TWI430561B

TWI430561B - A motor drive circuit, a method and a cooling device using the same

Info

Publication number: TWI430561B
Application number: TW095145425A
Authority: TW
Inventors: Hiroaki Hayashi; Toshikazu Satake
Original assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2014-03-11
Also published as: US20090045762A1; US7786688B2; WO2007066625A1; TW200731655A

Description

電動機驅動電路、方法及使用其之冷卻裝置

本發明係關於電動機驅動技術。

1.隨著近年來個人電腦或工作站之高速化，CPU(Central Processor Unit：中央處理單元)或DSP(Digital Signal Processor：數位信號處理器)等運算處理用LSI(Large Scale Integrated circuit：大型積體電路)之動作速度持續上升。

此種LSI係隨著其動作速度，亦即隨著時鐘頻率變高，發熱量亦變大。來自LSI之發熱會具有導致該LSI本身熱失控，或對周圍電路造成影響之問題。因此，LSI之適當熱冷卻係成為極為重要之技術。

作為用以冷卻LSI之技術之一例，有藉由冷卻風扇之空冷式之冷卻方法。於此方法中，例如對向於LSI之表面設置冷卻風扇，藉由冷卻風扇對LSI表面吹送冷空氣。藉由此冷卻風扇進行LSI之冷卻時，藉由監視LSI附近之溫度，因應於其溫度而使風扇之旋轉變化，以便調整冷卻程度(專利文獻1、2)。而且，於專利文獻3中，揭示有限制經脈衝寬調變之信號之作用比，以使風扇電動機以預先決定之最低轉數以上來旋轉之技術。

2.為了使單相電動機或多相電動機以所需之轉矩旋轉，廣泛採用藉由脈衝寬調變信號等脈衝信號來控制電動機之線圈之通電期間之技術。

於開始驅動停止之電動機之情況下，若對電動機之線圈突然施加具有因應目標轉矩之脈衝寬之交換電壓，則電流驟然地流於電動機之線圈。由於電動機起動時，特別是其轉數接近0之情況下，不具有發電功能，因此流於線圈之電流會成為以捲線電阻除以施加電壓之值。由於為了減低電力損失，線圈之電阻值設計為非常低，因此會有線圈電流超過驅動電路或線圈本身之額定值而對電路之可靠性造成影響之情況。

而且，在線圈所產生之突波電壓係與流於線圈之電流之時間變化率成比例。因此，如上述，若線圈電流驟然增加，亦唯恐產生非常大之突波電壓而超過驅動電路之額定值。

根據該理由，進行於電動機剛開始起動後，逐漸使流於線圈之電流增加之緩起動控制(參考例如專利文獻1、2)。於專利文獻1所記載之緩起動控制中，產生電壓值因應於時間而緩慢增加之緩起動電壓，將此緩起動電壓與三角波或鋸齒波狀之週期電壓比較，產生作用比緩慢增加之脈衝調變信號，使線圈之通電時間和緩增加以進行緩起動。

[專利文獻1]日本特開平7－31190號公報[專利文獻2]日本特開2001－284868號公報[專利文獻3]日本特開2004－153955號公報[專利文獻4]日本特開平6－98574號公報[專利文獻5]日本特開平7－95792號公報[專利文獻6]日本特開2001－45790號公報

1.若旋轉之電動機停止，再生電流會流於線圈，具有此再生電流流向電源之問題。亦設想會有此時所產生之突波電壓超過電晶體元件等之耐壓之情況。該問題不僅發生於風扇電動機之驅動，於其他電動機驅動時亦會發生。

於專利文獻4中，揭示將閘流體與驅動對象之電動機並聯地設置而進行再生控制之技術。然而，於專利文獻4所記載之技術無法利用於藉由複數電晶體構成橋接電路，交互導通斷開複數電晶體而驅動時(例如專利文獻3之H橋接電路等)。

於利用H橋接電路等之電動機驅動電路中，為了保護電路免於電動機停止時所產生之突波電壓，採取在電源電壓端子與接地間設置電容器或設置曾納二極體，形成再生電流之逃逸路徑以箝制突波電壓之手法。然而，追加電容器或曾納二極體會具有導致電路面積或成本上升之問題。

2.而且，在如專利文獻4、5所記載之緩起動控制中，亦具有僅可單純地增加電動機之通電時間之問題。

1.本發明係有鑑於相關問題所實現者，某實施型態之目的之一在於，藉由橋接結構來抑制驅動電動機之電動機驅動電路之電動機之停止時之突波電壓產生。

2.而且，本發明之某實施型態之目的之一在於，提供可實現自由度高之緩起動控制之電動機驅動電路。

1.本發明之某態樣係有關一種電動機驅動電路，其係對至少包含2對電晶體對之輸出段，供應驅動信號，對驅動對象之電動機之線圈，供應交換電壓，該電晶體對包含串聯連接於電源電壓端子與接地端子間之高端電晶體及低端電晶體。此電動機驅動電路具備：驅動信號產生電路，其係因應於電動機之轉矩之目標值，產生控制輸出段之電晶體之導通斷開之驅動信號；及驅動器電路，其係根據從驅動信號產生電路輸出之驅動信號，將輸出段之高端電晶體及低端電晶體交互地導通斷開。驅動器電路若被指示停止電動機，則立即斷開電晶體對之高端電晶體或低端電晶體之任一方，並且於經過特定延遲時間後，斷開電晶體對之高端電晶體或低端電晶體之任一另一方。

若根據此態樣，於延遲時間之期間，可於以高端電晶體構成之環路，或於以低端電晶體構成之環路流入再生電流，因此可抑制產生突波電壓。

驅動器電路亦可於延遲時間之期間，根據驅動信號控制高端電晶體或低端電晶體之任一另一方。

此情況下，於延遲時間之期間，再生電流可經由MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金屬氧化物半導體場效電晶體)之體二極體或另外設置之飛輪二極體而流動。

驅動電路亦可於延遲時間之期間，強制導通高端電晶體或低端電晶體之任一另一方。

此情況下，由於在延遲時間之期間，高端電晶體或低端電晶體導通，因此再生電流會流於電晶體之電阻值低之通道，可減低電路之耗電。

驅動器電路亦可包含：時序信號產生電路，其係接受指示停止電動機之停止信號，以僅偏移延遲時間之不同時序，輸出特定位準之第一時序信號及第二時序信號；第一合成電路，其係設置於從驅動信號產生電路對高端電晶體所供應之高端驅動信號之路徑上，將高端驅動信號與第一時序信號進行邏輯合成，於第一時序信號為特定位準之期間，強制斷開高端電晶體；及第二合成電路，其係設置於從驅動信號產生電路對低端電晶體所供應之低端驅動信號之路徑上，將低端驅動信號與第二時序信號進行邏輯合成，於第二時序信號為特定位準之期間，強制斷開低端電晶體。

時序信號產生電路亦可於使第一時序信號成為特定位準後，於經過延遲時間後，使第二時序信號成為特定位準；第二合成電路亦可於延遲時間之期間，根據低端驅動信號驅動低端電晶體。

時序信號產生電路亦可於使第二時序信號成為特定位準後，於經過延遲時間後，使第一時序信號成為特定位準；第一合成電路亦可於延遲時間之期間，根據高端驅動信號驅動高端電晶體之導通斷開。

時序信號產生電路亦可於使第一時序信號成為特定位準後，於經過延遲時間後，使第二時序信號成為特定位準；第二合成電路亦可於延遲時間之期間，強制導通低端電晶體。

時序信號產生電路亦可於使第二時序信號成為特定位準後，於經過延遲時間後，使第一時序信號成為特定位準；第一合成電路亦可於延遲時間之期間，強制導通高端電晶體。

亦可進一步具備停止信號產生電路，其係監視電動機之狀態，於符合特定條件時產生成為特定位準，指示電動機之停止之停止信號。

停止信號產生電路亦可監視電動機之溫度，於從特定溫度範圍脫離時，使停止信號成為特定位準。停止信號產生電路亦可監視電動機之旋轉狀態，於無法旋轉時，使停止信號成為特定位準。停止信號產生電路亦可檢測流於電動機之線圈之電流，於檢測到之電流超過特定值時，使停止信號成為特定位準。

電動機驅動電路亦可於一半導體基板上被一體地積體化。「一體地積體化」係包含電路之所有構成要素形成於半導體基板上之情況，或電路之主要構成要素被一體地積體化之情況，為了電路常數之調節用，而於半導體基板之外部設置一部分電阻或電容器等亦可。藉由將電動機驅動電路作為1個LSI而積體化，可刪減電路面積。

本發明之其他態樣為冷卻裝置。此冷卻裝置具備：風扇電動機；及上述電動機驅動電路，其係驅動風扇電動機。

本發明進一步之其他態樣為電子機器。此電子機器具備上述冷卻裝置。若根據此態樣，可因應於溫度，適宜地冷卻電子機器內部之冷卻對象。

本發明進一步之其他態樣為一種電動機驅動方法，其係對至少包含2對含串聯連接於電源電壓端子與接地端子間之高端電晶體及低端電晶體之電晶體對之輸出段，供應驅動信號，對驅動對象之電動機之線圈，供應交換電壓。此電動機驅動方法具備以下步驟：因應於電動機之轉矩之目標值，產生控制輸出段之電晶體之導通斷開之驅動信號之步驟；根據產生之驅動信號，將輸出段之高端電晶體及低端電晶體交互地導通斷開之步驟；產生指示停止電動機之停止信號之步驟；及若被指示停止電動機，則立即斷開電晶體對之高端電晶體或低端電晶體之任一方，並且於經過特定延遲時間後，斷開電晶體對之高端電晶體或低端電晶體之任一另一方之步驟。

2.本發明之某態樣係有關一種電動機驅動電路，其係產生規定驅動對象之電動機之線圈之通電時間之經脈衝調變之驅動信號，以控制電動機之轉數。此電動機驅動電路具備：時間常數電路，其係於電動機起動時，產生電壓值隨時間變化之第一起動控制電壓；放大器，其係放大從時間常數電路輸出之第一起動控制電壓，並作為第二起動控制電壓輸出；及驅動信號產生電路，其係將因應於電動機之轉矩之目標值而設定之旋轉控制電壓，與第一、第二起動控制電壓合成，產生具有因應3種電壓之任一之作用比之經脈衝調變之驅動信號。

若根據此態樣，藉由合成第一、第二控制電壓及旋轉控制電壓之3種電壓，可多樣地設定各種經脈衝調變之驅動信號之作用比，可提升電動機起動時之旋轉控制之自由度。此外，於本說明書中，「放大」包含增益比1低之衰減，「放大器」包含衰減器。

放大器亦可為可變增益放大器。而且，放大器為將第一起動控制電壓進行反轉放大之反轉放大器，或將第一起動控制電壓進行非反轉放大之非反轉放大器均可。藉由控制放大器之增益，可自如地進行電動機起動時之旋轉控制。

驅動信號產生電路亦可包含：脈衝調變比較器，其係藉由將旋轉控制電壓與特定週期電壓比較以產生脈衝調變信號；第一比較器，其係藉由將第一起動控制電壓與週期電壓比較以產生第一控制脈衝信號；第二比較器，其係藉由將第二起動控制電壓與週期電壓比較以產生第二控制脈衝信號；及合成電路，其係藉由邏輯運算，將脈衝調變信號與第一、第二控制脈衝信號合成，以產生驅動信號。

於脈衝調變比較器、第一比較器及第二比較器中，使用三角波或鋸齒波狀之週期電壓來產生脈衝調變信號。由於各比較器之輸出信號為採取高端或低端之任一之邏輯信號，因此藉由利用邏輯運算來合成，可將驅動信號之作用比設定為從3種比較器輸出之脈衝信號之作用比之任一。

合成電路亦可包含：第一邏輯區塊，其係將藉由脈衝調變比較器所產生之脈衝調變信號，與藉由第二比較器所產生之第二控制脈衝信號進行邏輯運算；及第二邏輯區塊，其係將藉由第一比較器所產生之第一控制脈衝信號，與第一邏輯區塊之輸出信號合成。

驅動信號產生電路亦可包含：電壓選擇電路，其係根據旋轉控制電壓及第一、第二控制電壓之大小關係，選擇3者中之任一電壓；及脈衝寬調變比較器，其係藉由將從電壓選擇電路輸出之電壓與特定週期電壓比較，以產生經脈衝調變之驅動信號。

電動機驅動電路亦可於一半導體基板上被一體地積體化。藉由將電動機驅動電路作為1個LSI而積體化，可刪減電路面積。

本發明之其他態樣為冷卻裝置。此裝置具備：風扇電動機；及驅動風扇電動機之電動機驅動電路。

本發明進一步之其他態樣為電動機驅動方法。此方法係產生規定驅動對象之電動機之線圈之通電時間之經脈衝調變之驅動信號，以控制前述電動機之轉數之電動機驅動方法；其具備以下步驟：於電動機起動時，產生電壓值隨時間變化之第一起動控制電壓之步驟；放大第一起動控制電壓，並作為第二起動控制電壓輸出之步驟；及將因應於電動機之轉矩之目標值而設定之旋轉控制電壓，與第一、第二起動控制電壓合成，產生具有因應3種電壓之任一之作用比之經脈衝調變之驅動信號之步驟。

此外，於方法、裝置、系統等之間，相互置換以上構成要素之任意組合或本發明之構成要素或表現者，亦作為本發明之態樣為有效。

若根據本發明之至少一種實施型態，可於藉由橋接結構驅動電動機之電動機驅動電路中，抑制電動機停止時產生突波電壓。而且，若根據本發明之至少一種實施型態，可實現自由度高之緩起動控制。

以下，根據適宜之實施型態，參考圖式來說明本發明。於各圖式所示之同一或同等之構成要素、構件、處理係標示同一符號，並適當省略重複說明。而且，實施型態為例示，並不限定發明，實施型態所記述之所有特徵或其組合未必是發明之本質。

(第一實施型態)

本發明之數個實施形態係關於使用於桌上型或筆記型個人電腦或工作站等電子計算機，或冰箱等用以冷卻電子機器之冷卻裝置之電動機驅動電路。

圖1係表示關於本發明之第一實施形態之冷卻裝置200之結構之電路圖。冷卻裝置200包含電動機驅動電路100、H橋接電路110及風扇電動機120。

風扇電動機120在本實施型態中為單相全波電動機，與未圖示之冷卻對象物對向配置。此風扇電動機120係由利用電動機驅動電路100及H橋接電路110所產生交換信號Vsw1,Vsw2控制線圈電流，亦即控制通電狀態而控制旋轉。

H橋接電路110包含第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2、第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2及電流檢測電阻Rdet。此H橋接電路110係用以驅動風扇電動機120之輸出段。第一高端電晶體MH1及第一低端電晶體ML1串聯連接於電源電壓端子112與接地端子GND間而構成電晶體對(以下稱第一電晶體對)。同樣地，第二高端電晶體MH2、第二低端電晶體ML2亦構成電晶體對(以下稱第二電晶體對)。於本實施型態中，第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2為P通道MOSFET。而且，第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2為N通道MOSFET。

構成第一電晶體對之第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2係交互互補地導通斷開。第一高端電晶體MH1、第一低端電晶體ML1之導通斷開係由施加於各電晶體之閘極之第一高端驅動信號SDH1、第一低端驅動信號SDL1來控制。

第一高端電晶體MH1、第一低端電晶體ML1之連接點之電壓係作為第一交換信號Vsw1而施加於風扇電動機120之線圈之一端。第一高端電晶體MH1導通時，第一交換信號Vsw1成為電源電壓Vdd，第一低端電晶體ML1導通時，第一交換信號Vsw1成為接地電位(0 V)。

構成第二電晶體對之第二高端電晶體MH2、第二低端電晶體ML2之導通斷開係由施加於各電晶體之閘極之第二高端驅動信號SDH2、第二低端驅動信號SDL2來控制。2個電晶體之連接點之電壓係作為第二交換信號Vsw2而施加於風扇電動機120之線圈之另一端。第二交換信號Vsw2係控制成與第一交換信號Vsw1反相。

在共通地連接之第一低端電晶體ML1及第二低端電晶體ML2之源極與接地端子GND間，設有電流檢測電阻Rdet。此電流檢測電阻Rdet係將流於風扇電動機120之線圈之電流轉換為電壓(稱檢測電壓Vdet)。檢測電壓Vdet回授至電動機驅動電路100。

此外，構成H橋接電路110之4個電晶體亦可一體地積體化於電動機驅動電路100。而且，於第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2之源極及輸出電源電壓Vdd之電源(未圖示)，亦可設置倒接防止用之二極體。

電動機驅動電路100係對輸出段之H橋接電路110，供應驅動信號SDH1,SHL1,SDH2,SDL2。作為H橋接電路110之驅動方法有線性驅動及脈衝驅動，本實施型態可對應任一方式。

電動機驅動電路100具備驅動信號產生電路1、驅動器電路3及停止信號產生電路8，其為於一半導體基板上一體地積體化之功能IC。

驅動信號產生電路1係因應於風扇電動機120之轉矩之目標值及轉子之相遷移而產生控制H橋接電路110之電晶體MH1,MH2,ML1,ML2之導通斷開之驅動信號SDH1,SDH2,SDL1,SDL2。驅動信號產生電路1亦可根據例如從未圖示之電洞元件輸出之電洞信號來產生驅動信號(以下依需要而總稱為SD)。並且，因應於轉矩之目標值，產生設定有作用比之脈衝寬調變信號，藉由合成此脈衝寬調變信號及電洞信號來產生驅動信號SD亦可。

驅動器電路3係根據從驅動信號產生電路1輸出之驅動信號SD，互補地交互導通斷開H橋接電路110之高端電晶體MH1,MH2及低端電晶體ML1,ML2。

驅動器電路3若被指示停止電動機，則立即斷開電晶體對之高端電晶體或低端電晶體之任一方。於本實施型態中，驅動器電路3係立即斷開第一、第二電晶體對個別之第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2。

並且，驅動器電路3係於經過特定延遲時間τd後，斷開電晶體對之高端電晶體或低端電晶體之任一另一方。於本實施型態中，驅動器電路3係於經過延遲時間τd後，斷開第一、第二電晶體對個別之第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2。

其次，關於驅動器電路3之結構例，根據圖1之區塊圖來說明。於本實施型態中，驅動器電路3包含時序信號產生電路4、第一合成電路5、第二合成電路6及預驅動器7。

時序信號產生電路4係接受指示停止風扇電動機120之停止信號Sstop，於僅偏移延遲時間τ d之不同時序，輸出高位準之第一時序信號ST1、第二時序信號ST2。於本實施型態中，時序信號產生電路4係使第一時序信號ST1成為高位準後，於經過延遲時間τ d後，使第二時序信號ST2成為高位準。

第一合成電路5係設置於從驅動信號產生電路1對第一高端電晶體MH1及第二高端電晶體MH2供應之第一高端驅動信號SDH1、第二高端驅動信號SDH2之路徑上。第一合成電路5係將高端驅動信號SDH1,SDH2與第一時序信號ST1進行邏輯合成，於第一時序信號ST1為高位準之期間，強制地斷開高端電晶體MH1,MH2。第一合成電路5係於第一時序信號ST1為高位準之期間，將高端驅動信號SDH1,SDH2之信號位準固定於高端電晶體MH1,MH2斷開之邏輯值。第一合成電路5可使用AND閘極或OR閘極等容易地構成。

第二合成電路6係設置於從驅動信號產生電路1對第一低端電晶體ML1及第二低端電晶體ML2供應之第一低端驅動信號SDL1及第二低端驅動信號SDL2之路徑上。第二合成電路6係將低端驅動信號SDL1,SDL2與第二時序信號ST2進行邏輯合成，於第二時序信號ST2為高位準之期間，強制地斷開低端電晶體ML1,ML2。第二合成電路6係於第二時序信號ST2為高位準之期間，將低端驅動信號SDL1,SDL2之信號位準固定於低端電晶體ML1,ML2斷開之邏輯值。

而且，於本實施型態中，第二合成電路6係於延遲時間τd之期間，根據低端驅動信號SDL1,SDL2而設定低端電晶體ML1,ML2之導通斷開。

從第一合成電路5及第二合成電路6輸出之高端驅動信號SDH1',SDH2'及低端驅動信號SDL1',SDL2'係對預驅動器7輸入。預驅動器7具有足以驅動構成H橋接電路110之電晶體之驅動能力。預驅動器7根據驅動信號SDH1',SDH2',SDL1',SDL2'來切換電晶體MH1,MH2,ML1,ML2之導通斷開。

停止信號產生電路8係監視風扇電動機120之狀態，於符合特定條件時成為高位準，產生指示停止風扇電動機120之停止信號Sstop。於本實施型態中，於停止信號產生電路8輸入有對應於流於風扇電動機120之線圈之電流之檢測電壓Vdet。停止信號產生電路8係於檢測電壓Vdet超過特定臨限值電壓時，亦即線圈電流超過特定值時，使停止信號Sstop成為高位準，指示停止風扇電動機120。

除了風扇電動機120之線圈電流以外，停止信號產生電路8亦監視風扇電動機120之溫度，於溫度脫離特定溫度範圍時，使停止信號Sstop成為高位準亦可。而且，停止信號產生電路8係監視風扇電動機120之旋轉狀態，於因異物等而無法旋轉時，使停止信號Sstop成為高位準亦可。停止信號產生電路8亦可監視複數資訊，複合地解析而產生停止信號Sstop。停止信號產生電路8亦可視為檢測電路異常之電路。而且，輸入於時序信號產生電路4之停止信號Sstop亦可從電動機驅動電路100之外部賦予。

說明有關如以上結構之電動機驅動電路100之動作。圖2(a)~(e)係表示關於本實施型態之電動機驅動電路100之電動機停止時之動作狀態之時間圖。圖2(a)表示停止信號Sstop，同圖(b)表示第一時序信號ST1，同圖(c)表示第二時序信號ST2，同圖(d)表示從第一合成電路5輸出之高端驅動信號SDH'，同圖(e)表示從第二合成電路6輸出之低端驅動信號SDL'。

於時刻t0~t1之期間，電動機驅動電路100係使風扇電動機120以特定轉數旋轉。於時刻t1，若由停止信號產生電路8檢測到電路異常，則停止信號Sstop成為高位準。若停止信號Sstop成為高位準，時序信號產生電路4立即使第一時序信號ST1成為高位準。

於時刻t1，若第一時序信號ST1成為高位準，第一合成電路5固定高端驅動信號SDH之邏輯值，斷開第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2。

從時刻t1經過延遲時間τd後之時刻t2，時序信號產生電路4係使第二時序信號ST2成為高位準。若第二時序信號ST2成為高位準，則第二合成電路6固定低端驅動信號SDL之邏輯值，斷開第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2。

於時刻t1~t2之延遲時間τd之期間，第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2係藉由利用驅動信號產生電路1所產生之驅動信號SDL1,SDL2來控制導通斷開。如上述，由於第一低端驅動信號SDL1、第二低端驅動信號SDL2被排他地控制導通斷開，因此即使於時刻t1~t2，仍會因應於風扇電動機120之轉子之位置，一方成為導通，另一方成為斷開之狀態。

圖3(a)~(c)係表示電動機停止時之H橋接電路110之狀態之圖。圖3(a)表示停止信號Sstop正要遷移為高位準之時刻t1之狀態，同圖(b)表示時刻t1~t2之延遲時間τ d之期間之狀態，同圖(c)表示時刻t2以後之狀態。於圖3(a)~(c)，構成H橋接電路110之電晶體係表示為開關。

如圖3(a)所示，於停止信號Sstop正要遷移為高位準之時刻t1，第一高端電晶體MH1、第二低端電晶體ML2為導通狀態。此時，於風扇電動機120之線圈L，從電源電壓端子112到第一高端電晶體MH1、線圈L、第二低端電晶體ML2之路徑流有線圈電流Icoil。

於時刻t1，若強制斷開第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2，則由於儲存於線圈L之能量而產生突波電力，並欲持續流入流於同圖(a)之線圈電流Icoil。其結果，經由存在於第一低端電晶體ML1之背閘與汲極間之體二極體D1而供應有線圈電流Icoil。

若圖3(b)所示之狀態在延遲時間τd之期間保持，則儲存於線圈L之能量消散，線圈電流Icoil成為0。反言之，延遲時間τd宜設定比能量因再生而消散所需之時間長。此時間係應藉由線圈之阻抗等所決定之值，若為使用於風扇電動機等之電動機，則宜設定於例如次毫秒至數十毫秒之範圍。

於時刻t2，若第二時序信號ST2成為高位準，則如圖3(c)所示，所有電晶體(開關)斷開。

如此，若根據關於本實施型態之電動機驅動電路100，藉由使指示電動機停止後到斷開低端電晶體為止具有延遲，可藉由包含2個低端電晶體之環路來形成再生路徑，可消散再生電流。其結果，流於線圈L之再生電流不會經由電源電壓端子112而流入連接於外部之電源，因此可防止電源電壓端子112之電位由於突波電壓而瞬間跳升。

而且，若根據此態樣，由於電流未流於電源，因此無須於電源電壓端子112與接地端子間設置曾納二極體，或設置電容器，故可使電路簡化，而且亦可謀求低成本化。

其次，說明有關第一實施型態之變形例。於上述實施型態中，於停止信號Sstop成為高位準後，斷開高端電晶體，其後到經過延遲時間τ d為止之期間，斷開低端電晶體。於變形例中，接受到停止信號Sstop之遷移，低端電晶體立即斷開，其後，於經過延遲時間後，斷開高端電晶體亦可。

該變形例係藉由例如於時序信號產生電路4中，置換第一時序信號ST1與第二時序信號ST2之位準遷移之時序而可容易地實現。

圖4(a)~(c)係表示此變形例之電動機停止時之H橋接電路110之狀態之圖。圖4(a)、(c)係與圖3(a)、(c)相同。於本變形例中，於時刻t1~t2之延遲時間τd之期間，再生電流係流於以第一高端電晶體MH1及第二高端電晶體MH2之體二極體所形成之環路。其結果，再生電流不會經由電源電壓端子112而流入電源(未圖示)，可防止電源電壓端子112之電位瞬間跳升。

(第二實施型態)

於第一實施型態中，於停止信號Sstop成為高位準後到經過延遲時間τ d為止之期間，根據從驅動信號產生電路1輸出之驅動信號來設定低端電晶體(於變形例中為高端電晶體)之導通斷開。相對於此，於第二實施型態中，於停止信號Sstop成為高位準後到經過延遲時間τ d為止之期間，強制地導通2個低端電晶體。

關於第二實施型態之電動機驅動電路100亦基本上與圖1相同地構成即可。例如藉由於第二合成電路6加上第二時序信號ST2，輸入第一時序信號ST1，將2個時序信號進行邏輯運算，以便檢測僅第一時序信號ST1為高位準之期間。第二合成電路6係控制第一低端驅動信號SDL1'、第二低端驅動信號SDL2'之邏輯值，以便於僅第一時序信號ST1為高位準之期間，使第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2之任一均導通。

圖5(a)~(e)係表示關於第二實施型態之電動機驅動電路100之電動機停止時之動作狀態之時間圖。而且，圖6(a)~(c)係表示關於本實施型態之電動機停止時之H橋接電路110之狀態之圖。

關於第二實施型態之電動機驅動電路100與關於第一實施型態之電動機驅動電路100係僅於時刻t1~t2之延遲時間τ d之期間，使其動作互異。如圖5(e)所示，於時刻t1~t2之期間，從第二合成電路6輸出之驅動信號SDL'係設定於第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2均導通之邏輯值。

圖6(a)係表示停止信號Sstop正要遷移至高位準之時刻t1之狀態，同圖(b)表示時刻t1~t2之延遲時間τ d之期間之狀態，同圖(c)表示時刻t2以後之狀態。

如圖6(b)所示，本實施型態中，在延遲時間τ d之期間，第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2成為導通狀態。其結果，於第一實施型態中，經由第一低端電晶體ML1之體二極體所流入之再生電流會流於第一低端電晶體ML1之通道內，並由第一低端電晶體ML1及第二低端電晶體ML2之通道形成環路，儲存於線圈之能量消散。

如第一實施型態，若電流流於電晶體之體二極體，會發生順向電壓Vf份之電壓下降。另一方面，於本實施型態中，由於再生電流流於第一低端電晶體ML1之通道，因此電壓下降會成為汲極源極間電壓Vds。汲極源極間電壓Vds比順向電壓Vf小，因此可抑制耗電。

關於本實施型態，亦可考慮與第一實施型態相同之變形例。亦即，於變形例中，接受停止信號Sstop之遷移，低端電晶體立即斷開，其後於延遲時間之期間，導通2個高端電晶體，其後斷開高端電晶體亦可。

上述實施型態為例示，對熟悉該技藝人士而言，當然可理解其等各構成要素或各處理過程之組合可能有各種變形例，而且該變形例亦在本發明之範圍內。

於實施型態中，說明有關電動機驅動電路100在一個LSI被一體地積體化之情況，但不限定於此，一部分構成要素作為分離元件或晶片零件而設置於LSI之外部，或藉由複數LSI來構成均可。例如H橋接電路110亦可使用分離之功率電晶體來構成，或內建於電動機驅動電路100。

而且，於實施型態中所使用之電晶體亦可互相置換雙極電晶體與FET，或置換P通道、N通道電晶體而構成。

於實施型態中，說明有關驅動單相電動機之情況，但本發明不限定於此。亦即，於驅動3相電動機等之電動機驅動電路等，亦可藉由於電動機停止時，將斷開高端側之時序與斷開低端側之電晶體之時序僅偏移延遲時間，以防止再生電流往電源流動。

於實施型態中，說明有關電動機驅動電路100驅動風扇電動機之情況，但作為關於本發明之電動機驅動電路之驅動對象之電動機，不限定於風扇電動機，亦可廣泛適用於其他之單相、多相電動機。

於實施型態所說明之電路中，信號之高位準、低位準之邏輯值設定為一例，可藉由利用變頻器等適當使其反轉而自由地變更。

(第三實施型態)

本發明之實施形態係關於使用於桌上型或筆記型個人電腦或工作站等電子計算機，或冰箱等用以冷卻電子機器之冷卻裝置之電動機驅動電路。

圖7係表示關於本發明之第三實施型態之冷卻裝置200之結構之電路圖。冷卻裝置200包含電動機驅動電路100a、H橋接電路110及風扇電動機120。

風扇電動機120在本實施型態中為單相全波電動機，與未圖示之冷卻對象物對向配置。此風扇電動機120係由利用電動機驅動電路100a及H橋接電路110所產生之交換信號Vsw1,Vsw2控制線圈電流，亦即控制通電狀態而控制旋轉。

H橋接電路110包含第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2、第一低端電晶體ML1及第二低端電晶體ML2。此H橋接電路110係相當於用以驅動風扇電動機120之輸出段。第一高端電晶體MH1及第一低端電晶體ML1串聯連接於電源電壓端子112與接地端子GND間而構成電晶體對(以下稱第一電晶體對)。同樣地，第二高端電晶體MH2、第二低端電晶體ML2亦構成電晶體對(以下稱第二電晶體對)。於本實施型態中，第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2為P通道MOSFET。而且，第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2為N通道MOSFET。

此外，構成H橋接電路110之4個電晶體亦可於電動機驅動電路100a一體地積體化而內建。而且，於第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2之源極及輸出電源電壓Vdd之電源(未圖示)，亦可設置防止倒接用之二極體。

於電動機驅動電路100a，從外部輸入有因應於風扇電動機120之轉矩之目標值而設定之旋轉控制電壓Vcnt。此旋轉控制電壓Vcnt亦可於電動機驅動電路100a內部產生。電動機驅動電路100a係根據旋轉控制電壓Vcnt，產生規定驅動對象之風扇電動機120之線圈之通電時間之經脈衝調變之驅動信號SDH1,SHL1,SDH2,SDL2，並對輸出段之H橋接電路110輸出。電動機驅動電路100a具備時間常數電路10、放大器20及驅動信號產生電路30，其為於一半導體基板上一體地積體化之功能IC。

時間常數電路10係於風扇電動機120之起動時，產生電壓值隨時間變化之第一起動控制電壓Vstrt1。時間常數電路10可利用以定電流來將電容器充電之類型、或將上升波形之數位信號進行數位類比轉換之類型等各種結構者，其電路結構並未特別限定。

放大器20係放大由時間常數電路10所產生之第一起動控制電壓Vstrt1，並作為第二起動控制電壓Vstrt2而輸出。於本實施型態中，放大器20為反轉放大器，包含運算放大器22、第一電阻R1及第二電阻R2。第一電阻R1之一端連接於運算放大器22之反轉輸入端子，於其另一端施加有第一起動控制電壓Vstrt1。第二電阻R2係一端連接於運算放大器22之輸出端子，另一端連接於運算放大器22之反轉輸入端子。於運算放大器22之非反轉輸入端子施加有固定電壓。

於本實施型態中，第一起動控制電壓Vstrt1係於電動機之驅動開始時，隨時間逐漸上升之電壓。因此，第二起動控制電壓Vstrt2隨時間逐漸下降。

於此放大器20中，宜將第一電阻R1、第二電阻R2之至少一方作為可變電阻，將放大器20作為可變增益放大器。此情況下，放大器20之增益宜可藉由未圖示之控制電路來控制。

驅動信號產生電路30係將旋轉控制電壓Vcnt與第一起動控制電壓Vstrt1、第二起動控制電壓Vstrt2合成，產生具有因應3種電壓之任一之作用比之經脈衝調變之信號。以下說明有關驅動信號產生電路30之具體結構例。

驅動信號產生電路30包含：比較器32、驅動信號產生部34、合成電路50、脈衝調變(Pulse Width Modulation)比較器(以下稱PWM比較器)40、第一比較器42、第二比較器44及振盪器46。

比較器32比較從未圖示之電洞元件輸出之電洞信號H＋，H－，因應於風扇電動機120之轉子之相來產生高位準、低位準變化之頻率產生信號(以下稱FG信號)。

驅動信號產生部34係根據FG信號來產生驅動信號SDH1,SDH2,SDL1,SDL2。於本實施型態中，電動機驅動電路100a係藉由脈衝寬調變方式，將風扇電動機120控制通電期間。藉由此脈衝寬調變方式來控制電動機驅動時，於本實施型態中，低端電晶體ML1,ML2之導通斷開係因應於風扇電動機120之相切換而交互導通斷開，根據經脈衝寬調變之信號，將高端電晶體MH1,MH2進行交換控制。本發明原本即不限定於此，藉由已將低端電晶體進行脈衝寬調變之信號來驅動，或藉由經脈衝寬調變之信號來驅動高端、低端兩側之電晶體均可。

例如驅動信號產生部34係於FG信號為高位準時，產生驅動信號SD，以使第一高端電晶體MH1、第二低端電晶體ML2導通，使第二高端電晶體MH2、第一低端電晶體ML1斷開。於此，宜對信號位準之遷移賦予延遲，設置空檔時間，以使第一高端電晶體MH1、第一低端電晶體ML1或第二高端電晶體MH2、第二低端電晶體ML2不會同時導通。

從驅動信號產生部34輸出之驅動信號SDL1,SDL2係分別輸出至低端側之第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2。其結果，第一低端電晶體ML1、第二低端電晶體ML2係因應於FG信號之高位準、低位準而交互重複導通斷開。

另一方面，從驅動信號產生部34輸出之驅動信號SDH1,SDH2係對合成電路50輸出。合成電路50係將由驅動信號產生部34產生之驅動信號SDH1,SDH2進行脈衝寬調變，並對第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2輸出。關於合成電路50會於後面敘述，其次說明有關脈衝寬調變。

振盪器46產生具有特定頻率之三角波狀或鋸齒波狀之週期電壓Vsaw。PWM比較器40係藉由將旋轉控制電壓Vcnt與週期電壓Vosc比較，以產生脈衝調變信號(以下稱PWM信號Vpwm)。於本實施型態中，於PWM比較器40之非反轉輸入端子輸入有旋轉控制電壓Vcnt，於反轉輸入端子輸入有週期電壓Vosc。其結果，PWM信號Vpwm係於Vcnt>Vosc時成為高位準，於Vcnt<Vosc時成為低位準。PWM信號Vpwm之高位準之時間係控制電壓Vcnt越高則變得越長。

第一比較器42係藉由將第一起動控制電壓Vstrt1與週期電壓Vosc比較，以產生第一控制脈衝信號Vp1。於本實施型態中，於第一比較器42之非反轉輸入端子輸入有第一起動控制電壓Vstrt1，於反轉輸入端子輸入有週期電壓Vosc。其結果，第一控制脈衝信號Vp1係於Vstrt1>Vosc時成為高位準，於Vstrt1<Vosc時成為低位準。第一控制脈衝信號Vp1之高位準之時間係第一起動控制電壓Vstrt1越高則變得越長。

另一方面，第二比較器44係藉由將第二起動控制電壓Vstrt2與週期電壓Vosc比較，以產生第二控制脈衝信號Vp2。於本實施型態中，於第二比較器44之非反轉輸入端子輸入有第二起動控制電壓Vstrt2，於反轉輸入端子輸入有週期電壓Vosc。其結果，第二控制脈衝信號Vp2係於Vstrt2>Vosc時成為高位準，於Vstrt2<Vosc時成為低位準。第二控制脈衝信號Vp2之高位準之時間係第二起動控制電壓Vstrt2越高則變得越長。

於本實施型態中，由於第一起動控制電壓Vstrt1係於電動機開始驅動時，隨時間逐漸上升，並且第二起動控制電壓Vstrt2隨時間逐漸下降，因此第一控制脈衝信號Vp1之作用比隨時間增加，另一方面，第二控制脈衝信號Vp2之作用比隨時間減少。

於本實施型態中，PWM信號Vpwm、第一比較器42、第二比較器44係高位準對應於構成H橋接電路110之低端電晶體之導通狀態，低位準對應於低端電晶體之斷開狀態。

此外，於PWM比較器40、第一比較器42、第二比較器44中，於反轉輸入端子、非反轉輸入端子輸入何種信號係設計事項，不限定於此實施型態。

從PWM比較器40、第一比較器42、第二比較器44分別輸出之PWM信號Vpwm、第一控制脈衝信號Vp1、第二控制脈衝信號Vp2係輸入於合成電路50。以下說明有關合成電路50之結構及動作。

圖8係表示合成電路50之結構例之電路圖。於本實施型態中，合成電路50包含第一邏輯區塊52、第二邏輯區塊54、第三邏輯區塊56及第四邏輯區塊58。

於本實施型態中，第一邏輯區塊52係將由PWM比較器40所產生之PWM信號Vpwm，與由第二比較器44所產生之第二控制脈衝信號Vp2進行邏輯運算。此第一邏輯區塊52係包含OR閘極而構成，其輸出PWM信號Vpwm與第二控制脈衝信號Vp2之邏輯和。

第一邏輯區塊52之輸出信號S1係使PWM信號Vpwm及第二控制脈衝信號Vp2中高位準之期間長之信號，亦即使風扇電動機120之轉矩設定較高之信號優先之信號。

第二邏輯區塊54係將由第一比較器42所產生之第一控制脈衝信號Vp1，與第一邏輯區塊52之輸出信號S1合成。於本實施型態中，第二邏輯區塊54係包含AND閘極而構成，其輸出第一邏輯區塊52之輸出信號S1與第一控制脈衝信號Vp1之邏輯積。

第二邏輯區塊54之輸出信號S2係使第一邏輯區塊52之輸出信號S1及第二控制脈衝信號Vp2中高位準之期間短之信號，亦即使風扇電動機120之轉矩設定較低之信號優先之信號。

如此產生之第二邏輯區塊54之輸出信號S2係具有因應旋轉控制電壓Vcnt、第一起動控制電壓Vstrt1、第二起動控制電壓Vstrt2之任一電壓之作用比之經脈衝寬調變之信號。

第三邏輯區塊56係將由驅動信號產生部34輸出之第一高端驅動信號SDH1，與第二邏輯區塊54之輸出信號S2合成。第三邏輯區塊56係包含AND閘極，其輸出第一高端驅動信號SDH1與第二邏輯區塊54之輸出信號S2之邏輯積。第三邏輯區塊56之輸出信號係作為經脈衝寬調變之驅動信號SDH1'而輸出至第一高端電晶體MH1之閘極。

第四邏輯區塊58係與第三邏輯區塊56相同，其包含AND閘極，將由驅動信號產生部34輸出之第二高端驅動信號SDH2，與第二邏輯區塊54之輸出信號S2合成，並輸出2個信號之邏輯積。第四邏輯區塊58之輸出信號係作為經脈衝寬調變之驅動信號SDH2'而輸出至第二高端電晶體MH2之閘極。

此外，於構成H橋接電路110之電晶體之尺寸大，需要驅動能力之情況下，於H橋接電路110之前段需要具有充分之驅動能力之預驅動器電路，但並未圖示。

說明有關如以上所構成之電動機驅動電路100a之動作。圖9(a)~(d)係表示關於本實施型態之電動機驅動電路100a之電動機起動時之動作狀態之時間圖。圖9(a)表示旋轉控制電壓Vcnt、第一起動控制電壓Vstrt1、第二起動控制電壓Vstrt2。而且，同圖(b)表示PWM信號Vpwm、第一控制脈衝信號Vp1、第二控制脈衝信號Vp2之作用比，同圖(c)表示第一邏輯區塊52之輸出信號S1之作用比，同圖(d)表示第二邏輯區塊54之輸出信號S2之作用比。

於時刻t0，指示開始驅動風扇電動機120，時間常數電路10係使第一起動控制電壓Vstrt1逐漸上升。相對於第一起動控制電壓Vstrt1之上升，從放大器20輸出之第二起動控制電壓Vstrt2則隨時間降低。

於時刻t1，若第一起動控制電壓Vstrt1變得比從振盪器46輸出之週期電壓Vosc之谷值位準高，則第一控制脈衝信號Vp1之作用比開始逐漸上升。同樣地，若第二起動控制電壓Vstrt2變得比週期電壓Vosc之峰值位準低，則第二控制脈衝信號Vp2之作用比開始降低。PWM信號Vpwm之作用比係由於旋轉控制電壓Vcnt為一定而被固定。

如上述，由於第一邏輯區塊52之輸出信號S1為第二控制脈衝信號Vp2與PWM信號Vpwm之邏輯和，因此作用比會反映2個信號中較大之一方。其結果，如圖9(c)所示，第一邏輯區塊52之輸出信號S1之作用比係於時刻t0~t1之期間成為最大值(例如100%)，於時刻t1以後逐漸降低。第二控制脈衝信號Vp2之作用比低於PWM信號Vpwm之作用比之時刻t3以後，輸出信號S1之作用比係與PWM信號Vpwm之作用比相等。

由於第二邏輯區塊54之輸出信號S2為第一控制脈衝信號Vp1與第一邏輯區塊52之輸出信號S1之邏輯積，因此作用比會反映2個信號中較小之一方。其結果，如圖9(d)所示，第二邏輯區塊54之輸出信號S2之作用比係於時刻t0~t1之期間成為最小值(例如0%)，於時刻t1以後逐漸降低。第一控制脈衝信號Vp1之作用比超過PWM信號Vpwm之作用比之時刻t2以後，輸出信號S2之作用比係與第一邏輯區塊52之輸出信號S1之作用比相等。

H橋接電路110之低端側之電晶體ML1,ML2之導通斷開係根據第一邏輯區塊52之輸出信號S2之作用比，將導通斷開進行PWM控制。其結果，若根據關於本實施型態之電動機驅動電路100a，於時刻t1~t2之期間，藉由PWM控制，逐漸增長地設定對於風扇電動機120之線圈之導通時間。一旦超過目標值之轉矩後，於時刻t2，逐漸縮短地設定線圈之導通時間，於時刻t3設定為目標值之轉矩。

若按照關於本實施型態之電動機驅動電路100a，根據第一起動控制電壓Vstrt1及將其放大之第二起動控制電壓Vstrt2來產生經脈衝寬調變之第一控制脈衝信號Vp1、第二控制脈衝信號Vp2，將此等脈衝信號與PWM信號Vpwm合成以控制電動機之轉矩。其結果，可因應於風扇電動機120之種類來進行各種起動控制。

例如圖9(d)所示，藉由一旦超過目標轉矩而藉由大作用比來驅動風扇電動機120，其後減少作用比，可適宜地驅動停止時之摩擦大之風扇電動機120。

而且，電動機驅動電路100a之放大器20為可變增益放大器之情況，可控制第二起動控制電壓Vstrt2之斜度，進而可控制第一控制脈衝信號Vp1之作用比增大之速度。

例如於本實施型態中，於圖10(a)~(d)表示較高地設定放大器20之增益之情況之動作。放大器20之增益高之情況，第二起動控制電壓Vstrt2急速降低。其結果，第二控制脈衝信號Vp2之作用比亦比圖9(b)迅速降低。其結果，如圖10(d)所示，根據第二起動控制電壓Vstrt2所設定之第二控制脈衝信號Vp2之作用比未反映於第二邏輯區塊54之輸出信號S2。於此情況，可使風扇電動機120之轉矩逐漸增加至目標轉矩，可執行與通常之緩起動同等之動作。

而且，若根據關於本實施型態之電動機驅動電路100a，亦能以全轉矩開始旋轉風扇電動機120。於此情況，例如以非常快之速度使時間常數電路10之輸出之第一起動控制電壓Vstrt1上升。其結果，由於起動時之作用比上升至接近100%，因此以全轉矩開始旋轉。其後，若第二起動控制電壓Vstrt2降低，則設定作用比往目標值逐漸降低。

並且，若根據關於本實施型態之電動機驅動電路100a，可適宜地進行風扇電動機120之轉矩控制，亦可降低噪音。

(第四實施型態)

於第三實施型態中，說明有關藉由將脈衝寬調變信號之3個信號Vpwm1、Vp1、Vp2進行邏輯合成，以將H橋接電路110進行PWM驅動之情況。相對於此，第四實施型態係將3個電壓Vcnt、第一起動控制電壓VStrt1、第二起動控制電壓Vstrt2合成後才進行脈衝寬調變。

圖11係表示關於本發明之第四實施型態之電動機驅動電路100b之結構之一部分之電路圖。此外，關於圖11所未圖示之構件，可與圖7同樣地構成。

於本實施型態中，電動機驅動電路100b之驅動信號產生電路30b係包含電壓選擇電路60、脈衝寬調變器70而構成。於電壓選擇電路60輸入有旋轉控制電壓Vcnt、第一起動控制電壓Vstrt1及第二起動控制電壓Vstrt2。電壓選擇電路60係根據旋轉控制電壓Vcnt及第一起動控制電壓Vstrt1、第二起動控制電壓Vstrt2之大小關係來選擇3者中之任一電壓。

例如電壓選擇電路60包含最大值電路62、最小值電路64。最大值電路62輸出旋轉控制電壓Vcnt及第二起動控制電壓Vstrt2中任一較大一方之電壓。最小值電路64輸出最大值電路62之輸出電壓V1及第一起動控制電壓Vstrt1中較低一方之電壓。最小值電路64之輸出電壓V2係對脈衝寬調變器70輸出。電壓選擇電路60之輸出電壓V2係具有對應於輸入之3種電壓Vcnt、Vstrt1、Vstrt2中，根據大小關係所選擇之任一之電壓值。

脈衝寬調變器70包含振盪器72、PWM比較器74。振盪器72產生週期電壓Vosc。PWM比較器74係比較週期電壓Vosc與電壓選擇電路60之輸出電壓V2，於V2>Vosc時輸出成為高位準之信號，於V2<Vosc時輸出成為低位準之信號。脈衝寬調變器70之輸出電壓V3係對應於圖8所示之合成電路50之信號S2。

脈衝寬調變器70之輸出電壓V3係與從驅動信號產生部34輸出之第一高端驅動信號SDH1、第二高端驅動信號SDH2邏輯合成，並對第一高端電晶體MH1、第二高端電晶體MH2輸出。

圖12(a)~(c)係表示關於第四實施型態之圖11之電動機驅動電路100b之起動時之動作狀態之時間圖。

如同圖(b)所示，於時刻t0~t2之期間，電壓選擇電路60之輸出電壓V2係成為與第一起動控制電壓Vstrt1相同之電壓值。其後，於時刻t2~t3之期間，成為與第二起動控制電壓Vstrt2相同之電壓值，於時刻t3以後，成為與旋轉控制電壓Vcnt相同之電壓值。

如同圖(c)所示，脈衝寬調變器70之輸出電壓V3之作用比係於電壓V2超過週期電壓Vosc之谷值位準之時刻t1以後逐漸上升。其後，於超過對應於目標轉矩之作用比後，於時刻t2~t3之期間，作用比降低。於時刻t3以後，設定為對應於目標轉矩之作用比。

若根據關於第四實施型態之電動機驅動電路100b，與關於第三實施型態之電動機驅動電路100a相同，可因應於放大器20之增益或時間常數電路10之時間常數設定，以各種作用比來驅動風扇電動機120。

(第五實施型態)

圖13係表示關於第五實施型態之電動機驅動電路100c之結構之一部分之電路圖。關於本實施型態之電動機驅動電路100c係除了圖7之電動機驅動電路100a以外，進而具備比較特定基準電壓Vref與週期電壓Vosc之第二PWM比較器48。基準電壓Vref亦可從電動機驅動電路100c之外部輸入，或於電動機驅動電路100c之內部產生，但其電壓值宜可控制。

第二PWM比較器48比較基準電壓Vref與週期電壓Vosc，於Vref>Vosc時輸出成為高位準之第二PWM信號Vpwm2，於Vref<Vosc時輸出成為低位準之第二PWM信號Vpwm2。第二PWM信號Vpwm2之負載比係因應於基準電壓Vref而設定，其成為一定值。第二PWM信號Vpwm2係與PWM信號Vpwm1、第一控制脈衝信號Vp1及第二控制脈衝信號Vp2一同對合成電路50輸出。

合成電路50係藉由邏輯運算，將脈衝調變信號Vpwm1與第一控制脈衝信號Vp1、第二控制脈衝信號Vp2、第二PWM信號Vpwm2合成，進而與由驅動信號產生部34所產生之驅動信號SDH1,SDH2合成而輸出驅動信號SDH1',SDH2'。

合成電路50之結構亦可與圖8相同地構成。亦即，圖8之合成電路50係包含第一邏輯區塊52、第二邏輯區塊54而構成，而藉由進而設置第三邏輯區塊，以某順序將4個脈衝信號Vpwm1,Vp1,Vp2,Vpwm2進行邏輯合成，可產生具有4個脈衝信號之任一作用比之信號。

圖14係表示可藉由關於第五實施型態之電動機驅動電路100c來實現之作用比控制之一例。於圖14之例中，於時刻t0~t1之期間，設定為因應於第一起動控制電壓Vstrt1之作用比，於時刻t1~t2之期間，設定為因應於基準電壓Vref之作用比，於時刻t2~t3之期間，設定為因應於第二起動控制電壓Vstrt2之作用比，於時刻t3以後，設定為因應於旋轉控制電壓Vcnt之作用比。

若根據本實施型態，藉由產生作用比固定之脈衝信號(Vpwm2)，並與其他脈衝信號合成，於電動機開始驅動時，可於設定為目標轉矩前，以一定轉矩旋轉一定期間。

並且，可因應於基準電壓Vref之設定、時間常數電路10之時間常數之設定、放大器20之增益等，進行更複雜之電動機起動控制。

例如本實施型態中說明有關使用1個放大器20之情況，但亦可設置更多放大器，產生第三、第四起動控制電壓Vstrt而設定作用比。此情況下，可實現更複雜之轉矩控制。

而且，於實施型態中，說明有關將放大器20作為反轉放大器而構成之情況，但不限定於此，亦可作為非反轉放大器來構成。此情況下，能以2階段之速度來使PWM信號之作用比增加。

關於實施型態之電動機驅動電路，係說明有關時間常數電路在電動機起動時使第一起動控制電壓Vstrt1變化之情況，但亦可進而於停止時，使第一起動控制電壓Vstrt1逐漸降低。於此情況，亦可靈活地進行電動機停止時之轉矩控制。

而且，於實施型態中，說明有關電動機驅動電路100a~c在一個LSI被一體地積體化之情況，但不限定於此，一部分構成要素作為分離元件或晶片零件而設置於LSI之外部，或藉由複數LSI來構成均可。例如H橋接電路36亦可使用分離之功率電晶體來構成，或內建於電動機驅動電路100a~c。

於實施型態中，說明有關驅動單相電動機之情況，但本發明不限於此。亦即，亦可適用於驅動3相電動機等之電動機驅動電路。

於實施型態中，說明有關電動機驅動電路100a~c驅動風扇電動機之情況，但作為關於本發明之電動機驅動電路之驅動對象之電動機，不限定於風扇電動機，亦可廣泛適用於其他之單相、多相電動機。

於實施型態所說明之電路中，信號之高位準、低位準之邏輯值設定為一例，可藉由利用變頻器等適當使其反轉而自由地變更。而且，熟悉該技藝人士應可容易想到因應於此而置換AND閘極或OR閘極。

已根據實施型態說明本發明，但實施型態僅表示本發明之原理、應用，在不脫離由申請專利範圍所規定之本發明之思想之範圍內，實施型態可能有許多變形例或配置之變更。

[產業上之可利用性]

本發明可利用於電動機之驅動。

1,30,30b．．．驅動信號產生電路

3．．．驅動器電路

4．．．時序信號產生電路

5．．．第一合成電路

6．．．第二合成電路

7．．．預驅動器

8．．．停止信號產生電路

10．．．時間常數電路

20．．．放大器

22．．．運算放大器

32．．．比較器

34．．．驅動信號產生部

40,74．．．脈衝調變比較器、PWM比較器

42．．．第一比較器

44．．．第二比較器

46,72．．．振盪器

50．．．合成電路

52．．．第一邏輯區塊

54．．．第二邏輯區塊

56．．．第三邏輯區塊

58．．．第四邏輯區塊

60．．．電壓選擇電路

62．．．最大值電路

64．．．最小值電路

70．．．脈衝寬調變器

100,100a~100c．．．電動機驅動電路

110．．．H橋接電路

112．．．電源電壓端子

120．．．風扇電動機

200．．．冷卻裝置

D1,D2．．．體二極體

GND．．．接地端子

H＋,H－．．．電洞信號

Icoil．．．線圈電流

L．．．線圈

MH1．．．第一高端電晶體

MH2．．．第二高端電晶體

ML1．．．第一低端電晶體

ML2．．．第二低端電晶體

R1．．．第一電阻

R2．．．第二電阻

Rdet．．．電流檢測電阻

S1,S2．．．輸出信號

SDH1．．．第一高端驅動信號

SDH,SDH',SDH1',SDH2'．．．高端驅動信號

SDH2．．．第二高端驅動信號

SDL1．．．第一低端驅動信號

SDL,SDL',SDL1',SDL2'．．．低端驅動信號

SDL2．．．第二低端驅動信號

Sstop．．．停止信號

ST1．．．第一時序信號

ST2．．．第二時序信號

t0~t3．．．時刻

V1~V3．．．輸出電壓

Vcnt．．．旋轉控制電壓

Vdd．．．電源電壓

Vdet．．．檢測電壓

Vosc．．．週期電壓

Vp1．．．第一控制脈衝信號

Vp2．．．第二控制脈衝信號

Vpwm．．．PWM信號

Vpwm1．．．脈衝調變信號

Vpwm2．．．第二PWM信號

Vref．．．基準電壓

Vstrt1．．．第一起動控制電壓

Vstrt2．．．第二起動控制電壓

Vsw1,Vsw2．．．交換信號

τd．．．延遲時間

圖1係表示關於第一實施形態之冷卻裝置之結構之電路圖。

圖2(a)~(e)係表示關於第一實施型態之電動機驅動電路之電動機停止時之動作狀態之時間圖。

圖3(a)~(c)係表示第一實施型態之H橋接電路之電動機停止時之狀態之圖。

圖4(a)~(c)係表示第一實施型態之變形例之H橋接電路之電動機停止時之狀態之圖。

圖5(a)~(e)係表示第二實施型態之電動機驅動電路之電動機停止時之動作狀態之時間圖。

圖6(a)~(c)係表示第二實施型態之H橋接電路之電動機停止時之狀態之圖。

圖7係表示關於第三實施型態之冷卻裝置之結構之電路圖。

圖8係表示合成電路之結構例之電路圖。

圖9(a)~(d)係表示圖7之電動機驅動電路之電動機起動時之動作狀態之時間圖。

圖10(a)~(d)係表示較高設定放大器之增益之情況之動作狀態之時間圖。

圖11係表示關於第四實施型態之電動機驅動電路之結構之一部分之電路圖。

圖12(a)~(c)係表示圖11之電動機驅動電路之電動機起動時之動作狀態之時間圖。

圖13係表示關於第五實施型態之電動機驅動電路之結構之一部分之電路圖。

圖14係表示可藉由圖13之電動機驅動電路來實現之作用比控制之一例之時間圖。

1．．．驅動信號產生電路