２】
演算増幅器２４の出力は抵抗３３を通してトランジスタ３４のベースに接続されている。従って、ロータが正常に回転していてロック信号がロウレベルの場合は演算増幅器２４の出力はハイレベルに固定されトランジスタ３４はオン状態になる。ロータ回転時にはトランジスタ１９、２０は何れかがオンになる為コイル１７，１８に電流が流れる。
【００６３】
ロータが拘束され、ロック信号がハイレベルになると、演算増幅器２４は前記のように発振動作を行う。演算増幅器２４の出力は周期的にハイレベルとロウレベルになるため、トランジスタ３４も演算増幅器２４の発振周期で周期的にオン状態とオフ状態を繰返す。この為コイル１７、１８に流れる電流は発振回路の発振周期で断続的に流れる。
【００６４】
休止期間の間はドライブＩＣ３１の出力端子Ａ１、Ａ２の出力はロウレベルになる為トランジスタ１９、２０はオフ状態になりコイル１７、１８に電流は流れない。
【００６５】
駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流が発振回路の発振周期で断続的に流れるため、拘束時にコイル１７、１８に流れる電流の平均値は断続的に流れることによって減少し、コイル１７、１８の温度上昇を低減してその焼損を防ぐ事ができる。
【００６６】
〔第３の実施形態〕
図４は本発明の第３の実施形態の回路図である。第３の実施形態は第１の実施形態の場合と同様にドライブＩＣ３のＰＷＭ信号入力端子ＰＷＭに信号を入力してコイル１７、１８に流れる電流を断続的に流す例であるが、本発明をロータ回転数を外部から入力されるコントロール信号で制御可能なファンモータに適用した例である。
【００６７】
図４において、ホール素子２、ドライブＩＣ３、コンデンサ１１、コイル１７、１８、トランジスタ１９、２０、抵抗２１、２２、２３、２６、演算増幅器２４及びコンデンサ２５は図１の第１の実施形態の駆動回路と同じである。
【００６８】
比較器３７はロータの回転数を制御する機能を有する。比較器３７の反転入力端子には外部から入力されるコントロール信号が入力される。ロータの回転数はコントロール信号の電圧が低い場合は高い回転数で回転し、電圧が高くなると回転数は低下する。比較器３７の非反転入力端子には演算増幅器２４の反転入力端子に表れる図２の破線ような三角波信号の電圧が抵抗３４を通して入力されると共に、演算増幅器２４の出力がトランジスタ３５を介して入力される。比較器３７の出力はドライブＩＣ３のパルス信号入力端子ＰＷＭに入力される。
【００６９】
トランジスタ３５のベースにはドライブＩＣ３の反転ロック信号出力端子ＡＬＢからの反転ロック信号が抵抗３６を通して供給される。反転ロック信号は、図９の波形図のようにロータの回転時にはハイレベルになり、ロータが拘束された場合はロウレベルになる。
【００７０】
図５を用いて第３の実施形態の動作を説明する。ロータが正常に回転している場合は反転ロック信号はハイレベルを保つ為、トランジスタ３５はオフ状態になる。この為比較器３７の非反転入力端子には演算増幅器２４の反転入力端子に表れる三角波信号の電圧が入力される。この三角波信号とコントロール信号が比較器３７で比較される。
【００７１】
高速回転の場合、三角波信号の最低の電圧より低い電圧のコントロール信号が供給され、比較器３７の出力はハイレベルになる。この比較器３７の出力はドライブＩＣ３のパルス信号入力端子ＰＷＭに入力される。従来の技術で説明したようにＰＷＭ信号がハイレベルならばドライブＩＣ３の出力端子Ａ１、Ａ２の出力はＰＷＭ信号によってロウレベルになる事はない。従ってＰＷＭ信号でコイル１７、１８に流れる電流がオフされる事がない為、ロータは高速で回転する。
【００７２】
低速回転の場合、三角波信号の最低の電圧とピーク電圧の中間の電圧のコントロール信号が供給され、比較器３７の出力は図５のように演算増幅器２４で構成された発振回路の周期でパルス状になる。この信号をドライブＩＣ３のパルス信号入力端子ＰＷＭに入力すると、従来の技術で説明したようにＰＷＭ信号がロウレベルならばコイル１７、１８の両方に電流が流れなくなる為、コイル１７、１８に流れる電流は演算増幅器２４で構成された発振回路の周期でパルス状に流れる。パルス状に電流が流れる事で、コイル１７、１８によって発生するトルクが減少し、ロータの回転数が低下し低速回転でロータは回転する。コイル１７、１８に流れるパルス状の電流のデューティはコントロール信号の電圧を変える事で変えることができる為、図４の第３の実施形態のロータの回転数はコントロール信号で可変できる。
【００７３】
ロータが拘束された場合は、図４のドライブＩＣ３の反転ロック信号端子ＡＬＢからの反転ロック信号はロウレベルを保つ為、トランジスタ３５はオン状態になる。この為比較器３７の非反転入力端子には演算増幅器２４の方形波信号の出力が入力される。この方形波信号の振幅は図２のように振幅が大きい為、コントロール信号の電圧の大きさに関らず比較器３７の出力は方形波信号と同じデューティで周期的にハイレベルとロウレベルになる。
【００７４】
ロータが拘束され反転ロック信号がロウレベルになる場合は、従来の技術の説明のようにＰＷＭ信号がハイレベルでかつ駆動期間のみトランジスタ１９、２０がオン状態になりコイル１７、１８に電流が流れる。この為ロータが拘束された場合の駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流は演算増幅器２４で構成された発振回路の発振周期で断続的に流れる。拘束時にコイル１７、１８に流れる電流の平均値は断続的に流れることによって減少し、コイルの温度上昇を低減してコイルの焼損を防ぐ事ができる。
【００７５】
休止期間の間はドライブＩＣ３の出力端子Ａ１、Ａ２の出力はロウレベルになる。
【００７６】
〔第４の実施形態〕
図６は、図４の第３の実施形態の演算増幅器２４で構成された発振回路にトランジスタ３９、ダイオード４０及び抵抗４１を追加して、ロータ拘束時にコイル１７、１８に流す電流のデューティを小さくして電流の平均値を小さくした第４の実施形態の回路図である。
【００７７】
第３の実施形態では駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流のデューティはほぼ５０％であったが、図６の第４の実施形態は更に拘束時の電流を減らしたい場合に好適な実施形態である。図６において、ホール素子２、ドライブＩＣ３、コンデンサ１１、コイル１７、１８、トランジスタ１９、２０、抵抗２１、２２、２３、２６、演算増幅器２４、コンデンサ２５、抵抗３４、３６、トランジスタ３５及び比較器３７は図４の第３の実施形態の駆動回路と同じ部品である。
【００７８】
図６でトランジスタ３９、ダイオード４０、抵抗４１は直列に接続されて抵抗２６と並列に接続されている。トランジスタ３９のベースには抵抗４２を通してドライブＩＣ３の反転ロック信号出力端子ＡＬＢより反転ロック信号が供給される。ロータが正常に回転している場合は反転ロック信号はハイレベルを保つ為、トランジスタ３９はオフ状態になる。この為図６の第４の実施形態はロータが回転している場合は図４の第３の実施形態の駆動回路と同じ動作を行い、図６の第４の実施形態のロータ回転数はコントロール信号で可変できる。
【００７９】
ロータが拘束された場合は、ドライブＩＣ３の反転ロック信号出力端子ＡＬＢの反転ロック信号はロウレベルを保つ為、トランジスタ３９はオン状態になる。
【００８０】
演算増幅器２４で構成された発振回路はコンデンサ２５を充電する場合、図４の第３の実施形態の回路では抵抗２６を通して充電したが、図６の第４の実施形態では、トランジスタ３９がオン状態になる為、抵抗４１を通してもコンデンサ２５に充電される為、第３の実施形態に比較してコンデンサ２５の充電電流は大きくなる。この為、図２の４Ｖから８Ｖまでコンデンサ２５が充電される充電時間は図６の第４の実施形態は第３の実施形態に比較して短くなる。充電時間が短くなると演算増幅器２４の出力のハイレベルの時間は短くなる。
【００８１】
一方コンデンサ２５が放電される場合は、ダイオード４０が有るため抵抗４１を通して放電されない。この為放電は第３の実施形態と同様に抵抗２６を通して放電され、図２の８Ｖから４Ｖまでコンデンサ２５が放電される放電時間は第３の実施形態と同じになる。この為演算増幅器２４の出力のロウレベルの時間は第３の実施形態と同じになる。
【００８２】
演算増幅器２４の出力のロウレベルの時間を同じでハイレベルの時間を短くする事で、拘束時に比較器３７に供給される方形波のデューティは５０％より小さくなる。この為ドライブＩＣ３のパルス信号入力端子ＰＷＭに入力されるデューティも小さくなり、駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流のデューティも小さくなり、拘束時にコイル１７、１８に流れる電流の平均値を減少させる事ができる。
【００８３】
本実施形態では、抵抗４１を選択する事で、駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流のデューティを自由に変えられ、拘束時にコイル１７、１８に流れる電流の平均値を減少させて拘束時のコイル１７、１８の温度上昇を小さくできる。
【００８４】
〔第５の実施形態〕
図７は第４の実施形態と同様に拘束された場合に駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流のデューティを５０％より小さくし、拘束時にコイル１７、１８に流す電流の平均値を小さくした第５の実施形態を示したものである。
【００８５】
第４の実施形態では、コンデンサ２５の充電時間は第３の実施形態に比較して短くなったが放電時間は第３の実施形態と同じであった。図７の第５の実施形態では、コンデンサ２５の充電時間は第３の実施形態に比較して短くし、放電時間は第３の実施形態に比較し長くする回路である。
【００８６】
図７において、ホール素子２、ドライブＩＣ３、コンデンサ１１、コイル１７、１８、トランジスタ１９、２０、抵抗２１、２２、２３、２６、演算増幅器２４、コンデンサ２５、抵抗３４、３６、トランジスタ３５及び比較器３７は図４の第３の実施形態の駆動回路及び図６の第４の実施形態の駆動回路と同じ部品である。
【００８７】
図７でトランジスタ４３のエミッタは電源端子Ｖｃｃに接続され、コレクタは抵抗４４の一端に接続され、ベースには抵抗４５を通してドライブＩＣ３の反転ロック信号出力端子ＡＬＢより反転ロック信号が供給される。抵抗４４の他端は演算増幅器２４の反転入力端子に接続されている。
【００８８】
ロータが正常に回転している場合は反転ロック信号はハイレベルを保つ為、トランジスタ４３はオフ状態になる。この為図７の第５の実施形態はロータが回転している場合は図４の第３の実施形態及び図６の第４の実施形態の駆動回路と同じ動作を行い、図７の第５の実施形態のロータの回転数はコントロール信号で可変できる。
【００８９】
ロータが拘束された場合は、ドライブＩＣ３の反転ロック信号出力端子ＡＬＢの反転ロック信号はロウレベルを保つ為、トランジスタ４３はオン状態になる。
【００９０】
演算増幅器２４で構成された発振回路はコンデンサ２５を充電する場合、図４の第３の実施形態の回路では抵抗２６を通して充電した。図７の第５の実施形態では、トランジスタ４３がオン状態になる為、抵抗４４を通してもコンデンサ２５に充電される為、第３の実施形態に比較してコンデンサ２５の充電電流は大きくなる。この為、図２の４［Ｖ］から８［Ｖ］までコンデンサ２５が充電される充電時間は図７の第５の実施形態は第３の実施形態に比較して短くなる。充電時間が短くなると演算増幅器２４の出力のハイレベルの時間は短くなる。
【００９１】
一方コンデンサ２５が放電される場合、図４の第３の実施形態と同様に抵抗２６を通して放電されるが、同時にトランジスタ４３と抵抗４４を通してコンデンサ２５に電流が流れ込む。この為コンデンサ２５を放電する電流は第３の実施形態に比較して減少し、図２の８［Ｖ］から４［Ｖ］までコンデンサ２５が放電される放電時間は図７の第５の実施形態は第３の実施形態より長くなる。この為演算増幅器２４の出力のロウレベルの時間は図７の第５の実施形態は第３の実施形態より長くなる。
【００９２】
演算増幅器２４の出力のロウレベルの時間を長くしハイレベルの時間を短くする事で、拘束時に比較器３７に供給される方形波信号のデューティは５０％より小さくなる。この為ドライブＩＣ３のパルス信号入力端子ＰＷＭに入力されるＰＷＭ信号のデューティも小さくなり、駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流のデューティも小さくなり、拘束時にコイル１７、１８に流れる電流の平均値を減少させる事ができる。
【００９３】
本実施形態では、抵抗４４を選択する事で、駆動期間にコイル１７、１８に流れる電流のデューティを自由に変えられ、拘束時にコイル１７、１８に流れる電流の平均値を減少させて拘束時のコイル１７、１８の温度上昇を小さくできる。
【００９４】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータが拘束された場合にコイルに流す電流の平均値を減少させることができ、従来のように放電電流を小さくして休止期間を長くするといった必要がなく、放電電流を小さくすることなくコイルの温度上昇を低減してコイルの焼損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＣモータの駆動回路の第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】図１における三角波発生回路の波形図である。
【図３】本発明のＤＣモータの駆動回路の第２の実施形態を示す回路図である。
【図４】本発明のＤＣモータの駆動回路の第３の実施形態を示す回路図である。
【図５】図４の動作説明用の波形図である。
【図６】本発明のＤＣモータの駆動回路の第４の実施形態を示す回路図である。
【図７】本発明のＤＣモータの駆動回路の第５の実施形態を示す回路図である。
【図８】従来のＤＣモータの駆動回路を示す回路図である。
【図９】図８の動作説明用の波形図である。
【符号の説明】
３、３１　ドライブＩＣ
１１　コンデンサ
１７、１８　コイル
２４　差動増幅器
２５　コンデンサ
３７　比較器
【図１】
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【図２】
2004129447.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004129447.tif 000007
【図６】
2004129447.tif 000008
【図７】
2004129447.tif 000009
【図８】
2004129447.tif 000010
【図９】
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