特許 6139974 ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6139974

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】ファンモータ駆動装置、駆動方法ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/08 20060101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/08

【請求項の数】21

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-102584(P2013-102584)

(22)【出願日】2013年5月14日

(65)【公開番号】特開2014-223001(P2014-223001A)

(43)【公開日】2014年11月27日

【審査請求日】2016年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】三嶋 智文

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０００９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５０６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２４１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００７１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６６３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６０８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０３０７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２３８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２４２２６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２７９０７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６１５７１５１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホール素子からの駆動対象のファンモータの回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号にもとづき、前記ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置であって、
（i）前記一対のホール信号の差分を第１の極性で増幅して第１制御信号を生成するとともに、（ii）前記第１制御信号に応じた第１駆動電圧を前記ファンモータのコイルの一端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第１駆動部と、
（i）前記一対のホール信号の差分を第２の極性で増幅して第２制御信号を生成するとともに、（ii）前記第２制御信号に応じた第２駆動電圧を前記ファンモータのコイルの他端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第２駆動部と、
前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれの状態を制御する回生コントローラと、
を備え、
前記第１駆動部は、前記回生状態において、前記第１駆動電圧の包絡線を前記第１制御信号にもとづいて変化させながら、デューティ比が徐々に変化する態様にて前記第１駆動電圧をスイッチングし、
前記第２駆動部は、前記回生状態において、前記第２駆動電圧の包絡線を前記第２制御信号にもとづいて変化させながら、デューティ比が徐々に変化する態様にて前記第２駆動電圧をスイッチングすることを特徴とするファンモータ駆動装置。

【請求項2】

前記回生コントローラは、前記第１制御信号の下りのスロープに第１回生区間を設定し、前記第１回生区間の間、前記第１駆動部を前記回生状態に設定し、それ以外の区間を前記駆動状態に設定し、前記第２制御信号の下りのスロープに第２回生区間を設定し、前記第２回生区間の間、前記第２駆動部を前記回生状態とし、それ以外の区間を前記駆動状態に設定することを特徴とする請求項１に記載のファンモータ駆動装置。

【請求項3】

前記回生コントローラは、前記ファンモータの回転数が高いほど、前記第１回生区間および前記第２回生区間の長さを長く設定することを特徴とする請求項２に記載のファンモータ駆動装置。

【請求項4】

前記第１駆動部は、前記回生状態において、前記第１制御信号にかかわらず、前記第１駆動電圧を所定電圧に固定し、前記第２駆動部は、前記回生状態において、前記第２制御信号にかかわらず、前記第２駆動電圧を所定電圧に固定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項5】

前記第１駆動部および前記第２駆動部はそれぞれ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成される出力段を含み、前記回生状態において、前記ＭＯＳＦＥＴがオフとなり、ボディダイオードを介して前記コイルに流れる電流を回生することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項6】

前記回生コントローラは、
前記ファンモータの回転数に応じたしきい値電圧と前記第１制御信号を比較し、前記第１制御信号の方が低くなるとアサートされる第１検出信号を生成する第１コンパレータと、
前記しきい値電圧と前記第２制御信号を比較し、前記第２制御信号の方が低くなるとアサートされる第２検出信号を生成する第２コンパレータと、
前記第１検出信号がアサートされると、前記第１駆動部を前記回生状態に遷移させ、前記第２検出信号がアサートされると、前記第２駆動部を前記回生状態に遷移させるロジック部と、
を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項7】

ホール素子からの駆動対象のファンモータの回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号にもとづき、前記ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置であって、
（i）前記一対のホール信号の差分を第１の極性で増幅して第１制御信号を生成するとともに、（ii）前記第１制御信号に応じた第１駆動電圧を前記ファンモータのコイルの一端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第１駆動部と、
（i）前記一対のホール信号の差分を第２の極性で増幅して第２制御信号を生成するとともに、（ii）前記第２制御信号に応じた第２駆動電圧を前記ファンモータのコイルの他端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第２駆動部と、
前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれの状態を制御する回生コントローラと、
を備え、
前記回生コントローラは、
前記ファンモータの回転数に応じたしきい値電圧と前記第１制御信号を比較し、前記第１制御信号の方が低くなるとアサートされる第１検出信号を生成する第１コンパレータと、
前記しきい値電圧と前記第２制御信号を比較し、前記第２制御信号の方が低くなるとアサートされる第２検出信号を生成する第２コンパレータと、
前記第１検出信号がアサートされると、前記第１駆動部を前記回生状態に遷移させ、前記第２検出信号がアサートされると、前記第２駆動部を前記回生状態に遷移させるロジック部と、
を含むことを特徴とするファンモータ駆動装置。

【請求項8】

前記回生コントローラは、前記ファンモータの回転数を指示する指令信号に応じて、前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれ状態を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項9】

前記指令信号は、前記ファンモータの回転数の目標値が高いほど低い値をとり、
前記回生コントローラは、
前記指令信号を反転増幅することにより、しきい値電圧を生成する反転増幅回路をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のファンモータ駆動装置。

【請求項10】

ホール素子からの駆動対象のファンモータの回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号にもとづき、前記ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置であって、
（i）前記一対のホール信号の差分を第１の極性で増幅して第１制御信号を生成するとともに、（ii）前記第１制御信号に応じた第１駆動電圧を前記ファンモータのコイルの一端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第１駆動部と、
（i）前記一対のホール信号の差分を第２の極性で増幅して第２制御信号を生成するとともに、（ii）前記第２制御信号に応じた第２駆動電圧を前記ファンモータのコイルの他端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第２駆動部と、
前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれの状態を制御する回生コントローラと、
を備え、
前記回生コントローラは、前記ファンモータの回転数を指示する指令信号に応じて、前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれ状態を制御し、
前記指令信号は、前記ファンモータの回転数の目標値が高いほど低い値をとり、
前記回生コントローラは、前記指令信号を反転増幅することにより、しきい値電圧を生成する反転増幅回路をさらに含むことを特徴とするファンモータ駆動装置。

【請求項11】

前記回生コントローラは、前記ファンモータの現在の回転数を示す検出信号に応じて、前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれ状態を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項12】

前記回生コントローラは、前記ファンモータに流れる電流に応じて、前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれ状態を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項13】

ホール素子からの駆動対象のファンモータの回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号にもとづき、前記ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置であって、
（i）前記一対のホール信号の差分を第１の極性で増幅して第１制御信号を生成するとともに、（ii）前記第１制御信号に応じた第１駆動電圧を前記ファンモータのコイルの一端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第１駆動部と、
（i）前記一対のホール信号の差分を第２の極性で増幅して第２制御信号を生成するとともに、（ii）前記第２制御信号に応じた第２駆動電圧を前記ファンモータのコイルの他端に印加する駆動状態と、その出力段が前記コイルに流れる電流を回生可能となる回生状態と、が切りかえ可能に構成された第２駆動部と、
前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれの状態を制御する回生コントローラと、
を備え、
前記回生コントローラは、前記ファンモータに流れる電流に応じて、前記第１駆動部および前記第２駆動部それぞれ状態を制御することを特徴とするファンモータ駆動装置。

【請求項14】

前記第１駆動部は、前記一対のホール信号の差分を非反転増幅することにより前記第１制御信号を生成する第１ホールアンプを含み、
前記第２駆動部は、前記一対のホール信号の差分を反転増幅することにより前記第２制御信号を生成する第２ホールアンプを含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項15】

前記第１ホールアンプの利得は、前記第１制御信号が、相の切り替わりの区間において傾斜を有し、それ以外の区間で平坦な制御信号を生成するように定められ、
前記第２ホールアンプの利得は、前記第２制御信号が、相の切り替わりの区間において傾斜を有し、それ以外の区間で平坦な制御信号を生成するように定められることを特徴とする請求項１４に記載のファンモータ駆動装置。

【請求項16】

前記回生コントローラは、前記ファンモータの起動直後の期間、前記第１駆動部および前記第２駆動部を、前記駆動状態に固定することを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項17】

前記所定電圧はローレベル電圧であることを特徴とする請求項４に記載のファンモータ駆動装置。

【請求項18】

ひとつの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のファンモータ駆動装置。

【請求項19】

ファンモータと、
前記ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、
前記一対のホール信号にもとづいて前記ファンモータを駆動する請求項１から１８のいずれかに記載のファンモータ駆動装置と、
を備えることを特徴とする冷却装置。

【請求項20】

プロセッサと、
前記プロセッサと対向して設けられたファンモータと、
前記ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、
前記一対のホール信号にもとづいて前記ファンモータを駆動する請求項１から１８のいずれかに記載のファンモータ駆動装置と、
を備えることを特徴とする電子機器。

【請求項21】

ファンモータを駆動する方法であって、
ホール素子により、前記ファンモータの回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号を生成するステップと、
前記一対のホール信号の差分を第１の極性で増幅して第１制御信号を生成するステップと、
前記第１制御信号に応じた第１駆動電圧を前記ファンモータのコイルの一端に印加するとともに、前記第１制御信号の下りのスロープに設定される第１回生区間の間、前記コイルの電流を回生させるステップと、
前記一対のホール信号の差分を第２の極性で増幅して第２制御信号を生成するステップと、
前記第２制御信号に応じた第２駆動電圧を前記ファンモータのコイルの他端に印加するとともに、前記第２制御信号の下りのスロープに設定される第２回生区間の間、前記コイルの電流を回生させるステップと、
前記ファンモータの回転数が高いほど、前記第１回生区間および前記第２回生区間の長さを長く設定する制御ステップと、
を備え、
前記制御ステップは、
前記ファンモータの回転数に応じたしきい値電圧と前記第１制御信号を比較し、前記第１制御信号の方が低くなると第１検出信号をアサートするステップと、
前記しきい値電圧と前記第２制御信号を比較し、前記第２制御信号の方が低くなると第２検出信号をアサートするステップと、
前記第１検出信号がアサートされると、前記第１回生区間に遷移させ、前記第２検出信号がアサートされると、前記第２回生区間に遷移させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ファンモータ駆動技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年のパーソナルコンピュータやワークステーションの高速化にともない、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ(Digital Signal Processor)などの演算処理用ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）の動作速度は上昇の一途をたどっている。このようなＬＳＩは、その動作速度、すなわちクロック周波数が高くなるにつれて発熱量も大きくなる。ＬＳＩからの発熱は、そのＬＳＩ自体を熱暴走に導いたり、あるいは周囲の回路に対して影響を及ぼすという問題がある。したがってＬＳＩをはじめとする発熱体（以下ＬＳＩという）の適切な熱冷却はきわめて重要な技術となっている。

【0003】

ＬＳＩを冷却するための技術の一例として、冷却ファンによる空冷式の冷却方法がある。この方法においては、たとえば、ＬＳＩの表面に対向して冷却ファンを配置し、冷たい空気をＬＳＩ表面に吹き付ける。

【0004】

ファンモータの駆動方式としては、スイッチング駆動方式と、ＢＴＬ（Bridged Transless）駆動方式が知られている。

【0005】

図１（ａ）、（ｂ）は、スイッチング駆動方式のファンモータ駆動装置の構成を示す回路図およびその動作波形図である。ファンモータ駆動装置２ｒのホール端子Ｈ＋、Ｈ−には、ホール素子（ホールセンサともいう）１０４からの一対のホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−が入力される。駆動装置２ｒは、ホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−にもとづいて、ファンモータ１０２を駆動する。一対のホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−は、互いに逆相の正弦波であり、ファンモータ１０２の回転子の位置を示す。

【0006】

基準電圧源２１０は、ホールバイアス電圧Ｖ_ＨＢを生成し、ホール素子１０４に供給する。ホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−の振幅は、ホールバイアス電圧Ｖ_ＨＢに応じている。ホールコンパレータ２１４は、ホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−を比較し、相の切り替わりのタイミングを検出する。ホールアンプ２１２は、ホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−の差分を増幅する。

【0007】

コンパレータ２１６は、回生区間を設定するために設けられる。設定電圧Ｖ_ＡＤＪは、外部から入力可能であり、設計者が回生区間を調節可能となっている。コンパレータ２１６は、ホールアンプ２１２の出力電圧を、回生区間の長さを指示する設定電圧Ｖ_ＡＤＪと比較し、それらがクロスするタイミングに応じて回生区間を設定する。

【0008】

ロジック部２２０は、ホールコンパレータ２１４の出力Ｓ１１およびコンパレータ２１６の出力Ｓ１２にもとづいて、Ｈブリッジ回路２４０の各トランジスタのオン、オフ状態を指示する制御信号Ｓ１３を生成する。プリドライバ２３０は、制御信号Ｓ１３にもとづいてＨブリッジ回路２４０を制御する。

【0009】

図１（ｂ）には、上から順に、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１、Ｖ_ＯＵＴ２、およびコイル電流Ｉ_ＣＯＩＬが示される。時刻ｔ１より前において、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２がハイレベル電圧Ｖ_ＤＤであり、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１がローレベル電圧Ｖ_ＧＮＤである。時刻ｔ１より前に、コイル電流Ｉ_ＣＯＩＬは負であり、ＯＵＴ２からＯＵＴ１に向かう方向（第２方向という）に流れている。

【0010】

時刻ｔ１に、ホールコンパレータ２１４の出力Ｓ１１が変化すると、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２がローレベル電圧に遷移する。時刻ｔ１の直後、ファンモータ１０２のコイルには、その逆起電力により、引き続き第２方向にコイル電流Ｉ_ＣＯＩＬが流れ続けようとする。コイルにエネルギーが残留した状態で直ちに駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１をハイレベルに遷移させると、コイル電流Ｉ_ＣＯＩＬがブリッジ回路を構成するトランジスタのボディダイオードを経由して、ＶＤＤ端子に接続されるコンデンサＣ１に流れ込む。これにより、電源電圧Ｖ_ＤＤが上昇し、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１も上昇することになり好ましくない。

【0011】

電源電圧Ｖ_ＤＤおよび駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１の上昇を抑制するために、回生区間Ｔ_ＲＧＮが挿入される。回生区間Ｔ_ＲＧＮの間、ブリッジ回路２４０の２個のローサイドトランジスタが両方オンとなり、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１、Ｖ_ＯＵＴ２がともにローレベルに固定される。回生区間Ｔ_ＲＧＮの間、コイル電流Ｉ_ＣＯＩＬは、ファンモータ１０２のコイルと、２個のローサイドトランジスタならびに接地ラインを含むループを循環する。

【0012】

回生区間Ｔ_ＲＧＮの長さは、コイルに蓄えられたエネルギーが十分に消散しうる長さに設定する必要がある。ここで、回生区間Ｔ_ＲＧＮの長さを通常の回転数を基準として最適化すると、電源投入時やロック保護動作時のようにコイル電流が大きくなる状態において、回生区間Ｔ_ＲＧＮが不足し、電源電圧Ｖ_ＤＤおよび出力電圧Ｖ_ＯＵＴが上昇する。これを防止するために、回生区間Ｔ_ＲＧＮをマージンを付与して長く定めると効率が悪化する。

【0013】

このように、スイッチング駆動方式は、後述するＢＴＬ駆動方式に比べて効率が高いという利点を有する反面、回生区間Ｔ_ＲＧＮの長さの設定が難しい。また、図１（ｂ）に示すように、コイル電流Ｉ_ＣＯＩＬに変曲点が現れるため、電磁ノイズによる騒音が発生するという問題もある。

【0014】

続いてＢＴＬ駆動方式を説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、ＢＴＬ駆動方式のファンモータ駆動装置の構成を示す回路図およびその動作波形図である。第１アンプ３２０、第２アンプ３２２はそれぞれ、ホール信号Ｖ_Ｈ＋とＶ_Ｈ−の差分を、互いに逆極性で増幅する。第１バッファ３３０は、第１アンプ３２０の出力信号を受け、それに応じた駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１をファンモータ１０２の一端に印加し、第２バッファ３３２は、第２アンプ３２２の出力信号を受け、それに応じた駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２をファンモータ１０２の他端に印加する。ロジック部３４０は、ファンモータ１０２の目標トルク（目標回転数）に応じてパルス幅変調されたパルス信号を生成し、このパルス信号に応じて、第１バッファ３３０、第２バッファ３３２の出力をスイッチングする。

【0015】

図２（ｂ）には、上から順に、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１、Ｖ_ＯＵＴ２、およびコイル電流Ｉ_ＣＯＩＬが示される。ＢＴＬ駆動方式では、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１、Ｖ_ＯＵＴ２が連続的に緩やかに変化するため、相の切りかえにともなう電源電圧Ｖ_ＤＤおよび駆動電圧Ｖ_ＯＵＴの上昇を抑制できる。加えて、コイル電流Ｉ_ＣＯＩＬに変曲点が存在せず、緩やかに変化するため、電磁ノイズによる騒音が小さいという利点もある。

【0016】

一方、ＢＴＬ駆動方式では、相の切りかえ区間における電力損失が大きいという問題がある。電力損失が大きいと、ＩＣ（Integrated Circuit）の発熱量が大きくなる。したがってＢＴＬ駆動方式は、スイッチング駆動方式に比べて、大電流モータには不向きである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】特開平７−３１１９０号公報

【特許文献2】特開２００１−２８４８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

このように、スイッチング駆動方式とＢＴＬ駆動方式は、それぞれ、相反する長所と短所を有している。したがって従来において冷却用ファンモジュールや電子機器の設計者は、それぞれのプラットフォームに適したいずれかの駆動方式を選択する必要があり、静粛性と高効率の両立は困難であった。

【0019】

本発明はこうした状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、優れた静音性と、高効率を実現したモータ駆動装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本発明のある態様は、ホール素子からの駆動対称のファンモータの回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号にもとづき、ファンモータを駆動するファンモータ駆動装置に関する。ファンモータ駆動装置は、（i）一対のホール信号の差分を第１の極性で増幅して第１制御信号を生成するとともに、（ii）駆動状態と回生状態とが切りかえ可能に構成された第１駆動部と、（i）一対のホール信号の差分を第２の極性で増幅して第２制御信号を生成するとともに、（ii）駆動状態と回生状態とが切りかえ可能に構成された第２駆動部と、第１駆動部および第２駆動部それぞれの状態を制御する回生コントローラと、を備える。
第１駆動部は、（ii-1)駆動状態において、第１制御信号に応じた第１駆動電圧をファンモータのコイルの一端に印加し、（ii-2）回生状態において、その出力段によりコイルに流れる電流を回生させる。
第２駆動部は、（ii-1）駆動状態において、第２制御信号に応じた第２駆動電圧をファンモータのコイルの他端に印加し、（ii-2）回生状態において、その出力段によりコイルに流れる電流を回生させる。

【0021】

相の切り替わり区間（相遷移区間ともいう）において、第１、第２駆動部を駆動状態に設定すると、モータ駆動装置を、ＢＴＬ駆動方式として動作させることができる。反対に、相遷移区間において、第１、第２駆動部を回生状態に設定すると、モータ駆動装置を、擬似的なスイッチング駆動方式で動作させることができる。この態様によれば、回生コントローラによって、第１駆動部と第２駆動部の状態を適切に制御することにより、優れた静音性と高効率を実現できる。

【0022】

回生コントローラは、第１制御信号の下りのスロープに第１回生区間を設定し、第１回生区間の間、第１駆動部を回生状態に設定し、それ以外の区間を駆動状態に設定してもよい。回生コントローラは、第２制御信号の下りのスロープに第２回生区間を設定し、第２回生区間の間、第２駆動部を回生状態とし、それ以外の区間を駆動状態に設定してもよい。

【0023】

回生コントローラは、ファンモータの回転数が高いほど、第１回生区間および第２回生区間の長さを長く設定してもよい。
ファンモータの回転数が高く電磁ノイズに起因する騒音が問題とならない状況では、回生状態を長くすることにより効率を高め、発熱量を低減でき、ファンモータの回転数が低く電磁ノイズに起因する騒音を低減すべき状況では、回生状態の区間を短く、すなわちスロープを利用したソフトスイッチングの期間を長くとることで、静粛性を改善することができる。

【0024】

第１駆動部は、回生状態において、第１制御信号にかかわらず、第１駆動電圧を所定電圧に固定し、第２駆動部は、回生状態において、第２制御信号にかかわらず、第２駆動電圧を所定電圧に固定してもよい。
この場合、出力段のローサイドトランジスタを経由してコイル電流を回生することができる。

【0025】

第１駆動部および第２駆動部は、回生状態において、その出力がハイインピーダンスとなってもよい。
この場合、出力段のトランジスタのボディダイオードを経由してコイル電流を回生することができる。

【0026】

第１駆動部は、回生状態において、第１駆動電圧の包絡線を第１制御信号にもとづいて変化させながら、デューティ比が徐々に変化する態様にて第１駆動電圧をスイッチングしてもよい。第２駆動部は、回生状態において、第２駆動電圧の包絡線を第２制御信号にもとづいて変化させながら、デューティ比が徐々に変化する態様にて第２駆動電圧をスイッチングしてもよい。
この場合、第１駆動電圧（第２駆動電圧）がローレベル電圧となる期間、コイル電流が回生することになる。この態様によれば、実質的にコイル電流が回生する時間が徐々に変化するため、第１駆動電圧（第２駆動電圧）を固定的にローレベルとする場合に比べて、静音性を高めることができる。

【0027】

回生コントローラは、ファンモータの回転数に応じたしきい値電圧と第１制御信号を比較し、第１制御信号の方が低くなるとアサートされる第１検出信号を生成する第１コンパレータと、しきい値電圧と第２制御信号を比較し、第２制御信号の方が低くなるとアサートされる第２検出信号を生成する第２コンパレータと、第１検出信号がアサートされると、第１駆動部を回生状態に遷移させ、第２検出信号がアサートされると、第２駆動部を前記回生状態に遷移させるロジック部と、を含んでもよい。
この態様によれば、しきい値電圧が高いほど、第１回生区間および第２回生区間の長さを長くすることができる。

【0028】

回生コントローラは、ファンモータの回転数を指示する指令信号に応じて、第１駆動部および第２駆動部それぞれ状態を制御してもよい。
指令信号は、周囲温度に応じた電圧を生成するサーミスタからの電圧であってもよい。あるいは指令信号は、ファンモータの回転数を指示するアナログ電圧であってもよいし、目標回転数（目標トルク）に応じたデューティ比を有するパルス信号であってもよい。

【0029】

指令信号は、前記ファンモータの回転数の目標値が高いほど低い値をとってもよい。回生コントローラは、指令信号を反転増幅することにより、しきい値電圧を生成する反転増幅回路をさらに含んでもよい。

【0030】

回生コントローラは、ファンモータの現在の回転数を示す検出信号に応じて、第１駆動部および第２駆動部それぞれ状態を制御してもよい。検出信号は、回転数に比例したＦＧ（周波数発生）信号であってもよい。

【0031】

回生コントローラは、ファンモータに流れる電流に応じて、第１駆動部および第２駆動部それぞれ状態を制御してもよい。

【0032】

第１駆動部は、一対のホール信号の差分を非反転増幅することにより第１制御信号を生成する第１ホールアンプを含んでもよい。第２駆動部は、一対のホール信号の差分を反転増幅することにより第２制御信号を生成する第２ホールアンプを含んでもよい。

【0033】

第１ホールアンプの利得は、第１制御信号が、相の切り替わりの区間において傾斜を有し、それ以外の区間で平坦となるように定められてもよい。第２ホールアンプの利得は、第２制御信号が、相の切り替わりの区間において傾斜を有し、それ以外の区間で平坦となるように定められてもよい。

【0034】

本発明の別の態様は、冷却装置に関する。冷却装置は、ファンモータと、ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、一対のホール信号にもとづいてファンモータを駆動する上述のいずれかに記載のファンモータ駆動装置と、を備えてもよい。

【0035】

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は、プロセッサと、プロセッサと対向して設けられたファンモータと、ファンモータの回転子の位置を示す一対のホール信号を生成するホール素子と、一対のホール信号にもとづいてファンモータを駆動する上述のいずれかのファンモータ駆動装置と、を備えてもよい。

【0036】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0037】

本発明のある態様によれば、優れた静音性と改善された効率を両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】図１（ａ）、（ｂ）は、スイッチング駆動方式のファンモータ駆動装置の構成を示す回路図およびその動作波形図である。

【図2】図２（ａ）、（ｂ）は、ＢＴＬ駆動方式のファンモータ駆動装置の構成を示す回路図およびその動作波形図である。

【図3】実施の形態に係るファンモータ駆動装置を用いた電子機器の構成を示す図である。

【図4】図３の駆動装置の動作を示す波形図である。

【図5】図５（ａ）、（ｂ）は、駆動装置の異なる動作モードを示す波形図である。

【図6】回生コントローラの構成例を示す回路図である。

【図7】図６の回生コントローラの動作を示す図である。

【図8】図８（ａ）は、実施の形態に係る駆動装置の消費電力を、図８（ｂ）は、駆動装置の騒音のスペクトルを示す図である

【図9】図９（ａ）、（ｂ）は、第４、第５の変形例に係る駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１（Ｖ_ＯＵＴ２）を示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0040】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0041】

本発明の実施の形態について、パーソナルコンピュータやワークステーションなどの電子計算機に搭載され、ＣＰＵなどを冷却するためのファンモータを駆動させるためのファンモータ駆動装置（単に駆動装置ともいう）を例に説明する。

【0042】

図３は、実施の形態に係るファンモータ駆動装置２を用いた電子機器５００の構成を示す図である。

【0043】

電子機器５００は、デスクトップ型あるいはラップトップ型のパーソナルコンピュータ、ワークステーション、ゲーム機器、あるいは冷蔵庫やテレビなどの家電製品であり、冷却対象、たとえばＣＰＵ、ＤＳＰ、ＧＰＵなどのプロセッサ５０２と、プロセッサ５０２を冷却する冷却装置１００を備える。冷却装置１００は、送風によってプロセッサ５０２を冷却する。

【0044】

冷却装置１００は、ファンモータ１０２、ホール素子１０４、および駆動装置２を備える。

【0045】

ファンモータ１０２は、冷却対象のプロセッサ５０２に近接して配置されている。駆動装置２は、ファンモータ１０２のトルク（回転数）を指示するための指令信号Ｓ１にもとづいてファンモータ１０２を駆動する。冷却装置１００は、モジュール化されて市販、流通される。

【0046】

ファンモータ１０２は、ＤＣモータである。ファンモータ１０２には、ホール素子１０４が取り付けられてる。ホール素子１０４は、ファンモータ１０２の回転子の位置を示す互いに逆相の一対のホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−を発生する。ホール素子１０４のバイアス端子は、バイアス抵抗Ｒ１０４を介して、ホールバイアス（ＨＢ）端子と接続される。

【0047】

またファンモータ１０２のコイル（不図示）の一端は、駆動装置２の第１出力端子ＯＵＴ１と接続され、コイルの他端は、駆動装置２の第２出力端子ＯＵＴ２と接続される。

【0048】

駆動装置２は、基準電圧源１０、第１駆動部２０、第２駆動部３０、コントロールユニット４０を備え、ひとつの半導体基板上に一体集積化される。「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。

【0049】

基準電圧源１０は、所定レベルのホールバイアス電圧Ｖ_ＨＢを生成し、ホール素子１０４のバイアス端子に供給する。

【0050】

第１駆動部２０は、（i）一対のホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−の差分を第１の極性で増幅して第１制御信号Ｖ_Ｃ１を生成するとともに、（ii）駆動状態φ_ＤＲＶと回生状態φ_ＲＧＮとが切りかえ可能に構成される。第１駆動部２０は、(ii-1)駆動状態φ_ＤＲＶにおいて、第１制御信号Ｖ_Ｃ１に応じた第１駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１をファンモータ１０２のコイルの一端に印加し、(ii-2)回生状態φ_ＲＧＮにおいて、第１制御信号Ｖ_Ｃ１に関わらず、第１駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１を、所定レベルに固定する。

【0051】

第１制御信号Ｖ_Ｃ１は、相の切り替わりの区間（相遷移区間という）においてスロープを有し、それ以外の区間（駆動区間）において平坦な波形を有する。

【0052】

第２駆動部３０は、（i）一対のホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−の差分を第２の極性で増幅して第２制御信号Ｖ_Ｃ２を生成するとともに、（ii）駆動状態φ_ＤＲＶと回生状態φ_ＲＧＮとが切りかえ可能に構成される。第２制御信号Ｖ_Ｃ２は、第１制御信号Ｖ_Ｃ１と逆相、すなわち位相が１８０度シフトした信号であり、第１制御信号Ｖ_Ｃ１と同様に、相遷移区間においてスロープを有し、それ以外の駆動区間において平坦な波形を有する。

【0053】

第２駆動部３０は、(ii-1)駆動状態φ_ＤＲＶにおいて、第２制御信号Ｖ_Ｃ２に応じた第２駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２をファンモータ１０２のコイルの他端に印加し、(ii-2)回生状態φ_ＲＧＮにおいて、第２制御信号Ｖ_Ｃ２に関わらず、第２駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２を、所定レベルに固定する。

【0054】

回生状態における第１駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１および第２駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２は、ローレベル電圧（接地電圧）であってもよい。

【0055】

コントロールユニット４０は、回生コントローラ５０およびＰＷＭコントローラ６０を含む。回生コントローラ５０は、第１駆動部３０および第２駆動部４０それぞれの状態を制御する。

【0056】

ＰＷＭコントローラ６０は、ファンモータ１０２の回転数（トルク）制御のために設けられる。ＰＷＭコントローラ６０には、ファンモータ１０２の回転数を指示する指令信号Ｖ_ＴＨが入力される。たとえば指令信号Ｖ_ＴＨは、冷却対象物であるＣＰＵ５０２の温度を示すサーミスタからの電圧であってもよい。

【0057】

ＰＷＭコントローラ６０は、指令信号Ｖ_ＴＨに応じたデューティ比を有するパルス信号Ｓ_ＰＷＭを生成する。第１駆動部２０は、その出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１が、パルス信号Ｓ_ＰＷＭに応じてスイッチング可能に構成される。つまり、パルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比が１００％のとき、第１駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１は第１制御信号Ｖ_Ｃ１と同じ信号となり、パルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比が１００％より小さいとき、第１駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１は第１制御信号Ｖ_Ｃ１を包絡線としてスイッチングされた波形を有する。第２駆動部３０についても同様である。

【0058】

本実施の形態において、回生コントローラ５０は、第１制御信号Ｖ_Ｃ１の下りのスロープの終端とオーバーラップするように第１回生区間Ｔ_ＲＧＮ１を設定し、第１回生区間Ｔ_ＲＧＮ１の間、第１駆動部２０を回生状態φ_ＲＧＮに設定し、それ以外の区間を駆動状態φ_ＤＲＶに設定する。
また回生コントローラ５０は、第２制御信号Ｖ_Ｃ２の下りのスロープの終端とオーバーラップするように第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２を設定し、第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２の間、第２駆動部３０を回生状態φ_ＲＧＮとし、それ以外の区間を駆動状態φ_ＤＲＶに設定してもよい。

【0059】

好ましい態様において、回生コントローラ５０は、ファンモータ１０２の回転数が高いほど、第１回生区間Ｔ_ＲＧＮ１および第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２の長さを長く設定する。

【0060】

第１駆動部２０は、第１ホールアンプ２２を含む。
第１ホールアンプ２２は、一対のホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−の差分Ｖ_Ｈ＋−Ｖ_Ｈ−を非反転増幅することにより第１制御信号Ｖ_Ｃ１を生成する。第１ホールアンプ２２の利得は、第１制御信号Ｖ_Ｃ１が、相遷移区間において傾斜を有し、それ以外の区間で平坦となるように定めることが望ましい。

【0061】

第１ホールアンプ２２は、第１制御信号Ｖ_Ｃ１を、第１駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１としてファンモータ１０２のコイルに出力する。第１ホールアンプ２２は、ＰＷＭコントローラ６０からのパルス信号Ｓ_ＰＷＭに応じて、その出力Ｖ_ＯＵＴ１がスイッチング可能となっている。また第１ホールアンプ２２は、回生コントローラ５０が回生状態を指示する第１回生区間Ｔ_ＲＧＮ１の間、その出力Ｖ_ＯＵＴ１のレベルが所定電圧に固定可能となっている。

【0062】

第２駆動部３０は、第１駆動部２０と同様に構成される。具体的には第２駆動部３０は、第２ホールアンプ３２を含む。第２ホールアンプ３２は、一対のホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−の差分Ｖ_Ｈ＋−Ｖ_Ｈ−を反転増幅することにより、第２制御信号Ｖ_Ｃ２を生成する。第２ホールアンプ３２の利得は、第２制御信号Ｖ_Ｃ２が、相遷移区間において傾斜を有し、それ以外の区間で平坦となるように定めることが望ましい。

【0063】

第２ホールアンプ３２は、第２制御信号Ｖ_Ｃ２を、第２駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２としてファンモータ１０２のコイルに出力する。第２ホールアンプ３２は、ＰＷＭコントローラ６０からのパルス信号Ｓ_ＰＷＭに応じて、その出力Ｖ_ＯＵＴ２がスイッチング可能となっている。また第２ホールアンプ３２は、回生コントローラ５０が回生状態を指示する第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２の間、その出力Ｖ_ＯＵＴ２のレベルが所定電圧に固定可能となっている。

【0064】

なお、第１ホールアンプ２２、第２ホールアンプ３２それぞれの後段にバッファを挿入してもよい。この場合、各バッファは、ＰＷＭコントローラ６０からのパルス信号Ｓ_ＰＷＭに応じて、その出力Ｖ_ＯＵＴ２がスイッチング可能であってもよい。またバッファは、回生コントローラ５０が回生状態を指示する第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２の間、その出力Ｖ_ＯＵＴ２のレベルが所定電圧に固定可能であってもよい。

【0065】

第１ホールアンプ２２、第２ホールアンプ３２、それぞれの具体的な構成も特に限定されないが、第１ホールアンプ２２と第２ホールアンプ３２は同様に構成されることが望ましい。

【0066】

以上が駆動装置２の構成である。続いてその動作を説明する。
図４は、図３の駆動装置２の動作を示す波形図である。図４には、第１回生区間Ｔ_ＲＧＮ１、第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２の長さがゼロとし、第１駆動部２０および第２駆動部３０がいずれも駆動状態φ_ＤＲＶに設定されたときの波形が示される。ここでは理解の容易のために、パルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比は１００％であるものとする。

【0067】

図４には、上から順に、ホール信号Ｖ_Ｈ＋、Ｖ_Ｈ−、第１駆動部２０の状態φ１を、第２駆動部３０の状態φ２、第１制御信号Ｖ_Ｃ１、第２制御信号Ｖ_Ｃ２、第１駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１、第２駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２が示される。
第１制御電圧Ｖ_Ｃ１、第２制御電圧Ｖ_Ｃ２は、相遷移期間Ｔ_ＰＴの間、傾斜を有している。当業者によれば、第１制御信号Ｖ_Ｃ１、第２制御信号Ｖ_Ｃ２は、第１ホールアンプ２２、第２ホールアンプ３２の利得、それらの電源電圧、ホール信号のバイアスレベル、振幅に応じた波形を有することが理解される。

【0068】

第１駆動部２０および第２駆動部３０を駆動状態φ_ＤＲＶに固定すると、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１、Ｖ_ＯＵＴ２はそれぞれ、制御電圧Ｖ_Ｃ１、Ｖ_Ｃ２と等しくなる。つまりこの動作モードは、ＢＴＬ駆動方式と等価といえる。

【0069】

図５（ａ）、（ｂ）は、駆動装置２の異なる動作モードを示す波形図である。図５（ａ）では、第１制御信号Ｖ_Ｃ１、第２制御信号Ｖ_Ｃ２それぞれの下りスロープの全区間において、第１駆動部２０、第２駆動部３０が回生状態φ_ＲＧＮに設定される。この動作モードでは、相遷移区間Ｔ_ＰＴにおいて、第１駆動部２０、第２駆動部３０の一方の出力がローレベルに固定される。したがって擬似的なスイッチング駆動方式を実現することができる。

【0070】

図５（ｂ）では、第１制御信号Ｖ_Ｃ１、第２制御信号Ｖ_Ｃ２それぞれの下りスロープの一部の区間において、第１駆動部２０、第２駆動部３０が回生状態φ_ＲＧＮに設定される。図５（ｂ）のモードは、図４のモードと、図５（ａ）の中間的な状態と把握することができる。

【0071】

以上が駆動装置２の動作である。
この駆動装置２によれば、相遷移区間Ｔ_ＰＴにおいて、図４に示すように、第１駆動部２０、第２駆動部３０を駆動状態φ_ＤＲＶに設定すると、モータ駆動装置２は、ＢＴＬ駆動方式として動作する。したがって駆動装置２を、低ノイズで動作させることができる。

【0072】

反対に、相遷移区間Ｔ_ＰＴにおいて、第１駆動部２０、第２駆動部３０の一方を回生状態φ_ＲＧＮに設定すると、モータ駆動装置２は、擬似的なスイッチング駆動方式で動作する。したがって駆動装置２の効率を高めることができる。

【0073】

つまり駆動装置２によれば、回生コントローラ５０によって、第１駆動部２０と第２駆動部３０の状態を適切に制御することにより、スイッチング駆動方式とＢＴＬ駆動方式の利点を両立することができ、優れた静音性と改善された効率を実現できる。

【0074】

また、ファンモータ１０２の回転数が高いほど、第１回生区間Ｔ_ＲＧＮ１および第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２の長さを長く設定したことにより、ファンモータ１０２の回転数が高く電磁ノイズに起因する騒音が問題とならない状況では、回生状態φ_ＲＧＮを長くすることにより効率を高め、発熱量を低減できる。一方、ファンモータ１０２の回転数が低く、電磁ノイズに起因する騒音を低減すべき状況では、回生状態φ_ＲＧＮの区間を短く、すなわちスロープを利用したソフトスイッチングの期間を長くとることで、静粛性を改善することができる。

【0075】

また、下りスロープのみに回生区間を設定することにより、電流位相のずれを防止することができる。

【0076】

電源投入やロック保護からの復帰によって、ファンモータ１０２を起動する場合に、前回、ファンモータ１０２の回転した停止した位置によっては、回生状態φ_ＲＧＮのまま回転しない状況が生じうる。そこでファンモータ１０２の起動開始後、ある程度の速度で回転し始めるまでは、回生コントローラ５０による状態制御を無効とし、第１駆動部２０と第２駆動部３０を駆動状態φ_ＤＲＶで動作させることが望ましい。

【0077】

また、回生コントローラ５０は、ファンモータ１０２の回転数と、回生区間の長さの関係を、外部から変更可能としてもよい。

【0078】

続いて、駆動装置２の回生コントローラ５０の具体的な構成例を説明する。図６は、回生コントローラ５０の構成例を示す回路図である。

【0079】

回生コントローラ５０は、ファンモータ１０２の回転数に応じたしきい値電圧Ｖｘにもとづいて、第１駆動部２０および第２駆動部３０の状態を制御する。回生コントローラ５０は、しきい値電圧生成部５２と、第１コンパレータ５４、第２コンパレータ５６、ロジック部５８を含む。

【0080】

しきい値電圧生成部５２は、ファンモータ１０２の回転数と正の相関を有するしきい値電圧Ｖｘを生成する。たとえばしきい値電圧生成部５２は、ファンモータ１０２の回転数と負の相関を有する、すなわち、その高い電圧レベルが低い回転数と対応する、指令信号Ｖ_ＴＨにもとづいて、しきい値電圧Ｖｘを生成する。

【0081】

しきい値電圧生成部５２は、指令信号Ｖ_ＴＨを反転増幅する反転増幅器５２ａと、反転増幅器５２ｂの出力電圧を非反転増幅する非反転増幅器５２ｂを含む。反転増幅器５２ａの出力電圧およびしきい値電圧Ｖｘは、ファンモータ１０２の回転数と正の相関を有する。

【0082】

第１コンパレータ５４は、ファンモータ１０２の回転数と正の相関を有するしきい値電圧Ｖｘと第１制御信号Ｖ_Ｃ１を比較し、第１制御信号Ｖ_Ｃ１の方が低くなるとアサートされる第１検出信号Ｓ１を生成する。第２コンパレータ５６は、しきい値電圧Ｖｘと第２制御信号Ｖ_Ｃ２を比較し、第２制御信号Ｖ_Ｃ２の方が低くなるとアサートされる第２検出信号Ｓ２を生成する。

【0083】

ロジック部５８は、第１検出信号Ｓ１がアサートされると、第１駆動部２０を回生状態φ_ＲＧＮに遷移させ、第２検出信号Ｓ２がアサートされると、第２駆動部３０を回生状態φ_ＲＧＮに遷移させる。

【0084】

図７は、図６の回生コントローラ５０の動作を示す図である。ファンモータ１０２の回転数が高いほど、しきい値電圧Ｖｘは高くなり、第１検出信号Ｓ１（Ｓ２）がアサートされるタイミングが早くなる。つまり、回転数が高いほど、第１駆動部２０（第２駆動部３０）が回生状態φ_ＲＧＮに遷移する時刻が早まり、回生区間Ｔ_ＲＧＮ１（Ｔ_ＲＧＮ２）の長さを長くすることができる。

【0085】

図８（ａ）は、実施の形態に係る駆動装置２の消費電力を、図８（ｂ）は、駆動装置２の騒音のスペクトルを示す図である。図８（ａ）には、駆動装置２の消費電力が実線（i）で、図１（ａ）のスイッチング駆動方式の駆動装置２ｒの消費電力が一点鎖線（ii）で、図２（ａ）の駆動装置２ｓの消費電力が破線（iii）で示される。横軸は、ファンモータ１０２の回転数と相関を有するパルス信号Ｓ_ＰＷＭのデューティ比である。

【0086】

図８（ａ）に示すように、実施の形態に係る駆動装置２によれば、従来のＢＴＬ駆動方式よりも、２８％程度、消費電力を削減し、効率を高めることができる。また、図８（ｂ）に示すように、実施の形態に係る駆動装置２によれば、従来のスイッチング駆動方式よりも、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの帯域のノイズを低減することができる。

【0087】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0088】

（第１の変形例）
実施の形態では、回転数を指示する指令信号が、回転数の目標値と負の相関を有するアナログ電圧である場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。たとえば指令信号は、ファンモータ１０２の回転数の目標値を指示する、回転数と正の相関を有するアナログ電圧であってもよい。この場合、図６のしきい値電圧生成部５２は省略できる。

【0089】

あるいは指令信号は、目標回転数に応じたデューティ比を有する外部からの指令パルス信号であってもよい。この場合、指令パルス信号のデューティ比が大きいほど、回生区間Ｔ_ＲＧＮの長さを長く設定すればよい。たとえば回生コントローラ５０を、図６をベースとして構成する場合、デューティ比に応じて、しきい値電圧Ｖｘを変化させればよい。たとえば、しきい値電圧生成部５２は、外部からのパルス信号をフィルタリングするフィルタにより、アナログ電圧を生成し、このアナログ電圧にもとづいてしきい値電圧Ｖｘを生成してもよい。あるいは、しきい値電圧生成部５２は、外部からのパルス信号のパルス幅を測定するカウンタと、カウント値に応じたしきい値電圧Ｖｘを生成する回路の組み合わせで構成してもよい。

【0090】

（第２の変形例）
実施の形態では、回生コントローラ５０が、ファンモータ１０２の回転数を指示する指令信号Ｖ_ＴＨにもとづいて、回生区間の長さを制御したが、本発明はそれには限定されない。たとえば回生コントローラ５０は、現在のファンモータ１０２の回転数を検出し、検出した回転数に応じて、回生区間の長さを制御してもよい。

【0091】

ファンモータ１０２が一定速度で回転しているとき、コイル電流は回転数と相関を有する。そこで回生コントローラ５０は、ファンモータ１０２のコイルに流れる電流を検出し、コイル電流の量に応じて回生区間の長さを制御してもよい。

【0092】

（第３の変形例）
実施の形態では、第１制御信号Ｖ_Ｃ１、第２制御信号Ｖ_Ｃ２それぞれの下りスロープとオーバーラップして、回生区間を設定したが、本発明はそれには限定されない。たとえば、電流位相のずれが問題とならない場合、下りスロープに代えて、あるいはそれに加えて、上りスロープの先端とオーバーラップするように回生区間を設定してもよい。

【0093】

（第４の変形例）
実施の形態では、回生状態φ_ＲＧＮにおいて、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴを所定電圧に固定する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。回生状態φ_ＲＧＮにおける、第１駆動部２０および第２駆動部３０の動作には、以下の変形例が考えられる。

【0094】

（１）回生状態φ_ＲＧＮにおいて、第１駆動部２０、第２駆動部３０は、その出力をハイインピーダンス状態としてもよい。この場合、回生状態_ＲＧＮにおいて、コイル電流は、第１駆動部２０、第２駆動部３０それぞれの出力段のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを経由して回生される。この場合、コントロールユニット４０を簡素化できる。

【0095】

（２）図９（ａ）は、第４の変形例に係る駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１（Ｖ_ＯＵＴ２）を示す波形図である。回生状態φ_ＲＧＮにおいて、第１駆動部２０は、その出力電圧Ｖ_ＯＵＴ１の包絡線を第１制御電圧Ｖ_Ｃ１に応じて変化させながら、デューティ比が徐々に変化（（下りスロープにおいて減少、上りスロープにおいて増大））する態様にてスイッチングしてもよい。同様に第２駆動部３０は、その出力電圧Ｖ_ＯＵＴ２の包絡線を第２制御電圧Ｖ_Ｃ２に応じて変化させながら、デューティ比が徐々に変化する態様にてスイッチングしてもよい。回生状態φ_ＲＧＮにおけるスイッチングは、トルク制御のためのＰＷＭ制御とは区別すべきものである。これにより、さらに静粛性を高めることができる。

【0096】

（第５の変形例）
図９（ｂ）は、第５の変形例に係る駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１（Ｖ_ＯＵＴ２）を示す波形図である。第１制御信号Ｖ_Ｃ１のスロープのうち、第１回生区間Ｔ_ＲＧＮ１以外の部分において、デューティ比が徐々に変化（下りスロープにおいて減少、上りスロープにおいて増大）する態様にて、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ１をスイッチングしてもよい。同様に、第２制御信号Ｖ_Ｃ２のスロープ区間Ｔ_{ＳＬＯＰＥ}のうち、第２回生区間Ｔ_ＲＧＮ２以外の部分において、デューティ比が徐々に変化（下りスロープにおいて減少、上りスロープにおいて増大）する態様にて、駆動電圧Ｖ_ＯＵＴ２をスイッチングしてもよい。なお、このスイッチングは、トルク制御のためのＰＷＭ制御とは区別すべきものである。これにより、さらに静粛性を高めることができる。

【0097】

（第６の変形例）
実施の形態では、ファンモータ１０２の回転数を、パルス信号Ｓ_ＰＷＭにもとづくスイッチングにより制御したが、本発明はそれに限定されない。たとえば出力段の第１ホールアンプ２２、第２ホールアンプ３２の電源電圧Ｖ_ＤＤを変化させることで、回転数を制御してもよい。

【0098】

（第７の変形例）
回生コントローラ５０の構成は、図６のそれには限定されない。たとえば回生コントローラ５０は、デジタル回路で構成してもよい。デジタルの回生コントローラ５０は、ファンモータ１０２の回転周期を検出し、回転周期に、ファンモータ１０２の回転数に応じた係数を乗算することにより、回生区間の長さを計算してもよい。

【0099】

（第８の変形例）
実施の形態において、冷却装置１００を電子機器に搭載してＣＰＵを冷却する場合について説明したが、本発明の用途はこれには限定されず、発熱体を冷却するさまざまなアプリケーションに用いることができる。さらにいえば、本実施の形態に係る駆動装置２の用途は、ファンモータの駆動に限定されるものではなく、その他の各種モータの駆動に用いることができる。

【0100】

（第９の変形例）
実施の形態では、ホール素子１０４が駆動装置２に外付けされる場合を説明したが、ホール素子１０４は、駆動装置２に内蔵されてもよい。

【0101】

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0102】

２…駆動装置、５００…電子機器、５０２…ＣＰＵ、１００…冷却装置、１０２…ファンモータ、１０４…ホール素子、１０…基準電圧源、２０…第１駆動部、２２…第１ホールアンプ、３０…第２駆動部、３２…第２ホールアンプ、４０…コントロールユニット、５０…回生コントローラ、５２…しきい値電圧生成部、５４…第１コンパレータ、５６…第２コンパレータ、５８…ロジック部、６０…ＰＷＭコントローラ、ＯＵＴ１…第１出力端子、ＯＵＴ２…第２出力端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】