CN101807873B - 电动机的驱动电路、驱动方法及冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机驱动电路(100)接受根据目标转速进行了脉冲宽度调制的控制脉冲信号(CNT1)，驱动风扇电动机(4)。起动脉冲信号生成单元(16)产生规定的占空比的起动脉冲信号(SP1)。驱动单元(10)基于来自控制单元(14)的驱动脉冲信号(DRV1)，通过脉冲宽度调制驱动风扇电动机(4)。控制单元(14)在风扇电动机(4)的停止状态下，将控制脉冲信号(CNT1)的占空比从零转变到非零作为契机开始风扇电动机(4)的驱动。控制单元(14)在从驱动开始的某一起动期间(Ts)中，将起动脉冲信号(SP1)作为驱动脉冲信号(DRV1)输出，在经过起动期间(Ts)后，将控制脉冲信号(CNT1)作为驱动脉冲信号(DRV1)输出。

Description

电动机的驱动电路、驱动方法及冷却装置

技术领域

本发明涉及利用了脉冲宽度调制(PWM)的电动机的驱动技术，特别涉及起动时的控制技术。

背景技术

伴随近年来的个人计算机或者工作站的高速化，CPU(CentralProcessingUnit(中央处理单元))或DSP(DigitalSignalProcessing(数字信号处理))等的运算处理用LSI(LargeScaleIntegration(大规模集成电路))的工作速度不断上升。这样的LSI，随着其工作速度亦即时钟频率升高发热量也增大。来自LSI的发热，有使该LSI自身诱发热逸溃，或者对于周围的电路产生影响这样的问题。因此，LSI的适当的热冷却成为极为重要的技术。

作为冷却LSI的技术的一例，有通过冷却风扇的空冷式的冷却方法。在该方法中，例如面对LSI的表面设置冷却风扇，通过冷却风扇向LSI表面喷吹冷空气。

在驱动构成冷却风扇的电动机(也称风扇电动机)的情况下，有时通过脉冲宽度调制控制电动机的通电时间(占空比)来控制电动机的转矩即转速的情况。

【专利文献1】特开2005-6405号公报

【专利文献2】特开平10-234130号公报

【专利文献3】特开2008-263733号公报

【专利文献4】特开2006-180608号公报

发明内容

本发明人研究这样的PWM方式的电动机驱动电路，认识到以下的课题。

图1是表示风扇电动机的转速和占空比的关系的图。在电动机停止的状态下，在使占空比从0％向100％增加时，在占空比比某个阈值(例如15％)低的区域内，得不到足够使电动机开始转动的转矩，电动机的转速为0。在占空比比阈值高的区域内，随着占空比上升，转速也增加(加速特性(I))。反之，在电动机转动的状态下，在使占空比向0％减小时，当占空比在图1的例子中低于9％时，电动机停止(制动特性(II))。

为了使处于停止状态的电动机平稳地起动，只要以低的占空比驱动而得到低的电动机转速即可。但是，如图1所示，当占空比过低时，有时转矩不足，电动机不起动。反之，为使电动机可靠地起动，只要以高的占空比驱动即可，但是当占空比过高时风扇电动机的风切声过大。特别在要求静音性的笔记本PC等中，风扇电动机的声音对于产品的价值有很大的影响。

从这样的事情出发，在以往，需要搭载风扇电动机的装置的设计者通过尝试来改变起动时的占空比。这样的问题不限于风扇电动机，是适合于全部其他电动机的问题。

本发明在这样的状况下完成，其某一形式的例示的目的在于，提供通过可靠而且简易的控制能够起动电动机的驱动技术。

本发明的某一形式涉及一种驱动电路，用于接受根据目标转速进行了脉冲宽度调制的控制脉冲信号，根据该控制脉冲信号驱动电动机。该驱动电路具有：产生规定的占空比的起动脉冲信号的起动脉冲信号生成单元；将起动脉冲信号和控制脉冲信号的一方作为驱动脉冲信号输出的控制单元；和根据驱动脉冲信号，通过脉冲宽度调制驱动电动机的驱动单元。控制单元在电动机的停止状态下，将控制脉冲信号的占空比从零转变到非零作为契机开始电动机的驱动，在从电动机的驱动开始的某一起动期间中，将起动脉冲信号作为驱动脉冲信号输出，在经过起动期间后，将控制脉冲信号作为驱动脉冲信号输出。

根据这样的形式，即使在控制脉冲信号的占空比过低，达不到电动机开始起动的转矩的情况下，也可以按在驱动电路内部生成的起动脉冲信号的占空比可靠地起动电动机。

控制单元也可以在起动期间中，在控制脉冲信号的占空比比规定的阈值低时将起动脉冲信号作为驱动脉冲信号输出，在控制脉冲信号的占空比比阈值高时，将控制脉冲信号作为驱动脉冲信号输出。

根据该形式，可以牺牲静音性，从而在短时间内起动电动机，例如在希望通过风扇电动机急速地冷却对象物时是有效的。

起动脉冲信号生成单元也可以是以规定的频率振荡的振荡器。

起动脉冲信号生成单元也可以生成这样的起动脉冲信号：该信号在从控制脉冲信号的正边沿或者负边沿的一方的边沿起规定的时间内取第一电平，其后，在到下一个该一方的边沿的期间内取与第一电平互补的第二电平。

在这种情况下，能够生成与控制脉冲信号同步的起动脉冲信号，能够简化生成驱动脉冲信号时的信号处理。

起动期间也可以是从电动机的驱动开始至经过规定时间为止的期间。

起动期间也可以是从电动机的驱动开始至电动机的转速达到规定值为止的期间。

起动期间也可以是从电动机的驱动开始至电动机的转子转动规定的角度为止的期间。

本发明的某一形式的驱动电路还可以具有：锁定保护电路，用于在电动机停止时使停止对电动机的通电；和锁定控制单元，用于在控制脉冲信号指示了将电动机连续停止规定的第一时间以上时，使锁定保护电路成为非激活的(non-active)。

根据该形式，因为锁定控制单元在控制脉冲信号指示了将电动机连续停止第一时间以上的情况下，使锁定保护电路成为非激活的，所以能够通过来自控制脉冲信号的指示迅速进行电动机停止后的再起动。

驱动电路也可以一体集成在一个半导体基板上。所谓“一体集成”，包含电路的所有构成元件形成在半导体基板上的情况，或者电路的主要构成元件被一体集成的情况，电路常数的调节用的一部分电阻或者电容等也可以设置在半导体基板的外部。通过将电动机驱动电路作为一个LSI来集成，能够削减电路面积。

本发明的另外的形式涉及冷却装置。该冷却装置具有风扇电动机、和驱动风扇电动机的上述的任何一种形式的驱动电路。

因为能够可靠地起动风扇电动机，所以能够合适地冷却对象物。

本发明的再一另外的形式涉及一种驱动方法，用于根据进行了脉冲宽度调制的控制脉冲信号驱动电动机。该方法具有将控制脉冲信号的占空比从零转变为非零作为契机而开始电动机的驱动的第一步骤；在从电动机的驱动开始的起动期间中不依存控制脉冲信号的占空比而以规定的占空比驱动电动机的第二步骤；和经过起动期间后以控制脉冲信号的占空比驱动电动机的第三步骤。

在第二步骤中，也可以在起动期间中，在控制脉冲信号的占空比比规定的阈值低时，以规定的占空比驱动电动机，在控制脉冲信号的占空比比阈值高时，以控制脉冲信号的占空比驱动电动机。

再有，在方法、装置、系统等之间变换了以上的构成元件的任意的组合、本发明的表现所得到的，作为本发明的形式也是有效的。

根据本发明的某一种形式，能够以可靠而且简易的控制来起动电动机。

附图说明

图1是表示风扇电动机的转速和占空比之间的关系的图。

图2是表示具有实施形式的电动机驱动电路的冷却系统的结构的电路图。

图3是表示图2的电动机驱动电路的动作的时间图(timechart)。

图4是表示图2的冷却系统中的风扇电动机的转速和控制脉冲信号的占空比的关系的图。

图5是表示第一变形例中的起动脉冲信号生成单元的结构的电路图。

图6是表示第一变形例的电动机驱动电路的动作的时间图。

图7是表示可切换起动辅助功能的有效和无效的控制单元的结构例的电路图。

标号说明

100电动机驱动电路、102第一输入端子、104第二输入端子、106控制输入端子、108第一输出端子、110第二输出端子、2冷却系统、4风扇电动机、6外部控制器、8霍尔元件、10驱动单元、AMP1第一放大器、AMP2第二放大器、OA1第一运算放大器、Ri1第一输入电阻、Ri2第二输入电阻、Rf1第一反馈电阻、Rf2第二反馈电阻、OA2第二运算放大器、14控制单元、16起动脉冲信号生成单元、30保护电路、31滞后比较器、32锁定保护电路、34锁定控制单元、36计数器、38振荡器、40备用控制单元、42偏置电压源、44起动电路、VH1第一霍尔信号、VH2第二霍尔信号、CNT1控制脉冲信号、SP1起动脉冲信号、DRV1驱动脉冲信号

具体实施方式

下面根据合适的实施形式参照附图说明本发明。对在各附图中表示的同一或者同等的结构元件、构件、处理附加同一标号，适当省略重复的说明。另外，实施形式不限定发明而是例示，实施形式中记述的所有特征或其组合，未必是发明的本质。

在本说明书中，所谓“构件A与构件B进行了连接的状态”，包含除了构件A和构件B被直接物理地连接的情况之外，也包含构件A和构件B通过不影响电气连接状态的其他构件被间接地连接的情况。

同样，所谓“构件C被设置在构件A和构件B之间的状态”，包含除了构件A和构件C、或者构件B和构件C被直接连接的情况外，也包含通过不影响电气连接状态的其他构件被间接地连接的情况。

本实施形式涉及用于冷却CPU等冷却对象物(简称对象物)的风扇电动机的驱动电路。图2是表示具有实施形式的电动机驱动电路100的冷却系统2的结构的电路图。

冷却系统2主要包含风扇电动机4、外部控制器6、霍尔元件8、电动机驱动电路100、对象物9。

风扇电动机4是单相全波电动机，面对对象物9配置。对象物9在某一形式中是在冷却对象的CPU上连接的散热管(散热器)，在某一形式中，是CPU自身。该风扇电动机4，其线圈电流即通电状态通过从电动机驱动电路100输出的驱动电压而受到控制，从而该电动机的转动受到控制。

外部控制器6控制冷却系统2全体。外部控制器6对于电动机驱动电路100的控制输入端子106，输出根据风扇电动机4的目标转速进行了脉冲宽度调制的控制脉冲信号CNT1。控制脉冲信号CNT1的占空比也称为外部占空比DREXT。

霍尔元件8的第一端子通过电阻R12与施加霍尔偏置电压HB的电源线连接，其第二端子通过电阻R11接地。通过电阻R12以及电阻R11，调节从霍尔元件8输出的信号的振幅。因此，根据后述的滞后比较器31的同相输入范围，也可以使电阻R11或者电阻R12的任何一方或者双方被短路。顺便说，霍尔偏置电压HB通过电动机驱动电路100的偏置电压源42生成。

霍尔元件8根据风扇电动机4的转子的位置输出电平(level)变化的第一霍尔信号VH1、第二霍尔信号VH2。在风扇电动机4转动时，第一霍尔信号VH1和第二霍尔信号VH2互相反相，其周期(频率)是根据风扇电动机4的转速变化的正弦波。

电动机驱动电路100分别在第一输入端子102、第二输入端子104上接受第一霍尔信号VH1、第二霍尔信号VH2。电动机驱动电路100根据霍尔信号VH1、VH2检测风扇电动机4的转子的位置，根据转子的位置一边反转供给风扇电动机4的电压的极性，同时根据控制脉冲信号CNT1PWM驱动风扇电动机4。亦即在风扇电动机4的两端有正弦波状的包络线，而且施加被脉冲宽度调制后的开关信号。再有，PWM驱动的方法没有受到特别限定。

亦即在冷却系统2中，风扇电动机4的转速根据外部控制器6生成的控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT受到控制，其结果，对象物的温度被调节。

以上是冷却系统2的全体的结构。以下说明电动机驱动电路100的结构。

电动机驱动电路100具有驱动单元10、控制单元14、起动脉冲信号生成单元16、保护电路30、备用控制单元40、偏置电压源42、起动电路44，被集成在一个半导体基板上。

驱动单元10接受从控制单元14输出的驱动脉冲信号DRV1，利用该驱动脉冲信号DRV1，通过脉冲宽度调制驱动风扇电动机4。

例如驱动单元10包含第一放大器AMP1、第二放大器AMP2。第一放大器AMP1、第二放大器AMP2分别是反转放大第一霍尔信号VH1、第二霍尔信号VH2的反转放大器。

具体地说，第一放大器AMP1包含第一运算放大器OA1、第一输入电阻Ri1、第一反馈电阻Rf1。第一输入电阻Ri1设置在第一输入端子102和第一运算放大器OA1的反转输入端子之间。第一反馈电阻Rf1设置在第一运算放大器OA1的输出端子和反转输入端子之间。第一运算放大器OA1的非反转输入端子与第二放大器AMP2侧的第二运算放大器OA2的反转输入端子连接。第二放大器AMP2与第一放大器AMP1同样地构成。第一运算放大器OA1、第二运算放大器OA2的非反转输入端子，也可以输入基准偏置电压。

第一放大器AMP1的输出电压OUT1通过第一输出端子108供给风扇电动机4的一端，第二放大器AMP2的输出电压OUT2通过第二输出端子110供给风扇电动机4的另一端。

就第一放大器AMP1以及第二放大器AMP2来说，输入驱动脉冲信号DRV1，各自的输出电压OUT1、OUT2与驱动脉冲信号DRV1同步，交互重复(PWM驱动)取与霍尔电压VH1、VH2对应的值的状态、和双方同时成为低电平的状态(称为双输出L状态)。例如在第一运算放大器OA1、第二运算放大器OA2各自的输出级以包含高侧(highside)晶体管和低侧晶体管的推挽形式构成的情况下，变成在风扇电动机4上连接H桥电路。在双输出L状态下，H桥的两个低侧晶体管被导通。当利用双输出L状态时，因为能够使电流在包含一方的高侧晶体管的导通电阻以及体二极管的一方、电动机、和另一方的晶体管的沟道的环状路径中再生，所以在消耗电力的观点上是有利的。

代替双输出L状态，也可以作为高阻抗状态。在这种情况下，在应该成为高阻抗的期间中，只要构成H桥电路的所有的晶体管全部截止即可。

起动脉冲信号生成单元16产生具有规定的占空比(也称为内部占空比)DRINT的起动脉冲信号SP1。内部占空比DRINT设定为能够使停止的风扇电动机4旋转的最小值以上。更理想的是希望占空比DRINT的值设定为图1的滞后的分支点以上。具体地说，在风扇电动机4具有图1表示的输入输出特性的情况下，起动脉冲信号SP1的占空比DRINT设定为20％以上的值，例如50％。在占空比DRINT为50％的情况下，起动脉冲信号生成单元16可以用以规定的频率振荡的振荡器构成。期望起动脉冲信号SP1的频率与控制脉冲信号CNT1的频率相等，或者比它高，在控制脉冲信号CNT1的频率为20k～30kHz的情况下，起动脉冲信号SP1的频率设定为数十kHz。

控制单元14将起动脉冲信号SP1和控制脉冲信号CNT1的一方作为驱动脉冲信号DRV1输出。

控制单元14在风扇电动机4的停止状态下，将来自外部控制器6的控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT从零转变为非零，换言之，从低电平转变到高电平，再换言之，控制脉冲信号CNT1的正边沿，作为契机开始风扇电动机4的驱动。控制单元14在从风扇电动机4的驱动开始的规定的期间(称为起动期间)Ts中，将起动脉冲信号SP1作为驱动脉冲信号DRV1输出。将这种输出称为起动辅助功能。在经过起动期间Ts后，控制单元14将控制脉冲信号CNT1作为驱动脉冲信号DRV1输出。

起动期间Ts也可以是从风扇电动机4的驱动开始至经过规定时间TC1为止的期间。例如规定时间TC1为50～300ms左右。或者起动期间Ts也可以是从风扇电动机4的驱动开始至风扇电动机4的转速达到规定值为止的期间。

或者起动期间Ts也可以是从风扇电动机4的驱动开始至其转子转动规定的角度为止的期间。可以通过监视霍尔信号VH1、VH2或者FG信号获得转子转动多少度。例如也可以检测FG信号的边沿，从风扇电动机4的驱动开始，将检测到规定数目的边沿作为契机结束起动期间Ts。

通过起动脉冲信号SP1实现的起动辅助功能，希望通过来自外部的控制信号可切换有效、无效地构成。下面说明其理由。

电动机驱动电路100，根据控制脉冲信号CNT1进行设计，以对风扇电动机4进行PWM驱动，但因电动机驱动电路100所使用的平台(platform)，有时使用被称为电源PWM的方法。所谓电源PWM，是开关对电动机驱动电路100的电源端子101供给的电源电压Vdd，通过该开关的占空比控制风扇电动机4的转速的方法。在进行电源PWM时，使控制脉冲信号CNT1成为恒定电平。

如果在进行PWM时起动辅助功能有效，则产生以下的问题。即通过开关对电动机驱动电路100的电源电压Vdd，起动脉冲信号生成单元16每周期被复位，每次开关电源电压Vdd就重复产生起动脉冲SP1，并供给到风扇电动机4。其结果，风扇电动机4的转速，不是通过电源PWM的占空比、而是通过起动脉冲SP1的占空比而被支配性地控制，有得不到希望的转速这样的问题。

从这样的事情出发，电动机驱动电路100的起动辅助功能具有选择端子SEL，用于向电动机驱动电路100输入用于设定驱动功能的有效、无效的选择信号SEL。

在选择信号SEL指示许可起动辅助功能的情况下，如上述那样，在起动期间Ts期间，控制单元14输出起动脉冲信号SP1，接着输出控制脉冲信号CNT1。

与此相反，在选择信号SEL指示禁止起动辅助功能的情况下，控制单元14即使在起动期间Ts也不选择起动脉冲信号SP1，而输出将第一运算放大器OA1、第二运算放大器OA2导通的具有恒定电平的驱动脉冲信号DRV。

图7是表示可切换起动辅助功能的有效、无效的控制单元14的结构例的电路图。控制单元14具有计数器50、选择器52、无效化信号生成单元54。

无效化信号生成单元54接受选择信号SEL，产生与其对应的电平的无效化信号S2。无效化信号生成单元54包括在电源端子和接地端子之间串联连接的晶体管56、电阻R1、R2。晶体管56的栅极被输入备用信号STB。在备用期间中，晶体管56截止，降低电阻R1、R2的电力消耗。

电阻R1和R2的连接点与选择端子连接。设计电阻值，以满足R1＞＞R2。在选择端子SEL是高阻抗时，或者被施加高电平时，电阻R1和R2的连接节点成为高电平，无效化信号S2成为低电平，起动辅助功能成为有效。相反，在选择端子被输入低电平时，无效化信号S2成为高电平，使起动辅助功能无效。顺便说，各信号的逻辑电平的分配是设计事项，没有被限定。

计数器50通过将备用复原、电源接入、来自锁定保护的复原中的任何一种事件作为契机，对时钟CLK计数，测定规定的长度的起动期间Ts。从计数器50输出的控制信号S1在起动期间Ts的期间被认定(assert)，其后被否认(negate)。

对选择器52来说，输入控制信号S1和无效化信号S2。在无效化信号S2被否认(例如低电平)时，在控制信号S1被认定的期间，选择器52选择起动脉冲信号SP1，在控制信号S1被否认的期间，选择控制脉冲信号CNT1。

相反，在无效化信号S2被认定(例如高电平)时，选择器52固定地选择控制脉冲信号CNT1。在进行电源PWM时，因为控制脉冲信号CNT1取恒定值，所以驱动脉冲信号DRV1取使第一运算放大器OA1、第二运算放大器OA2导通的电平。

这样通过能够使起动辅助功能无效化，即使在进行电源PWM的平台中也可以使用电动机驱动电路100。

电动机驱动电路100具有在风扇电动机4中夹有异物、停止了转动时防止在风扇电动机4中流过大电流的锁定保护功能。

除了锁定保护功能，电动机驱动电路100还具有在通过控制脉冲信号CNT1指示了风扇电动机4停止规定时间以上的情况下，取消(非激活化)锁定保护功能的功能(快速起动功能)。

1.锁定保护功能

不管驱动脉冲信号DRV1重复高电平和低电平，在停止了风扇电动机4的转动的情况下，亦即风扇电动机4因被异物夹住等的不可抗力而锁定了的情况下，保护电路30对于驱动单元10指示停止对风扇电动机4通电。由此能够防止对电动机线圈的过电流。

2.快速起动功能

在控制脉冲信号CNT1表示了规定时间以上低电平的情况下，亦即在有意地使风扇电动机4停止的情况下，与上述情况不同，保护电路30许可通过驱动单元10对风扇电动机4的通电。由此，有意地停止了风扇电动机4后的再起动动作变得平滑。

保护电路30包含滞后比较器31、锁定保护电路32、和锁定控制单元(也称为快速起动电路)34。另外，还可以包含TSD(ThermalShutDown(热关断))电路等。

滞后比较器31比较第一霍尔信号VH1和第二霍尔信号VH2，输出在VH1＞VH2时为高电平、在VH1＜VH2时为低电平的方形波信号(FG信号)。在风扇电动机4转动时，FG信号有与风扇电动机4的转速对应的频率，在风扇电动机4停止时成为恒定电平。

锁定保护电路32在后述的使能信号EN被认定(转变为高电平)时为激活的(active)，在被否认(转移到低电平)时为非激活的。

在锁定保护电路32为激活的情况下，监视FG信号等检测风扇电动机4有无转动。当检测到风扇电动机4停止转动(锁定)时，锁定保护电路32认定对于控制单元14的STOP信号(转变为高电平)。当STOP信号被认定时，控制单元14使第一放大器AMP1、第二放大器AMP2的输出在一定期间τ2成为高阻抗，强制地停止对于风扇电动机4的通电。

停止通电的期间τ2，优选为数百ms～数秒。当STOP信号被认定时，不管控制脉冲信号CNT1或者起动脉冲信号SP1的占空比如何，都停止对风扇电动机4的电流供给。由此防止风扇电动机4锁定时流入过电流。此外，在从风扇电动机4停止起至该停止被锁定保护电路32确认为止设定有验证期间。验证期间例如为0.5s左右，可以根据锁定保护电路32的内部结构适宜决定。

另一方面，在锁定保护电路32为非激活的时，不管FG信号的状态如何，都否认STOP信号。

锁定控制单元34在控制脉冲信号CNT1超过规定时间而表示了低电平的情况下，否认使能信号EN(转变为低电平)，使锁定保护电路32成为非激活的。规定时间可以比控制脉冲信号CNT1的周期充分长，也可以比风扇电动机4的锁定被锁定保护电路32确认为止的验证期间短。规定时间在实施形式中例如被设定为60ms。该60ms是根据设想的控制脉冲信号CNT1的下限频率中的关断占空比的期间(低电平期间)。或者在驱动静摩擦更大的风扇电动机4时，也可以使规定时间为250ms左右。

锁定控制单元34包含计数器36和时钟生成器38。

时钟生成器38是生成规定的频率的时钟的振荡器。规定的频率要符合上述设定了的规定时间而适宜决定。计数器36在控制脉冲信号CNT1表示低电平的期间，对时钟生成器38生成的时钟的数目进行计数。亦即计数器36使用控制脉冲信号CNT1的下降沿复位计数值而开始计数，对时钟进行计数至通过控制脉冲信号CNT1的下降沿再次被复位为止。计数的结果，在检测到控制脉冲信号CNT1超过上述的规定时间而表示了低电平时，计数器36否认使能信号EN。

锁定保护电路32在使能信号EN被否认时为非激活的，输出到控制单元14的STOP信号也被否认。此时，因为控制脉冲信号CNT1连续地表示低电平，所以尽管STOP信号被否认，但风扇电动机4也不被通电。

另外，因使能信号EN被否认而成为了非激活的锁定保护电路32，以后在控制脉冲信号CNT1转变为高电平时再次为激活的。

备用控制单元40接受使能信号EN。备用控制单元40在使能信号EN被否认时开始时间测定。这里，使能信号EN被否认的事实，意味着控制脉冲信号CNT1指示了将风扇电动机4连续停止第一时间τ1以上。

然后，在控制脉冲信号CNT1被固定为低电平的状态下，当从时间测定开始起经过第二时间τ2时，电动机驱动电路100被设定为备用模式，电动机驱动电路100的至少一部分动作停止，谋求节省电力。

备用控制单元40，当控制脉冲信号CNT1持续低电平连续(τ1+τ2)的期间时，认定备用信号STB，使电动机驱动电路100转移到备用模式。备用信号STB在备用模式和通常的动作模式中被供给执行不同的处理的电路块，或者在备用模式中被供给进行关机的电路块。

下面说明有关备用处理。

起动电路44是生成电动机驱动电路100的基准电压的电压源。备用控制单元40在备用模式中使起动电路44停止。通过关闭基准电压，基于该基准电压生成的基准电流断路，所以停止对电动机驱动电路100内的各块供给基准电流，谋求降低电力消耗。

另外，电动机驱动电路100包含生成要对霍尔元件8供给的霍尔偏置电压HB的偏置电压源42。当备用信号STB成为高电平时，偏置电压源42关闭从而停止对关机的霍尔元件8供给霍尔偏置电压HB。由此能够减低霍尔元件8、电阻R11、R12的电力消耗。

进而在备用模式中，也可以关闭以驱动单元10为首的其他不需要的电路。

备用控制单元40接受控制脉冲信号CNT1。备用控制单元40在备用模式中将控制脉冲信号CNT1指示了驱动风扇电动机4作为契机，否认备用信号STB(转变为低电平)，使电动机驱动电路100从备用模式恢复为通常模式。例如，备用控制单元40也可以通过监视控制脉冲信号CNT1的边沿，从而恢复到通常模式。

当恢复为通常模式时，起动电路44起动而生成基准电压。由此，对电动机驱动电路100的各块供给电流，重新开始动作。

以上是电动机驱动电路100的结构。接着说明其动作。

图3是表示图2的电动机驱动电路100的动作的时间图。在时刻t0以前，风扇电动机4停止，电动机驱动电路100为备用模式。

在时刻t0以后，当从外部控制器6输出具有非零的占空比的控制脉冲信号CNT1时，以此为契机，电动机驱动电路100从备用模式恢复到通常模式，开始驱动风扇电动机4。当电动机驱动电路100起动时，起动脉冲信号生成单元16开始产生起动脉冲信号SP1。

在从起动开始的起动期间Ts的期间，控制单元14选择起动脉冲信号SP1，作为驱动脉冲信号DRV1供给驱动单元10。因为起动脉冲信号SP1的占空比被设定为足以使风扇电动机4从停止状态转动的值，所以风扇电动机4迅速地开始转动，其转速向与起动脉冲信号SP1的占空比对应的转速开始上升。

其后，在经过起动期间Ts后的时刻t1，控制单元14将驱动脉冲信号DRV1从起动脉冲信号SP1切换到控制脉冲信号CNT1。其结果，通过外部控制器6进行风扇电动机4的转速控制变得有效，风扇电动机4以通过外部控制器6设定的转速转动。

以上是电动机驱动电路100的动作。根据图2的电动机驱动电路100，即使在从外部控制器6输出的控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT小的情况下，也能够使风扇电动机4可靠地转动，在开始转动后，能够将其转速设定为与控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT对应的值。

亦即，因为冷却系统2的设计者不用意识到使停止的风扇电动机4能够转动的最小占空比，而仅需考虑风扇电动机4的目标转速来设计控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT即可，所以能够比以往减轻设计的负担。

图4是表示图2的冷却系统2中的风扇电动机4的转速和控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT之间的关系的图。在图2的电动机驱动电路100中，在起动期间Ts中，不管外部占空比DREXT如何，都将风扇电动机4的驱动占空比设定为在IC内部已决定的占空比，例如50％。因此，在控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT低的情况下，成为与使占空比降低并施加制动等价，能够实现图1的制动特性(H)。

例如在现有技术中，为使风扇电动机4以500rpm转动，将控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT设定为12％的情况下，不能使停止状态的风扇电动机4转动(参照图1)。与此相反，在图2的电动机驱动电路100中，如果将控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT设定为12％，则能够以500rpm使风扇电动机4转动(图4)。

进而，根据实施形式的电动机驱动电路100，因为在控制脉冲信号CNT1表示超过规定时间的低电平的情况下，锁定控制单元34使锁定保护电路32非激活的，所以能够区别因控制脉冲信号CNT1造成的电动机的停止和因不可抗力造成的电动机的锁定。因此，电动机驱动电路100在因控制脉冲信号CNT1停止了风扇电动机4的转动后，能够迅速地重新开始其转动，例如在风扇电动机4的停止中需要急剧冷却设备等情况下，可得到极快的冷却效果。这意味着，与在上述的驱动期间Ts中以内部占空比DRINT驱动风扇电动机4相结合，能够急速地冷却对象物9。

下面说明实施形式的进一步的效果。当将使能信号EN切换为低电平时，备用控制单元40测定控制脉冲信号CNT1为低电平的时间，当该时间持续第二时间τ2时，将备用信号STB切换为高电平，使电动机驱动电路100的各块的动作停止。其结果，电动机驱动电路100的电路电流降低至0mA附近，实现低电力消耗。

其后，当控制脉冲信号CNT1成为高电平时，备用控制单元40将备用信号STB切换为低电平，使电动机驱动电路100的各块恢复到动作状态。如果在经过第二时间τ2前，驱动脉冲信号DRV1成为高电平，则不转移到备用模式，而重新开始风扇电动机4的转动。顺便说，计数器36的设定次序，也可以是τ2≥0。

这样，根据本实施形式的电动机驱动电路100，当不指示风扇电动机4转动的状态持续规定时间(τ1+τ2)时，通过切换到备用模式，能够比以往降低电路的消耗电流。进而，向备用模式的转移，因为根据使能信号EN执行，所以在向备用模式转移时，必然保证锁定保护电路32的功能被无效。因此，在下次指示了重新开始风扇电动机4的转动时，能够立即从备用模式恢复为通常模式，使风扇电动机4转动。

以上，根据实施形式说明了本发明。该实施形式是例示，本领域技术人员应该理解，在它们的各结构元件或者各处理过程的组合中能够有各种各样的变形例，而那样的变形例也在本发明的范围内。下面说明这样的变形例。

(第一变形例)

在第一变形例中，起动脉冲信号生成单元16不是振荡器，而是别的结构。图5是表示第一变形例中的起动脉冲信号生成单元16a的结构的电路图。起动脉冲信号生成单元16a包含电流源CS1、比较器CMP1、RS锁存器、开关SW1以及电容器C1。电容器C1设置在电动机驱动电路100的外部，一端被接地。

电流源CS1在激活的状态下对电容器C1以恒定电流Ic充电。开关SW1在RS锁存器的反转输出#Q(#表示逻辑反转)成为高电平时导通，对电容器C1的电荷进行放电。比较器CMP1比较电容器C1的电位Vc1与规定的阈值Vth1，在Vc1＞Vth1时输出作为高电平的比较信号Sc。RS锁存器通过比较信号Sc的正边沿被复位，通过控制脉冲信号CNT1的负边沿被置位。RS锁存器的输出Q是高电平时电流源CS1为激活的。

该起动脉冲信号生成单元16a生成起动脉冲信号SP1，该起动脉冲信号在从控制脉冲信号CNT1的正边沿(或者负边沿)起规定的导通时间Ton期间，取第一电平(高电平)，其后，在到下一正边沿为止的期间，取与第一电平互补的第二电平(低电平)。

图6是表示第一变形例的电动机驱动电路的动作的时间图。使用第一变形例的起动脉冲信号生成单元16a时，能够使控制脉冲信号CNT1和起动脉冲信号SP1同步。另外通过调节阈值电压Vth1，能够将起动脉冲信号SP1的占空比DRINT调节为任意的值。

另外在第一变形例中，在起动期间Ts中，控制单元14也可以将起动脉冲信号SP1与控制脉冲信号CNT1的逻辑和作为驱动脉冲信号DRV1输出。亦即，根据第一变形例，能够简化生成驱动脉冲信号DRINT时的信号处理。进而，因为通过调整电容器C1的电容值，能够改变频率和占空比，所以能够应对各种各样的电动机。

(第二变形例)

在第二变形例中，控制单元14在从风扇电动机4的驱动开始的起动期间Ts，仅在控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT比规定的阈值DRTH低时，才将起动脉冲信号SP1作为驱动脉冲信号DRV1输出。在控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT比规定的阈值DRTH高时，控制单元14将控制脉冲信号CNT1作为驱动脉冲信号DRV1输出。

第二变形例在要急速地冷却在风扇电动机4的停止中温度已非常高的对象物9的情况下是有效的。

在图2中的电动机驱动电路100中，即使假定将控制脉冲信号CNT1的占空比DREXT已为100％的情况下，也因为在起动期间Ts中，风扇电动机4的驱动占空比被强制地限制为DRINT，所以风扇电动机4开始慢慢转动。与此相对，在第二变形例中，通过产生占空比DREXT比阈值DRTH高的控制脉冲信号CNT1，即使在起动期间Ts中，也因为风扇电动机4基于控制脉冲信号CNT1被驱动，所以能够使风扇电动机4的转速急速上升。

(其他的变形例)

在实施形式中，说明了驱动单元10在风扇电动机4的两端施加具有正弦波的包络线的驱动电压的情况，但是本发明不限于那种情况。例如在专利文献3记载的那样，也可以利用H桥电路对风扇电动机4施加具有矩形波(脉冲状)的包络线的开关信号从而对于通电时间进行PWM控制。

另外，在实施形式中，说明了风扇电动机4是单相电动机的情况，但是本发明不限于此。风扇电动机4也可以是多相电动机。

另外，在实施形式中，通过霍尔元件8检测出风扇电动机4的转动，但是本发明不限于此。风扇电动机4的转动也可以通过监视风扇电动机4的线圈中产生的感应电压来检测。

另外，在实施形式中，锁定控制单元34通过使用计数器36计数由时钟生成器38生成的时钟来监视控制脉冲信号CNT1表示低电平的时间，但是本发明不限于此。控制脉冲信号CNT1表示低电平的时间也可以通过使用了电容器和电阻的时间常数电路来测定。

在实施形式中，锁定保护电路32监视FG信号，但是本发明不限于此。锁定保护电路32也可以监视第一霍尔信号VH1或者第二霍尔信号VH2，也可以监视在风扇电动机4的线圈中产生的感应电压。

根据实施形式，使用特定的语句说明了本发明，但是实施形式不过表示本发明的原理、应用，在实施形式中，在不脱离权利要求的范围内规定的本发明的思想的范围内，可实现多种变形例或者配置的变更。

Claims (9)

1.一种驱动电路，用于接受根据目标转速进行了脉冲宽度调制的控制脉冲信号，基于该控制脉冲信号驱动电动机，其特征在于，具有：

接受所述控制脉冲信号，产生起动脉冲信号的起动脉冲信号生成单元，所述起动脉冲信号具有与所述控制脉冲信号相同的频率，并具有能够使停止的电动机旋转的最小值以上的规定的占空比，所述起动脉冲信号的正边沿及负边沿的一方的定时和所述控制脉冲信号的正边沿及负边沿的一方的定时一致；

将所述起动脉冲信号和所述控制脉冲信号的一方作为驱动脉冲信号输出的控制单元；和

基于所述驱动脉冲信号，通过脉冲宽度调制驱动所述电动机的驱动单元，

所述控制单元在所述电动机的停止状态下，将所述控制脉冲信号的占空比从零转变为非零作为契机而开始所述电动机的驱动，在从所述电动机的驱动开始的某一起动期间中，将所述起动脉冲信号作为所述驱动脉冲信号输出，在经过所述起动期间后，将所述控制脉冲信号作为所述驱动脉冲信号输出，

所述起动脉冲信号生成单元包括：

电容器；

比较器，将所述电容器的电压和阈值进行比较，并输出在所述电容器的电压超过所述阈值时成为规定的电平的比较结果，

开关，其与所述电容器并联设置，并在所述比较器的输出为规定的电平时导通；

电流源，响应所述控制脉冲信号的正边沿或者负边沿的其中一方的边沿而开始电容器的充电；

所述起动脉冲信号生成单元生成这样的起动脉冲信号：该信号在从所述控制脉冲信号的所述一方的边沿起至所述比较器的输出成为所述规定的电平为止取第一电平，其后，在到下一个所述一方的边沿的期间内取与所述第一电平互补的第二电平。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述控制单元在所述起动期间中，在所述控制脉冲信号的占空比比规定的阈值低时，将所述起动脉冲信号作为所述驱动脉冲信号输出，在所述控制脉冲信号的占空比比所述阈值高时，将所述控制脉冲信号作为所述驱动脉冲信号输出。

3.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其特征在于，所述起动期间是从所述电动机的驱动开始至经过规定时间为止的期间。

4.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其特征在于，所述起动期间是从所述电动机的驱动开始至所述电动机的转速达到规定值为止的期间。

5.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其特征在于，还具有：

锁定保护电路，用于在所述电动机停止的情况下，停止对所述电动机的通电；和

锁定控制单元，用于在所述控制脉冲信号指示了将所述电动机连续停止规定的第一时间以上时，使所述锁定保护电路成为非激活的。

6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，还具备用于接受选择信号的选择端子，该选择信号指示基于所述起动脉冲信号的驱动有效、无效。

7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，

所述控制单元具有：

计数器，用于通过将备用复原、电源接入、来自锁定保护的复原的至少一个事件作为契机，对时钟进行计数，从而测定规定的长度的起动期间；和

选择器，用于在所述计数器的输出表示所述起动期间时，选择所述起动脉冲信号，在所述计数器的输出表示所述起动期间以外时，选择所述控制脉冲信号，

所述选择器在所述选择信号指示基于所述起动脉冲信号的驱动无效时，固定地选择所述控制脉冲信号。

8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，

所述控制单元还具有：

在电源端子和所述选择端子之间串联设置的P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管以及第一电阻；和

在所述选择端子和接地端子之间设置的第二电阻，

所述选择器根据在所述选择端子上产生的电位，判定基于所述起动脉冲信号的驱动有效、无效。

9.一种冷却装置，其特征在于，具有：

风扇电动机；和

驱动所述风扇电动机的权利要求1或2所述的驱动电路。