专利摘要:
本發明係為去除附著於冷卻風扇之灰塵。複數個比較器CMPU~CMPW分別針對複數個線圈LU~LW之每一個而設置,將產生於對應之線圈之一端的反電動勢VU~VW與複數個線圈之中點電壓VCOM進行比較而生成表示比較結果之反電動勢檢測信號BEMFU~BEMFW。驅動信號合成電路14基於複數個比較器CMPU~CMPW之輸出而生成用以驅動風扇馬達6進行下述動作之驅動控制信號S4:(i)於風扇馬達6之驅動開始後之特定反轉期間之內,使風扇馬達6向與正常運轉時相反之方向旋轉;(ii)其後,於制動期間之內,對風扇馬達6施加制動;(iii)於接下來之正常驅動期間,使風扇馬達6向正常運轉時之方向旋轉。驅動電路16基於驅動控制信號S4而驅動風扇馬達6。
公开号:TW201304394A
申请号:TW101104438
申请日:2012-02-10
公开日:2013-01-16
发明作者:Shinsuke Sano;Toshiya Suzuki
申请人:Rohm Co Ltd;
IPC主号:F04D27-00
专利说明:
風扇馬達驅動裝置及使用其之冷卻裝置
本發明係關於一種風扇馬達驅動技術。
隨著近年來之個人電腦或工作站之高速化,CPU(Central Processing 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)之動作速度不斷提高。此種LSI隨著其動作速度、即時脈頻率變高,發熱量亦變大。來自LSI之發熱存在導致該LSI本身熱失控、或對周圍之電路產生影響之問題。因此,以LSI為代表之發熱體(以下,稱為LSI)之適當之熱冷卻成為極其重要之技術。
作為用以冷卻LSI之技術之一例,有利用冷卻風扇之風冷式之冷卻方法。於該方法中,例如與LSI之表面對向地配置冷卻風扇,使冷空氣吹向LSI表面。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平7-31190號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-284868號公報
若冷卻風扇之停止狀態持續較長時間,則有灰塵等附著於冷卻風扇而使冷卻風扇之壽命縮短之虞。
本發明係鑒於此種狀況而完成者,其一態樣之例示性之目的之一在於提供一種可去除冷卻風扇之灰塵之風扇馬達驅動裝置。
本發明之一態樣係關於一種具有複數個線圈之多相無感測器風扇馬達之驅動裝置。該驅動裝置包括:複數個比較器,其分別針對複數個線圈之每一個而設置,且將產生於各自對應之線圈之一端的反電動勢與複數個線圈之中點電壓進行比較而生成表示比較結果之反電動勢檢測信號;驅動信號合成電路,其基於複數個比較器之輸出而生成用以驅動風扇馬達進行下述動作之驅動控制信號:(i)於風扇馬達之驅動開始後之特定反轉期間,使風扇馬達向與正常運轉時相反之方向旋轉,(ii)其後,於制動期間,對風扇馬達施加制動,(iii)於接下來之正常驅動期間,使風扇馬達向正常運轉時之方向旋轉;及驅動電路,其基於驅動控制信號而驅動風扇馬達。
根據該態樣,於風扇馬達正常運轉之前使風扇馬達向與正常運轉相反之方向旋轉,藉此可自風扇去除灰塵等附著物。而且,即便於反轉後之制動期間,亦可藉由使風扇馬達減速之轉矩而去除附著物。
驅動信號合成電路亦可包括:第1控制圖案生成部,其輸出於使風扇馬達向第1方向旋轉時所利用之第1控制圖案;第2控制圖案生成部,其輸出於使風扇馬達向與第1方向相反之第2方向旋轉時所利用之第2控制圖案;及合成部,其於使風扇馬達向第1方向旋轉時,與複數個比較器之輸出信號同步地,基於第1控制圖案而生成驅動控制信號,於使風扇馬達向第2方向旋轉時,與複數個比較器之輸出信號同步地,基於第2控制圖案而生成驅動控制信號。
一態樣之驅動電路更包括正轉、反轉控制部,該正轉、反轉控制部接收指定正常運轉時之馬達之旋轉方向的方向控制信號,並基於該方向控制信號而切換風扇馬達之旋轉方向。
本發明之其他態樣係冷卻裝置。該裝置包括:無感測器風扇馬達;及驅動無感測器風扇馬達之上述任一態樣之馬達驅動裝置。
再者,將以上構成要素之任意組合或本發明之構成要素或表現於方法、裝置、系統等之間相互調換而得者作為本發明之態樣亦有效。
根據本發明之一態樣,可較佳地去除附著於風扇馬達之異物。
以下,以較佳之實施形態為基礎,一面參照圖式一面說明本發明。對各圖式所示之相同或同等之構成要素、構件、處理標註相同符號,並適當省略重複之說明。又,實施形態並非限定發明而為例示,且實施形態所記述之所有特徵或其組合未必為發明之本質者。
於本說明書中,所謂「構件A與構件B連接之狀態」係指除構件A與構件B實體上直接連接之情形之外,亦包含構件A與構件B經由不對該等之電性連接狀態產生實質性影響或不損害由該等之結合所發揮之功能或效果的其他構件間接地連接之情形。
同樣地,所謂「構件C設置於構件A與構件B之間之狀態」係指除構件A與構件C、或構件B與構件C直接地連接之情形之外,亦包含經由不對該等電性連接狀態產生實質性影響、或不損害由該等結合所發揮之功能或效果的其他構件而間接地連接之情形。
關於本發明之實施形態,以搭載於個人電腦或工作站等電子計算機、且用以驅動用以冷卻CPU等之風扇馬達之風扇馬達驅動裝置為例進行說明。
首先,參照圖1對實施形態之驅動裝置100整體之構成進行說明。驅動裝置100搭載於具有無感測器之風扇馬達之冷卻裝置,且驅動風扇馬達。圖1係表示實施形態之包括冷卻裝置4之電子機器1之構成的方塊圖。
電子機器1係個人電腦、工作站等計算機、或者冰箱或電視等家電產品,且包括冷卻對象例如CPU 2。冷卻裝置4藉由送風而冷卻CPU 2。
冷卻裝置4包括驅動裝置100及風扇馬達6。風扇馬達6係接近於冷卻對象CPU 2而配置。驅動裝置100基於用以指示風扇馬達6之轉矩(轉速)之控制輸入信號(以下,僅稱為控制信號)S1而驅動風扇馬達6。冷卻裝置4係經模組化後市售、流通。
風扇馬達6係3相交流馬達,且包括星形接線之U相、V相、L相之線圈LU、LV、LW、及未圖示之永久磁鐵。於本實施形態中,風扇馬達6之極數為4個。
驅動裝置100係積體化於一個半導體基板上之功能IC(Integrated Circuit,積體電路)。對電源端子ICVDD供給電源電壓,對接地端子ICGND供給接地電壓。
驅動裝置100包括反電動勢(BEMF,Back ElectroMotive Force)檢測電路10、PWM(pulse width modulation,脈寬調變)信號生成電路12、驅動信號合成電路14、驅動電路16、轉速信號生成電路20、及正轉、反轉控制部21。
PWM信號生成電路12根據風扇馬達6之目標轉矩、換言之根據目標轉速而輸出經脈寬調變之PWM控制信號S2。亦可自驅動裝置100之外部根據馬達之目標轉矩而對PWM信號生成電路12輸入經脈寬調變之控制信號S1,且該PWM信號生成電路12將其作為PWM控制信號S2輸出。或者PWM信號生成電路12亦可接收與利用熱敏電阻等而獲得之周圍溫度Ta對應之類比電壓,生成具有與類比電壓對應之占空比之PWM控制信號S2。或者PWM信號生成電路12亦可自CPU等主處理器接收表示占空比之數位信號,生成與數位信號對應之PWM控制信號S2。
BEMF檢測電路10將產生於星形接線之U、V、W相之線圈LU、LV、LW各自之一端之反電動勢VU、VV、VW與產生於3個線圈之共用連接節點N1之中點電壓VCOM進行比較,每隔電角度60度就生成經確證之旋轉檢測信號S3。例如,BEMF檢測電路10包括針對每個U、V、W相而設置之比較器(未圖示)。各比較器將產生於對應之相之線圈之一端的線圈電壓(反電動勢)VU、VV、VW與中點電壓VCOM進行比較而生成表示比較結果之信號。藉由對自各相之比較器輸出之信號進行邏輯合成而生成旋轉檢測信號S3。
驅動信號合成電路14接收旋轉檢測信號S3及控制信號S2,並將該等合成而生成驅動控制信號S4。又,驅動信號合成電路14於驅動裝置100之電源接通後立即切換風扇馬達6之驅動順序。
驅動電路16根據驅動控制信號S4而對線圈LU、LV、LW各自之一端施加驅動電壓。驅動電路16既可對風扇馬達6進行BTL驅動,亦可根據輸入信號S1進行PWM驅動。
轉速信號生成電路20每隔風扇馬達6之機械角(馬達角)180度,即風扇馬達6每旋轉1/2圈就生成遷移之轉速信號FG,且自FG端子輸出。
正轉、反轉控制部21接收來自外部之方向控制信號FR。冷卻裝置4可根據方向控制信號FR而設定風扇馬達6之正常運轉時之旋轉方向。正轉、反轉控制部21將與方向控制信號FR所表示之旋轉方向對應之信號S7輸出至驅動信號合成電路14。例如,於方向控制信號FR指示第1方向時,信號S7為低位準,而於方向控制信號FR指示第2方向時,信號S7為高位準。
驅動信號合成電路14基於來自BEMF檢測電路10之旋轉檢測信號S3,以如下順序生成用以驅動風扇馬達6之驅動控制信號S4。
(i)於驅動裝置100之電源接通後、即於風扇馬達6之驅動開始後之特定反轉期間之內,使風扇馬達6向與正常運轉時相反之方向旋轉。
(ii)其後,於制動期間,對反轉之風扇馬達6施加制動,使風扇馬達6之旋轉減速。
(iii)於接下來之正常驅動期間,使風扇馬達6向正常運轉時之方向旋轉。
如上所述,圖1之驅動裝置100可根據方向控制信號FR而設定正常運轉時之旋轉方向。即,於方向控制信號FR於正常運轉時指示第1方向時,驅動信號合成電路14於反轉期間,以使風扇馬達6向第2方向旋轉之方式生成驅動控制信號S4。於接下來之制動期間,使風扇馬達減速,於正常驅動期間,以使風扇馬達6向第1方向旋轉之方式生成驅動控制信號S4。
相反地,於方向控制信號FR於正常運轉時指示第2方向時,驅動信號合成電路14於反轉期間,以使風扇馬達6向第1方向旋轉之方式生成驅動控制信號S4。於接下來之制動期間,使風扇馬達減速,於正常驅動期間,以使風扇馬達6向第2方向旋轉之方式生成驅動控制信號S4。
以上為冷卻裝置4之整體構成。對驅動信號合成電路14之具體構成進行說明。圖2係表示圖1之驅動裝置100之具體之構成例的電路圖。
BEMF檢測電路10包括複數個比較器CMPU~CMPW、及旋轉檢測信號生成部11。複數個比較器CMPU~CMPW分別針對風扇馬達6之線圈LU~LW之每一個而設置。各比較器CMPU~CMPW將產生於各自對應之線圈LU~LW之一端的反電動勢VU~VW與複數個線圈LU~LW之中點電壓VCOM進行比較而生成表示比較結果之反電動勢檢測信號BEMFU~BEMFW(以下,稱為檢測信號)。
旋轉檢測信號生成部11藉由接收各相之檢測信號BEMFU~BEMFW並對該等進行邏輯合成而生成旋轉檢測信號S3。旋轉檢測信號生成部11亦可作為合成部94之一部分而構成。
驅動信號合成電路14包括第1控制圖案生成部90、第2控制圖案記憶體92、及合成部94。第1控制圖案生成部90輸出於使風扇馬達6向第1方向旋轉時所利用之第1控制圖案PAT1。第2控制圖案記憶體92輸出於使風扇馬達6向第2方向旋轉時所利用之第2控制圖案PAT2。第1控制圖案PAT1及第2控制圖案PAT2亦可分別包含記述應對於風扇馬達6之各相U、V、W之線圈LU~LW提供信號之順序之資料並儲存於ROM(Read Only Memory,唯讀記憶體)等。合成部94係與旋轉檢測信號S3同步地讀出第1控制圖案PAT1或第2控制圖案PAT2。
合成部94於使風扇馬達6向第1方向旋轉時,與複數個比較器CMPU~CMPW之輸出信號同步地,換言之與旋轉檢測信號S3同步地基於第1控制圖案PAT1而生成驅動控制信號S4。合成部94於使風扇馬達6向第2方向旋轉時,與複數個比較器CMPU~CMPW之輸出信號同步地,換言之與旋轉檢測信號S3同步地基於第2控制圖案PAT2而生成驅動控制信號S4。合成部94對第1控制圖案PAT1、或第2控制圖案PAT2與PWM控制信號S2進行合成而生成驅動控制信號S4。
以上為驅動裝置100之構成。繼而說明其動作。圖3係表示圖1之冷卻裝置4之狀態遷移之波形圖。圖4係表示圖1之冷卻裝置4之驅動波形的圖。
若於驅動裝置100關機之狀態下供給電源電壓Vdd,則風扇馬達6之驅動開始。
(i)首先,成為反轉期間T1。驅動裝置100藉由基於控制圖案PAT之無感測器驅動,而將圖4所示之輸出信號U~W提供給風扇馬達6,使風扇馬達6向與正常運轉時為相反方向之反轉方向旋轉。反轉期間T1係例如3秒左右。
(ii)於制動期間T2,驅動裝置100藉由使提供給風扇馬達6之驅動信號固定而對風扇馬達6施加制動。藉由該制動控制,風扇馬達6自向反轉方向旋轉之狀態開始減速。
(iii)於接下來之正常驅動期間T3,驅動裝置100藉由基於控制圖案PAT之無感測器驅動而將圖4所示之輸出信號U~W提供給風扇馬達6,使風扇馬達6向正常運轉時之方向旋轉。藉此,冷卻CPU 2。
以上為冷卻裝置4之動作。
根據該冷卻裝置4,可藉由在剛啟動後之反轉期間T1使風扇馬達6向與正常旋轉方向相反之方向旋轉而將附著於風扇馬達6之灰塵等異物去除。
未被去除而殘留之附著物以與風扇相同之轉速即速度進行慣性運動。於該狀態下,藉由施加制動而以使附著於風扇之灰塵脫離風扇之方式施加力。以此種方式可進而於制動期間T2去除於反轉期間T1殘留之附著物。
可藉由將附著於風扇之灰塵等去除而延長冷卻裝置4本身之壽命。又,因冷卻裝置4之性能不易惡化,故可抑制作為冷卻對象之CPU 2之劣化。
以上,基於實施形態對本發明進行了說明。本領域技術人員當知該實施形態為例示,可於該等各構成要素或各處理過程之組合中存在各種變形例,又此種變形例亦屬於本發明之範圍。以下,對此種變形例進行說明。
於實施形態中,雖對將冷卻裝置4搭載於電子機器而冷卻CPU之情形進行了說明,但本發明之用途並不限定於此,可用於對發熱體進行冷卻之各種用途。進一步而言,本實施形態之驅動裝置100之用途並不限定於風扇馬達之驅動,可用於其他各種馬達之驅動。
雖基於實施形態並使用具體之用語對本發明進行了說明,但實施形態僅表示本發明之原理、應用而已,當知道於實施形態中,在不脫離申請專利範圍所規定之本發明之思想之範圍內可有多數變形例或配置之改變。
1‧‧‧電子機器
2‧‧‧CPU
4‧‧‧冷卻裝置
6‧‧‧風扇馬達
10‧‧‧BEMF檢測電路
11‧‧‧旋轉檢測信號生成部
12‧‧‧PWM信號生成電路
14‧‧‧驅動信號合成電路
16‧‧‧驅動電路
20‧‧‧轉速信號生成電路
21‧‧‧正轉、反轉控制部
90‧‧‧第1控制圖案生成部
92‧‧‧第2控制圖案生成部
94‧‧‧合成部
100‧‧‧驅動裝置
BEMFU~BEMFW‧‧‧反電動勢檢測信號
CMPU~CMPW‧‧‧比較器
FG‧‧‧轉速信號
FR‧‧‧方向控制信號
S2‧‧‧PWM控制信號
S3‧‧‧旋轉檢測信號
S4‧‧‧驅動控制信號
S7‧‧‧信號
VCOM‧‧‧中點電壓
VU~VW‧‧‧反電動勢
圖1係表示實施形態之包含冷卻裝置之電子機器之構成的方塊圖。
圖2係表示圖1之驅動裝置之具體構成例之電路圖。
圖3係表示圖1之冷卻裝置之狀態遷移之波形圖。
圖4係表示圖1之冷卻裝置之驅動波形之圖。
10‧‧‧BEMF檢測電路
11‧‧‧旋轉檢測信號生成部
14‧‧‧驅動信號合成電路
16‧‧‧驅動電路
90‧‧‧第1控制圖案生成部
92‧‧‧第2控制圖案生成部
94‧‧‧合成部
100‧‧‧驅動裝置
BEMFU~BEMFW‧‧‧反電動勢檢測信號
CMPU~CMPW‧‧‧比較器
S2‧‧‧PWM控制信號
S3‧‧‧旋轉檢測信號
S4‧‧‧驅動控制信號
S7‧‧‧信號
VCOM‧‧‧中點電壓
VU~VW‧‧‧反電動勢
权利要求:
Claims (5)
[1] 一種驅動裝置,其特徵在於:其係具有複數個線圈之多相無感測器風扇馬達者,且包括:複數個比較器,其分別針對上述複數個線圈之每一個而設置,將產生於各自對應之線圈之一端的反電動勢與上述複數個線圈之中點電壓進行比較而生成表示比較結果之反電動勢檢測信號;驅動信號合成電路,其基於上述複數個比較器之輸出而生成用以上述驅動風扇馬達進行下述動作之驅動控制信號:(i)於上述風扇馬達之驅動開始後之特定反轉期間之內,使上述風扇馬達向與正常運轉時相反之方向旋轉,(ii)其後,於制動期間之內,對上述風扇馬達施加制動,(iii)於接下來之正常驅動期間,使上述風扇馬達向正常運轉時之方向旋轉;及驅動電路,其基於上述驅動控制信號而驅動上述風扇馬達。
[2] 如請求項1之驅動裝置,其中上述驅動信號合成電路包括:第1控制圖案生成部,其輸出於使上述風扇馬達向第1方向旋轉時所利用之第1控制圖案;第2控制圖案生成部,其輸出於使上述風扇馬達向與上述第1方向相反之第2方向旋轉時所利用之第2控制圖案;及合成部,其於使上述風扇馬達向上述第1方向旋轉時,與上述複數個比較器之輸出信號同步地基於上述第1控制圖案而生成上述驅動控制信號,於使上述風扇馬達向上述第2方向旋轉時,與上述複數個比較器之輸出信號同步地基於上述第2控制圖案而生成上述驅動控制信號。
[3] 如請求項1或2之驅動裝置,其更包括正轉、反轉控制部,該正轉、反轉控制部接收指定上述正常運轉時之馬達之旋轉方向的方向控制信號,並基於該方向控制信號而切換上述風扇馬達之旋轉方向。
[4] 一種冷卻裝置,其特徵在於包括:無感測器風扇馬達;及驅動上述無感測器風扇馬達之如請求項1至3中任一項之馬達驅動裝置。
[5] 一種風扇馬達之驅動方法,其特徵在於:其係具有複數個線圈之多相無感測器風扇馬達之驅動方法,且包括如下步驟:將產生於各線圈之一端之反電動勢與上述複數個線圈之中點電壓進行比較,針對各相而生成表示比較結果之反電動勢檢測信號;基於上述反電動勢檢測信號而於上述風扇馬達之驅動開始後之特定反轉期間之內,使上述風扇馬達向與正常運轉時相反之方向旋轉;基於上述反電動勢檢測信號而於制動期間之內對上述風扇馬達施加制動;及於接下來之正常驅動期間,基於上述反電動勢檢測信號而使上述風扇馬達向正常運轉時之方向旋轉。
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同族专利:
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引用文献:
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优先权:
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