专利名称：无刷式直流风扇马达的限流电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为OA机器等壳体内散热用送风机、合适的无刷式直流风扇马达，特别是涉及其限流电路。
因此，在这样的电子器件壳体侧壁以及其顶部面上设置通气口，在该通气口中安装风扇马达以便将壳体内热量向外部排出。
在这样的风扇马达中，由于启动时会产生启动声音，并且在比较大型的风扇马达的情况下，该启动声音很大，因此会刺耳。
此外，作为风扇马达，在使用无刷式直流风扇马达的情况中，可知在执行启动电流的ON/OFF(导通/关闭)频率不满1kHz的开关操作的情况中，上述启动声音尤其变为刺耳声音。
但是，即使在无刷式直流风扇马达中，与使用其他马达的情况相同，作为防止在启动时以及超负荷时的过电流的产生的方法，设置限流电路。
虽然该电流设置电路适当关闭(OFF)给励磁线圈通电，但是上述启动电流的ON/OFF频率数与这样的限流电路的结构有较大关系。
图3示出了现有的无刷式直流风扇马达的限流电路。
在该图中，31是无刷式直流风扇马达(电路)32的限流电路。这里，示出了有关2相驱动马达32的限流电路31。
如图所示，无刷式直流风扇马达32具有励磁线圈L1、L2、FET T1、T2以及驱动电路DRV。这种情况中，在定子(图中没有示出)中提供励磁线圈L1、L2，并且通过FET T1、T2相互切换使励磁线圈L1、L2通电从而建立旋转磁场。转子(图中没有示出)以其中所提供的永久性磁铁在上述旋转磁场中追随旋转的方式旋转。
电路限制电路31由电阻R0-R3、电容C1、C2、比较器COM、PNP型晶体管Q2以及二极管D1、D2构成。
这里，将R0与励磁线圈L1、L2串联连接，使用能检测出在励磁线圈L1、L2中流过电流的电流检测用电阻，将同一电流置换为其两端电压VA从而将其检测出。
比较器COM在马达驱动时将来自电流检测用电阻R0侧的控制用电压VB与基准电压Vf比较，在控制用电压VB超过基准电压Vf期间内输出L(低)电平信号。此外，基准电压Vf为相当于预先设置的启动电流的允许最大值If的电压。
该比较器COM的输出信号VC为L电平时，晶体管Q1、Q2导通，将二极管D1、D2正向偏置，变为导通状态。
由此，FET T1、T2的各个栅极G通过二极管D1、D2以及晶体管Q2接地，从而，不局限于来自驱动电路DRV的控制信号的状态而使FET T1、T2截止，截止给励磁线圈L1、L2通电。即，流过励磁线圈L1、L2的电流超过启动电流的允许最大值If时进行电流限制。
上述FET T1、T2的截止状态受到控制用电压VB超过基准电压Vf的限制而持续，从而限制启动电流。如果控制用电压VB没有达到基准电压Vf，则比较器COM的输出信号变为H(高)电平，晶体管Q1、Q2截止，使二极管D1、D2反向偏置，变为不导通状态。从而，使FET T1、T2的各个栅极G解除接地状态，通过来自驱动电路DRV的信号来控制FET T1、T2，即，回复通常的旋转操作。
但是，现有技术中，马达启动时，启动电流的ON/OFF频率数不在1kHz以上，则存在所谓启动声音变为刺耳声音的问题。
对此说明，在无刷式直流风扇马达32中，如果显示出励磁线圈L1、L2的正常通电电流波形，例如，如图4(I)那样。但是，该波形(I)为励磁线圈L1、L2的合成波形，换言之，示出了电流检测用电阻R0的通电电流波形。此外，在该图4(I)中示出的启动电流的ON/OFF频率为1kHz以上。
在这样的通电电流波形(I)中，电平If为预定电流这里为启动电流的允许最大值电平时，限流电路31如果正常操作，比较器COM的输出信号VC的波形(二极管D1、D2的阳极电压波形)如图4(VC)所示。即，比较器COM的输出信号频率数(L/H电平的反转频率数)维持在1kHz以上，启动声音不会变为刺耳的声音。
但是，在上述现有技术中，将基准电压Vf设定得小。这样，由于不能控制到达励磁线圈L1、L2的通电电流的大小，不能使电流检测用电阻R0大于某个值以上，从而，不能用同电阻R0检测出可能的电压VA也变大。
其结果，通往比较器COM的控制用电压VB以及基准电压Vf也一起变小，在比较器COM中不能进行精度较高的比较操作。为此，由于容易受到例如温度变化、电源电压变化或者来自限流电路31内外的噪声等种种操作的各种杂乱因数的影响，比较器COM的输出信号VC的波形变为如图4(VC’)所示的那样。
即，图4(VC)所示波形中的H电平部分变为随机有破损的波形。这样，启动电流的ON/OFF频率数降低，即意味着变为不足1kHz，这就成为启动音变为刺耳声音的原因。
在通过外力强制停止时也会引起同样的现象，以前，希望改善这样的问题。
根据上述所期望的，本发明的目的在于能提供由于通过启动时以及外力作用强制停止时，使电流ON/OFF频率低于正常范围之下例如变为不足1kHz时所引起的刺耳声音产生的无刷式直流风扇马达限流电路。
在本发明的限流电路中，具有带有与各个开关单元串联连接的多个励磁线圈的定子，并具有永久磁铁的转子，通过前述开关单元的ON/OFF(导通/关闭)来顺次切换在前述励磁线圈中流过的电流，将对应于该励磁线圈的通电电路中加入的电流检测用电阻的两端电压的电压作为控制用电压，通过与预定的基准电压相比较的比较器的输出信号，在前述控制用电压超过前述基准电压的期间关闭给前述励磁线圈的通电，跟随由该励磁线圈产生的旋转磁场，通过前述永久磁铁旋转从而实现对前述转子旋转的无刷式直流马达的限制以及对在前述励磁线圈中流过电流的限制，其特征在于具有将其插入到前述电流检测用电阻和前述比较器之间，放大前述两端之间的电压，并作为前述控制并电压提供给前述比较器的差动放大器；以及具有分别根据前述开关单元来设置的开关单元，接收前述比较器的输出信号并在前述控制用电压超过前述基准电压之时将与产生超过该基准电压的该控制用电压的电流提供侧的前述励磁线圈串联连接的前述开关单元的控制输入端接地，并使该励磁线圈的通电关闭。
图2是示出了同样的第2实施例的电路图。
图3是示出了现有的限流电路的图。
图4是用于描述限流电路的图。
本发明的实施方式下面，基于图来描述本发明的实施例。
图1是示出了用于本发明的无刷式直流风扇马达的限流电路的第1实施例的电路图。
在该图中，11为无刷式直流风扇马达(电路)32的限流电路。这里，示出了有关2相驱动马达32的限流电路11。
如图所示，无刷式直流风扇马达32带有励磁线圈L1、L2、分别与该励磁线圈L1、L2串联连接的开关单元的FET T1、T2、以及驱动电路DRV。这种情况下，在定子上(图中没有示出)提供有励磁线圈L1、L2，通过FET T1、T2相互使使励磁线圈L1、L2切换通电从而形成旋转磁场。
转子(图中没有示出)以其中具有的永久磁铁追随上述旋转磁场而旋转的方式来旋转。此外，驱动电路DRV对应上述转子的旋转位置，给FET T1、T2的栅极(控制输入端子)G提供ON(导通)信号(H电平)，使该FET T1、T2交互地导通/截止。
限流电路11这样构成电阻R0、R2、R3、R11-R14、差动放大器AMP、比较器COM、电容C2、PNP型晶体管Q1、NPN型晶体管Q2以及二极管D1、D2。
这里，电阻R0与励磁线圈L1、L2串联连接，用能检测出在励磁线圈L1、L2中流过电流的电流检测用电阻将在该线圈L1、L2中流过的电流转换为其两端的电压VA并检测出。电容C2可用于噪声消除等。
差动放大器AMP由运算放大器组成，在其非反向输入端子+以及反向输入端子-相互之间，通过电阻R11、R12来提供上述电流检测用电阻R0的两端电压VA。此时，非反向输入端子+位于无刷式直流风扇马达32一侧，而反向输入端子-位于接地侧。
即，差动放大器AMP放大电流检测用电阻R0的两端电压VA，以便增大后面所述的基准电压Vf的设定值。并且，即使在到达非反向输入端子+以及反向输入端子-的电压信号中施加温度变化、电源电压变化等影响，由于彼此间能合适消除，所以总体上该差动放大器AMP不会受到温度变化、电源电压变化等影响，进行放大操作。
比较器COM由运算放大器组成，在其反向输入端子-上提供与上述电流检测用电阻R0两端之间电压VA对应的电压(控制用电压)，在这里为差动放大器AMP的输出电压VB，在非反向输入端子+上提供根据分压电阻(电阻R2、R3)设定的基准电压Vf。基准电压Vf是与预定的电流允许最大值，所述电流允许最大值例如是由启动时以及外力引起的强制停止时的过电流允许最大值If。
即，比较器COM在马达驱动时将来自电流检测用电阻R0的控制用电压VB与基准电压Vf比较，当控制用电压VB超过基准电压Vf之时，输出L(低)电平信号。比较器COM的输出信号VC为L电平时，晶体管Q1导通，因而由于晶体管Q2导通，使二极管D1、D2正向偏置而导通。
由此，FET T1、T2的各个栅极G通过二极管D1、D2以及晶体管Q2的集电极-发射极之间而接地。因而，FET T1、T2不受驱动电路DRV的控制信号的状态的影响而截止，关闭(阻断)对励磁线圈L1、L2的通电。即，对由于启动时以及外力所引起的强制停止时的流经励磁线圈L1、L2的超过过电流允许最大值If时的电流执行限制。
上述FET T1、T2的截止状态限于在控制用电压VB超过基准电压Vf并继续，在启动时以及外力所引起的强制停止时限制电流。
如果控制用电压VB达不到基准电压Vf，则比较器COM的输出信号VC变为H(高)电平，晶体管Q1、Q2截止，二极管D1、D2反向偏置，变为不导通。由此，使FET T1、T2的各个栅极G脱离接地状态，根据来自驱动电路DRV控制FETT1、T2。即，回复到通常的旋转操作。
这里，在上述实施例中，比较器COM上的控制用电压VB为用差动放大器AMP放大电流检测用电阻R0的两端之间的电压VA所获得的电压，不限制流向励磁线圈L1、L2的通电电流的大小，即，不增加电流检测用电阻R0，就可以将其设定得大。
由此，能够将基准电压Vf设定得大，对于比较器COM，有可能进行精度高的比较操作。其结果，很难受到例如温度变化、电源电压变化或来自限流电路31内外部的噪声等种种由操作引起的各种因素的影响，比较器COM的输出信号VC的波形不会如图4(VC’)所示的那样，可以维持如图4(VC)的波形。
启动时以及由外力引起的强制停止时所造成的电流(启动电流、强制停止时的电流)导通/截止频率不下降，即，这意味着可以保持在1kHz以上，不会发生启动时以及强制停止时造成的刺耳的声音。
此外，图1中，示出了+V为马达驱动电源，+Vcc为限流电路驱动电源。
图2是示出了用于本发明的无刷式直流风扇马达的限流电路的第2实施例的电路图。
在该图中，21为无刷式直流风扇马达(电路)32的限流电路。这里，示出了有关与图1相同的2相驱动马达32的限流电路21。
该第2实施例中，提供给由运算放大器组成的比较器COM的反向输入端子-以及非反向输入端子+的电压信号互逆，除了该比较器COM的输出端子以及FET T1、T2的栅极(控制输入端子)G相互之间的电路组成不同之外，其余与上述第1实施例相同。
在图2中，与图1相同或相应的部分采用相同的符号，并省去对其的说明，以上述区别点为中心来说明。
即，该第2实施例中，在比较器COM的反向输入端子-上提供根据分压电阻(电阻R2、R3)设定的基准电压Vf，在其非反向输入端子+上提供与上述电流检测用电阻R0两端之间电压VA对应的电压(控制用电压)VB。
此外，比较器COM的输出端子以及FET T1、T2的栅极(控制输入端子)G彼此间由二极管D21、D22、电阻R21-R24以及开关单元晶体管Q21、Q22组成。
这里，上述二极管D21的阳极与比较器COM的输出端子相连，其阴极通过电阻R21与NPN型晶体管Q21的基极相连。上述晶体管Q21其集电极通过电阻R22接地时，其集电极与FET T1的栅极G相连，其发射极接地。
上述二极管D22其阳极与比较器COM的输出端子相连，其阴极通过电阻R23与NPN型晶体管Q22的基极相连。上述晶体管Q22的集电极通过电阻R24接地时，其集电极与FET T2的栅极G相连，其发射极接地。
然后，说明有关第2实施例的操作。
到达比较器COM的控制用电压VB是用差动放大器AMP放大电流检测用电阻RO的两端间电压VA而获得的电压这一点与第1实施例相同。
比较器COM在马达驱动时，将来自电流检测用电阻R0的控制用电压VB与基准电压Vf比较，在控制用电压VB超过基准电压Vf的期间，输出H(高)电平信号。
比较器COM的输出信号VC为L电平时，二极管D21、D22正向偏置而导通，通过二极管D21、D22以及电阻R21、R22，晶体管Q21、Q22的基极分别为H电平。
因而，来自驱动电路DRV的导通信号(H电平控制信号)提供给FET T1、T2的各个栅极G时，通过被提供导通信号(H电平)的FET T1或T2的栅极G、晶体管Q21或Q22的集电极-发射极之间而接地。也就是，将与产生超过基准电压Vf的控制用电压VB(电压VA)的位于电流提供侧的励磁线圈L1或L2串联的FET T1或T2的栅极G接地。
由此，在控制用电压VB超过基准电压Vf时，FET T1、T2不受来自驱动电路DRV的控制信号的状态的影响而截止，关闭(阻断)对励磁线圈L1、L2的通电。即，对由于启动时以及外力所引起的强制停止时流经励磁线圈L1、L2的超过过电流允许最大值If时的电流执行限制。
上述FET T1、T2的截止状态限于在控制用电压VB超过基准电压Vf并继续，在启动时以及外力所引起的强制停止时限制电流。
如果控制用电压VB达不到基准电压Vf，则比较器COM的输出信号VC变为L(低)电平，二极管D21、D22反向偏置，变为不导通。使晶体管Q21、Q22的基极分别变为L电平。
由此，使FET T1、T2的各个栅极G脱离接地状态，根据来自驱动电路DRV的信号，控制FET T1、T2。即，回复到通常的旋转操作。
如上所述，在该第2实施例中，比较器COM上的控制用电压VB为用差动放大器AMP放大电流检测用电阻R0的两端之间的电压VA所获得的电压，不增加电流检测用电阻R0，就可以将其设定得大。
由此，能够将基准电压Vf设定得大，对于比较器COM，有可能进行精度高的比较操作。与第1实施例相同，不会产生启动时以及强制停止时所产生的刺耳的声音。
此外，特别在第2实施例中，控制用电压VB超过基准电压Vf的期间内，将与产生超过基准电压Vf的控制用电压VB的电流提供侧的励磁线圈L1或L2串联连接的FET T1、T2的栅极G接地，具有使对励磁线圈L1或L2的通电截止的晶体管Q21、Q22。由此，分别相对于FET T1、T2即交替地使晶体管Q21、Q22导通/截止。
因此根据第2实施例，如同现有技术以及上述第1实施例那样，FET T1、T2共同导通时，即控制用电压VB限制于满足基准电压Vf并连续，与晶体管Q1、Q2一起导通的结构相比，可以减少产生刺耳声音的因素。此外，在一个开关单元(晶体管Q21或Q22、晶体管Q1或Q2)中产生故障时，也不会丧失全部电流限制功能。
不用说，尽管在上述实施例中，在开关单元中使用了FET，在开关单元中使用了晶体管，在比较器以及差动放大器中使用了运算放大器，但是并不局限于上述例子中的任何一个。
此外，所采用的无刷式直流风扇马达也不仅仅局限于2相驱动马达。
发明效果根据如上所述的本发明，由于在励磁线圈的电流检测用电阻和比较器之间插入差动放大器，根据励磁线圈中流过电流的控制用电压、根据由于启动时以及外力引起的强制停止时等限制电流的基准电压以及比较器的比较精度都得以提高。
因而，由于启动时以及外力引起的强制停止时，通过比较器的输出信号，在控制用电压VB超过基准电压Vf的期间之时，使对于励磁线圈的通电截止并进行电流限制的情况中，即使电流导通/截止频率数不足1kHz，也能防止产生刺耳噪声。
另外，对应于与励磁线圈串联连接的开关单元来设置开关单元，在控制用电压超过基准电压的期间之时，将与产生超过基准电压的控制用电压的电流提供侧的励磁线圈串联连接的开关单元的控制输入端子接地。
根据这样的结构，由于与多个开关单元相对，各个开关单元导通/截止，因此与多个开关单元共同的开关单元导通/截止的结构相比，可以更加减少产生刺耳声音的因素，可以越发去掉刺耳的声音。
权利要求
1.一种无刷式直流限流电路，在限流电路中，带有具有多个励磁线圈的定子、具有永久磁铁的转子，顺次切换在前述励磁线圈中流过的电流，将对应于该励磁线圈的通电电路中加入的电流检测用电阻的两端的电压的电压作为控制用电压，根据与预定的基准电压进行比较的比较器的输出信号，在前述控制用电压超过前述基准电压期间，关闭给前述励磁线圈的通电，来执行对通过跟随由该励磁线圈产生的旋转磁场而使前述永久磁铁旋转从而使前述转子旋转的直流马达的限制、以及对在前述励磁线圈中流过电流的限制，其特征在于具有被插入到前述电流检测用电阻和前述比较器之间、放大前述两端之间的电压、并作为前述控制用电压提供给前述比较器的差动放大器。
2.一种无刷式直流限流电路，在限流电路中，带有与各个开关单元串联连接的多个励磁线圈，并具有永久磁铁的转子，通过前述开关单元的导通/关闭来顺次切换在前述励磁线圈中流过的电流，将对应于根据该励磁线圈的通电电路中加入的电流检测用电阻的两端的电压的电压作为控制用电压，根据与预定的基准电压进行比较的比较器的输出信号，当前述控制用电压超过前述基准电压之时，关闭给前述励磁线圈的通电，来执行对跟随由该励磁线圈产生的旋转磁场并且通过前述永久磁铁的旋转而使前述转子旋转的直流马达的限制以及对在前述励磁线圈中流过电流的限制，其特征在于具有被插入到前述电流检测用电阻和前述比较器之间、放大前述两端之间的电压、并作为前述控制用电压提供给前述比较器的差动放大器，分别根据前述开关单元来设置的开关单元接收前述比较器的输出信号，在前述控制用电压超过前述基准电压的期间，将与产生超过该基准电压的该控制用电压的电流提供侧的前述励磁线圈串联连接的前述开关单元的控制输入端接地，并使该励磁线圈的通电关闭。
全文摘要
本发明提供了在无刷式直流风扇马达启动时，通电电流的导通/截止频率数低于正常范围，例如不足1kHz，没有刺耳声音产生的限流电路。在无刷式直流马达32的励磁线圈L1、L2的通电电路中插入电流检测用电阻RO，使该电阻两端电压VA电压作为控制用电压VB，通过与根据受启动时等限制电流的基准电压Vf比较所获得的比较器COM的输出信号，在控制用电压VB超过基准电压Vf期间之时，通过截止对于励磁线圈L1、L2的通电进行电流限制的电路中，在电流检测用电阻RO和比较器COM之间插入差动放大器AMP，在比较器COM中可以提高控制用电压VB和基准电压Vf的比较精度，从而难以受到误操作因素的影响。
文档编号H02P6/12GK1407710SQ0214374
公开日2003年4月2日 申请日期2002年6月25日 优先权日2001年6月25日
发明者喜军南 申请人:美蓓亚株式会社