專利名稱：電機(jī)速度控制集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)速度控制集成電路。
背景技術(shù)：
各種電子設(shè)備具有在該電子設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生熱的發(fā)熱體，一般為了冷卻該發(fā)熱體而設(shè)置風(fēng)扇電機(jī)。例如，在個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器等中，都尋求CPU的工作頻率逐年日益高速化，而伴隨于此，CPU的發(fā)熱量不斷增大。因此，在個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器等中，通常設(shè)置用于冷卻CPU的風(fēng)扇電機(jī)和驅(qū)動(dòng)該風(fēng)扇電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
另外，作為風(fēng)扇電機(jī)的速度控制方式，例如，如圖10所示，提出與PWM驅(qū)動(dòng)方式組合的速度伺服控制方式(例如，參照以下的專利文獻(xiàn)1)。若詳細(xì)敘述，則基于從電機(jī)1的脈沖發(fā)生器PG得到的轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)和由微型計(jì)算機(jī)或DSP等外部裝置設(shè)定的轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)，在速度指定電路3中生成并輸出命令加速或減速的速度命令信號(hào)，同時(shí)將該速度命令信號(hào)在積分電路5中積分。比較器9比較在三角波發(fā)生電路7中發(fā)生的三角波信號(hào)和在積分電路5中積分的速度命令信號(hào)，從而發(fā)生作為該比較結(jié)果的PWM(Pulse WidthModulation，脈寬調(diào)制)信號(hào)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11基于來自比較器9的PWM信號(hào)，在電機(jī)1的驅(qū)動(dòng)線圈中流過對(duì)應(yīng)于該P(yáng)WM信號(hào)的占空比的電流量，從而控制電機(jī)1的轉(zhuǎn)速。此外，在電機(jī)1的定子上設(shè)置霍爾元件13，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路11基于表示霍爾元件13對(duì)轉(zhuǎn)子的檢測(cè)位置的霍爾元件輸出來切換驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流的方向，從而控制電機(jī)1的轉(zhuǎn)向。
此外，作為風(fēng)扇電機(jī)的其它的速度控制方式，例如，如圖11所示，提出利用熱敏電阻的技術(shù)(例如，參照以下的專利文獻(xiàn)2)。若詳細(xì)敘述，則在電子設(shè)備以重負(fù)荷方式動(dòng)作而溫度升高的情況下，冷卻用的風(fēng)扇電機(jī)全速工作，但即使在以后切換為輕負(fù)荷而溫度降低了的情況下，風(fēng)扇電機(jī)也通常以全速的狀態(tài)繼續(xù)工作，因此消耗無用的電力。因此，通過熱敏電阻RTH監(jiān)視溫度變化，同時(shí)根據(jù)該溫度變化調(diào)整電阻R和熱敏電阻RTH決定的電源電壓的分壓電壓VTH。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路20比較分壓電壓VTH和三角波信號(hào)(未圖示)，作為該比較結(jié)果生成PWM信號(hào)而輸出到晶體管TR。其結(jié)果，晶體管TR的導(dǎo)通、截止期間根據(jù)來自電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路20的PWM信號(hào)的占空比而變化。而且，通過晶體管TR的導(dǎo)通、截止期間變化，風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量被調(diào)整，進(jìn)而，風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速被控制。例如，電子設(shè)備由于重負(fù)荷而溫度升高的情況下，熱敏電阻RTH的電阻和分壓電壓VTH降低，使風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升。另一方面，在電子設(shè)備由于輕負(fù)荷而溫度降低的情況下，熱敏電阻RTH的電阻和分壓電壓VTH升高，使風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。
特開2003-204692號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2005-80500號(hào)公報(bào)如圖10或圖11所示，根據(jù)電子設(shè)備制造商側(cè)的利用方式，風(fēng)扇電機(jī)的速度控制采用各種方式。因此，關(guān)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以外的邏輯，如果利用通用微型計(jì)算機(jī)，通過其固件的變更來應(yīng)對(duì)，或通過分立(discrete)方式進(jìn)行電路設(shè)計(jì)來應(yīng)對(duì)等，則需要根據(jù)其規(guī)格分別應(yīng)對(duì)，非常煩雜。

發(fā)明內(nèi)容
用于解決所述課題的主要的發(fā)明，在通過控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量來控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的電機(jī)速度控制集成電路中，具有第一輸入端子，將以模擬量命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的模擬速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象；第二輸入端子，將以數(shù)字量命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的數(shù)字速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象；基準(zhǔn)電壓電路，生成與所述模擬速度命令信號(hào)和/或所述數(shù)字速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓；比較電路，對(duì)與所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的速度電壓和所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；以及控制信號(hào)生成電路，基于所述比較電路中的比較結(jié)果，生成并輸出用于控制所述驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量的控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種使對(duì)于電機(jī)的速度命令信號(hào)的輸入種類的通用性提高的電機(jī)速度控制集成電路。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的電機(jī)速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的FG輸出電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的基準(zhǔn)電壓電路的結(jié)構(gòu)的4是本發(fā)明的一實(shí)施方式的直流電壓VA(模擬速度命令信號(hào))以及PWM信號(hào)(數(shù)字速度命令信號(hào))一起被輸入的情況，而且在PWM信號(hào)的占空比為“50％”、偏置電壓VREG為“5V”的情況下，(a)是表示直流電壓VA為“0V”時(shí)的基準(zhǔn)電壓VR的波形的圖，(b)是表示直流電壓VA為“2.5V”時(shí)的基準(zhǔn)電壓VR的波形的圖。
圖5是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的速度電壓電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的邊緣(edge)檢測(cè)電路以及速度電壓電路的主要信號(hào)的波形的圖。
圖7是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的比較電路以及控制信號(hào)生成電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的電機(jī)速度控制IC的動(dòng)作的圖。
圖9是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的與速度命令的輸入種類對(duì)應(yīng)的電機(jī)速度控制IC的外置電路的圖。
圖10是表示現(xiàn)有的電機(jī)速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖11是表示現(xiàn)有的其它的電機(jī)速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
<電機(jī)速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)>
適當(dāng)參照?qǐng)D2～圖7，并基于圖1來說明本發(fā)明的電機(jī)速度控制系統(tǒng)的一結(jié)構(gòu)例。
圖1所示的電機(jī)速度控制系統(tǒng)包括作為控制對(duì)象的電機(jī)100、電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200(本發(fā)明的“第一電路”)、電機(jī)速度控制IC300(本發(fā)明的“第二電路”)。即，本發(fā)明的“電機(jī)速度控制集成電路”是將電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200和電機(jī)速度控制IC300分別集成在一個(gè)芯片上的雙芯片結(jié)構(gòu)的情況。另外，本發(fā)明的“電機(jī)速度控制集成電路”也可以是將電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200和電機(jī)速度控制IC300集成在一個(gè)芯片上的情況。
電機(jī)100是具有單相的驅(qū)動(dòng)線圈的所謂單相電機(jī)的情況，而且為在定子上固定了霍爾元件110的所謂霍爾電機(jī)的情況。另外，電機(jī)100不限定于單相霍爾電機(jī)，也可以采用三相的驅(qū)動(dòng)線圈被星形連接的所謂三相霍爾電機(jī)，或不設(shè)置霍爾元件110等磁傳感器的所謂無傳感器電機(jī)等。此外，作為電機(jī)100的用途，例如，將用于冷卻個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器等中搭載的CPU等的風(fēng)扇電機(jī)作為對(duì)象。
霍爾元件110在電機(jī)100的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，生成正弦波狀并且互相為反相的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)S1、S2。另外，旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)S1、S2是可識(shí)別轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)，而且其頻率與電機(jī)100的轉(zhuǎn)速成正比。由霍爾元件110輸出的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)S1、S2分別被輸入電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的IN+端子、IN-端子。這里，IN+端子連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200內(nèi)的霍爾放大器230的非反轉(zhuǎn)輸入，IN-端子連接到霍爾放大器230的反轉(zhuǎn)輸入。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200是驅(qū)動(dòng)電機(jī)100的集成電路。電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200具有與電機(jī)100的驅(qū)動(dòng)線圈的兩端連接的OUT1端子以及OUT2端子、輸入由霍爾元件110輸出的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)S1、S2的IN+端子、IN-端子、輸入來自電機(jī)速度控制IC300的VO端子的控制信號(hào)VC的VI端子、以及對(duì)電機(jī)速度控制IC300的FGI端子輸出FG信號(hào)的FGO端子。電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200具有控制電路210、預(yù)驅(qū)動(dòng)器220、霍爾放大器230、FG輸出電路240。
控制電路210基于從電機(jī)速度控制IC300的VO端子對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的VI端子輸入的控制信號(hào)VC，使電機(jī)100的驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量可變，從而控制電機(jī)100的轉(zhuǎn)速。進(jìn)而，控制電路210基于霍爾放大器210的輸出HOUT生成用于控制電機(jī)100的驅(qū)動(dòng)線圈的通電方向的切換的切換控制信號(hào)D1、D2。
預(yù)驅(qū)動(dòng)器220對(duì)連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的OUT1端子以及OUT2端子的電機(jī)100的驅(qū)動(dòng)線圈構(gòu)成所謂H橋電路，即將互補(bǔ)地導(dǎo)通、截止的兩組晶體管對(duì)進(jìn)行連接，以便與該驅(qū)動(dòng)線圈一起構(gòu)成字母表的‘H’字母。預(yù)驅(qū)動(dòng)器220基于從控制電路210供給的切換控制信號(hào)D1、D2互補(bǔ)地將H橋電路中的兩組晶體管對(duì)導(dǎo)通、截止，從而切換電機(jī)100的驅(qū)動(dòng)線圈的通電方向。
霍爾放大器230生成并輸出作為將來自霍爾元件110的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)信號(hào)S1、S2進(jìn)行了差動(dòng)放大的結(jié)果的霍爾放大器輸出HOUT。另外，該霍爾放大器輸出HOUT被供給到控制電路210以及FG輸出電路240。
FG輸出電路240基于從霍爾放大器230供給的霍爾放大器輸出HOUT，生成并輸出具有與電機(jī)100的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的頻率的FG信號(hào)。即，霍爾放大器輸出HOUT表示實(shí)際檢測(cè)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。因此，可以通過霍爾放大器輸出HOUT監(jiān)視轉(zhuǎn)子規(guī)定位置的檢測(cè)周期。從而，F(xiàn)G輸出電路240可以基于由霍爾放大器輸出HOUT監(jiān)視的轉(zhuǎn)子規(guī)定位置的檢測(cè)周期，生成具有與電機(jī)100的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的頻率的FG信號(hào)。另外，F(xiàn)G信號(hào)經(jīng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的FGO端子被輸入到電機(jī)速度控制IC300的FGI端子。
這里，基于圖2說明FG輸出電路240的電路結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式由霍爾放大器210輸出的霍爾放大器輸出HOUT被供給到其發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q10的基極。NPN型晶體管Q10的集電極與電流源I10連接，同時(shí)連接到NPN型晶體管Q11的基極。在NPN型晶體管Q11中，其集電極與電阻元件R10連接，同時(shí)其發(fā)射極與電阻元件R11連接，而且與發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q12連接。而且，從與NPN型晶體管Q12的集電極連接的FGO端子取出FG信號(hào)。
通過FG輸出電路240的結(jié)構(gòu)，在霍爾放大器輸出HOUT邏輯上為高電平的情況下，NPN型晶體管Q10向?qū)ǖ姆较蚬ぷ?，且由于NPN型晶體管Q11的基極被牽引到接地電壓側(cè)，所以NPN型晶體管Q11向截止的方向工作。從而，NPN型晶體管Q12的基極經(jīng)由電阻元件R11被牽引到接地電壓側(cè)，因此NPN型晶體管Q12向截止的方向工作。從而，在該情況下，F(xiàn)G信號(hào)邏輯上為高電平。另一方面，，在霍爾放大器輸出HOUT邏輯上為低電平的情況下，由于與上述動(dòng)作為正相反的動(dòng)作，因此最終NPN型晶體管Q12向?qū)ǖ姆较蚬ぷ鳌亩?，在該情況下，F(xiàn)G信號(hào)邏輯上為低電平。這樣，F(xiàn)G信號(hào)表現(xiàn)為對(duì)應(yīng)于霍爾放大器輸出HOUT的邏輯電平以及頻率的脈沖信號(hào)。
電機(jī)速度控制IC300具有AIN端子(本發(fā)明的“第一輸入端子”)，將以模擬量命令電機(jī)100的轉(zhuǎn)速的模擬速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象；以及DIN端子(本發(fā)明的“第二輸入端子”)，將以模擬量命令電機(jī)100的轉(zhuǎn)速的數(shù)字速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象。還具有輸入來自電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的FGO端子的FG信號(hào)的FGI端子；輸出對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的VI輸入的控制信號(hào)VC的VO端子；以及用于經(jīng)由電容器C2將由VO端子輸出的控制信號(hào)VC反饋到比較電路340的反轉(zhuǎn)輸入的FB端子。而且，電機(jī)速度控制IC300具有基準(zhǔn)電壓電路310、邊緣檢測(cè)電路320、速度電壓電路330、比較電路340、控制信號(hào)生成電路350。
基準(zhǔn)電壓電路310生成并輸出基準(zhǔn)電壓VR，該基準(zhǔn)電壓VR具有與輸入AIN端子的模擬速度命令信號(hào)和/或輸入DIN端子的數(shù)字速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的電平。
這里，基于圖3說明基準(zhǔn)電壓電路310的電路結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式。
DIN端子是與集中控制電機(jī)速度控制系統(tǒng)整體的CPU400(本發(fā)明的“處理器”)可通信地連接的情況。從CPU400命令電機(jī)100的轉(zhuǎn)速的PWM(PulseWidth Modulation)信號(hào)作為數(shù)字速度命令信號(hào)被輸入DIN端子。此外，對(duì)AIN端子連接平滑用電容器C1，與電阻元件R3一起構(gòu)成RC濾波電路。進(jìn)而，命令電機(jī)100的轉(zhuǎn)速的直流電壓VA作為模擬速度命令信號(hào)被施加到AIN端子。另外，DIN端子以及AIN端子不限定于圖3所示的上述使用例，后面詳細(xì)敘述，如圖9所示，可以應(yīng)對(duì)各種輸入種類。
PNP型晶體管Q1、Q2的晶體管對(duì)中，雙方的發(fā)射極被共同連接，并且在這些發(fā)射極連接電流源11。此外，來自DIN端子的PWM信號(hào)被供給到PNP型晶體管Q1的基極，由電阻元件R1、R2的串聯(lián)連接體將偏置電壓VREG進(jìn)行了分壓的參照電壓VREF被施加到PNP型晶體管Q2的基極。另外，PNP型晶體管Q2的集電極與進(jìn)行二極管連接(集電極和基極短路)、并且發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q3連接。NPN型晶體管Q3的基極與發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q4的基極連接，從而NPN型晶體管Q3、Q4構(gòu)成所謂電流鏡電路。
NPN型晶體管Q4的集電極與電流源I2和發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q5的基極連接。NPN型晶體管Q5的發(fā)射極與電流源I2和被二極管連接、并且發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q6連接。NPN型晶體管Q6的基極與NPN型晶體管Q7的基極連接，從而NPN型晶體管Q6、Q7構(gòu)成所謂電流鏡電路。NPN型晶體管Q7與電流源I4連接到其基極的PNP型晶體管Q8串聯(lián)連接。另外，PNP型晶體管Q8的晶體管尺寸N2被設(shè)定得比NPN型晶體管Q7的晶體管尺寸N1大，設(shè)為NPN型晶體管Q7電流吸入能力高的情況。PNP型晶體管Q8和NPN型晶體管Q7的連接點(diǎn)與電阻元件R3連接。而且，PNP型晶體管Q8和NPN型晶體管Q7的連接點(diǎn)的脈沖電壓VX由電阻元件R3和平滑用電容器C構(gòu)成的RC濾波電路進(jìn)行平滑。該平滑后的脈沖電壓VX作為基準(zhǔn)電壓VR被取出。
在基準(zhǔn)電壓電路310的結(jié)構(gòu)中，PWM信號(hào)邏輯上為低電平，在PWM信號(hào)的電平比參照電壓VREF低的情況下，PNP型晶體管Q1向?qū)ǖ姆较蚬ぷ?，PNP型晶體管Q1中流過的電流比PNP型晶體管Q2多，所以NPN型晶體管Q3、Q4向截止的方向工作。其結(jié)果，NPN型晶體管Q5的基極流過電流源I2的電流，并向?qū)ǖ姆较蚬ぷ?，NPN型晶體管Q6的基極經(jīng)由NPN型晶體管Q5被牽引到接地電壓側(cè)。從而，NPN型晶體管Q6、Q7向截止的方向工作，由于PNP型晶體管Q8導(dǎo)通，所以脈沖電壓VX被牽引到偏置電壓VREG側(cè)，邏輯上為高電平。而且，該脈沖電壓VX由電阻元件R3和平滑用電容器C構(gòu)成的RC濾波電路進(jìn)行平滑，成為基準(zhǔn)電壓VR。
另一方面，PWM信號(hào)邏輯上為高電平，在PWM信號(hào)的電平比參照電壓VREF高的情況下，與所述動(dòng)作完全為相反的動(dòng)作，最終PNP型晶體管Q8和NPN型晶體管Q7一起向?qū)ǖ姆较蚬ぷ鳌Ａ硗?，NPN型晶體管Q7吸入電流的能力比PNP型晶體管Q8大，因此脈沖電壓VX被牽引到接地電壓側(cè)，邏輯上成為低電平。而且，該脈沖電壓VX由電阻元件R3和平滑用電容器C構(gòu)成的RC濾波電路平滑化，成為基準(zhǔn)電壓VR。
這樣，基準(zhǔn)電壓電路310關(guān)于輸入DIN端子的PWM信號(hào)，變換為成為從偏置電壓VREG到接地電壓GND的振幅的脈沖狀的脈沖電壓VX。而且，基準(zhǔn)電壓電路310將脈沖電壓VX由電阻元件R3和平滑用電容器C構(gòu)成的RC濾波電路平滑化，并將與PWM信號(hào)的占空比對(duì)應(yīng)的直流電壓作為基準(zhǔn)電壓VR輸出。另外，基準(zhǔn)電壓電路310關(guān)于施加到AIN端子的直流電壓AV，將直流電壓VA原樣作為基準(zhǔn)電壓VR輸出。
此外，基準(zhǔn)電壓電路310在對(duì)DIN端子輸入PWM信號(hào)并且對(duì)AIN端子施加直流電壓VA的情況下，作為偏移分量對(duì)與PWM信號(hào)對(duì)應(yīng)的脈沖狀的脈沖電壓VX重疊施加到AIN端子的直流電壓AV。而且，被重疊了直流電壓VA的脈沖狀的脈沖電壓VX由電阻元件R3和平滑用電容器C構(gòu)成的RC濾波電路平滑化，成為基準(zhǔn)電壓VR。例如，在PWM信號(hào)的占空比為“50％”，并且偏置電壓VREG為“5V”的情況下，在直流電壓VA為“0V”時(shí)，如圖4(a)所示，基準(zhǔn)電壓VR為“2.5V”，直流電壓VA為“2.5V”時(shí)，如圖4(b)所示，基準(zhǔn)電壓VR為“3.75V”。
另外，在所述實(shí)施方式中，PWM信號(hào)和基準(zhǔn)電壓VR的關(guān)系為如下情況在PWM信號(hào)邏輯上為低電平的情況下，基準(zhǔn)電壓VR升高，而在PWM信號(hào)邏輯上為高電平的情況下，基準(zhǔn)電壓VR降低。從而，在將要將電機(jī)100加速的PWM信號(hào)的通占空(on duty)設(shè)定得大的情況下，基準(zhǔn)電壓VR降低，在將要將電機(jī)100減速的PWM信號(hào)的通占空設(shè)定得小的情況下，基準(zhǔn)電壓VR升高。換言之，在基準(zhǔn)電壓電路310中生成的基準(zhǔn)電壓VR在邏輯上為高電平的情況下，向?qū)㈦姍C(jī)100減速的方向工作，在邏輯電壓VR在邏輯上為低電平的情況下，向?qū)㈦姍C(jī)100加速的方向工作。另外，當(dāng)然也可以將PWM信號(hào)和基準(zhǔn)電壓VR的關(guān)系設(shè)定為與上述關(guān)系正相反。
邊緣檢測(cè)電路320被供給從FGO端子對(duì)FGI端子輸入的FG信號(hào)。而且，邊緣檢測(cè)電路320檢測(cè)FG信號(hào)的兩邊緣，同時(shí)在該檢測(cè)時(shí)，生成并輸出成為比FG信號(hào)的脈沖寬度窄的脈沖寬度的邊緣信號(hào)ED(參照?qǐng)D6(a)、(b))。
速度電壓電路330被供給由邊緣檢測(cè)電路320輸出的邊緣信號(hào)ED。這里，邊緣信號(hào)ED的頻率對(duì)應(yīng)于電機(jī)100的轉(zhuǎn)速。從而，速度電壓電路330基于邊緣信號(hào)ED生成與電機(jī)100的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的速度電壓VV。
這里，基于圖5說明速度電壓電路330的電路結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式。
對(duì)于被施加偏置電壓VREG的電阻元件R21和電容器C21的串聯(lián)連接體，發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q20與電容器C21并聯(lián)連接。對(duì)NPN晶體管Q20的基極供給邊緣信號(hào)ED。
PNP型晶體管Q21、Q22的晶體管對(duì)，雙方的發(fā)射極被共同連接，并且對(duì)這些發(fā)射極連接電流源I21。此外，對(duì)PNP型晶體管Q21的基極施加電容器C21的充放電電壓V1，對(duì)PNP型晶體管Q22的基極施加電阻元件R22、R23、R24的串聯(lián)電阻體對(duì)偏置電壓VREG的分壓電壓V2。進(jìn)而，PNP型晶體管Q21、Q22的晶體管對(duì)的集電極電壓與NPN型晶體管Q23和進(jìn)行了二極管連接的NPN型晶體管Q24構(gòu)成的所謂電流鏡電路連接。另外，PNP型晶體管Q21的基極與集電極接地、并且基極被施加了分壓電壓V2的NPN型晶體管Q26的發(fā)射極連接。
PNP型晶體管Q21和NPN型晶體管Q23的連接點(diǎn)與發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q25連接。NPN型晶體管Q25的集電極與電流源I22、發(fā)射極接地并且與電阻元件R24并聯(lián)連接的NPN型晶體管Q27、發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q28的基極連接。NPN型晶體管Q28的集電極與恒流源I23和發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q29的基極連接。而且，從恒流源I24和NPN型晶體管Q29的連接點(diǎn)取出脈沖狀的速度電壓VV。
根據(jù)速度電壓電路330的結(jié)構(gòu)，首先，在邊緣檢測(cè)電路320中，設(shè)為FG信號(hào)的邊緣不被檢測(cè)，并且對(duì)NPN型晶體管Q20的基極供給的邊緣信號(hào)ED邏輯上為低電平的情況。在該情況下，由于NPN型晶體管Q20截止，因此電容器C21被充電。從而，如果對(duì)PNP型晶體管Q21的基極施加的充放電電壓V1比電阻元件R22、R23、R24的串聯(lián)電阻體的分壓電壓V2高，則PN P型晶體管Q21流過的電流比PNP型晶體管Q22少。從而，NPN型晶體管Q25向截止的方向工作，NPN型晶體管Q28向?qū)ǖ姆较蚬ぷ?，NPN型晶體管Q29向截止的方向工作。從而，速度電壓VV被牽引到偏置電壓VREG側(cè)，邏輯上成為高電平(參照?qǐng)D6(b)、(c))。
另一方面，設(shè)為在邊緣檢測(cè)電路320中，F(xiàn)G信號(hào)的邊緣被檢測(cè)，對(duì)NPN型晶體管Q20的基極供給的邊緣信號(hào)ED邏輯上為高電平的情況。在該情況下，成為與所述動(dòng)作完全相反的動(dòng)作，最終，NPN型晶體管Q29向?qū)ǖ姆较蚬ぷ鳌亩?，速度電壓VV被牽引到接地電壓側(cè)，在邏輯上成為低電平(參照?qǐng)D6(b)、(c))。
另外，在檢測(cè)出FG信號(hào)的邊緣的情況下，通過電阻元件R21和電容器C21的RC時(shí)間常數(shù)決定速度電壓VV為L(zhǎng)寬(表示低電平的寬)。從而，即使在電機(jī)100的轉(zhuǎn)速變化了時(shí)，只要RC時(shí)間常數(shù)被固定，速度電壓VV的L寬為一定。但是，由于FG信號(hào)的脈沖周期進(jìn)而邊緣信號(hào)ED的脈沖周期根據(jù)電機(jī)100的轉(zhuǎn)速變化，因此速度電壓VV的脈沖周期可變。因此，將速度電壓VV進(jìn)行了積分時(shí)的直流電壓根據(jù)電機(jī)100的轉(zhuǎn)速而可變。例如，在電機(jī)100的轉(zhuǎn)速為高速的情況下，F(xiàn)G信號(hào)的脈沖周期變短，占速度電壓VV的一周期的L寬變長(zhǎng)，因此將速度電壓VV進(jìn)行了積分時(shí)的直流電壓降低。此外，在電機(jī)100的轉(zhuǎn)速為低速的情況下，F(xiàn)G信號(hào)的脈沖周期變長(zhǎng)，占速度電壓VV的一周期的L寬變短，因此將速度電壓VV進(jìn)行了積分時(shí)的直流電壓升高。
比較電路340對(duì)在基準(zhǔn)電壓電路310中生成的基準(zhǔn)電壓VR和在速度電壓電路330中生成的脈沖狀的速度電壓VV進(jìn)行了積分時(shí)的直流電壓進(jìn)行比較。此外，控制信號(hào)生成電路350基于比較電路340中的比較結(jié)果，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200中生成并輸出用于控制電機(jī)100的驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量的控制信號(hào)VC。
這里，基于圖7說明比較電路340以及控制信號(hào)生成電路350的電路結(jié)構(gòu)的一實(shí)施方式。
NPN型晶體管Q40、Q41的晶體管對(duì)中，雙方的發(fā)射極被共同連接，并且在它們的發(fā)射極上連接電流源I40。此外，從速度電壓電路330對(duì)NPN型晶體管Q40的基極(比較電路340的反轉(zhuǎn)輸入)施加速度電壓VV，從基準(zhǔn)電壓電路310對(duì)NPN型晶體管Q41的基極(比較電路340的非反轉(zhuǎn)輸入)施加基準(zhǔn)電壓VR。另外，對(duì)NPN型晶體管Q40的基極施加的速度電壓VV設(shè)為由連接到VO端子和FB端子間的電容器C2積分的直流電壓。
NPN型晶體管Q40的集電極與發(fā)射極被施加偏置電壓VREG并且進(jìn)行了二極管連接的PNP型晶體管Q42連接。PNP型晶體管Q42的基極與發(fā)射極被施加了偏置電壓VREG的PNP型晶體管Q43的基極共同連接，PNP型晶體管Q42、Q43構(gòu)成所謂電流鏡電路。
NPN型晶體管Q41的集電極與發(fā)射極被施加偏置電壓VREG并且進(jìn)行了二極管連接的PNP型晶體管Q44連接。PNP型晶體管Q44的基極與發(fā)射極被施加了偏置電壓VREG的PNP型晶體管Q45的基極共同連接，PNP型晶體管Q44、Q45構(gòu)成所謂電流鏡電路。
PNP型晶體管Q45的集電極與發(fā)射極接地并且進(jìn)行了二極管連接的NPN型晶體管Q46連接。PNP型晶體管Q46的基極和與PNP型晶體管Q43串聯(lián)連接并且發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q47的基極共同連接，NPN型晶體管Q46、Q47構(gòu)成所謂電流鏡電路。
PNP型晶體管Q47的集電極與集電極接地的NPN型晶體管Q50的基極連接。NPN型晶體管Q50的發(fā)射極與電流源I50和NPN型晶體管Q51的基極連接。另外，NPN型晶體管Q51的集電極與電流源I51連接，NPN型晶體管Q51的發(fā)射極與發(fā)射極接地的NPN型晶體管Q52的基極連接。
NPN型晶體管Q52的集電極與進(jìn)行了二極管連接的PNP型晶體管Q53的連接。另外，PNP型晶體管Q53的基極與集電極接地的PNP型晶體管Q55的基極共同連接，PNP型晶體管Q53、Q55構(gòu)成所謂電流鏡電路。
PNP型晶體管Q53的發(fā)射極與進(jìn)行了二極管連接的NPN型晶體管Q54的連接。另外，NPN型晶體管Q54的集電極與電流源I52連接，而且NPN型晶體管Q54的基極與NPN型晶體管Q56的基極共同連接，NPN型晶體管Q54、Q56構(gòu)成所謂電流鏡電路。
NPN型晶體管Q56和PNP型晶體管Q55構(gòu)成將雙方的集電極共同連接的串聯(lián)連接體，從與NPN型晶體管Q56和PNP型晶體管Q55的連接點(diǎn)連接的VO端子取出控制信號(hào)VC。
根據(jù)比較電路340以及控制信號(hào)生成電路350的結(jié)構(gòu)，設(shè)為在對(duì)NPN型晶體管Q40的基極施加的速度電壓VV比施加到NPN型晶體管Q41的基極的基準(zhǔn)電壓VR高的情況，即電機(jī)100的實(shí)際的轉(zhuǎn)速比根據(jù)模擬速度命令信號(hào)和/或數(shù)字速度命令信號(hào)設(shè)定的轉(zhuǎn)速慢的情況(加速命令狀態(tài))。在該情況下，NPN型晶體管Q40流過的電流比NPN型晶體管Q41多，進(jìn)而，電流鏡電路(Q42、Q43)流過的電流比電流鏡電路(Q46、Q47)多。從而，由于PNP型晶體管Q50的基極被牽引到偏置電壓VREG側(cè)，所以PNP型晶體管Q50向截止的方向動(dòng)作。其結(jié)果，NPN型晶體管Q51、Q52向?qū)ǖ姆较騽?dòng)作，控制信號(hào)VC的電平下降。
另一方面，設(shè)為對(duì)NPN型晶體管Q40的基極施加的速度電壓VV比對(duì)NPN型晶體管Q41的基極施加的基準(zhǔn)電壓VR低的情況，即電機(jī)100的實(shí)際轉(zhuǎn)速比根據(jù)模擬速度命令信號(hào)和/或數(shù)字速度命令信號(hào)設(shè)定的轉(zhuǎn)速快的情況(減速命令狀態(tài))。在該情況下，成為與所述動(dòng)作完全相反的動(dòng)作，最終NPN型晶體管Q51、Q52向截止的方向動(dòng)作，所以控制信號(hào)VC的電平上升。
這里，控制信號(hào)VC被用作電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的控制電壓。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的邏輯中，也設(shè)為在控制信號(hào)VC的電平高的情況下使電機(jī)100的轉(zhuǎn)速減速，在控制信號(hào)VC的電平低的情況下使電機(jī)100的轉(zhuǎn)速加速的情況。在該情況下，電機(jī)速度控制IC300執(zhí)行如圖8所示的電機(jī)速度控制。
如后所述，在速度電壓VV比基準(zhǔn)電壓VR高的狀態(tài)(加速命令狀態(tài))下，由電機(jī)速度控制IC300輸出的控制信號(hào)VC的電平繼續(xù)下降，而電機(jī)100的轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升。其結(jié)果，速度電壓VV的電平緩慢下降，逐漸接近基準(zhǔn)電壓VR的電平。另一方面，在速度電壓VV比基準(zhǔn)電壓VR低的狀態(tài)(減速命令狀態(tài))下，由電機(jī)速度控制IC300輸出的控制信號(hào)VC的電平繼續(xù)上升，而電機(jī)100的轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降。其結(jié)果，速度電壓VV的電平緩慢上升，逐漸接近基準(zhǔn)電壓VR的電平。這樣，電機(jī)速度控制IC300將基準(zhǔn)電壓VR和速度電壓VV相比較，控制與電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC200的控制電壓對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)VC的電平，以便兩者的電平一致。
<電機(jī)速度控制IC的AIN端子、DIN端子的使用例>
圖9是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的對(duì)應(yīng)于速度命令的每個(gè)輸入種類的電機(jī)速度控制IC300的AIN端子、DIN端子的使用例的圖。如該圖所示，電機(jī)速度控制IC300對(duì)于僅對(duì)AIN端子輸入模擬速度命令信號(hào)的情況、僅對(duì)DIN端子輸入數(shù)字速度命令信號(hào)的情況、模擬速度命令信號(hào)以及數(shù)字速度命令信號(hào)的兩者分別被輸入AIN端子、DIN端子的情況的任何情況都可以應(yīng)對(duì)。
首先，說明僅對(duì)AIN端子輸入模擬速度命令信號(hào)的情況。
作為該情況的一個(gè)使用例，例如，是將以模擬量命令電機(jī)的轉(zhuǎn)速的直流電壓VA作為表示電機(jī)100的實(shí)際的轉(zhuǎn)速的速度電壓VV的比較對(duì)象的情況。為了實(shí)施該控制，可以DIN端子斷開，并將與模擬速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的直流電壓VA直接輸入AIN端子。另外，在該情況下，電機(jī)速度控制IC300原樣作為基準(zhǔn)電壓VR使用對(duì)AIN端子施加的直流電壓VA。
此外，作為該情況的其它使用例，例如是在利用熱敏電阻RTH的電阻值根據(jù)溫度變化而變化的特性，通過熱敏電阻RTH檢測(cè)出CPU400由于重負(fù)荷而溫度上升了的消息的情況下，使電機(jī)100的轉(zhuǎn)速提高，而在通過熱敏電阻RTH檢測(cè)出CPU400由于輕負(fù)荷而溫度下降了的消息的情況下，使風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低的情況。為了實(shí)施該控制，具有在DIN端子斷開時(shí)，施加與模擬速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的直流電壓VA的電阻元件R以及熱敏電阻RTH的串聯(lián)連接體，也可以對(duì)AIN端子施加通過該串聯(lián)連接體將直流電壓VA進(jìn)行了分壓的分壓電壓VTH。另外，在該情況下，電機(jī)速度控制IC300使用對(duì)AIN端子施加的分壓電壓VTH作為基準(zhǔn)電壓VR。
接著，說明僅對(duì)DIN端子輸入數(shù)字速度命令信號(hào)的情況。
作為該情況的一個(gè)使用例，例如，是將以數(shù)字量命令電機(jī)的轉(zhuǎn)速的PWM信號(hào)作為表示電機(jī)100的實(shí)際的轉(zhuǎn)速的速度電壓VV的比較對(duì)象的情況。為了實(shí)施該控制，對(duì)DIN端子可通信地連接CPU400，同時(shí)對(duì)AIN端子連接平滑用電容器C，從而將對(duì)應(yīng)于PWM信號(hào)的脈沖電壓VX平滑化的RC濾波電路(參照?qǐng)D3)。通過該結(jié)構(gòu)，可從CPU400對(duì)DIN端子供給與數(shù)字速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)。另外，在該情況下，電機(jī)速度控制IC300使用對(duì)DIN端子輸入的PWM信號(hào)由平滑用電容器C平滑化后的電壓作為基準(zhǔn)電壓VR。
接著，說明模擬速度命令信號(hào)被輸入AIN端子，同時(shí)數(shù)字速度命令信號(hào)被輸入DIN端子的情況。
作為該情況的一個(gè)使用例，例如，將對(duì)AIN端子施加的直流電壓VA設(shè)定得比電機(jī)100所需的轉(zhuǎn)速高。而且，在CPU400的工作量少的情況下，通過控制對(duì)DIN端子供給的PWM信號(hào)的占空比，可以實(shí)施降低電機(jī)100的轉(zhuǎn)速等省能量對(duì)策。為了實(shí)施該控制，DIN端子與CPU400可通信地連接，以便可以從CPU400供給PWM信號(hào)，同時(shí)通過對(duì)AIN端子連接平滑用電容器C，在基準(zhǔn)電壓電路310內(nèi)部構(gòu)成RC濾波電路。此外，具有被施加與模擬速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的直流電壓VA的電阻元件R以及熱敏電阻RTH的串聯(lián)連接體，通過該串聯(lián)連接體對(duì)AIN端子施加將直流電壓VA進(jìn)行了分壓的分壓電壓VTH。另外，在該情況下，基準(zhǔn)電壓電路310使用對(duì)輸入DIN端子的PWM信號(hào)由平滑用電容器C平滑化了的電壓重疊了對(duì)AIN端子施加的分壓電壓VTH的電壓作為基準(zhǔn)電壓VR。
以上，說明了本實(shí)施方式，但所述實(shí)施方式用于使本發(fā)明容易理解，不是用于限定于本發(fā)明來解釋的。本發(fā)明不脫離其宗旨可以進(jìn)行變更/改良，同時(shí)本發(fā)明中也包含其等價(jià)物。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)速度控制集成電路，通過控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量來控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速，其特征在于具有第一輸入端子，將以模擬量命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的模擬速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象；第二輸入端子，將以數(shù)字量命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的數(shù)字速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象；基準(zhǔn)電壓電路，生成與所述模擬速度命令信號(hào)和/或所述數(shù)字速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓；比較電路，對(duì)與所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的速度電壓和所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；以及控制信號(hào)生成電路，基于所述比較電路中的比較結(jié)果，生成并輸出用于控制所述驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量的控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)速度控制集成電路，其特征在于，將所述模擬速度命令信號(hào)設(shè)為命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的直流電壓，所述基準(zhǔn)電壓電路將施加到所述第一輸入端子的所述直流電壓設(shè)為所述基準(zhǔn)電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)速度控制集成電路，其特征在于，具有被施加了命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的直流電壓的電阻元件以及熱敏電阻的串聯(lián)連接體，將所述模擬速度命令信號(hào)作為由所述串聯(lián)連接體對(duì)所述直流電壓進(jìn)行了分壓的分壓電壓，所述基準(zhǔn)電壓電路將施加到所述第一輸入端子的所述分壓電壓設(shè)為所述基準(zhǔn)電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)速度控制集成電路，其特征在于，具有連接到所述第一輸入端子的平滑用電容器；以及與所述第二輸入端子可通信地連接的處理器，將所述數(shù)字速度命令信號(hào)作為在所述處理器中命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的脈寬調(diào)制信號(hào)，所述基準(zhǔn)電壓電路將從所述處理器輸入到所述第二輸入端子的所述脈寬調(diào)制信號(hào)由所述平滑用電容器進(jìn)行了平滑化的電壓作為所述基準(zhǔn)電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)速度控制集成電路，其特征在于，具有被施加了命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的直流電壓的電阻元件以及熱敏電阻的串聯(lián)連接體；連接到所述第一輸入端子的平滑用電容器；以及與所述第二輸入端子可通信地連接的處理器，將所述模擬速度命令信號(hào)作為由所述串聯(lián)連接體對(duì)所述直流電壓進(jìn)行了分壓的分壓電壓，所述基準(zhǔn)電壓電路將對(duì)于由平滑用電容器平滑化了從所述處理器輸入到所述第二輸入端子的所述脈寬調(diào)制信號(hào)的電壓重疊了對(duì)所述第一輸入端子施加的所述分壓電壓后的電壓作為所述基準(zhǔn)電壓。
6.如權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)所述的電機(jī)速度控制集成電路，其特征在于，所述電機(jī)速度控制集成電路是將第一電路和第二電路分別集成在一個(gè)芯片上的雙芯片的結(jié)構(gòu)，所述第一電路使所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈通電來驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)，所述第二電路具有所述第一以及所述第二輸入端子、所述基準(zhǔn)電壓電路、所述比較電路、所述控制信號(hào)生成電路，基于在所述控制信號(hào)生成電路中生成并輸出的所述控制信號(hào)控制經(jīng)由所述第一電路流入所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈的電流量，從而控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
7.如權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)所述的電機(jī)速度控制集成電路，其特征在于，所述電機(jī)速度控制集成電路將第一電路和第二電路集成在一個(gè)芯片上，所述第一電路使所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈通電來驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)，所述第二電路具有所述第一以及所述第二輸入端子、所述基準(zhǔn)電壓電路、所述比較電路、所述控制信號(hào)生成電路，基于在所述控制信號(hào)生成電路中生成并輸出的所述控制信號(hào)，控制經(jīng)由所述第一電路流過所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)線圈的電流量，從而控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高對(duì)于電機(jī)的速度命令信號(hào)的輸入種類的通用性的電機(jī)速度控制集成電路。在通過控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量來控制所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的電機(jī)速度控制集成電路中，具有第一輸入端子，將以模擬量命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的模擬速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象；第二輸入端子，將以數(shù)字量命令所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速的數(shù)字速度命令信號(hào)作為輸入對(duì)象；基準(zhǔn)電壓電路，生成與所述模擬速度命令信號(hào)和/或所述數(shù)字速度命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓；比較電路，對(duì)與所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的速度電壓和所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較；以及控制信號(hào)生成電路，基于所述比較電路中的比較結(jié)果，生成并輸出用于控制所述驅(qū)動(dòng)線圈中流過的電流量的控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H02P6/00GK1925307SQ20051011384
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者扇野廣一郎, 原島崇 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社