モータ駆動回路
【課題】モータ駆動の際に発生する音を静音化する。
【解決手段】ホール素子から出力されるロータの回転位置を示す正弦波信号が一方の入力端子に入力されるとともに、前記正弦波信号の反転信号が他方の入力端子に入力されることにより、コイルに電流を供給するための信号を出力する一定利得の差動増幅回路、を有するモータ駆動回路において、前記差動増幅回路の電源電圧に基づいて前記ホール素子の電源電圧を発生し、前記差動増幅回路の電源電圧が大きくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を大きくし、前記差動増幅回路の電源電圧が小さくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を小さくするホールバイアス制御回路、を備えた。
【解決手段】ホール素子から出力されるロータの回転位置を示す正弦波信号が一方の入力端子に入力されるとともに、前記正弦波信号の反転信号が他方の入力端子に入力されることにより、コイルに電流を供給するための信号を出力する一定利得の差動増幅回路、を有するモータ駆動回路において、前記差動増幅回路の電源電圧に基づいて前記ホール素子の電源電圧を発生し、前記差動増幅回路の電源電圧が大きくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を大きくし、前記差動増幅回路の電源電圧が小さくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を小さくするホールバイアス制御回路、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器は、概ね当該電子機器が動作する際に熱を発生する発熱体を有している。また、発熱体を有する電子機器には、発熱を冷却するためのファンモータ、およびファンモータを駆動するためのモータ駆動回路が設けられているものがある。例えばノート型パーソナルコンピュータでは、動作する際に発熱するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｇ Ｕｎｉｔ）を冷却するためのファンモータ、および当該ファンモータを駆動するモータ駆動回路が設けられている。
【０００３】
前述のモータ駆動回路の駆動方式の１つとして、ＢＴＬ（ｂａｌａｎｃｅｄ ｔｒａｎｃｅｆｏｍｅｒ ｌｅｓｓ）駆動方式が知られている。
【０００４】
図７は、単相モータ用且つＢＴＬ駆動方式の従来のモータ駆動回路を用いた全体構成を示すブロック図である（例えば、以下に示す特許文献１の図３を参照。）。なお、モータ駆動回路は、一般的に、ホール素子１００とコイル１３０を除き、同一チップ上に集積化された集積回路として提供される。ところで、三相ホールモータの場合は、三相分のコイル１３０がスター結線されるので、各相分のコイル１３０の一方の端子にのみ電流を供給すればよいため、各相のコイル１３０それぞれに対して、図７に示すホールアンプ１１０、１２０のうちいずれか一方のみを設ければよい。
【０００５】
図７に示すモータ駆動回路は、ホールアンプ１１０、１２０、抵抗１１２、１１４、１２２、１２４を有している。また、ホールアンプ１１０とホールアンプ１２０は、同じ利得で増幅を行う。さらに、電源電圧ＶＣＣは、例えばスイッチングレギュレータ（不図示）によって得られる、大きさが可変の電圧であることとする。
【０００６】
ホール素子１００は、例えばモータのステータの所定位置に固着され、ホールバイアス電圧ＶＨＢが印加されて動作する。ホールバイアス電圧ＶＨＢとしては、例えば、公知のバンドギャップ型基準電圧発生回路（不図示）から得られる温度変化の影響を受けることのない基準電圧が用いられる。そして、ホール素子１００は、モータのロータが回転している時、正弦波であり且つ互いに逆相となるホール素子出力Ｓ１、Ｓ２を生成する。尚、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２は、ロータの回転位置を示すものであり、その周波数は、モータの回転速度に比例する。
【０００７】
ホールアンプ１１０は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作する。ホールアンプ１１０の非反転入力端子（以下、＋端子とする）には、ホール素子出力Ｓ１が入力され、ホールアンプ１１０の反転入力端子（以下、−端子とする）には、ホール素子出力Ｓ２が抵抗１１２を介して入力されとともに、当該ホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１が抵抗１１４を介して負帰還される。そして、ホールアンプ１１０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１を生成する。ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１は、コイル１３０の一端に出力される。
【０００８】
ホールアンプ１２０は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作する。ホールアンプ１２０の＋端子には、ホール素子出力Ｓ２が入力され、ホールアンプ１２０の−端子には、ホール素子出力Ｓ１が抵抗１２２を介して入力されるとともに当該ホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が抵抗１２４を介して負帰還される。そして、ホールアンプ１２０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を所定の利得で増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ２を生成する。ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、コイル１３０の他端に出力される。
【０００９】
次にモータ駆動回路の動作について説明する。図８は、図７に示すモータ駆動回路の動作を説明するための波形図である。なお、図８の横軸は時間を示している。
【００１０】
モータのロータが回転することによりホール素子１００から、図８に示すような正弦波のホール素子出力Ｓ１（実線）、およびホール素子出力Ｓ１と逆相のホール素子出力Ｓ２（破線）が出力される。ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の大小関係は、モータの回転に応じて、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４で切り替わる。なお、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の期間は電気角１８０度に相当する。
【００１１】
ホールアンプ１１０およびホールアンプ１２０は、各々、＋端子と−端子との差を所定の利得で増幅して出力する。ここで、ホールアンプ１１０とホールアンプ１２０には、ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２が逆の極性で入力されるため、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１（実線）とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２（破線）は逆相になる。なお、図８に示すようにホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大小関係も、ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２と同様に時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４で切り替わることになる。
【００１２】
つまり、コイル１３０の一端と他端には、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧振幅の中点を中心として、相反する電圧が印加される。そして、コイル１３０には、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大きさの差に基づいた電流が流れることになる。例えば、時刻ｔ０〜ｔ１では、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１がホールアンプ出力ＶＯＵＴ２より大きいので、ホールアンプ１１０側からホールアンプ１２０側の方向（以下、正方向とする）に電流が流れる。また、時刻ｔ１〜ｔ２では、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２がホールアンプ出力ＶＯＵＴ１より大きいので、ホールアンプ１２０側からホールアンプ１１０側の方向（以下、負方向とする）に電流が流れる。そして、コイル１３０に流れる電流の方向が切り替わることによってモータが駆動することとなる。
【特許文献１】特開２００４−１６６３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ホールアンプ１１０、１２０の利得は、それぞれ、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２を大きくするため、例えば使用する電源電圧ＶＣＣの最大電圧に合わせて設定されている。つまり、電源電圧ＶＣＣを最大電圧よりも小さくした場合においても、ホールアンプ１１０およびホールアンプ１２０は前記利得で増幅を行うことになる。しかしながら、ホールアンプ１１０、１２０は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作しているため、電源電圧ＶＣＣより大きい電圧を出力することができない。このことにより、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１、およびホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、電源電圧ＶＣＣを最大電圧より小さくした場合に、正弦波にならないことがある。
【００１４】
図９は、従来のホールアンプ１１０において、電源電圧ＶＣＣをＶＡ、ＶＢ、ＶＣ（ＶＡ＞ＶＢ＞ＶＣ）とした場合のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の変化を説明するための図である。図９において実線Ａ、実線Ｂ、実線Ｃはそれぞれ電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣのときのホールアンプ出力ＶＯＵＴ１を示している。なお、電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合において、ホール素子１００から出力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２の大きさは同じであることとする。また、ホールアンプ１１０の利得は、図９における立ち上がりの傾きで表される。図９より電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合において、利得は同じであることが分かる。
【００１５】
電源電圧ＶＣＣがＶＡの場合、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１は、ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２に基づいた正弦波となっている。
【００１６】
電源電圧ＶＣＣがＶＢの場合にも、ホールアンプ１１０は、電源電圧ＶＣＣがＶＡの場合と同じ利得で入力信号の差を増幅する。しかし、ホールアンプ１１０は、電源電圧ＶＣＣより大きい電圧を出力することができないので、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値はＶＢ以下となる。図９において、電源電圧ＶＣＣがＶＢの場合におけるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値をＶ１とする。なお、Ｖ１は、電源電圧ＶＣＣ（ＶＢ）より、例えば１ボルト低い電圧である。よって、図９に示す期間ｔｂの間、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１はＶ１で一定になる。
【００１７】
同様に、電源電圧ＶＣＣがＶＣの場合には、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値はＶＣ以下となる。図９において、電源電圧ＶＣＣがＶＣの場合におけるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値をＶ２とする。なお、Ｖ２は、電源電圧ＶＣＣ（ＶＣ）より、例えば１ボルト低い電圧である。よって、図９に示す期間ｔｃの間、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１はＶ２で一定になる。以下、期間ｔｂおよび期間ｔｃのように出力電圧が一定となる期間のことを飽和期間と呼ぶことにする。図９に示すように飽和期間は、電源電圧ＶＣＣが小さくなるほど長くなる。
【００１８】
なお、電源電圧ＶＣＣの大きさがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合におけるホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、図９に示すホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１と、それぞれ逆相になる。
【００１９】
このような飽和期間を有するホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が、コイル１３０の一端と他端にそれぞれ印加された場合、モータの回転方向と逆向きのトルクが発生することがある。
【００２０】
図１０は、従来のモータ駆動回路において、通電の切り替わり時にコイル１３０に流れる電流について説明するための図である。
【００２１】
前述したように、ホール素子１００から出力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２は、逆相の正弦波である。そして、ホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１と、ホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２に基づいて、電圧振幅の中点を中心として相反する電圧となる。
【００２２】
図１０において、時刻ｔＡまでは、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の方がホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧より大きく、コイル１３０には負方向に電流が流れている。ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２の変化に伴い、時刻ｔＡでホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧が下降し始めるとともに、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧が上昇し始める。そして、時刻ｔＢでホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の大小関係が逆転する。
【００２３】
しかし、コイル１３０は電流が流れていた方向に電流を流し続けようとするため、図１０に示す期間（ｔＡ〜ｔＢ）が短いと、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の大小関係が逆転する時刻ｔＢでコイル１３０に流れる電流の方向を切り替えることができなくなる。例えば図１０では、時刻ｔＢにおいても負方向の電流が流れ続けており、時刻ｔＣでコイル１３０に流れる電流の向きが切り替わることになる。
【００２４】
つまり、時刻ｔＢ〜ｔＣ間では、モータを回転させる方向とは逆方向の電流がコイル１３０に流れていることになり、モータの回転と逆向きのトルクが発生していることになる。そして、この逆向きのトルクによってモータ駆動の際に騒音が発生することとなる。なお、この逆向きのトルクは、期間（ｔＡ〜ｔＢ）が短いほど（飽和期間が長いほど）発生しやすくなる。つまり、電源電圧を小さくするほど、逆向きのトルクによる騒音が発生することになる。
【００２５】
このように、従来のモータ駆動回路では、電源電圧ＶＣＣを小さくするのに従い、モータの回転と逆向きのトルクが発生し、モータ駆動の際に騒音が発生するという問題点があった。そこで、本発明は、モータ駆動の際に発生する音を静音化することができるモータ駆動回路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】
前記課題を解決するための主たる発明は、ホール素子から出力されるロータの回転位置を示す正弦波信号が一方の入力端子に入力されるとともに、前記正弦波信号の反転信号が他方の入力端子に入力されることにより、コイルに電流を供給するための信号を出力する一定利得の差動増幅回路、を有するモータ駆動回路において、前記差動増幅回路の電源電圧に基づいて前記ホール素子の電源電圧を発生し、前記差動増幅回路の電源電圧が大きくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を大きくし、前記差動増幅回路の電源電圧が小さくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を小さくするホールバイアス制御回路、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、モータ駆動の際に発生する音を静音化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００２９】
＝＝＝モータ駆動回路の構成＝＝＝
図１を参照しつつ、本発明のモータ駆動回路の構成について説明する。図１は、本発明のモータ駆動回路を用いた全体構成の一例を示すブロック図である。なお、モータ駆動回路は、一般的に、ホール素子１００とコイル１３０を除き、同一チップ上に集積化された集積回路として提供される。ところで、三相モータの場合は、三相分のコイル１３０がスター結線されるので、各相分のコイル１３０の一方の端子にのみ電流を供給すればよいため、各相のコイル１３０それぞれに対して、図７に示すホールアンプ１１０、１２０のうちいずれか一方のみを設ければよい。
【００３０】
ホール素子１００は、例えばモータのステータの所定位置に固着され、ホールバイアス制御回路２００から出力される電源電圧ＶＣＣに依存するホールバイアス電圧ＶＨＢＳが印加されて動作する。そして、ホール素子１００は、モータのロータが回転している時、正弦波であり且つ互いに逆相となるホール素子出力Ｓ１、Ｓ２を生成する。尚、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２は、ロータの回転位置を示すものであり、その周波数は、モータの回転速度に比例する。
【００３１】
ホールアンプ１１０（『第１差動増幅回路』）の＋端子には、ホール素子出力Ｓ１（『正弦波信号』）が入力され、ホールアンプ１６０の−端子には、ホール素子出力Ｓ２（『正弦波信号の反転信号』）が抵抗１１２を介して入力されとともに、当該ホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１が抵抗１１４を介して負帰還される。ホールアンプ１１０の出力端子はコイル１３０の一端と接続されている。そして、ホールアンプ１１０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１（『コイルに電流を供給するための信号』）を生成し、コイル１３０の一端に出力する。
【００３２】
ホールアンプ１２０（『第２差動増幅回路』）の＋端子には、ホール素子出力Ｓ２が入力され、ホールアンプ１２０の−端子には、ホール素子出力Ｓ１が抵抗１２２を介して入力されとともに、当該ホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が抵抗１２４を介して負帰還される。ホールアンプ１２０の出力端子はコイル１３０の他端と接続されている。そして、ホールアンプ１２０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を所定の利得で増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ２を生成し、コイル１３０の他端に出力する。
【００３３】
本発明のモータ駆動回路が従来のモータ駆動回路と異なる新規な点は、ホールバイアス制御回路２００を設け、ホール素子１００のホールバイアス電圧ＶＨＢＳを電源電圧ＶＣＣに依存させているところにある。
【００３４】
≪ホールバイアス制御回路≫
以下、図２を参照しつつホールバイアス制御回路２００の構成について説明する。
図２は、ホールバイアス制御回路２００の構成の一例を示す回路図である。図２に示すホールバイアス制御回路２００は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ（以下、ＰＮＰトランジスタとする）２１４、２１８、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ（以下、ＮＰＮトランジスタとする）２１０、２１６、抵抗２０２、２０４、定電流回路２１２、２０６を有している。
【００３５】
定電流回路２０６は、電源電圧ＶＣＣから定電流Ｉを発生しＰＮＰトランジスタ２０８のエミッタに供給する。
ＰＮＰトランジスタ２０８のベースは、電源電圧ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続された抵抗２０２と抵抗２０４の接続点（以下、ａ点とする）と接続され、ＰＮＰトランジスタ２０８のコレクタは接地ＶＳＳされている。
【００３６】
ＮＰＮトランジスタ２１０のコレクタには電源電圧ＶＣＣが印加され、ＮＰＮトランジスタ２１０のベースはＰＮＰトランジスタ２０８のエミッタと接続されている。また、ＮＰＮトランジスタ２１０のエミッタは、ＮＰＮトランジスタ２１６のエミッタとｃ点で接続されている。なお、ｃ点の電圧がホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳとなり、ホール素子１００に印加される。
【００３７】
定電流回路２１２は、電源電圧ＶＣＣから定電流Ｉを発生しＰＮＰトランジスタ２１４のエミッタに供給する。
【００３８】
ＰＮＰトランジスタ２１４のベース（以下、ｂ点とする）には基準電圧ＶＲＥＦが印加され、ＰＮＰトランジスタ２１４のコレクタは接地ＶＳＳされている。
ＮＰＮトランジスタ２１６のベースは、ＰＮＰトランジスタ２１４のエミッタと接続され、ＮＰＮトランジスタ２１６のコレクタには電源電圧ＶＣＣが印加されている。
なお、ＰＮＰトランジスタ２０８、２１４、ＮＰＮトランジスタ２１０、２１６、定電流回路２０６、２１２は、出力回路を構成している。
【００３９】
次に、図２および図３を参照しつつホールバイアス制御回路２００の動作について説明する。図３は電源電圧ＶＣＣとホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳとの関係を示す図である。
【００４０】
抵抗２０２の抵抗値をＲ１とし、抵抗２０４の抵抗値をＲ２とするとａ点の電圧Ｖａは、ＶＣＣ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。ＰＮＰトランジスタ２０８およびＮＰＮトランジスタ２１０のベース−エミッタ間電圧は等しいので、ＰＮＰトランジスタ２０８およびＮＰＮトランジスタ２１０がオンすることにより、ＮＰＮトランジスタ２１０のエミッタの電圧は、Ｖａとほぼ等しい値となる。
一方、ｂ点の電圧Ｖｂは基準電圧ＶＲＥＦである。ＰＮＰトランジスタ２１４およびＮＰＮトランジスタ２１６のベース−エミッタ間電圧は等しいので、ＰＮＰトランジスタ２１４およびＮＰＮトランジスタ２１６がオンすることにより、ＮＰＮトランジスタ２１６のエミッタの電圧は、Ｖｂとほぼ等しい値となる。
ｃ点は、ＮＰＮトランジスタ２１０のエミッタとＮＰＮトランジスタ２１６のエミッタとが接続されているため、ｃ点にはＶａとＶｂのうちの大きい方の電圧が現れることになる。
【００４１】
ＶａがＶｂよりも大きい場合、つまり、電源電圧ＶＣＣが、ＶＲＥＦ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２（図３に示すＶＤ）よりも大きい場合には、ホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳは電源電圧ＶＣＣに依存するＶａとなる。よって、出力電圧ＶＨＢＳは、電源電圧ＶＣＣが大きくなるにつれて大きくなり、電源電圧ＶＣＣが小さくなるにつれて小さくなる。
ＶａがＶｂよりも小さい場合、つまり、電源電圧ＶＣＣが、図３に示すＶＤよりも小さい場合には、出力電圧ＶＨＢＳは、Ｖｂ（基準電圧ＶＲＥＦ）となる。
【００４２】
このように、本発明のモータ駆動回路では、出力電圧ＶＨＢＳは、電源電圧ＶＣＣがＶＤよりも大きい場合には電源電圧ＶＣＣの大きさに応じた値となり、電源電圧ＶＣＣがＶＤ−ＶＥ間では、基準電圧ＶＲＥＦとなる。なお、ＶＥは、例えばトランジスタを動作させるのに必要な電圧である。
【００４３】
よって、電源電圧ＶＣＣがＶＤ−ＶＥ間では、基準電圧ＶＲＥＦをホール素子１００の電源電圧とすることができ、電源電圧ＶＣＣをＶＤより下げてもホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２を用いる回路の正常な動作を保障することができる。
【００４４】
図４は、本発明のモータ駆動回路におけるホール素子１００の出力のホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の電源電圧ＶＣＣ依存を説明するための図である。なお、ホール素子出力Ｓ１を実線で示し、ホール素子出力Ｓ２を破線で示している。また、図４において紙面上側は、電源電圧ＶＣＣが大きい場合（例えば図３のＶＡ）の図であり、紙面下側は電源電圧ＶＣＣが小さい場合（例えば図３のＶＣ）の図である。
【００４５】
図４より、ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の電圧振幅は、電源電圧ＶＣＣに応じて変化していることがわかる。そしてこのホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の大きさが変化することにより、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１およびホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大きさも変化することになる。
【００４６】
図５は、本発明のモータ駆動回路において、電源電圧ＶＣＣをＶＡ、ＶＢ、ＶＣ（ＶＡ＞ＶＢ＞ＶＣ）とした場合のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の変化を説明するための図である。図５において実線Ａ、実線Ｂ、実線Ｃはそれぞれ電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣのときのホールアンプ出力ＶＯＵＴ１を示している。なお、電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合において、ホールアンプ１１０に入力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２の大きさは同じであることとする。なお、ホールアンプ１１０の利得は、例えば図５における立ち上がりの傾きで表される。
【００４７】
図５より、電源電圧ＶＣＣの大きさに応じて利得が変化していることが分かる。例えば、電源電圧ＶＣＣがＶＡのときの傾きよりもＶＢのときの傾きの方が小さくなっている。このことにより、電源電圧ＶＣＣがＶＢの場合の飽和期間ｔｂ′は、図９に示す従来のモータ駆動回路の飽和期間ｔｂよりも短くなる。
【００４８】
同様に電源電圧ＶＣＣがＶＢのときの傾きよりもＶＣのときの傾きの方が小さくなっている。このことにより、電源電圧ＶＣＣがＶＣの場合の飽和期間ｔｃ′は、図９に示す従来のモータ駆動回路の飽和期間ｔｃよりも短くなる。
【００４９】
図６は、本発明のモータ駆動回路において、通電の切り替わり時にコイル１３０に流れる電流について説明するための図である。なお、図６において電源電圧ＶＣＣは、図１０の電源電圧ＶＣＣと同じ大きさであるものとする。
【００５０】
前述したように、ホール素子１００から出力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２は、逆相の正弦波である。そして、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、電圧振幅の中点を中心として相反する電圧となる。
【００５１】
図６において、時刻ｔＡ′までは、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の方がホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧より大きく、コイル１３０には負方向に電流が流れている。そして、時刻ｔＡ′でホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が下降し始めるとともに、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１が上昇し始め、時刻ｔＢでホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の大小関係が逆転する。そして、時刻ｔＣ′でコイルに流れる電流が切り替わる。
【００５２】
本発明のモータ駆動回路では、図５に示すように電源電圧ＶＣＣが小さくなるにつれて立ち上がりの傾きが緩やかになるので、飽和期間を従来のモータ駆動回路よりも短くすることができる。よって、期間（ｔＡ′〜ｔＢ）を、図１０に示す従来の期間（ｔＡ〜ｔＢ）よりも長くすることができる。このことにより、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大小関係が切り替わる時刻ｔＢにおける負方向の電流を従来よりも小さくすることができ、さらに、期間（ｔＢ〜ｔＣ′）を従来の期間（ｔＢ〜ｔＣ）よりも短くすることができる。従って、モータの回転と逆向きのトルクが発生することを抑えることができる。
【００５３】
以上、説明したように、本発明のモータ駆動回路は、電源電圧ＶＣＣの大きさに応じてホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳを変化させることにより、飽和期間を短くすることができる。よって、モータ駆動の際に発生する音を静音化することができる。
また、本発明のモータ駆動装置では、電源電圧ＶＣＣがＶＤ−ＶＥ間では出力電圧ＶＨＢＳをＶＲＥＦで保持する。このことにより、電源電圧ＶＣＣがＶＤより小さくしても、ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２を用いる回路の正常な動作を保障することができる。
また、ＢＴＬ駆動方式とすることで効果的にモータ駆動の際に発生する音を静音化することができる。
【００５４】
以上、本実施の形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るホールバイアス制御回路の構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源電圧ＶＣＣと電圧ＶＨＢＳとの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の電源電圧ＶＣＣ依存を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係るホールアンプ出力の変化を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る通電の切り替わり時にコイルに流れる電流について説明するための図である。
【図７】従来のモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のモータ駆動回路の動作を説明するための波形図である。
【図９】従来のホールアンプ出力の変化を説明するための図である。
【図１０】従来のモータ駆動装置において通電の切り替わり時にコイルに流れる電流について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１００ ホール素子
１１０、１２０ ホールアンプ
１１２、１１４、１２２、１２４、２０２、２０４ 抵抗
１３０ コイル
２０８、２１４ ＰＮＰトランジスタ
２１０、２１６ ＮＰＮトランジスタ
２００ ホールバイアス制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電子機器は、概ね当該電子機器が動作する際に熱を発生する発熱体を有している。また、発熱体を有する電子機器には、発熱を冷却するためのファンモータ、およびファンモータを駆動するためのモータ駆動回路が設けられているものがある。例えばノート型パーソナルコンピュータでは、動作する際に発熱するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｇ Ｕｎｉｔ）を冷却するためのファンモータ、および当該ファンモータを駆動するモータ駆動回路が設けられている。
【０００３】
前述のモータ駆動回路の駆動方式の１つとして、ＢＴＬ（ｂａｌａｎｃｅｄ ｔｒａｎｃｅｆｏｍｅｒ ｌｅｓｓ）駆動方式が知られている。
【０００４】
図７は、単相モータ用且つＢＴＬ駆動方式の従来のモータ駆動回路を用いた全体構成を示すブロック図である（例えば、以下に示す特許文献１の図３を参照。）。なお、モータ駆動回路は、一般的に、ホール素子１００とコイル１３０を除き、同一チップ上に集積化された集積回路として提供される。ところで、三相ホールモータの場合は、三相分のコイル１３０がスター結線されるので、各相分のコイル１３０の一方の端子にのみ電流を供給すればよいため、各相のコイル１３０それぞれに対して、図７に示すホールアンプ１１０、１２０のうちいずれか一方のみを設ければよい。
【０００５】
図７に示すモータ駆動回路は、ホールアンプ１１０、１２０、抵抗１１２、１１４、１２２、１２４を有している。また、ホールアンプ１１０とホールアンプ１２０は、同じ利得で増幅を行う。さらに、電源電圧ＶＣＣは、例えばスイッチングレギュレータ（不図示）によって得られる、大きさが可変の電圧であることとする。
【０００６】
ホール素子１００は、例えばモータのステータの所定位置に固着され、ホールバイアス電圧ＶＨＢが印加されて動作する。ホールバイアス電圧ＶＨＢとしては、例えば、公知のバンドギャップ型基準電圧発生回路（不図示）から得られる温度変化の影響を受けることのない基準電圧が用いられる。そして、ホール素子１００は、モータのロータが回転している時、正弦波であり且つ互いに逆相となるホール素子出力Ｓ１、Ｓ２を生成する。尚、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２は、ロータの回転位置を示すものであり、その周波数は、モータの回転速度に比例する。
【０００７】
ホールアンプ１１０は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作する。ホールアンプ１１０の非反転入力端子（以下、＋端子とする）には、ホール素子出力Ｓ１が入力され、ホールアンプ１１０の反転入力端子（以下、−端子とする）には、ホール素子出力Ｓ２が抵抗１１２を介して入力されとともに、当該ホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１が抵抗１１４を介して負帰還される。そして、ホールアンプ１１０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１を生成する。ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１は、コイル１３０の一端に出力される。
【０００８】
ホールアンプ１２０は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作する。ホールアンプ１２０の＋端子には、ホール素子出力Ｓ２が入力され、ホールアンプ１２０の−端子には、ホール素子出力Ｓ１が抵抗１２２を介して入力されるとともに当該ホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が抵抗１２４を介して負帰還される。そして、ホールアンプ１２０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を所定の利得で増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ２を生成する。ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、コイル１３０の他端に出力される。
【０００９】
次にモータ駆動回路の動作について説明する。図８は、図７に示すモータ駆動回路の動作を説明するための波形図である。なお、図８の横軸は時間を示している。
【００１０】
モータのロータが回転することによりホール素子１００から、図８に示すような正弦波のホール素子出力Ｓ１（実線）、およびホール素子出力Ｓ１と逆相のホール素子出力Ｓ２（破線）が出力される。ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の大小関係は、モータの回転に応じて、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４で切り替わる。なお、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の期間は電気角１８０度に相当する。
【００１１】
ホールアンプ１１０およびホールアンプ１２０は、各々、＋端子と−端子との差を所定の利得で増幅して出力する。ここで、ホールアンプ１１０とホールアンプ１２０には、ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２が逆の極性で入力されるため、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１（実線）とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２（破線）は逆相になる。なお、図８に示すようにホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大小関係も、ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２と同様に時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４で切り替わることになる。
【００１２】
つまり、コイル１３０の一端と他端には、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧振幅の中点を中心として、相反する電圧が印加される。そして、コイル１３０には、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大きさの差に基づいた電流が流れることになる。例えば、時刻ｔ０〜ｔ１では、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１がホールアンプ出力ＶＯＵＴ２より大きいので、ホールアンプ１１０側からホールアンプ１２０側の方向（以下、正方向とする）に電流が流れる。また、時刻ｔ１〜ｔ２では、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２がホールアンプ出力ＶＯＵＴ１より大きいので、ホールアンプ１２０側からホールアンプ１１０側の方向（以下、負方向とする）に電流が流れる。そして、コイル１３０に流れる電流の方向が切り替わることによってモータが駆動することとなる。
【特許文献１】特開２００４−１６６３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ホールアンプ１１０、１２０の利得は、それぞれ、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２を大きくするため、例えば使用する電源電圧ＶＣＣの最大電圧に合わせて設定されている。つまり、電源電圧ＶＣＣを最大電圧よりも小さくした場合においても、ホールアンプ１１０およびホールアンプ１２０は前記利得で増幅を行うことになる。しかしながら、ホールアンプ１１０、１２０は、電源電圧ＶＣＣを電源として動作しているため、電源電圧ＶＣＣより大きい電圧を出力することができない。このことにより、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１、およびホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、電源電圧ＶＣＣを最大電圧より小さくした場合に、正弦波にならないことがある。
【００１４】
図９は、従来のホールアンプ１１０において、電源電圧ＶＣＣをＶＡ、ＶＢ、ＶＣ（ＶＡ＞ＶＢ＞ＶＣ）とした場合のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の変化を説明するための図である。図９において実線Ａ、実線Ｂ、実線Ｃはそれぞれ電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣのときのホールアンプ出力ＶＯＵＴ１を示している。なお、電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合において、ホール素子１００から出力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２の大きさは同じであることとする。また、ホールアンプ１１０の利得は、図９における立ち上がりの傾きで表される。図９より電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合において、利得は同じであることが分かる。
【００１５】
電源電圧ＶＣＣがＶＡの場合、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１は、ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２に基づいた正弦波となっている。
【００１６】
電源電圧ＶＣＣがＶＢの場合にも、ホールアンプ１１０は、電源電圧ＶＣＣがＶＡの場合と同じ利得で入力信号の差を増幅する。しかし、ホールアンプ１１０は、電源電圧ＶＣＣより大きい電圧を出力することができないので、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値はＶＢ以下となる。図９において、電源電圧ＶＣＣがＶＢの場合におけるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値をＶ１とする。なお、Ｖ１は、電源電圧ＶＣＣ（ＶＢ）より、例えば１ボルト低い電圧である。よって、図９に示す期間ｔｂの間、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１はＶ１で一定になる。
【００１７】
同様に、電源電圧ＶＣＣがＶＣの場合には、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値はＶＣ以下となる。図９において、電源電圧ＶＣＣがＶＣの場合におけるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の最大値をＶ２とする。なお、Ｖ２は、電源電圧ＶＣＣ（ＶＣ）より、例えば１ボルト低い電圧である。よって、図９に示す期間ｔｃの間、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１はＶ２で一定になる。以下、期間ｔｂおよび期間ｔｃのように出力電圧が一定となる期間のことを飽和期間と呼ぶことにする。図９に示すように飽和期間は、電源電圧ＶＣＣが小さくなるほど長くなる。
【００１８】
なお、電源電圧ＶＣＣの大きさがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合におけるホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、図９に示すホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１と、それぞれ逆相になる。
【００１９】
このような飽和期間を有するホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が、コイル１３０の一端と他端にそれぞれ印加された場合、モータの回転方向と逆向きのトルクが発生することがある。
【００２０】
図１０は、従来のモータ駆動回路において、通電の切り替わり時にコイル１３０に流れる電流について説明するための図である。
【００２１】
前述したように、ホール素子１００から出力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２は、逆相の正弦波である。そして、ホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１と、ホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２に基づいて、電圧振幅の中点を中心として相反する電圧となる。
【００２２】
図１０において、時刻ｔＡまでは、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の方がホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧より大きく、コイル１３０には負方向に電流が流れている。ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２の変化に伴い、時刻ｔＡでホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧が下降し始めるとともに、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧が上昇し始める。そして、時刻ｔＢでホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の大小関係が逆転する。
【００２３】
しかし、コイル１３０は電流が流れていた方向に電流を流し続けようとするため、図１０に示す期間（ｔＡ〜ｔＢ）が短いと、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の大小関係が逆転する時刻ｔＢでコイル１３０に流れる電流の方向を切り替えることができなくなる。例えば図１０では、時刻ｔＢにおいても負方向の電流が流れ続けており、時刻ｔＣでコイル１３０に流れる電流の向きが切り替わることになる。
【００２４】
つまり、時刻ｔＢ〜ｔＣ間では、モータを回転させる方向とは逆方向の電流がコイル１３０に流れていることになり、モータの回転と逆向きのトルクが発生していることになる。そして、この逆向きのトルクによってモータ駆動の際に騒音が発生することとなる。なお、この逆向きのトルクは、期間（ｔＡ〜ｔＢ）が短いほど（飽和期間が長いほど）発生しやすくなる。つまり、電源電圧を小さくするほど、逆向きのトルクによる騒音が発生することになる。
【００２５】
このように、従来のモータ駆動回路では、電源電圧ＶＣＣを小さくするのに従い、モータの回転と逆向きのトルクが発生し、モータ駆動の際に騒音が発生するという問題点があった。そこで、本発明は、モータ駆動の際に発生する音を静音化することができるモータ駆動回路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】
前記課題を解決するための主たる発明は、ホール素子から出力されるロータの回転位置を示す正弦波信号が一方の入力端子に入力されるとともに、前記正弦波信号の反転信号が他方の入力端子に入力されることにより、コイルに電流を供給するための信号を出力する一定利得の差動増幅回路、を有するモータ駆動回路において、前記差動増幅回路の電源電圧に基づいて前記ホール素子の電源電圧を発生し、前記差動増幅回路の電源電圧が大きくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を大きくし、前記差動増幅回路の電源電圧が小さくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を小さくするホールバイアス制御回路、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、モータ駆動の際に発生する音を静音化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００２９】
＝＝＝モータ駆動回路の構成＝＝＝
図１を参照しつつ、本発明のモータ駆動回路の構成について説明する。図１は、本発明のモータ駆動回路を用いた全体構成の一例を示すブロック図である。なお、モータ駆動回路は、一般的に、ホール素子１００とコイル１３０を除き、同一チップ上に集積化された集積回路として提供される。ところで、三相モータの場合は、三相分のコイル１３０がスター結線されるので、各相分のコイル１３０の一方の端子にのみ電流を供給すればよいため、各相のコイル１３０それぞれに対して、図７に示すホールアンプ１１０、１２０のうちいずれか一方のみを設ければよい。
【００３０】
ホール素子１００は、例えばモータのステータの所定位置に固着され、ホールバイアス制御回路２００から出力される電源電圧ＶＣＣに依存するホールバイアス電圧ＶＨＢＳが印加されて動作する。そして、ホール素子１００は、モータのロータが回転している時、正弦波であり且つ互いに逆相となるホール素子出力Ｓ１、Ｓ２を生成する。尚、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２は、ロータの回転位置を示すものであり、その周波数は、モータの回転速度に比例する。
【００３１】
ホールアンプ１１０（『第１差動増幅回路』）の＋端子には、ホール素子出力Ｓ１（『正弦波信号』）が入力され、ホールアンプ１６０の−端子には、ホール素子出力Ｓ２（『正弦波信号の反転信号』）が抵抗１１２を介して入力されとともに、当該ホールアンプ１１０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１が抵抗１１４を介して負帰還される。ホールアンプ１１０の出力端子はコイル１３０の一端と接続されている。そして、ホールアンプ１１０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ１（『コイルに電流を供給するための信号』）を生成し、コイル１３０の一端に出力する。
【００３２】
ホールアンプ１２０（『第２差動増幅回路』）の＋端子には、ホール素子出力Ｓ２が入力され、ホールアンプ１２０の−端子には、ホール素子出力Ｓ１が抵抗１２２を介して入力されとともに、当該ホールアンプ１２０のホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が抵抗１２４を介して負帰還される。ホールアンプ１２０の出力端子はコイル１３０の他端と接続されている。そして、ホールアンプ１２０は、ホール素子出力Ｓ１、Ｓ２の電位差を所定の利得で増幅した結果であるホールアンプ出力ＶＯＵＴ２を生成し、コイル１３０の他端に出力する。
【００３３】
本発明のモータ駆動回路が従来のモータ駆動回路と異なる新規な点は、ホールバイアス制御回路２００を設け、ホール素子１００のホールバイアス電圧ＶＨＢＳを電源電圧ＶＣＣに依存させているところにある。
【００３４】
≪ホールバイアス制御回路≫
以下、図２を参照しつつホールバイアス制御回路２００の構成について説明する。
図２は、ホールバイアス制御回路２００の構成の一例を示す回路図である。図２に示すホールバイアス制御回路２００は、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ（以下、ＰＮＰトランジスタとする）２１４、２１８、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ（以下、ＮＰＮトランジスタとする）２１０、２１６、抵抗２０２、２０４、定電流回路２１２、２０６を有している。
【００３５】
定電流回路２０６は、電源電圧ＶＣＣから定電流Ｉを発生しＰＮＰトランジスタ２０８のエミッタに供給する。
ＰＮＰトランジスタ２０８のベースは、電源電圧ＶＣＣと接地ＶＳＳとの間に直列接続された抵抗２０２と抵抗２０４の接続点（以下、ａ点とする）と接続され、ＰＮＰトランジスタ２０８のコレクタは接地ＶＳＳされている。
【００３６】
ＮＰＮトランジスタ２１０のコレクタには電源電圧ＶＣＣが印加され、ＮＰＮトランジスタ２１０のベースはＰＮＰトランジスタ２０８のエミッタと接続されている。また、ＮＰＮトランジスタ２１０のエミッタは、ＮＰＮトランジスタ２１６のエミッタとｃ点で接続されている。なお、ｃ点の電圧がホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳとなり、ホール素子１００に印加される。
【００３７】
定電流回路２１２は、電源電圧ＶＣＣから定電流Ｉを発生しＰＮＰトランジスタ２１４のエミッタに供給する。
【００３８】
ＰＮＰトランジスタ２１４のベース（以下、ｂ点とする）には基準電圧ＶＲＥＦが印加され、ＰＮＰトランジスタ２１４のコレクタは接地ＶＳＳされている。
ＮＰＮトランジスタ２１６のベースは、ＰＮＰトランジスタ２１４のエミッタと接続され、ＮＰＮトランジスタ２１６のコレクタには電源電圧ＶＣＣが印加されている。
なお、ＰＮＰトランジスタ２０８、２１４、ＮＰＮトランジスタ２１０、２１６、定電流回路２０６、２１２は、出力回路を構成している。
【００３９】
次に、図２および図３を参照しつつホールバイアス制御回路２００の動作について説明する。図３は電源電圧ＶＣＣとホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳとの関係を示す図である。
【００４０】
抵抗２０２の抵抗値をＲ１とし、抵抗２０４の抵抗値をＲ２とするとａ点の電圧Ｖａは、ＶＣＣ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる。ＰＮＰトランジスタ２０８およびＮＰＮトランジスタ２１０のベース−エミッタ間電圧は等しいので、ＰＮＰトランジスタ２０８およびＮＰＮトランジスタ２１０がオンすることにより、ＮＰＮトランジスタ２１０のエミッタの電圧は、Ｖａとほぼ等しい値となる。
一方、ｂ点の電圧Ｖｂは基準電圧ＶＲＥＦである。ＰＮＰトランジスタ２１４およびＮＰＮトランジスタ２１６のベース−エミッタ間電圧は等しいので、ＰＮＰトランジスタ２１４およびＮＰＮトランジスタ２１６がオンすることにより、ＮＰＮトランジスタ２１６のエミッタの電圧は、Ｖｂとほぼ等しい値となる。
ｃ点は、ＮＰＮトランジスタ２１０のエミッタとＮＰＮトランジスタ２１６のエミッタとが接続されているため、ｃ点にはＶａとＶｂのうちの大きい方の電圧が現れることになる。
【００４１】
ＶａがＶｂよりも大きい場合、つまり、電源電圧ＶＣＣが、ＶＲＥＦ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２（図３に示すＶＤ）よりも大きい場合には、ホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳは電源電圧ＶＣＣに依存するＶａとなる。よって、出力電圧ＶＨＢＳは、電源電圧ＶＣＣが大きくなるにつれて大きくなり、電源電圧ＶＣＣが小さくなるにつれて小さくなる。
ＶａがＶｂよりも小さい場合、つまり、電源電圧ＶＣＣが、図３に示すＶＤよりも小さい場合には、出力電圧ＶＨＢＳは、Ｖｂ（基準電圧ＶＲＥＦ）となる。
【００４２】
このように、本発明のモータ駆動回路では、出力電圧ＶＨＢＳは、電源電圧ＶＣＣがＶＤよりも大きい場合には電源電圧ＶＣＣの大きさに応じた値となり、電源電圧ＶＣＣがＶＤ−ＶＥ間では、基準電圧ＶＲＥＦとなる。なお、ＶＥは、例えばトランジスタを動作させるのに必要な電圧である。
【００４３】
よって、電源電圧ＶＣＣがＶＤ−ＶＥ間では、基準電圧ＶＲＥＦをホール素子１００の電源電圧とすることができ、電源電圧ＶＣＣをＶＤより下げてもホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２を用いる回路の正常な動作を保障することができる。
【００４４】
図４は、本発明のモータ駆動回路におけるホール素子１００の出力のホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の電源電圧ＶＣＣ依存を説明するための図である。なお、ホール素子出力Ｓ１を実線で示し、ホール素子出力Ｓ２を破線で示している。また、図４において紙面上側は、電源電圧ＶＣＣが大きい場合（例えば図３のＶＡ）の図であり、紙面下側は電源電圧ＶＣＣが小さい場合（例えば図３のＶＣ）の図である。
【００４５】
図４より、ホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の電圧振幅は、電源電圧ＶＣＣに応じて変化していることがわかる。そしてこのホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の大きさが変化することにより、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１およびホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大きさも変化することになる。
【００４６】
図５は、本発明のモータ駆動回路において、電源電圧ＶＣＣをＶＡ、ＶＢ、ＶＣ（ＶＡ＞ＶＢ＞ＶＣ）とした場合のホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の変化を説明するための図である。図５において実線Ａ、実線Ｂ、実線Ｃはそれぞれ電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣのときのホールアンプ出力ＶＯＵＴ１を示している。なお、電源電圧ＶＣＣがＶＡ、ＶＢ、ＶＣの場合において、ホールアンプ１１０に入力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２の大きさは同じであることとする。なお、ホールアンプ１１０の利得は、例えば図５における立ち上がりの傾きで表される。
【００４７】
図５より、電源電圧ＶＣＣの大きさに応じて利得が変化していることが分かる。例えば、電源電圧ＶＣＣがＶＡのときの傾きよりもＶＢのときの傾きの方が小さくなっている。このことにより、電源電圧ＶＣＣがＶＢの場合の飽和期間ｔｂ′は、図９に示す従来のモータ駆動回路の飽和期間ｔｂよりも短くなる。
【００４８】
同様に電源電圧ＶＣＣがＶＢのときの傾きよりもＶＣのときの傾きの方が小さくなっている。このことにより、電源電圧ＶＣＣがＶＣの場合の飽和期間ｔｃ′は、図９に示す従来のモータ駆動回路の飽和期間ｔｃよりも短くなる。
【００４９】
図６は、本発明のモータ駆動回路において、通電の切り替わり時にコイル１３０に流れる電流について説明するための図である。なお、図６において電源電圧ＶＣＣは、図１０の電源電圧ＶＣＣと同じ大きさであるものとする。
【００５０】
前述したように、ホール素子１００から出力されるホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２は、逆相の正弦波である。そして、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２は、電圧振幅の中点を中心として相反する電圧となる。
【００５１】
図６において、時刻ｔＡ′までは、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の方がホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧より大きく、コイル１３０には負方向に電流が流れている。そして、時刻ｔＡ′でホールアンプ出力ＶＯＵＴ２が下降し始めるとともに、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１が上昇し始め、時刻ｔＢでホールアンプ出力ＶＯＵＴ１の電圧とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の電圧の大小関係が逆転する。そして、時刻ｔＣ′でコイルに流れる電流が切り替わる。
【００５２】
本発明のモータ駆動回路では、図５に示すように電源電圧ＶＣＣが小さくなるにつれて立ち上がりの傾きが緩やかになるので、飽和期間を従来のモータ駆動回路よりも短くすることができる。よって、期間（ｔＡ′〜ｔＢ）を、図１０に示す従来の期間（ｔＡ〜ｔＢ）よりも長くすることができる。このことにより、ホールアンプ出力ＶＯＵＴ１とホールアンプ出力ＶＯＵＴ２の大小関係が切り替わる時刻ｔＢにおける負方向の電流を従来よりも小さくすることができ、さらに、期間（ｔＢ〜ｔＣ′）を従来の期間（ｔＢ〜ｔＣ）よりも短くすることができる。従って、モータの回転と逆向きのトルクが発生することを抑えることができる。
【００５３】
以上、説明したように、本発明のモータ駆動回路は、電源電圧ＶＣＣの大きさに応じてホールバイアス制御回路２００の出力電圧ＶＨＢＳを変化させることにより、飽和期間を短くすることができる。よって、モータ駆動の際に発生する音を静音化することができる。
また、本発明のモータ駆動装置では、電源電圧ＶＣＣがＶＤ−ＶＥ間では出力電圧ＶＨＢＳをＶＲＥＦで保持する。このことにより、電源電圧ＶＣＣがＶＤより小さくしても、ホール素子出力Ｓ１、ホール素子出力Ｓ２を用いる回路の正常な動作を保障することができる。
また、ＢＴＬ駆動方式とすることで効果的にモータ駆動の際に発生する音を静音化することができる。
【００５４】
以上、本実施の形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るホールバイアス制御回路の構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源電圧ＶＣＣと電圧ＶＨＢＳとの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るホール素子出力Ｓ１とホール素子出力Ｓ２の電源電圧ＶＣＣ依存を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係るホールアンプ出力の変化を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る通電の切り替わり時にコイルに流れる電流について説明するための図である。
【図７】従来のモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のモータ駆動回路の動作を説明するための波形図である。
【図９】従来のホールアンプ出力の変化を説明するための図である。
【図１０】従来のモータ駆動装置において通電の切り替わり時にコイルに流れる電流について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１００ ホール素子
１１０、１２０ ホールアンプ
１１２、１１４、１２２、１２４、２０２、２０４ 抵抗
１３０ コイル
２０８、２１４ ＰＮＰトランジスタ
２１０、２１６ ＮＰＮトランジスタ
２００ ホールバイアス制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール素子から出力されるロータの回転位置を示す正弦波信号が一方の入力端子に入力されるとともに、前記正弦波信号の反転信号が他方の入力端子に入力されることにより、コイルに電流を供給するための信号を出力する一定利得の差動増幅回路、を有するモータ駆動回路において、
前記差動増幅回路の電源電圧に基づいて前記ホール素子の電源電圧を発生し、前記差動増幅回路の電源電圧が大きくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を大きくし、前記差動増幅回路の電源電圧が小さくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を小さくするホールバイアス制御回路、
を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記ホールバイアス制御回路は、
前記差動増幅回路の電源電圧を抵抗分割する直列抵抗と、
前記直列抵抗の接続点に現れる電圧が基準電圧よりも大きいときには、前記直列抵抗の接続点に現れる電圧を前記ホール素子の電源電圧として出力し、前記直列抵抗の接続点に現れる電圧が前記基準電圧よりも小さいときには、前記基準電圧を前記ホール素子の電源電圧として出力する出力回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記差動増幅回路は、第１差動増幅回路及び第２差動増幅回路として２つ設けられており、
前記第１差動増幅回路及び前記第２差動増幅回路の極性が互いに異なる一方の入力端子には、前記正弦波信号が入力され、
前記第１差動増幅回路及び前記第２差動増幅回路の極性が互いに異なる他方の入力端子には、前記正弦波信号の反転信号が入力され、
前記第１差動増幅回路の出力端子は、前記コイルの一端と接続され、
前記第２差動増幅回路の出力端子は、前記コイルの他端と接続されることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動回路。
【請求項１】
ホール素子から出力されるロータの回転位置を示す正弦波信号が一方の入力端子に入力されるとともに、前記正弦波信号の反転信号が他方の入力端子に入力されることにより、コイルに電流を供給するための信号を出力する一定利得の差動増幅回路、を有するモータ駆動回路において、
前記差動増幅回路の電源電圧に基づいて前記ホール素子の電源電圧を発生し、前記差動増幅回路の電源電圧が大きくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を大きくし、前記差動増幅回路の電源電圧が小さくなるにつれて前記ホール素子の電源電圧を小さくするホールバイアス制御回路、
を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
前記ホールバイアス制御回路は、
前記差動増幅回路の電源電圧を抵抗分割する直列抵抗と、
前記直列抵抗の接続点に現れる電圧が基準電圧よりも大きいときには、前記直列抵抗の接続点に現れる電圧を前記ホール素子の電源電圧として出力し、前記直列抵抗の接続点に現れる電圧が前記基準電圧よりも小さいときには、前記基準電圧を前記ホール素子の電源電圧として出力する出力回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。
【請求項３】
前記差動増幅回路は、第１差動増幅回路及び第２差動増幅回路として２つ設けられており、
前記第１差動増幅回路及び前記第２差動増幅回路の極性が互いに異なる一方の入力端子には、前記正弦波信号が入力され、
前記第１差動増幅回路及び前記第２差動増幅回路の極性が互いに異なる他方の入力端子には、前記正弦波信号の反転信号が入力され、
前記第１差動増幅回路の出力端子は、前記コイルの一端と接続され、
前記第２差動増幅回路の出力端子は、前記コイルの他端と接続されることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ駆動回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３７３８６（Ｐ２００７−３７３８６Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２１６３２（Ｐ２００５−２２１６３２）
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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