專利名稱：馬達驅動電路、風扇馬達、電子設備、以及筆記本型個人計算機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種馬達驅動電路、風扇馬達、電子設備、以 及筆記本型個人計算機。
背景技術：
在筆記本型個人計算機等電子設備中，為了冷卻例如處理 器等發(fā)熱部件而使用風扇馬達。在使用風扇馬達來冷卻發(fā)熱部 件的情況下，能夠通過將馬達的轉速設為最大來提高冷卻性能， 但是為了抑制功耗、靜音化，需要根據發(fā)熱量來調整馬達的轉 速。例如，在風扇馬達中，能夠根據發(fā)熱量而使施加到馬達線 圏的驅動電壓上升或下降，從而調整馬達的轉速。
另外，為了進一步推進功耗的抑制、靜音化，除了進行驅 動電壓的控制之外，有時還進行間歇驅動。例如，在日本特開
2006-174648號 >寺艮中7>開了如下方式才艮據馬達的目標轉速進 行控制使得驅動電壓變低，并且進行控制使得驅動電壓被施加 到馬達線圏的比例隨著馬達的目標轉速變低而下降。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題
這樣，通過使驅動電壓被施加到馬達線圏的比例隨著馬達 的目標轉速變低而下降，與僅進行驅動電壓的調整的控制的情 況相比，能夠將馬達的轉速控制到更低的轉速，可實現功耗的 抑制、靜音化。
另外，在馬達旋轉時，由于與磁極的位置和馬達線圏的位置之間的關系相應的引力、斥力而產生齒槽轉矩(Cogging
Torque)。并且，在馬達停止的情況下，馬達線圈位于齒槽轉矩
最低的位置的情形較多。因此，為了使馬達從停止的狀態(tài)開始
旋轉，需要超過齒槽轉矩的最大水平的轉矩。
在日本特開2006-174648號7>^艮所/>開的方式中，由于在
將馬達的轉速設為低速的情況下處于驅動電壓較低的狀態(tài)、并 且驅動的比例也下降，因此對馬達進行驅動的轉矩也變小。因 而，在馬達正在旋轉的情況下，即使是較小的轉矩也由于慣性 的作用而能夠繼續(xù)旋轉，但是在使馬達從停止的狀態(tài)開始低速 旋轉的情況下，有時對馬達進行驅動的轉矩無法超過齒槽轉矩 的最大水平，從而無法進行低速下的起動。特別是在單相馬達 的情況下，與三相的情況相比，由于齒槽轉矩的最大水平與最 小水平之差很大的情形較多，因此難以進行低速下的起動的可 能性變高。
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于能夠以低速 起動馬達。
用于解決問題的方案
為了達到上述目的，本發(fā)明的馬達驅動電路具備脈沖生 成電路，其生成一方的邏輯電平的占空比隨著與馬達的目標轉 速相應的驅動電壓變高而變高的脈沖信號；以及驅動控制電路，
其根據與上述馬達的旋轉相應的旋轉信號，在上迷馬達從停止 的狀態(tài)開始旋轉時，以比上述脈沖信號的占空比高的占空比通 過上述驅動電壓對上述馬達進行驅動，在上述馬達開始旋轉之 后，在上述脈沖信號為上述一方的邏輯電平的期間，通過上述 驅動電壓對上述馬達進行驅動。


6圖l是表示作為本發(fā)明的 一 個實施方式的馬達驅動電路的
結構的圖。
圖2是表示旋轉檢測電路的結構例的圖。
圖3是表示旋轉檢測電路的動作的 一 例的圖。
圖4是表示驅動電壓與馬達的轉速之間的關系的 一 例的圖。
附圖標記說明
10:馬達驅動電路；11 14: NPN晶體管；20:驅動電壓生 成電路；22:脈沖生成電3各；24:旋轉4全測電3各；26: OR電路； 28:控制電路；30:霍爾元件；32:微型計算機；40:比較器； 42:邊沿檢測電路；44:計數器；46: 4全測信號輸出電路。
具體實施例方式
圖1是表示作為本發(fā)明的 一 個實施方式的馬達驅動電路的 結構的圖。例如在筆記本型個人計算機等電子設備中，馬達驅 動電路10被嵌入到用于冷卻處理器等發(fā)熱部件(被冷卻裝置)的 風扇馬達中，用于對使冷卻用的風扇旋轉的馬達進行驅動。
本實施方式的馬達驅動電路10是對單相的風扇馬達進行 驅動的電路，構成為包含NPN晶體管11 14、驅動電壓生成電路 20、脈沖生成電路22、旋轉檢測電路24、 OR電路26、以及控制 電路28。在本實施方式中，對馬達驅動電路10進行集成化，在 端子OUTl、 OUT2之間連接馬達線圈L,在端子H1、 H2之間連 接霍爾元件30,從微型計算機32通過端子CNT輸入用于對馬達 的轉速進行控制的信號，其中，所述霍爾元件30輸出與馬達的 旋轉位置相應的電壓Vhl和電壓Vh2(旋轉信號)。此外，電壓 Vhl、 Vh2是變化為相互反相的正弦波狀的電壓。
NPN晶體管11 14構成用于通過驅動電壓Vm對馬達線圏L 進行驅動的H橋電路。例如，在NPN晶體管ll、 14為導通、NPN晶體管12、 13為截止的狀態(tài)下， -使電流乂人端子0UT1流向端子 OUT2的方向地通過驅動電壓Vm對馬達線圈L進4亍驅動。另夕卜， 例如，在NPN晶體管12、 13為導通、NPN晶體管ll、 14為截止 的狀態(tài)下， -使電流乂人端子OUT2流向端子OUT1的方向地通過驅 動電壓Vm對馬達線圈L進4亍驅動。此外，在對馬達驅動電i 各10 進行集成化的情況下，也可以將N P N晶體管11 14 i殳置在集成電 路的外部。
驅動電壓生成電路20根據從微型計算機32輸入的、表示目 標轉速的信號，生成根據目標轉速的上升而變高的驅動電壓 Vm。能夠由調節(jié)電路構成驅動電壓生成電路20，所述調節(jié)電路 根據來自微型計算機32的信號對例如5.0V的電源電壓進行降 壓，由此生成驅動電壓Vm。從驅動電壓生成電路20輸出的驅動 電壓Vm用于對馬達線圏L進行驅動。因而，馬達的轉速隨著驅 動電壓Vm變高而變快，馬達的轉速隨著驅動電壓Vm變低而變 慢。
脈沖生成電路22生成例如H電平的占空比隨著驅動電壓 Vm變高而變高的脈沖信號PWM。該脈沖信號PWM用于對馬達 線圈L進行間歇驅動。在本實施方式中，設為在根據脈沖信號 PWM對馬達線圏L進行間歇驅動的情況下，在脈沖信號PWM為 H電平的期間對馬達線圈L進行驅動。此外，脈沖生成電路22 例如可使用日本特開2006-174648號公報所公開的基準電壓產 生電路、三角波產生電路、以及比較電路來實現。
旋轉檢測電路24才艮據從霍爾元件30輸出的電壓Vhl、 Vh2, 檢測馬達是否旋轉，并輸出檢測信號DET(旋轉檢測信號)。在 本實施方式中，設在馬達停止的狀態(tài)下檢測信號DET為H電平， 當檢測到馬達的旋轉時檢測信號DET變?yōu)長電平。此外，在本實 施方式中，設根據從霍爾元件30輸出的電壓Vhl、 Vh2來檢測馬達的旋轉，但是并不限于使用從霍爾元件30的輸出，也可以使
用成為與馬達的轉速相應的頻率的FG(Frequency Generator:頻 率產生器)信號等、根據馬達的旋轉而發(fā)生變化的信號來檢測馬 達的旋轉。
OR電路26將從脈沖生成電路22輸出的脈沖信號PWM與從 旋轉檢測電路24輸出的檢測信號DET之間的"或"作為驅動信號 DRV而進行輸出。在從馬達停止的狀態(tài)開始直到檢測出馬達的 旋轉為止的期間，檢測信號DET是H電平，因此在該期間驅動 信號DRV與脈沖信號PWM無關地被維持在H電平。當4企測出馬 達的旋轉而檢測信號D E T變?yōu)長電平時，驅動信號D RV根據脈沖
信號PWM而發(fā)生變化。
控制電路28根據馬達的旋轉位置使NPN晶體管11 、 14和 NPN晶體管12、 13互補地進行導通和截止。另外，控制電路28 適當地使NPN晶體管11 14進行導通和截止使得在驅動信號 D RV為H電平的期間通過驅動電壓V m對馬達線圏L進行驅動。 因而，在驅動信號DRV維持H電平的情況下，通過驅動電壓Vm 對馬達線圏L進行持續(xù)驅動。另一方面，在驅動信號DRV根據 脈沖信號PWM而發(fā)生變化的情況下，通過驅動電壓Vm對馬達 線圏L進行間歇驅動。此外，將通過驅動電壓Vm對馬達線圏L 進行持續(xù)驅動的狀態(tài)稱為飽和驅動。
此外，由旋轉檢測電路24、 OR電路26、以及控制電路28 構成的電^^相當于本發(fā)明的驅動控制電^^,由OR電路26和控制 電路28構成的電路相當于本發(fā)明的驅動電路。
圖2是表示旋轉檢測電路24的結構例的圖。旋轉檢測電路 24構成為包含比較器40、邊沿檢測電路42、計數器44、以及檢 測信號輸出電^各46。比較器40輸出電壓Vhl、 Vh2的比較結果。 在本實施方式中，設在電壓Vhl比電壓Vh2高的情況下比較器40的輸出為H電平，在電壓Vhl比電壓Vh2低的情況下比較器40的 輸出為L電平。邊沿檢測電路42對從比較器40輸出的信號的邊 沿、即/人L電平向H電平的變化和/人H電平向L電平的變化進行 檢測，并根據邊沿的檢測而輸出脈沖。計數器44對從邊沿檢測 電路42輸出的脈沖的數量進行計數。當計數器的計數值為既定 的值(例如"4")時，檢測信號輸出電路46將檢測信號DET變化為 L電平。此外，在馬達停止的狀態(tài)下，設計數器44的計數值被 復位為零，并且^r測信號DET^皮復位為H電平。
在馬達驅動電^各10中，說明馬達從停止的狀態(tài)開始旋轉時 的動作的 一例。圖3是表示旋轉檢測電路24的動作的 一例的圖。 在馬達停止的情況下，從霍爾元件30輸出的電壓Vhl、 VM不發(fā) 生變化，從比較器40輸出的信號CMP也不發(fā)生變化。在本實施 方式中，設在馬達停止的狀態(tài)下從比較器40輸出的信號CMP為 H電平。
驅動電壓生成電路2 0在從微型計算機3 2被輸入表示馬達 的目標轉速的信號時，生成與目標轉速相應的驅動電壓Vm。然 后，脈沖生成電路22生成與驅動電壓Vm相應的占空比的脈沖信 號PWM。在馬達停止的情況下，計數器44的計數值被復位為零， 并且從檢測信號輸出電路46輸出的檢測信號DET被復位為H電 平。因此，從OR電路26輸出的驅動信號DRV與脈沖信號PWM 無關地被維持為H電平。因此，控制電路28通過驅動電壓Vm開 始進行馬達線圏L的飽和驅動。當馬達通過飽和驅動開始旋轉 時，從霍爾元件30輸出的電壓Vhl、 Vh2根據馬達的旋轉而發(fā)生 變化，從比較器40輸出的信號CMP也發(fā)生變化。然后，根據信 號CMP的變化從邊沿檢測電路42輸出信號EDGE,計數器44的 計數值逐漸增加。
當計數器44的計數值達到既定的值(例如"4")時，判斷為馬
10達開始旋轉，從檢測信號輸出電路46輸出的檢測信號DET變化 為L電平。當檢測信號DET為L電平時，從OR電路26輸出的驅動 信號DRV根據脈沖信號PWM而發(fā)生變化，從而根據脈沖信號 PWM對馬達線圈L進行間歇驅動。即，在馬達驅動電路10中， 直到馬達開始旋轉為止是飽和驅動，在馬達開始旋轉之后是間 歇驅動。
圖4是表示驅動電壓Vm與馬達的轉速之間的關系的 一例的 圖。如圖4所示，轉速隨著驅動電壓Vm變高而變快，轉速隨著 驅動電壓Vm變低而變慢。另外，由于脈沖信號PWM的H電平的 占空比隨著驅動電壓Vm變高而變高，因此在驅動電壓Vm的變 動范圍相同的情況下，與飽和驅動相比，間歇驅動能夠將轉速 控制為更低的速度。此外，如果將在驅動電壓Vm是最大電平 (Vmax)的情況下的脈沖信號PWM的H電平的占空比設為100 % ，則間歇驅動的情況下的最高轉速與飽和驅動的情況相同， 可維持冷卻性能。
在馬達正在旋轉的狀態(tài)下，通過4吏驅動電壓Vm以及脈沖信 號PWM的H電平的占空比下降，能夠使馬達的轉速逐漸減慢。 然后，當驅動電壓Vm達到最低電平(Vmin)時，馬達的轉速為最 低速度Smin。另一方面，在想要使馬達從停止的狀態(tài)起以轉速 Smin開始旋轉的情況下，即使將驅動電壓Vm設為Vmin而開始 進行間歇驅動，有時也無法得到超過齒槽轉矩的起動轉矩。換 句話說，在通過間歇驅動起動馬達的情況下，有時需要比Vmin 高的Va來作為驅動電壓Vm。即使是在這種情況下，在本實施方 式的馬達驅動電路10中，在想要使馬達從停止的狀態(tài)起以轉速 S m i n開始旋轉的情況下，由于直到馬達開始旋轉為止是飽和驅 動，因此能夠得到超過齒槽轉矩的起動轉矩，從而能夠使馬達 開始旋轉。然后，在馬達開始旋轉之后，由于慣性的作用而不需要起動時那樣的轉矩，因此能夠在馬達驅動電路10中從飽和
驅動切換到間歇驅動、并將轉速控制為S m i n 。
以上說明了本實施方式的馬達驅動電^各10。在馬達從停止 的狀態(tài)開始旋轉時，通過驅動電壓Vm對馬達進4亍飽和驅動，在 馬達開始旋轉之后，在PWM信號為H電平的期間，通過驅動電 壓Vm對馬達進行驅動。因此，即使是如僅通過在PWM信號為H 電平的期間的驅動是無法使馬達開始旋轉那樣的驅動電壓V m, 也能夠使馬達開始旋轉，與僅在PWM信號為H電平的期間進行 驅動的情況相比，能夠以更低的速度起動馬達。
并且，通過使用這種馬達驅動電路IO,在筆記本型個人計 算機等電子設備中，在處理器等發(fā)熱部件的發(fā)熱量較小的情況 下，能夠將風扇的轉速設為足夠低的轉速，由此可抑制耗電量。
此外，上述實施方式用于容易理解本發(fā)明，并不是用于限 定性地解釋本發(fā)明。本發(fā)明能夠不脫離其宗旨地進行變更、改 善，并且在本發(fā)明中還包含其等價物。例如，在本實施方式中， 將使馬達開始旋轉時的驅動比例設為100%、即飽和驅動，但是 使馬達開始旋轉時的驅動比例(占空比)并不限于10 0 %,只要是 比脈沖信號PWM的H電平的占空比高的比例即可。例如，也可 以用另 一種方法生成與脈沖信號PWM相比H電平的占空比更高 的脈沖信號，并在用另 一種方法生成的脈沖信號的H電平的期 間通過驅動電壓Vm對馬達進4亍驅動。另外，例如，在本實施方 式中，設為將馬達驅動電路10用于驅動單相的風扇馬達，但是 驅動對象的馬達并不限于風扇馬達，相數也并不限于單相。
權利要求
1.一種馬達驅動電路，其特征在于，具備脈沖生成電路，其生成一方的邏輯電平的占空比隨著與馬達的目標轉速相應的驅動電壓變高而變高的脈沖信號；以及驅動控制電路，其根據與上述馬達的旋轉相應的旋轉信號，在上述馬達從停止的狀態(tài)開始旋轉時，以比上述脈沖信號的上述占空比高的占空比通過上述驅動電壓驅動上述馬達，在上述馬達開始旋轉之后，在上述脈沖信號為上述一方的邏輯電平的期間，通過上述驅動電壓驅動上述馬達。
2. 根據權利要求l所述的馬達驅動電路，其特征在于， 上述驅動控制電路構成為包含旋轉檢測電路，其根據上述旋轉信號，當上述馬達開始旋 轉時輸出旋轉檢測信號；以及驅動電路，其在沒有輸出上述旋轉檢測信號的情況下，以 比上述脈沖信號的上述占空比高的占空比通過上述驅動電壓驅 動上述馬達，在輸出了上述旋轉檢測信號的情況下，在上述脈 沖信號為上述一方的邏輯電平的期間，通過上述驅動電壓驅動 上述馬達。
3. 根據權利要求1或2所述的馬達驅動電路，其特征在于， 上述驅動控制電路根據上述旋轉信號，在上述馬達從停止的狀態(tài)開始旋轉時，與上述脈沖信號無關地通過上述驅動電壓 驅動上述馬達，在上述馬達開始旋轉之后，在上述脈沖信號為 上述一方的邏輯電平的期間，通過上述驅動電壓驅動上述馬達。
4. 一種風扇馬達，其特征在于，具備 風扇；馬達，其驅動上述風扇；以及 馬達驅動電^各，其驅動上述馬達， 上述馬達驅動電路構成為包含脈沖生成電路，其生成一方的邏輯電平的占空比隨著與上述馬達的目標轉速相應的驅動電壓變高而變高的脈沖信號；以及驅動控制電路，其根據與上述馬達的旋轉相應的旋轉信號， 在上述馬達從停止的狀態(tài)開始旋轉時，以比上述脈沖信號的上 述占空比高的占空比通過上述驅動電壓驅動上述馬達，在上述 馬達開始旋轉之后，在上述脈沖信號為上述一方的邏輯電平的 期間，通過上述驅動電壓驅動上述馬達。
5. —種電子設備，其特征在于，具備 風扇；馬達，其驅動上述風扇； 馬達驅動電3各，其驅動上述馬達；以及 被冷卻裝置，其被上述風扇冷卻， 上述馬達驅動電^^構成為包含脈沖生成電路，其生成一方的邏輯電平的占空比隨著與上 述馬達的目標轉速相應的驅動電壓變高而變高的脈沖信號；以 及驅動控制電路，其根據與上述馬達的旋轉相應的旋轉信號， 在上述馬達從停止的狀態(tài)開始旋轉時，以比上述脈沖信號的上 述占空比高的占空比通過上述驅動電壓驅動上述馬達，在上述 馬達開始旋轉之后，在上述脈沖信號為上述一 方的邏輯電平的 期間，通過上述驅動電壓驅動上述馬達。
6. —種筆記本型個人計算機，其特征在于，具備 風扇；馬達，其驅動上述風扇； 馬達驅動電3各，其驅動上述馬達；以及 處理器，其被上述風扇冷卻，上述馬達驅動電路構成為包含脈沖生成電路，其生成一方的邏輯電平的占空比隨著與上 述馬達的目標轉速相應的驅動電壓變高而變高的脈沖信號；以 及驅動控制電路，其根據與上述馬達的旋轉相應的旋轉信號， 在上述馬達從停止的狀態(tài)開始旋轉時，以比上述脈沖信號的上 述占空比高的占空比通過上述驅動電壓驅動上述馬達，在上述 馬達開始旋轉之后，在上述脈沖信號為上述一方的邏輯電平的 期間，通過上述驅動電壓驅動上述馬達。
全文摘要
一種馬達驅動電路具備脈沖生成電路，其生成一方的邏輯電平的占空比隨著與馬達的目標轉速相應的驅動電壓變高而變高的脈沖信號；以及驅動控制電路，其根據與馬達的旋轉相應的旋轉信號，在馬達從停止的狀態(tài)開始旋轉時，以比脈沖信號的占空比高的占空比通過驅動電壓對馬達進行驅動，在馬達開始旋轉之后，在脈沖信號為一方的邏輯電平的期間，通過驅動電壓對馬達進行驅動。
文檔編號H02P6/08GK101589545SQ20078000148
公開日2009年11月25日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權日2007年12月26日
發(fā)明者今井敏行, 吉富哲也, 野家城治 申請人:三洋電機株式會社;三洋半導體株式會社