专利名称：马达驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种马达驱动电路。
背景技术：
在笔记本型个人计算机等电子设备中，为了冷却例如处理器等发热部件而使用风 扇马达。在驱动风扇马达时，有时为了降低风扇马达的噪音，而使用使马达线圈的驱动电流 逐渐变化的、进行所谓的软切换的马达驱动电路(例如，参照专利文献1)。专利文献1 日本特开2004-153921号公报
发明内容
发明要解决的问题另外，例如在专利文献1的马达驱动电路中，用于使马达线圈的驱动电流逐渐改 变的软切换的期间是固定的。因此，例如即使在风扇马达的转速变化的情况下，软切换的期 间也是不变的。在这种马达驱动电路中，例如当风扇马达的转速变快时，风扇马达被驱动期 间中的软切换的期间所占的比例变大。因此，有时难以使风扇马达进行期望的旋转。另一 方面，例如当风扇马达的转速变慢时，风扇马达被驱动期间中的软切换的期间所占的比例 变小。因此，有时难以平缓地改变驱动电流，从而风扇马达的噪音变大。本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够根据马达的转速来改 变软切换的期间的马达驱动电路。用于解决问题的方案为了达到上述目的，本发明的一个侧面所涉及的马达驱动电路根据具有与马达的 转速相应的频率并表示上述马达的旋转位置的彼此反相的第一位置检测信号和第二位置 检测信号，来驱动上述马达，该马达驱动电路具备第一电平移位电路，其偏移上述第一位 置检测信号和上述第二位置检测信号中的至少一个位置检测信号的电平使得与上述第一 位置检测信号相应的第一输出信号的电平高于与上述第二位置检测信号相应的第二输出 信号的电平的期间比上述第二输出信号的电平高于上述第一输出信号的电平的期间长；第 二电平移位电路，其偏移上述第一位置检测信号和上述第二位置检测信号中的至少一个位 置检测信号的电平使得与上述第一位置检测信号相应的第三输出信号的电平高于与上述 第二位置检测信号相应的第四输出信号的电平的期间比上述第四输出信号的电平高于上 述第三输出信号的电平的期间短；定时检测电路，其检测上述第一输出信号和第二输出信 号相交叉的第一定时及上述第三输出信号和第四输出信号相交叉的第二定时；以及输出电 路，其仅在包含第三定时的、上述第一定时与上述第二定时之间的期间，将用于使上述马达 的线圈的驱动电流逐渐变化的指示信号输出给驱动上述线圈的驱动电路，其中，在该第三 定时，上述第一位置检测信号和第二位置检测信号相交叉。发明的效果能够提供一种能够根据马达的转速来改变软切换的期间的马达驱动电路。
图1是表示作为本发明的一个实施方式的马达驱动IC 10的结构的图。图2是表示软切换期间生成电路21的一个实施方式的图。图3是表示偏置电流生成电路50以及电平移位电路51、52的一个实施方式的图。图4是用于说明软切换期间生成电路21的动作的图。图5是用于说明PWM信号生成电路90的动作的图。图6是用于说明马达驱动IC 10的动作的图。附图标记说明10 马达驱动IC ；11 单相马达；12 霍尔元件；20、53、54 比较器；21 软切换期 间生成电路；22 驱动电路；25A、25B 匪OS晶体管；26A、26B =PMO S晶体管；30 ；34 端子； 50 偏置电流生成电路；51、52 电平移位电路；55 反相器；56 =AND电路(与电路)；60 62、74、84 电阻；63 电流源；64 :NPN 晶体管；65、66、70 73、80 83 :PNP 晶体管；90 :P丽 信号生成电路；91 切换电路。
具体实施例方式根据本说明书以及所附附图的记载，至少明确了以下事项。图1是表示作为本发明的一个实施方式的马达驱动IC 10的结构的图。例如，在 笔记本型个人计算机等电子设备中，马达驱动IC 10安装在用于冷却处理器等发热部件的 风扇马达中。马达驱动IC 10例如是驱动用于使冷却用的风扇旋转的单相马达11的电路，包括 比较器20、软切换期间生成电路21、驱动电路22、NM0 S晶体管25A、25B、PM0 S晶体管2&k、 26B以及端子30 34。霍尔元件12输出与单相马达11中的转子(未图示)的旋转位置相应的霍尔信号 VH 1(第一位置检测信号)、VH2(第二位置检测信号)。此外，霍尔元件12输出频率根据风 扇马达的转速而变化且彼此反相的霍尔信号VH 1、VH2。另外，本实施方式的霍尔信号VH 1、VH2是振幅为规定的电压电平的正弦波的信号，被分别输出到端子30和31。比较器20对霍尔信号VH 1、VH2的电平进行比较，并生成信号Vf g，该信号Vfg的 频率根据单相马达11的转速而变化。此外，信号Vfg是所谓的re信号，当霍尔信号VHI的 电平高于霍尔信号VH2的电平时，信号Vfg变为低电平(以下称为“L”电平)，当霍尔信号 VH 1的电平低于霍尔信号VH2的电平时，信号Vfg变为高电平(以下称为“H”电平)。软切换期间生成电路21根据在软切换期间生成电路21的内部生成的电压Vb以 及被输入的霍尔信号VH 1、VH2来生成信号Vssw，该信号Vssw用于指示使驱动电路22对 单相马达11进行软切换的期间。图2是表示软切换期间生成电路21的结构例的图。软切换期间生成电路21包括 偏置电流生成电路50、电平移位电路51、52、比较器53、54、反相器55以及AND电路56。偏置电流生成电路50是生成与电压Vb相应的偏置电流Λ的电路，例如图3所示 那样包括电阻60 62、电流源63、NPN晶体管64以及PNP晶体管65、66。电阻60、61例如串联连接在马达驱动IC 10的电源电压Vcc与接地端GND之间，生成将电源电源Vcc分压得到的电压Vb。另外，将电阻60和电阻61连接的节点与端子32和 PNP晶体管65的基极相连接。因此，例如通过在马达驱动IC 10的外部将电阻(未图示) 与端子32相连接，能够改变电压Vb。由于在PNP晶体管65的发射极上连接电流源63，因此PNP晶体管65和电流源63 构成发射极跟随器。因而，从PNP晶体管65的发射极输出与电压Vb相应的电压Vx。向NPN 晶体管64的基极施加电压Vx，在NPN晶体管64的发射极上连接电阻62作为发射极电阻。 并且，在NPN晶体管64的集电极上连接PNP晶体管66，该PNP晶体管66连接有二极管。因 此，在NPN晶体管64中生成与电压Vx和电阻62的电阻值相应的偏置电流rt。当生成了偏置电流rt时，电平移位电路51(第一电平移位电路)分别对霍尔信 号VH1、VH2各自的电平进行移位，来生成与霍尔信号VHl相应的输出信号Vl和与霍尔信号 VH2相应的输出信号V2。电平移位电路51包括PNP晶体管70 73以及电阻74。PNP晶体管70、73各自的基极连接在连接有二极管的PNP晶体管66的基极上，因 此PNP晶体管66、70、73构成电流镜。因而，PNP晶体管70、73分别生成与偏置电流Λ相 应的电流II、12。此外，在本实施方式中，设将PNP晶体管70、73的大小设计成相等，以使 电流II、12的电流值都为IA。向PNP晶体管71 (第一晶体管)的基极输入霍尔信号VH1，在PNP晶体管71的发 射极上连接有电阻74(第一电阻)的一端。另外，在电阻74的另一端上连接PNP晶体管 70(第一偏置电流源)的集电极，因此经由电阻74向PNP晶体管71提供电流II。其结果， PNP晶体管70、71以及电阻74构成所谓的发射极跟随器。在此，例如当将PNP晶体管71的 基极-发射极电压设为0. 7V时，PNP晶体管71的发射极电压Vel为Vel = VH1+0. 7。另 外，当将电阻74的电阻值设为RA时，在连接PNP晶体管70和电阻74的节点处产生的输出 信号Vl为Vl = Vel+RAXIA = VH 1+0. 7+RAXIA— (1)。向PNP晶体管72 (第二晶体管)的基极输入霍尔信号VH2，在PNP晶体管72的发 射极上连接有PNP晶体管73 (第二偏置电流源)的集电极。因此，向PNP晶体管72提供电 流12，PNP晶体管72、73构成发射极跟随器。例如，当将PNP晶体管72的基极-发射极电 压设为0. 7V时，在连接PNP晶体管72和PNP晶体管73的节点处产生的输出信号V2为V2 = VH2+0. 7— (2) 如上所述，霍尔信号VH1、VH2是振幅为规定的电压电平的正弦波的信号。因此，电 平移位电路51对霍尔信号VH1、VH2的电平进行移位，以使输出信号V 1的直流电平比输出 信号V2的直流电平高RAX IA。当生成了偏置电流Λ时，电平移位电路52 (第二电平移位电路)分别对霍尔信号 VHU VH2各自的电平进行移位，来生成与霍尔信号VH 1相应的输出信号V3和与霍尔信号 VH2相应的输出信号V4。电平移位电路52包括PNP晶体管80 83以及电阻84。与PNP 晶体管70、73同样地，PNP晶体管80、83与PNP晶体管66构成电流镜。因此，PNP晶体管 80、83分别生成与偏置电流Λ相应的电流13、14。此外，在本实施方式中，设将PNP晶体管 80,83的大小设计成相等，以使电流13、14的电流值为上述的IA。PNP晶体管80、81的结构与PNP晶体管72、73的结构相同。因此，例如当将PNP晶 体管81的基极-发射极电压设为0. 7V时，在连接PNP晶体管80 (第三偏置电流源)和PNP晶体管81 (第三晶体管)的节点处产生的输出信号V3为V3 = VH1+0. 7... (3)。另外，PNP晶体管82、83以及电阻84的结构与PNP晶体管70、71以及电阻74的结 构相同。因此，例如当将PNP晶体管82(第四晶体管)的基极-发射极电压设为0.7V时， PNP晶体管82的发射极电压Ve2为Ve2 = VH2+0. 7。另外，当将电阻84的电阻值设为RA 时，在连接PNP晶体管83(第四偏置电流源)和电阻84(第二电阻)的节点处产生的输出 信号V4为V4 = Ve2+RAXIA = VH2+0. 7+RAXIA— (4)。因此，电平移位电路52对霍尔信号VH1、VH2的电平进行移位，以使输出信号V4的 直流电平比输出信号V3的直流电平高RAX IA。比较器53 (第一比较电路)应检测输出信号VI、V2相交叉的定时，比较输出信号 VI、V2的电平。具体地说，当输出信号Vl的电平高于输出信号V2的电平时，输出L电平 的比较信号Vcl，当输出信号Vl的电平低于输出信号V2的电平时，输出H电平的比较信号 Vcl0比较器54(第二比较电路)应检测输出信号V3、V4相交叉的定时，比较输出信号 V3、V4的电平。具体地说，当输出信号V3的电平高于输出信号V4的电平时，输出L电平 的比较信号Vc2，当输出信号V3的电平低于输出信号V4的电平时，输出H电平的比较信号 Vc2。此外，比较器5354相当于定时检测电路。反相器55将比较信号Vcl的逻辑电平反转。AND电路56运算比较信号Vc2与反 相器阳的输出的逻辑积，将运算结果作为信号Vssw进行输出。此外，反相器55、AND电路 56相当于输出电路。在此，参照图4说明软切换期间生成电路21的动作。此外，在此设为偏置电流生 成电路50生成了偏置电流rt。当如图4的最上部所示的霍尔信号VH1、VH2被输入到电平移位电路51时，霍尔信 号VH1、VH2被移位，以使输出信号Vl的直流电平比输出信号V2的直流电平高RAX IA。同 样地，在电平移位电路52中，霍尔信号VH1、VH2被移位，以使输出信号V4的直流电平比输 出信号V3的直流电平高RAX IA。其结果，在输出信号Vl的电平高于输出信号V2的电平的定时tlO，比较信号Vcl 变为L电平，在输出信号Vl的电平低于输出信号V2的电平的定时tll，比较信号Vcl变为 H电平。另外，在输出信号V3的电平高于输出信号V4的电平的定时t20，比较信号Vc2变为 L电平，在输出信号V3的电平低于输出信号V4的电平的定时t21，比较信号Vc2变为H电 平。另外，信号Vssw只在比较信号Vcl为L电平且比较信号Vc2为H电平的情况下变为H 电平。因此，例如在定时tlO t20的期间TA和定时t21 tll的期间TB，信号Vssw为H 电平。此外，根据图4可知，信号Vssw在霍尔信号VH1、VH2相交叉的定时t30、t31的前后 成为H电平。也就是说，信号Vssw为H电平的期间包含霍尔信号VH1、VH2相交叉的定时。图1示出的驱动电路22根据信号Vfg、VssW，驱动构成所谓的H桥电路的NMOS晶 体管25A、25B以及PMO S晶体管^AJ6B。具体地说，驱动电路22控制H桥电路的各MOS 晶体管，改变驱动单相马达11的马达线圈L的驱动电流Idr。此外，驱动电路22以及构成 H桥电路的NMOS晶体管25A、25B、PM0S晶体管^A、26B相当于驱动电路。
驱动电路22包括PWM(Pulse Width Modulation 脉宽调制)信号生成电路90和 切换电路91。PWM信号生成电路90根据信号Vfg、VssW生成H电平的占空比发生变化的PWM信 号。具体地说，如图5所示，PWM信号生成电路90在信号Vssw为L电平的情况下生成规定 占空比的P丽信号。另外，P丽信号生成电路90在信号Vssw为H电平时，例如每经过P丽 信号的一个周期就使占空比减小一半，直到信号Vfg的逻辑电平变化为止。然后，PWM信号 生成电路90在信号Vfg的逻辑电平变化后，例如每经过PWM信号的一个周期就使占空比加 倍，直到信号Vssw变为L电平为止。切换电路91在信号Vfg为H电平的情况下，例如导通PMOS晶体管2从，截止NMOS 晶体管25A和PMOS晶体管^B，并且利用PWM信号切换NMOS晶体管25B。因此，在单相马 达11的马达线圈L中，驱动电流Idr从端子33流向端子34。另外，切换电路91在信号Vfg为L电平的情况下，例如导通PMO S晶体管^B，截 止NMO S晶体管25B和PMOS晶体管26A，并且利用PWM信号切换NMO S晶体管25A。因此，在马达线圈L中，驱动电流Idr从端子34流向端子33。(马达驱动IC10的动作)在此，说明马达驱动IC 10的动作。此外，在此将NMO S晶体管25B的栅极电压设 为电压Vgl，将NMOS晶体管25A的栅极电压设为电压Vg2。并且，将根据上述规定占空比的 PWM信号来切换NMOS晶体管25B时的驱动电流Idr的电流值设为Ix，将切换NMO S晶体管 25A时的驱动电流Idr的电流值设为-Ix。当与单相马达11的转速相应的频率的霍尔信号VHl、VH2被输入到马达驱动IC 10 时，如上所述，在信号Vfg的逻辑电平变化的定时前后，信号Vssw为H电平。例如如图6所 示，在信号Vfg为H电平、信号Vssw为L电平时，切换电路91利用规定占空比的PWM信号 来切换NMO S晶体管25B。因此，电压Vgl与PWM信号同样地发生变化，在时刻tlOO之前， 驱动电流Idr的电流值为Ix。然后，在时刻tlOO信号Vssw变为H电平时、即软切换的期间 开始时，PWM信号的占空比减小。因此，电压Vgl为H电平的期间也变短，驱动电流Idr的 电流值逐渐减小。此外，在时刻tlOO tllO的期间，信号Vfg是H电平，因此虽然驱动电 流Idr的电流值减小，但是驱动电流Idr仍从端子33流向端子34。在时刻t 110信号Vfg变为L电平时，切换电路91控制匪OS晶体管25A、25B、PM0S 晶体管^AJ6B，以使驱动电流Idr流动的方向变为从端子34流向端子33的方向。另外， 此时，如上所述那样对NMOS晶体管25A进行切换的PWM信号的占空比增大，因此电压Vg2 成为H电平的期间逐渐变长。因而，从端子34流向端子33的驱动电流Idr的电流值也逐 渐增大。然后，在时刻tl20信号Vssw变为L电平时、即软切换的期间结束时，PWM信号的 占空比变为规定占空比。其结果，在时刻tl20，驱动电流Idr的电流值变为-Ix。之后，在 马达驱动IC 10中重复同样的动作。以上说明了本实施方式的马达驱动IC 10。例如图4所示，电平移位电路51对霍 尔信号VH1、VH2的电平进行移位，以使输出信号Vl的电平高于输出信号V2的电平的期间 比输出信号V2的电平高于输出信号Vl的电平的期间长。另外，电平移位电路52对霍尔信 号VH1、VH2的电平进行移位，以使输出信号V3的电平高于输出信号V4的电平的期间比输 出信号V4的电平高于输出信号V3的电平的期间短。比较器53检测输出信号V1、V2相交叉的定时(例如，定时tlO)，比较器M检测输出信号V3、V4相交叉的定时(例如，定时t20)。 并且，反相器55和AND电路56仅在比较器53检测出的定时与由比较器M检测出的定时 之间的期间(例如，期间TA)，将用于使驱动电流Idr逐渐变化的信号、即表示软切换期间的 H电平的信号Vssw输出给驱动电路22。在这种马达驱动IC 10中，例如即使在霍尔信号VH1、VH2的频率变化的情况下，输 出信号V1、V2的直流电平之差以及输出信号V3、V4的直流电平之差也不变化。因此，例如 当霍尔信号VH1、VH2的频率变高时，例如期间TA变短。另一方面，当霍尔信号VH1、VH2的 频率变低时，例如期间TA变长。因此，在马达驱动IC 10中，用于确定软切换的期间的、信 号Vssw为H电平的期间会根据霍尔信号VH1、VH2的频率而变化。因而，马达驱动IC 10能 够根据单相马达11的转速来改变软切换的期间。也就是说，马达驱动IC 10能够将单相马 达11设为期望的转速的同时抑制产生的噪音。另外，通过比较器53比较输出信号VI、V2的电平，能够可靠地检测输出信号VI、 V2相交叉的定时。并且，通过比较器M比较输出信号V3、V4的电平，能够可靠地检测输出 信号V3、V4相交叉的定时。另外，马达驱动IC 10仅在信号Vssw为H电平的期间进行软切换。如上所述，根据 输出信号VI、V2相交叉的定时以及输出信号V3、V4相交叉的定时来确定信号Vssw为H电 平的期间TA。例如能够通过改变电阻74的电阻值、电流Il的电流值，来自由地设定输出信 号VI、V2相交叉的定时。同样地，例如能够通过改变电阻84的电阻值、电流14的电流值， 来自由地设定输出信号V3、V4相交叉的定时。因此，通过使用本实施方式的电平移位电路 51、52，能够自由地设定软切换的期间。其结果，例如也能够根据马达线圈L的种类、霍尔元 件12的特性，自由地设定软切换期间。另外，电平移位电路51、52中所生成的电流Il 14的电流值都是IA。因此，在本 实施方式中，仅调整电阻74、84的电阻值就能够设定软切换的期间。另外，在本实施方式中，电阻74的电阻值和电阻84的电阻值都是RA。因此，能够 使软切换的期间中的使驱动电流Idr减小的期间(例如，定时tlO t30的期间)与使驱 动电流Idr增大的期间(例如，定时t30 t20的期间)一致。因此，例如与驱动电流Idr 的减小、增大期间不同的情况相比，能够使驱动电流Idr更连续地变化。此外，上述实施例是用于容易地理解本发明，而不是限定地解释本发明的实施例。 本发明可以在不脱离其宗旨的情况下进行变更、改良，并且本发明也包含其等价物。例如也可以是，取代电平移位电路51，而采用发射极跟随器对霍尔信号VH 1的电 平进行移位、对霍尔信号VH2的电平不进行移位，这样输入到比较器53。还可以是，取代电 平移位电路52，而采用发射极跟随器对霍尔信号VH2的电平进行移位、对霍尔信号VH 1的 电平不进行移位，这样输入到比较器53。即使在这种结构的情况下，也能够根据单相马达 11的转速来改变软切换的期间。
权利要求
1.一种马达驱动电路，其根据彼此反相的第一位置检测信号和第二位置检测信号来驱 动上述马达，该第一位置检测信号和第二位置检测信号具有与马达的转速相应的频率并表 示上述马达的旋转位置，上述马达驱动电路的特征在于，具备第一电平移位电路，其对上述第一位置检测信号和上述第二位置检测信号中的至少一 个位置检测信号的电平进行移位，以使与上述第一位置检测信号相应的第一输出信号的电 平高于与上述第二位置检测信号相应的第二输出信号的电平的期间比上述第二输出信号 的电平高于上述第一输出信号的电平的期间长；第二电平移位电路，其对上述第一位置检测信号和上述第二位置检测信号中的至少一 个位置检测信号的电平进行移位，以使与上述第一位置检测信号相应的第三输出信号的电 平高于与上述第二位置检测信号相应的第四输出信号的电平的期间比上述第四输出信号 的电平高于上述第三输出信号的电平的期间短；定时检测电路，其检测上述第一输出信号与上述第二输出信号相交叉的第一定时及上 述第三输出信号与第四输出信号相交叉的第二定时；以及输出电路，其仅在包含第三定时的、上述第一定时与上述第二定时之间的期间，将用 于使上述马达的线圈的驱动电流逐渐变化的指示信号输出给驱动上述线圈的驱动电路，其 中，上述第三定时是上述第一位置检测信号与第二位置检测信号相交叉的定时。
2.根据权利要求1所述的马达驱动电路，其特征在于， 上述定时检测电路包括第一比较电路，其比较上述第一输出信号和第二输出信号的电平来检测上述第一定 时；以及第二比较电路，其比较上述第三输出信号和第四输出信号的电平来检测上述第二定时。
3.根据权利要求1或2所述的马达驱动电路，其特征在于， 上述第一电平移位电路包括第一晶体管，其控制电极被输入上述第一位置检测信号； 第一电阻，其一端与上述第一晶体管的输出电极相连接；第一偏置电流源，其与上述第一电阻串联连接来从上述第一电阻的另一端输出上述第 一输出信号；第二晶体管，其控制电极被输入上述第二位置检测信号；以及 第二偏置电流源，其与上述第二晶体管串联连接来从上述第二晶体管的输出电极输出 上述第二输出信号，上述第二电平移位电路包括第三晶体管，其控制电极被输入上述第一位置检测信号；第三偏置电流源，其与上述第三晶体管串联连接来从上述第三晶体管的输出电极输出 上述第三输出信号；第四晶体管，其控制电极被输入上述第二位置检测信号； 第二电阻，其一端与上述第四晶体管的输出电极相连接；以及 第四偏置电流源，其与上述第二电阻串联连接来从上述第二电阻的另一端输出上述第 四输出信号。
4.根据权利要求3所述的马达驱动电路，其特征在于，上述第一偏置电流源至第四偏置电流源生成相同电流值的电流。
5.根据权利要求4所述的马达驱动电路，其特征在于， 上述第一电阻的电阻值与上述第二电阻的电阻值相同。
全文摘要
本发明提供一种能够根据马达的转速来改变软切换的期间的马达驱动电路。其中，第一电平移位电路对第一和第二位置检测信号中的至少一个电平进行移位，以使第一输出信号的电平高于第二输出信号的电平的期间比第二输出信号的电平高于第一输出信号的电平的期间长；第二电平移位电路对第一和第二位置检测信号中的至少一个电平进行移位，以使与第三输出信号的电平高于第四输出信号的电平的期间比第四输出信号的电平高于第三输出信号的电平的期间短；定时检测电路检测第一定时及第二定时；输出电路仅在包含第三定时的、第一定时与第二定时之间的期间，将用于使马达的线圈的驱动电流逐渐变化的指示信号输出给驱动线圈的驱动电路。
文档编号H02P6/08GK102136819SQ20111002498
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年1月22日
发明者中畑雅裕, 今井敏行 申请人:三洋半导体株式会社, 三洋电机株式会社