电动机驱动装置、电动机驱动电路、电动机驱动IC以及使用其的冷却装置、电子设备制造方法及图纸

一种电动机驱动装置、电动机驱动电路、电动机驱动IC以及使用其的冷却装置、电子设备，改善转速相对于控制输入的线性度。TH端子上被输入用于指示转速的模拟的控制电压(VTH)。OSC端子上，在第1平台上，在其本身OSC与接地之间，并联地连接电容器(C21)以及放电电阻(R22)。充电电阻(R21)以及第1开关(252)被串联地设置在电压被稳定化的参考电压线(254)和OSC端子之间。切换电路(250)若在OSC端子上产生的振荡器电压(VOSC)达到上侧阈值(VH)，则关断第1开关(252)，若振荡器电压(VOSC)降低到下侧阈值(VL)，则接通第1开关(252)。振荡器电压(VOSC)被与TH端子的电压(VTH)进行比较，生成被脉冲调制后的控制脉冲(S3)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动机驱动装置。
技术介绍
随着近年的个人计算机和工作站的高速化，CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)和DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等运算处理用LSI(Large Scale集成电路，大规模集成电路)的动作速度一直在上升。随着这样的LSI的动作速度，即时钟频率提高，发热量也增大。来自LSI的发热存在导致该LSI本身热失控，或者对周围的电路产生影响的问题。因此，以LSI为首的发热体的适当的热冷却成为非常重要的技术。在多数电子设备中，为了对LSI进行冷却，采用通过冷却风扇的空冷式的冷却方法。在该方法中，例如，与LSI的表面相对配置冷却风扇，将冷空气吹到LSI表面。在这样的通过冷却风扇进行LSI的冷却时，要监视LSI附近的温度，并根据该温度来改变风扇的旋转，从而调整冷却的程度。图1是包括专利技术人们所研究的风扇电动机的驱动IC(集成电路，集成电路)的冷却装置的电路图。另外，图1的任何结构都不能认定为公知技术。冷却装置2r包括风扇电动机6以及驱动风扇电动机6的驱动装置9r。驱动装置9r由驱动IC200r及其周边器件构成。驱动装置9r的构成器件被搭载在共同的印刷基板上。风扇电动机6是无刷DC电动机。霍尔传感器8被设置在风扇电动机6的近傍，用于检测转子的位置。驱动IC200r的第1引脚以及第16引脚的接地端子(GND)接地。第3引脚的电源端子(VCC)上，经由防止逆流用的二极管D1而输入电源电压VDD。驱动级230的输出经由第2引脚(OUT2)、第15引脚(OUT1)而与风扇电动机6连接。另外，本说明书中，引脚的号码是为了方便，与引脚的布局等无关。霍尔偏置电路204生成霍尔偏置电压VHB，并经由第10引脚的霍尔偏置端子(HB)而提供给霍尔传感器8。第9引脚、第11引脚的霍尔输入端子(H+，H-)上输入由霍尔传感器8生成的霍尔信号H+、H-。霍尔比较器202对霍尔信号H-、H+进行比较，生成表示转子的位置的脉冲信号S1，并输出到控制逻辑电路208。控制逻辑电路208与该脉冲信号S1同步而进行换流控制。参考电压源214生成被稳定在规定的电压电平的参考电压VREF。参考电压VREF经由第12引脚的参考电压端子(REF)而被输出到外部。对第6引脚的振荡器端子(OSC)外置电容器C1。振荡器220通过对电容器C1进行充放电，从而生成三角波的振荡器电压VOSC。第4引脚的最低转速设定端子(MIN)上被输入用于指示风扇电动机6的最低转速的电压VMIN。MIN端子的电压VMIN是将参考电压VREF通过电阻R11、R12分压而生成的。PWM比较器216将MIN端子的电压VMIN与振荡器电压VOSC进行比较。PWM比较器216的输出S2具有与MIN端子的电压VMIN相应的占空比。PWM比较器218将第5引脚的转速控制端子(TH)的电压VTH与振荡器电压VOSC进行比较。PWM比较器218的输出S3具有与TH端子的电压VTH相应的占空比。PWM输入上被提供具有与风扇电动机6的目标转速相应的占空比(输入占空比)的输入PWM信号。输入PWM信号在被反相器10反转之后，由RC滤波器12平滑化后被输入TH端子。控制逻辑电路208将PWM比较器216和218的输出脉冲S2、S3进行逻辑合成，生成脉冲信号S4。脉冲信号S4的占空比为PWM比较器216和218的输出脉冲S2、S3的占空比中较大的一方。驱动级230包含霍尔放大器232、234。霍尔放大器232将霍尔信号H+、H-的差量以第1极性进行放大，并从OUT2端子输出。霍尔放大器234将霍尔信号H+、H-的差量以第2极性进行放大，并从OUT15端子输出。霍尔放大器232、234分别具有推挽形式的输出级。霍尔放大器232、234各自输出级根据来自控制逻辑电路208的脉冲信号S4而进行转换。OUT1端子、OUT2端子的输出电压根据霍尔比较器202的输出S1而交替成为有效(换流控制)。此外，作为有效的一方的输出电压具有将霍尔信号放大而得到的包络线，而
且导通状态和高阻抗状态以与PWM比较器218(或216)的输出脉冲S3(或S2)相应的占空比被转换。锁定保护电路240检测风扇电动机6的锁定状态。TSD电路242检测过热状态。信号输出电路244生成表示异常的警报信号，并从第8引脚的警报端子(AL)输出。此外，信号输出电路244生成具有与风扇电动机6的转速相应的周期的FG(Frequency Generator，频率发生器)信号，并从第7引脚的FG端子输出。图2是图1的驱动IC200r的动作波形图。本说明书中的波形图和时序图的纵轴和横轴为了容易理解而进行了适当的放大、缩小，而且所示的各波形也为了容易理解而被简化或夸张或者强调。图2由于将相对于霍尔信号H+、H-的周期充分短的时间刻度扩大后进行表示，因此霍尔信号H+、H-实质上表示一定的电压电平。输出OUT1具有与VMIN和VTH中较低一方、以及振荡器电压VOSC的比较结果相应的占空比。由此，输入PWM信号的占空比越大，则风扇电动机6的扭矩(转速)越增大。此外，最小扭矩即最低转速可以根据MIN端子的电压VMIN而设定。[在先技术文献][专利文献][专利文献1]日本特开2005-224100号公报[专利文献2]日本特开2004-166429号公报[专利文献3]日本特开2009-296839号公报
技术实现思路
〔专利技术所要解决的课题〕本专利技术人们对图1的驱动IC200r进行了研究的结果，认识到了以下的课题。课题1.图3的(a)～(c)是表示图1的驱动装置9r中的、输入占空比、TH端子的电压VTH、输出OUT1(OUT2)的输出占空比以及转速的关系的图。如图3的(a)所示，TH端子的电压VTH相对于输入PWM信号的输入占空比而线性地变化，因此如图3的(b)所示，输出OUT1、OUT2的占空比(输
出占空比)也相对于输入占空比而线性地变化。图3的(c)中示出输入占空比和风扇电动机6的转速的关系。图3的(c)中示出假定无负载、无损失的情况下的理想特性(i)。显示中的实际特性(i)由于电动机线圈的发热、轴承的摩擦损失、伴随转子的旋转的涡流损失、电动机的各种器件的发热的影响，而比理想特性(i)降低，转速越高则其影响越显著。随着将转速提高，相对于输入占空比的转速被压缩本身是不可避免的。课题2.专利文献3(日本特开2009-296839号公报)中公开了关联技术。在该文献中，读取PWM信号，进行补偿运算并求补偿信号，对补偿信号加上/减去补偿值，并且基于得到的补偿后的PWM信号，控制风扇的转速。另外，驱动IC与各种风扇电动机组合使用。图3的(c)所示的风扇电动机的旋转特性根据风扇电动机6的种类、扇叶形状和大小、风扇电动机6和驱动IC200r的散热性而变化。因此，若能够针对每个驱动IC200r，相对于其被使用的状况而设定最佳的校正特性，则会很方便。本专利技术一个方式鉴于课题1而完成，其例示的目的之一在于提供一种转速相对于控制输入的线性度被改善了的电动机驱动装置。此外，本专利技术的另一方式鉴于课题2而完成，其例示的目的至于在于提供一种能够针对所使用状况而设定最佳的校正特性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机驱动装置，对风扇电动机进行PWM(脉宽调制)驱动，其特征在于，包括：转速控制端子，接受用于指示转速的模拟的控制电压，第1振荡器端子，在第1平台上，在其本身与接地之间，并联地连接电容器和放电电阻，充电电阻以及第1开关，被串联地设置在电压被稳定化的参考电压线和所述第1振荡器端子之间，切换电路，若在所述第1振荡器端子上产生的振荡器电压达到上侧阈值，则将所述第1开关关断，若所述振荡器电压降低至下侧阈值，则将所述第1开关接通，PWM比较器，将所述转速控制端子的电压与振荡器电压进行比较，并生成控制脉冲，和输出电路，至少基于所述控制脉冲来驱动风扇电动机。

【技术特征摘要】
2015.05.27 JP 2015-107584;2015.05.27 JP 2015-107581.一种电动机驱动装置，对风扇电动机进行PWM(脉宽调制)驱动，其特征在于，包括：转速控制端子，接受用于指示转速的模拟的控制电压，第1振荡器端子，在第1平台上，在其本身与接地之间，并联地连接电容器和放电电阻，充电电阻以及第1开关，被串联地设置在电压被稳定化的参考电压线和所述第1振荡器端子之间，切换电路，若在所述第1振荡器端子上产生的振荡器电压达到上侧阈值，则将所述第1开关关断，若所述振荡器电压降低至下侧阈值，则将所述第1开关接通，PWM比较器，将所述转速控制端子的电压与振荡器电压进行比较，并生成控制脉冲，和输出电路，至少基于所述控制脉冲来驱动风扇电动机。2.如权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，还包括第2振荡器端子，在所述第1平台上，所述充电电阻被外装在所述第2振荡器端子和所述第1振荡器端子之间，所述第1开关被设置于所述第2振荡器端子和所述参考电压线之间。3.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，所述切换电路包含：第1电阻、第2电阻、第3电阻，按顺序被串联地连接在所述参考电压线与接地之间，第2开关，被与所述第3电阻并联地设置，和比较器，将所述第1电阻和所述第2电阻的连接点的电压与所述振荡器电压进行比较；根据所述比较器的输出，所述第1开关以及所述第2开关的开、关被控制。4.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，还包含：第1电流源，在使能状态下对所述振荡器端子拉规定的充电电流，和第2电流源，在使能状态下从所述振荡器端子灌规定的放电电流；所述第1电流源、所述第2电流源的至少一者被构成为能够通过所述切换电路来控制开、关，所述切换电路能够切换(i)将所述第1电流源以及所述第2电流源设为禁用状态，并对所述第1开关的开、关进行控制的第1模式、和(ii)将所述第1开关设为关，将所述第1电流源以及所述第2电流源设为使能状态，并对所述第1电流源以及所述第2电流源的至少一者的开、关进行控制的第2模式。5.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，还包含：第1电流源，在使能状态下对所述振荡器端子拉规定的充电电流，和第2电流源，在使能状态下从所述振荡器端子灌规定的放电电流；所述切换电路能够切换将所述第1电流源以及所述第2电流源设为禁用状态并对所述第1开关进行控制的第1模式、和将所述第1开关设为关并对所述第2电流源的开、关进行控制的第2模式。6.如权利要求5所述的电动机驱动装置，其特征在于，所述切换电路包含：第1电阻、第2电阻、第3电阻，按顺序被串联地连接在所述参考电压线和接地之间，第2开关，被与所述第3电阻并联地设置，和比较器，将所述第1电阻和所述第2电阻的连接点的电压与所述振荡器电压进行比较；(i)在所述第1模式下，根据所述比较器的输出，所述第1开关以及所述第2开关的开、关被控制，(ii)在所述第2模式下，根据所述比较器的输出，所述第2电流源以及所述第2开关的开、关被控制。7.如权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，在所述振荡器端子上不连接所述放电电阻的第2平台上，选择所述第2模式。8.如权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，还包括选择器端子，接受用于指示所述第1模式和所述第2模式的选择信号。9.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，被一体集成在一个半导体基板上。10.如权利要求1或2所述的电动机驱动装置，其特征在于，在所述转速控制端子上，经由滤波器而被输入具有与目标转速相应的占空比的输入脉冲调制信号。11.一种冷却装置，其特征在于，包括：风扇电动机，和用于驱动所述风扇电动机的如权利要求1或2所述的电动机驱动装置。12.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，和用于对所述处理器进行冷却的如权利要求11所述的冷却装置。13.一种电动机驱动IC(集成电路)，对风扇电动机进行PWM(脉宽调制)驱动，其特征在于，包括：转速控制端子，接受用于指示转速的模拟的控制电压，第1振荡器端子，在第1平台上，在其本身与接地之间，并联地外置电容器以及放电电阻，第2振荡器端子，在所述第1平台上，在其本身与所述第1振荡器端子之间外置充电电阻，第1开关，被设置在其电压被稳定化的参考电压线和所述第1振荡器端子之间，切换电路，若在所述第1振荡器端子上产生的振荡器电压达到上侧阈值，则将所述第1开关关断，若所述振荡器电压降低到下侧阈值，则将所述第1开关接通，PWM比较器，将所述转速控制端子的电压与振荡器电压进行比较，并生成控制脉冲，和输出电路，至少基于所述控制脉冲来驱动风扇电动机。14.如权利要求13所述的电动机驱动IC，其特征在于，还包括：第1电流源，在使能状态下对所述振荡器端子拉规定的充电电流，和第2电流源，在使能状态下从所述振荡器端子灌规定的放电电流；所述切换电路能够切换(i)将所述第1电流源以及所述第2电流源设为
\t禁用状态，并对所述第1开关的开、关进行控制的第1模式、和(ii)将所述第1开关设为关，将所述第1电流源以及所述第2电流源设为使能状态，并对所述第2电流源的开、关进行控制的第2模式。15....

【专利技术属性】
技术研发人员：三岛智文，中村征博，野家城治，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP