JPS6331496A - Method for driving stepping motor and circuit therefor - Google Patents

Method for driving stepping motor and circuit therefor

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JPS6331496A
JPS6331496A JP17427286A JP17427286A JPS6331496A JP S6331496 A JPS6331496 A JP S6331496A JP 17427286 A JP17427286 A JP 17427286A JP 17427286 A JP17427286 A JP 17427286A JP S6331496 A JPS6331496 A JP S6331496A
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voltage
stepping motor
supply circuit
circuit
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Takao Akiyama
隆雄 秋山
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Mutoh Industries Ltd
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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make current ripples smaller and also reduce overshoot, and make vibration lower at low speed, by changing the voltage of a feed circuit according to phase switching frequency. CONSTITUTION:The rotor of a stepping motor is rotated at a speed regulated by the frequency of input pulse to a phase. switching control circuit 20. The input pulse is converted to output voltage V4 via an integrating circuit 66 and a same phase voltage adder circuit 44. The output voltage V4 is applied to the input end of the error amplifier 42 of a constant-current chopper driving circuit, and a transistor 30 is ON/OFF-controlled, and to windings 22, 24, current according to the frequency of the input pulse flows. Besides, the output voltage V4 is applied to the input end of the error amplifier 90 of a feed voltage control circuit, and a transistor 80 is ON/OFF-controlled, and feed voltage is changed according to the frequency of the input pulse.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステッピングモータの駆動回路に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a stepping motor drive circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

コイルの電磁力を利用するステッピングモータは、その
構造、形状が同一であれば、その出力トルクTはコイル
の巻数Wと通電電流1の積に比例する。つまり TgPOW弓 で表される。
If a stepping motor that uses the electromagnetic force of a coil has the same structure and shape, its output torque T is proportional to the product of the number of turns W of the coil and the current 1. In other words, it is represented by a TgPOW bow.

ところでモータ巻線の純抵抗分をR、インダクタンス分
をLとすると1周波数fにおけるモータ巻線のインピー
ダンスZは Z=/V’R+   2zfL) となり、一定電圧でステッピングモータを使用した場合
、高速で回すほどインピーダンスが増加するため通電電
流が減少し、トルクが第8図に示すように減ってゆく。
By the way, if the pure resistance of the motor winding is R and the inductance is L, the impedance Z of the motor winding at one frequency f is Z=/V'R+ 2zfL), and when a stepping motor is used at a constant voltage, at high speed. The more you turn it, the more the impedance increases, so the current flowing decreases, and the torque decreases as shown in FIG.

上記の定電圧駆動では高圧でのトルクの大きな減少は避
けられない。そこでこの解決法のため、従来は定電流チ
ョッパ駆動を用いて高速での電流、トルクの減少を防い
でいる。
In the constant voltage drive described above, a large decrease in torque at high pressure is unavoidable. To solve this problem, conventionally, a constant current chopper drive is used to prevent current and torque from decreasing at high speeds.

定電流チョッパ駆動の原理図を第4図に示す。A diagram of the principle of constant current chopper drive is shown in FIG.

モータ電流電圧V′はステッピングモータの定格電圧V
に対して充分大きい値にしておく(通常5倍以上)。相
切換トランジスタ2がONされると電流検出抵抗4にモ
ータ巻線6を経た電流■が流れる。すると抵抗4の電圧
降下により vl=I・r  (rは抵抗4の値) の電圧v1が誤差増幅器8の一方の入力端に入る。誤差
増幅器8の他方の入力端には規準電圧v2が供給されて
いる。
The motor current voltage V' is the rated voltage V of the stepping motor.
(usually 5 times or more). When the phase switching transistor 2 is turned on, a current (2) flows through the current detection resistor 4 through the motor winding 6. Then, due to the voltage drop across the resistor 4, a voltage v1 of vl=I·r (r is the value of the resistor 4) enters one input terminal of the error amplifier 8. The other input terminal of the error amplifier 8 is supplied with a reference voltage v2.

二二でv2=I’・r (I’はモータ定格電流)にな
るように選ぶ。誤差増幅器8の増幅率をAとすると、誤
差増幅器8の出力電圧v3はv 1− v 2≦0のと
き v3=Ovl−v2>0のとき v3=A・ (v
l−v2) となる。出力電圧v3はP、W、M、(パルス幅変調)
回路10に入る。P、W、M回路10で前記v3は、第
5図に示すようにのこぎり波と比較され、v3がのこぎ
り波より大きいときはトランジスタ12をOFFとし、
またv3がのこぎり波より小さいときはトランジスタ1
2をONとするように、v3の大きさに応じて一定周期
でトランジスタ12をONするパルス幅を変えることに
より、モータ巻a6に流れる電流を一定にしようと働く
22, select so that v2=I'·r (I' is the motor rated current). When the amplification factor of the error amplifier 8 is A, the output voltage v3 of the error amplifier 8 is as follows: When v1-v2≦0 When v3=Ovl-v2>0, v3=A・(v
l-v2). Output voltage v3 is P, W, M, (pulse width modulation)
Enter circuit 10. In the P, W, M circuit 10, the voltage v3 is compared with a sawtooth wave as shown in FIG. 5, and when v3 is larger than the sawtooth wave, the transistor 12 is turned off.
Also, when v3 is smaller than the sawtooth wave, transistor 1
By changing the pulse width for turning on the transistor 12 at a constant cycle according to the magnitude of v3 so that the current flowing through the motor winding a6 is turned on, the current flowing through the motor winding a6 is kept constant.

14はトランジスタ12がOFFのときに、モータ巻線
6に電流を供給するフライホイルダイオードである。以
上説明したものは外部の発振器(のこぎり波)によりO
N−OFFの幅を変える他励チョッパと呼ばれるもので
ある。この他には、モータ巻線の時定数によりトランジ
スタ○N−〇FFさせる自励チョッパもある。自励チョ
ッパは第4図からp、w。
14 is a flywheel diode that supplies current to the motor winding 6 when the transistor 12 is OFF. The above explanation uses an external oscillator (sawtooth wave) to
This is called a separately excited chopper that changes the N-OFF width. In addition to this, there is also a self-excited chopper in which the transistors ○N-○FF are turned on by the time constant of the motor winding. The self-excited chopper is p and w from Figure 4.

M回路10を取ったものである。This is an example of the M circuit 10.

定電流チョッパ駆動によりある程度高速ステッピングモ
ータの巻線に一定電流を流すことができるようになり一
定1−ルクを維持できる。
Constant current chopper drive makes it possible to flow a constant current through the windings of the stepping motor at a certain high speed, thereby maintaining a constant 1-lux.

ところがモータ巻線はL/Rで決定される時定数により
、電流の立ち上り速度が制限される。このため、電流の
立上り、立下り時間に対して充分な電流印加時間のとれ
ない高速域では第6図に示すようにロスが大きくなりス
テッピングモータのトルクは減少してしまう。
However, the speed at which the current rises in the motor winding is limited by the time constant determined by L/R. For this reason, in a high speed range where sufficient current application time is not available for the rise and fall times of the current, as shown in FIG. 6, the loss becomes large and the torque of the stepping motor decreases.

以上のように、ステッピングモータの場合、高速トルク
の減少は避けられない。従ってステッピングモータを広
い速度域で使用する場合、高速ではトルクの減少が生じ
、低速では必要なトルクに対して過剰なトルクが出力さ
れているため、振動、騒音が大きくなる。こ九は、第9
図に示すように、過大トルクによりオーバーシュート量
が大きくなるためである。
As described above, in the case of a stepping motor, a reduction in high-speed torque is unavoidable. Therefore, when a stepping motor is used in a wide speed range, torque decreases at high speeds, and excessive torque is output compared to the required torque at low speeds, resulting in increased vibration and noise. This is the ninth
As shown in the figure, this is because the amount of overshoot increases due to excessive torque.

このように、出力トルクは低速から高速まで一定である
ことが望ましい。特に等加速運動をさせる場合各速度で
の必要トルクが一定となることからも定トルク特性が望
まれる。実開昭60−135098号及び同60−13
5099号公報には、パルスモータの駆動速度に応じた
駆動電流をパルスモータの駆動コイルに流して上記欠点
を解消したパルスモータの駆動回路が開示されている。
In this way, it is desirable that the output torque be constant from low speed to high speed. In particular, constant torque characteristics are desired because the required torque at each speed is constant when performing uniformly accelerated motion. Utility Model Application No. 60-135098 and No. 60-13
Japanese Patent No. 5099 discloses a pulse motor drive circuit that eliminates the above-mentioned drawbacks by passing a drive current in accordance with the drive speed of the pulse motor to a drive coil of the pulse motor.

〔発明が解決しようとする間麗点〕[The problem that the invention attempts to solve]

ステッピングモータは高速になるほどより高い電圧が必
要であり、そのため、定電流チョッパ駆動は、ステッピ
ングモータの定格電圧より十分高い電圧を与えていたに
のとき低速においては電源電圧に対してステッピングモ
ータはかなりの軽負荷になっている6ましてやステッピ
ングモータの相切換制御パルスの周波数に応じてコイル
への駆動電流を変化させる周波数−電流変換方式を用い
た場合、さらに軽負荷となる6軽負荷のものを高電圧で
スイッチング制御して定電流にすると、ON−〇FFで
の変動が大きいため、電流のりプル(変動幅)が大きく
なり、振動の原因となったり、効率の低下にもつながる
。また、立ち上りが速いため1機械的なオーバーシュー
トも大きくなり、やはり振動する。
Stepping motors require higher voltages as they become faster, so while constant current chopper drive provides a voltage that is sufficiently higher than the stepping motor's rated voltage, at low speeds the stepping motor is significantly lower than the power supply voltage. Furthermore, if a frequency-current conversion method is used that changes the drive current to the coil according to the frequency of the stepper motor's phase switching control pulse, the load will be even lighter. If switching is controlled at a high voltage to create a constant current, the fluctuations between ON and FF are large, so the current ripple (fluctuation range) becomes large, causing vibrations and reducing efficiency. In addition, since the rise is fast, the mechanical overshoot becomes large, which also causes vibration.

本発明は上記欠陥を除去することを目的とするものであ
る。
The present invention aims to eliminate the above-mentioned defects.

〔問題点を解決する手段〕[Means to solve problems]

上記目的を達成するため、本発明はステッピングモータ
の巻線の供電回路の電流の大きさを検出し、該検出信号
の値の、設定値との偏差を誤差検出手段によって検出し
、該誤差検出手段の出力信号に基いて前記供電回路に設
けたスイッチング素子を前記供電回路の電流が前記設定
値と一致する方向に変化するようにオンオフ制御するよ
うにした回路において、前記巻線の励磁相の切り換えの
ための入力パルスの周波数に応じて前記ステッピングモ
ータの巻線の供電回路の供電電圧を変化させるようにし
たものである。
In order to achieve the above object, the present invention detects the magnitude of the current in the power supply circuit of the winding of a stepping motor, detects the deviation of the value of the detection signal from the set value by an error detection means, and detects the error. In the circuit, a switching element provided in the power supply circuit is controlled on and off based on an output signal of the power supply circuit so that the current in the power supply circuit changes in a direction that matches the set value, wherein the excitation phase of the winding is The power supply voltage of the power supply circuit of the winding of the stepping motor is changed according to the frequency of the input pulse for switching.

〔作用〕[Effect]

ステッピングモータの巻線の供電回路の電圧を相切換周
波数に応じて変化させることにより、電流リプルがホさ
くなり、機械的なオーバーシュートも小さくなって、低
速でより低振動となる。また、リプルと同じようにノイ
ズも小さくなり低速での低電力化も図れる。
By changing the voltage of the power supply circuit of the stepping motor windings in accordance with the phase switching frequency, current ripple is reduced, mechanical overshoot is also reduced, and vibration is reduced at low speeds. Also, like ripple, noise is reduced and power consumption can be reduced at low speeds.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の構成を添付図面に示す実施例を参照して
詳細に説明する。
The structure of the present invention will be described in detail below with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

第1図において、20はステッピングモータの各相の巻
fi22.24ごとに設けられた、トランジスタから成
るスイッチング素子26゜28をオンオフ切り換え制御
するための相切換制御回路であり、これの入力端は、マ
イクロコンピュータのCPUのパルス出力端に接続して
いる。30は前記巻線22.24への供電回路にエミッ
タコレクタ間が接続されたトランジスタから成るスイッ
チング素子であり、これのベースにP、W、M回路を構
成するコンパレータ32の出力端が接続している。
In FIG. 1, 20 is a phase switching control circuit for controlling on/off switching of switching elements 26, 28 consisting of transistors, which are provided for each winding fi22 and 24 of each phase of the stepping motor, and the input terminal of this circuit is , is connected to the pulse output terminal of the CPU of the microcomputer. 30 is a switching element consisting of a transistor whose emitter and collector are connected to the power supply circuit to the windings 22 and 24, and the output terminal of the comparator 32 constituting the P, W, M circuit is connected to the base of this switching element. There is.

前記供電回路の一方側には、プラスのモータ電源電圧V
Mが印加され、他方側には、電流検出抵抗34を介して
接地されている。前記電圧VMはステッピングモータの
定格電圧に対して充分大きな値に設定されている。36
゜38は巻線22.24への通電遮断時、巻線22.2
4に発生する逆起電圧をモータの電源電圧にクランプし
てスイッチング素子が破壊されないようにする保護ダイ
オードであり、各カソード側がラインL1を通じて電源
に接続している。40はフライホイルダイオードである
。42は誤差増幅器であり、これの−方の入力端は、前
記スイッチング素子26゜28の陰極端(エミッタ)に
接続し、他方の入力端は同相電圧加算回路44の出力端
に接続している。前記誤差増幅器42の出力端は前記コ
ンパレータ32の入力端に接続している6前記同相電圧
加算回路44は抵抗46゜48.50,52,54,5
6,58とオペアンプ60とから構成され、抵抗54.
56が接続するラインL3の一方側にはプラスの基I?
!電圧V Re fが印加されている。前記同相電圧加
算回路44の出力端にはモータ高速域での電流増加をカ
ットするツェナーダイオード64から成る電流制限回路
が設けられている。66は積分回路であり、これの出力
端は前記同相電圧加算回路44の入力端に接続し。
On one side of the power supply circuit, a positive motor power supply voltage V
M is applied, and the other side is grounded via a current detection resistor 34. The voltage VM is set to a value sufficiently larger than the rated voltage of the stepping motor. 36
゜38 is when winding 22.24 is de-energized, winding 22.2
This is a protection diode that clamps the back electromotive voltage generated in the motor to the power supply voltage of the motor to prevent the switching element from being destroyed, and each cathode side is connected to the power supply through the line L1. 40 is a flywheel diode. 42 is an error amplifier, the negative input terminal of which is connected to the cathode end (emitter) of the switching element 26, 28, and the other input terminal connected to the output terminal of the common mode voltage adding circuit 44. . The output terminal of the error amplifier 42 is connected to the input terminal of the comparator 32.6 The common mode voltage addition circuit 44 has resistors 46°48.50, 52, 54, 5.
6, 58 and an operational amplifier 60, and a resistor 54.
On one side of the line L3 to which 56 is connected, there is a positive group I?
! A voltage V Re f is applied. A current limiting circuit consisting of a Zener diode 64 is provided at the output end of the common mode voltage adding circuit 44 to cut an increase in current in the motor high speed range. 66 is an integrating circuit whose output terminal is connected to the input terminal of the common mode voltage adding circuit 44.

該積分回路66の入力端は、ダイオード68と直流カッ
ト用のコンデンサ70を介して前記CPUのパルス出力
端に接続している。前記積分回路66は、コンデンサ7
2、抵抗74、及びオペアンプ76とから構成されてい
る。前記コンデンサ70とダイオード68間にはダイオ
ード78の陽極側が接続し、ダイオード78の陰極側は
接地されている。
The input end of the integrating circuit 66 is connected to the pulse output end of the CPU via a diode 68 and a DC cut capacitor 70. The integration circuit 66 includes a capacitor 7
2, a resistor 74, and an operational amplifier 76. The anode side of the diode 78 is connected between the capacitor 70 and the diode 68, and the cathode side of the diode 78 is grounded.

前記供電回路にはトランジスタから成るスイッチング素
子80とコイル82が直列に接続されている。前記コイ
ル82の出力端側は、接地されたコンデンサ84が接続
され、且つ該出力端は1分圧抵抗86.88を介して接
地され、該分圧抵抗86と88の中間接続点は誤差増幅
器90の一方の入力端に接続している。前記誤差増幅器
90及び42の他方の入力端即ち反転端子は前記同相電
圧加算回路44の出力端に接続している。94はのこぎ
り波発振回路であり、これの出力端は前記コンパレータ
92,32の他方の入力端に接続し、該回路94とコン
パレータ92及び前記回路94とコンパレータ32はそ
れぞれPWM回路(パルス幅変調回路)を構成している
A switching element 80 made of a transistor and a coil 82 are connected in series to the power supply circuit. A grounded capacitor 84 is connected to the output end of the coil 82, and the output end is grounded via a voltage dividing resistor 86 and 88, and an error amplifier is connected to the intermediate connection point between the voltage dividing resistors 86 and 88. It is connected to one input end of 90. The other input terminals, ie, inverting terminals, of the error amplifiers 90 and 42 are connected to the output terminal of the common mode voltage adding circuit 44. 94 is a sawtooth wave oscillation circuit, the output terminal of which is connected to the other input terminal of the comparators 92 and 32, and the circuit 94 and the comparator 92 and the circuit 94 and the comparator 32 are each connected to a PWM circuit (pulse width modulation circuit). ).

96はコンデンサ、L4.L6は基準電圧が印加された
ラインであり、スイッチング素子80と30のベース電
圧を上げるために設けられている。98はショットキー
バリアダイオードである。
96 is a capacitor, L4. L6 is a line to which a reference voltage is applied, and is provided to increase the base voltage of the switching elements 80 and 30. 98 is a Schottky barrier diode.

上記実施例では、ステッピングモータの4相の巻線のう
ち1相分の巻[22,24のみを図示しているが、他の
1相分の巻線にも上記と同様な制御回路が接地されるも
のである。
In the above embodiment, only one phase winding [22, 24] of the four phase windings of the stepping motor is shown, but the same control circuit as above is also connected to the other one phase winding. It is something that will be done.

次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

CPUのパルス出力端からステッピングモータの回転速
度に対応した周波数のパルス列が相切換制御回路20に
入力されると、該制御回路20は、各相の巻線22.2
4に対応するスイッチング素子26.28の制御端(ベ
ース)に前記パルス列に対応するオンオフ信号を供給す
る。スイッチング素子26がオンとなると、巻線22に
スイッチング素子30゜26を通じて電流が流れ、巻線
22が励磁され、スイッチング素子28がオンとなると
巻線24にスイッチング素子30.28を通じて電流が
流れ、巻線24が励磁される。相切換制御回路20は、
ステッピングモータの各相の巻線を順次励磁し、これに
より、ステッピングモータの回転子は相切換制御回路2
0への入力パルスの周波数に規定された速度で回転する
0巻線22.24を経た電流は電流検出抵抗34に流れ
、該抵抗34による電圧降下によって、巻線通電量に対
応した電圧が誤差増幅器42の一方の入力端に印加され
る。
When a pulse train with a frequency corresponding to the rotation speed of the stepping motor is input from the pulse output terminal of the CPU to the phase switching control circuit 20, the control circuit 20 switches the windings 22.2 of each phase.
An on/off signal corresponding to the pulse train is supplied to the control ends (bases) of switching elements 26 and 28 corresponding to No. 4. When the switching element 26 is turned on, current flows through the switching element 30.26 to the winding 22, energizing the winding 22, and when the switching element 28 is turned on, current flows through the winding 24 through the switching element 30.28. Winding 24 is energized. The phase switching control circuit 20 is
The windings of each phase of the stepping motor are excited sequentially, and the rotor of the stepping motor is thereby controlled by the phase switching control circuit 2.
The current passing through the 0 winding 22.24, which rotates at a speed specified by the frequency of the input pulse to 0, flows to the current detection resistor 34, and the voltage drop caused by the resistor 34 causes an error in the voltage corresponding to the amount of current flowing through the winding. It is applied to one input terminal of amplifier 42.

一方、波高値VS、周波数fの矩形入力パルスがコンデ
ンサ70に加わると、入力パルスはコンデンサ70によ
り直流分をカットされ、第2図<a)に示す波形となる
。また入力パルスはダイオード78によりアースにされ
るので第2図(b)に示すように、0〜−vSの矩形波
となる。これは電圧がアース電位より上がろうとしても
ダイオード78に順方向電流が流れて、パルスの上端は
アース電位より上がらないためである。また、パルスの
電圧が落ちる場合には、パルスの変化分はコンデンサ7
0をそのまま通り抜け、入力パルスのvSの変化がその
まま下向きのvSの変化になる。このときには、ダイオ
ード78は逆バイアスとなるので波形は変化しない。コ
ンデンサ70の出力端側の電圧v1の変化に伴って、ダ
イオード68を通じてコンデンサ72には Q=VS−Cp (Cpはコンデンサ70のキャパシタ
ンス) の電荷が流れ込み、差動アンプ76、コンデンサ72、
抵抗74によって積分されて、交流から直流へ変換され
る。これにより積分回路66は、入力パルスの周波数f
に応じた直流電圧v2を出力する。この出力電圧v2は
V2==f−CP/Cf ・VS (Cfはコンデンサ
72のキャパシタンス) となる。
On the other hand, when a rectangular input pulse having a peak value VS and a frequency f is applied to the capacitor 70, the DC component of the input pulse is cut by the capacitor 70, resulting in a waveform shown in FIG. 2<a). Further, since the input pulse is grounded by the diode 78, it becomes a rectangular wave of 0 to -vS as shown in FIG. 2(b). This is because even if the voltage attempts to rise above the ground potential, a forward current flows through the diode 78, and the top end of the pulse does not rise above the ground potential. Also, when the pulse voltage drops, the change in the pulse is reflected by the capacitor 7.
It passes through 0 as it is, and the change in vS of the input pulse becomes a downward change in vS. At this time, the diode 78 is reverse biased, so the waveform does not change. As the voltage v1 on the output side of the capacitor 70 changes, a charge of Q=VS-Cp (Cp is the capacitance of the capacitor 70) flows into the capacitor 72 through the diode 68, and the differential amplifier 76, the capacitor 72,
It is integrated by a resistor 74 and converted from alternating current to direct current. As a result, the integrating circuit 66 has a frequency f of the input pulse.
outputs a DC voltage v2 according to. This output voltage v2 becomes V2==f-CP/Cf·VS (Cf is the capacitance of the capacitor 72).

オペアンプ60は。Op amp 60.

R1=R2=R3=R4(ただしR4はV2゜及び分割
抵抗v3に対して充分高いインピーダンスとする) とすることにより良く知られた同相電圧加算回路となる
。即ち。
By setting R1=R2=R3=R4 (provided that R4 has a sufficiently high impedance with respect to V2° and dividing resistor v3), a well-known common mode voltage adding circuit is obtained. That is.

V4=V2+V3が成立する。V4=V2+V3 holds true.

v3はモータ低速時のトルクを確保するためのもので V3=Vr e f  −R6/  (R5+R6)で
表わされ、そのとき、モータ停止時の電流値IHは。
V3 is for ensuring torque when the motor is running at low speed, and is expressed as V3=Vre f -R6/ (R5+R6).Then, the current value IH when the motor is stopped is:

IH=V3/R8(R8は電流検出抵抗34の抵抗値) となる。IH=V3/R8 (R8 is the resistance value of current detection resistor 34) becomes.

前記同相電圧加算回路44の出力電圧v4は定電流チョ
ッパ駆動回路の誤差増幅器42の他方の入力端に印加さ
れる。
The output voltage v4 of the common-mode voltage addition circuit 44 is applied to the other input terminal of the error amplifier 42 of the constant current chopper drive circuit.

誤差増幅器42の増幅率をAとすると、該増幅器42の
出力電圧v5は、 Vl−V4≦0のとき v5=O V 1−V4>0(7)とき V5=A(Vl−V4) となる。vSはパルス幅変調回路のコンパレータ32に
入り、該コンパレータ32は、入力電圧v5に応じた幅
のパルスを出力する。コンパレータ32の出力パルスは
スイッチング素子30のベースに入力され、該スイッチ
ング素子30がオンオフ制御されて、巻線22゜24に
は、入力パルスの周波数に応じた電流が流れる。ツェナ
ーダイオード64は、そのツェナー電圧によりモータの
高速域に設定した電流カット周波数fcでむやみに通電
電流が増えないように前記v4を制限する。入力パルス
の周波数に対するモータ通電電流の関係は、第3図のよ
うになる。上記実施例は入力パルスの周波数に対して電
流を直線的に変化させるものであるが、特に直線的変化
に限定されるものではなく、ステッピングモータの特性
に合わせた電流変化をさせて低速と高速のトルクの差異
を小さくすることができる。
Assuming that the amplification factor of the error amplifier 42 is A, the output voltage v5 of the amplifier 42 is as follows: When Vl-V4≦0, v5=O When V1-V4>0(7), V5=A(Vl-V4) . vS enters a comparator 32 of the pulse width modulation circuit, and the comparator 32 outputs a pulse with a width corresponding to the input voltage v5. The output pulse of the comparator 32 is input to the base of the switching element 30, and the switching element 30 is controlled on and off, so that current flows through the windings 22 and 24 according to the frequency of the input pulse. The zener diode 64 limits the voltage v4 using the zener voltage so that the current does not increase unnecessarily at the current cut frequency fc set in the high speed range of the motor. The relationship between the motor current and the input pulse frequency is as shown in FIG. In the above embodiment, the current is changed linearly with respect to the frequency of the input pulse, but the current is not limited to a linear change, and the current is changed in accordance with the characteristics of the stepping motor to achieve low speed and high speed. The difference in torque can be reduced.

一方、スイッチング素子30のエミッタに供給される電
圧は、コイル82によって検出され、且つ抵抗86.8
8によって分圧されて誤差増幅器90の一方の入力端に
v6として印加される。誤差増幅器90の増幅率をAと
すると、該誤差増幅器90の出力電圧v7は、V6−V
4≦0のとき v7=O V6−V4>0のとき V7=A (V6−V4) となる。v7はパルス幅変調回路のコンパレータ92に
入り、該コンパレータ92は、入力電圧v7に応じた幅
のパルスを出力する。コンパレータ92の出力パルスは
スイッチング素子80のベースに入力され、該スイッチ
ング素子80がオンオフ制御されて、供電回路の点Pの
分圧電圧は、前記v4と一致するように制御される。即
ち、巻線22.24の供電回路の供給電圧は、入力パル
スの周波数に応じて変化する。本実施例では、入力パル
スの周波数に対して点Pの電圧を直線的に変化させてい
るが、特に直線的変化に限定されるものではなく、ステ
ッピングモータの特性に合わせた電圧変化をさせるよう
にしても良い。
On the other hand, the voltage supplied to the emitter of switching element 30 is detected by coil 82 and resistor 86.8.
8 and applied to one input terminal of the error amplifier 90 as v6. If the amplification factor of the error amplifier 90 is A, the output voltage v7 of the error amplifier 90 is V6-V
When 4≦0, v7=O When V6-V4>0, V7=A (V6-V4). v7 enters a comparator 92 of the pulse width modulation circuit, and the comparator 92 outputs a pulse with a width corresponding to the input voltage v7. The output pulse of the comparator 92 is input to the base of the switching element 80, and the switching element 80 is controlled on and off so that the divided voltage at the point P of the power supply circuit is controlled to match v4. That is, the supply voltage of the power supply circuit of the windings 22,24 varies depending on the frequency of the input pulses. In this embodiment, the voltage at point P is changed linearly with respect to the frequency of the input pulse, but the voltage change is not limited to a linear change. You can also do it.

〔効果〕〔effect〕

本発明は上述の如く、定電流又はステッピングモータの
相切換周波数に応じて電流を変化させるステッピングモ
ータ駆動において、供電回路の印加電圧を上記周波数に
応じて変化させるようにしたので、電流リプルが小さく
なり、機械的なオーバーシュートも小さくなって低速で
より低振動となるとともに、リプルと同じようにノイズ
も小さくなり、低速での低電力化も図れる等の効果が存
する。
As described above, in the stepping motor drive where the current is changed according to the constant current or the phase switching frequency of the stepping motor, the voltage applied to the power supply circuit is changed according to the frequency, so that the current ripple is small. This has the effect of reducing mechanical overshoot, resulting in lower vibration at low speeds, as well as reducing noise, similar to ripple, and reducing power consumption at low speeds.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の好適な実施例を示す回路図、第2図
(a)、 (b)は説明図、第3図は説明図、第4図は
従来技術の回路図、第5図は説明図、第6図は説明図、
第7図(a)。 (b)は説明図、第8図は説明図である。 2・・・・相切換トランジスタ、 4・・・・電流検出
抵抗、 6・・・・モータ巻線、 8・・・・誤差増幅
器、 10・・・・パルス幅変調回路。 12・・・・トランジスタ、  14・・・・フライホ
イルダイオード、 20・・・・相切換制御回路。 22.24・・・・巻線、  26.28,30゜80
・・・・スイッチング素子、  32.92・・・・コ
ンパレータ、 34・・・・電流検出抵抗。 36.38.40・・・・ダイオード、  42゜90
・・・・誤差増幅器、 44・・・・同相電圧加算回路
、 60・・・・オペアンプ、 64・・・・シェナー
ダイオード、 66・・・・積分回路。 76・・・・差動アンプ 第2図 (0)      (b) 第3図 ■ 第5図 V 第8図 ↑ 周派炙(KHz)
1 is a circuit diagram showing a preferred embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) and 2(b) are explanatory diagrams, FIG. 3 is an explanatory diagram, FIG. 4 is a circuit diagram of the prior art, and FIG. The figure is an explanatory diagram, Figure 6 is an explanatory diagram,
Figure 7(a). (b) is an explanatory diagram, and FIG. 8 is an explanatory diagram. 2... Phase switching transistor, 4... Current detection resistor, 6... Motor winding, 8... Error amplifier, 10... Pulse width modulation circuit. 12...Transistor, 14...Flywheel diode, 20...Phase switching control circuit. 22.24...Winding, 26.28, 30°80
...Switching element, 32.92...Comparator, 34...Current detection resistor. 36.38.40...Diode, 42°90
...Error amplifier, 44...Common mode voltage addition circuit, 60...Operation amplifier, 64...Schener diode, 66...Integrator circuit. 76...Differential amplifier Fig. 2 (0) (b) Fig. 3 ■ Fig. 5 V Fig. 8 ↑ Zhou Pai (KHz)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) ステッピングモータの巻線の供電回路の電流の
大きさを検出し、該検出信号の値の、設定値との偏差を
誤差検出手段によって検出し、該誤差検出手段の出力信
号に基いて前記供電回路に設けたスイッチング素子を前
記供電回路の電流が前記設定値と一致する方向に変化す
るようにオンオフ制御するようにした回路において、前
記巻線の励磁相の切り換えのための入力パルスの周波数
に応じて前記ステッピングモータの巻線の供電回路の供
電電圧を変化させるようにしたことを特徴とするステッ
ピングモータ駆動方法。
(1) Detect the magnitude of the current in the power supply circuit of the windings of the stepping motor, detect the deviation of the value of the detection signal from the set value by error detection means, and detect the deviation of the value of the detection signal from the set value, based on the output signal of the error detection means. In a circuit in which a switching element provided in the power supply circuit is controlled to turn on and off so that the current in the power supply circuit changes in a direction that matches the set value, an input pulse for switching the excitation phase of the winding is controlled. A method for driving a stepping motor, characterized in that a power supply voltage of a power supply circuit for a winding of the stepping motor is changed according to a frequency.
(2) ステッピングモータの巻線の供電回路の電流の
大きさを検出し、該検出信号の値の、設定値との偏差を
誤差検出手段によって検出し、該誤差検出手段の出力信
号に基いて前記供電回路に設けたスイッチング素子を前
記供電回路の電流が前記設定値と一致する方向に変化す
るようにオンオフ制御するように成し、前記巻線の励磁
相の切り換えのための入力パルスの周波数に応じて前記
設定値を変化させるようにした回路において、前記巻線
の励磁相の切り換えのための入力パルスの周波数に応じ
て前記ステッピングモータの巻線の供電回路の供電電圧
を変化させるようにしたことを特徴とするステッピング
モータ駆動方法。
(2) Detect the magnitude of the current in the power supply circuit of the windings of the stepping motor, detect the deviation of the detected signal value from the set value by error detection means, and detect the deviation of the detected signal value from the set value based on the output signal of the error detection means. A switching element provided in the power supply circuit is controlled on and off so that the current in the power supply circuit changes in a direction that matches the set value, and the frequency of an input pulse for switching the excitation phase of the winding is controlled. In the circuit, the set value is changed according to the voltage of the power supply circuit of the winding of the stepping motor according to the frequency of an input pulse for switching the excitation phase of the winding. A stepping motor driving method characterized by:
(3) ステッピングモータの巻線の供電回路の電流の
大きさを検出し、該検出信号の値の、設定値との偏差を
誤差検出手段によって検出し、該誤差検出手段の出力信
号に基いて前記供電回路に設けたスイッチング素子を前
記供電回路の電流が前記設定値と一致する方向に変化す
るようにオンオフ制御するようにした回路において、前
記巻線の励磁相の切り換えのための入力パルスをその周
波数に応じた電気信号に変換する変換手段を設け、前記
ステッピングモータの巻線の供電回路の電圧の大きさを
検出して電気信号とする電圧検出手段を設け、該電圧検
出手段の検出電気信号と前記変換手段の出力電気信号が
一致する方向に働く定電圧制御回路を前記ステッピング
モータの巻線の供電回路に設けたことを特徴とするステ
ッピングモータ駆動回路。
(3) Detecting the magnitude of the current in the power supply circuit of the winding of the stepping motor, detecting the deviation of the value of the detection signal from the set value by means of error detection means, and detecting the deviation of the value of the detection signal from the set value, based on the output signal of the error detection means. In a circuit configured to turn on and off a switching element provided in the power supply circuit so that the current in the power supply circuit changes in a direction consistent with the set value, an input pulse for switching the excitation phase of the winding is provided. A conversion means for converting the voltage into an electric signal according to the frequency is provided, and a voltage detection means for detecting the magnitude of the voltage of the power supply circuit of the winding of the stepping motor and converting it into an electric signal is provided, and the voltage detected by the voltage detection means is A stepping motor drive circuit characterized in that a constant voltage control circuit that operates in a direction in which a signal and an output electric signal of the converting means match is provided in a power supply circuit for windings of the stepping motor.
(4) ステッピングモータの巻線の供電回路の電流の
大きさを検出し、該検出信号の値の、設定値との偏差を
誤差検出手段によって検出し、該誤差検出手段の出力信
号に基いて前記供電回路に設けたスイッチング素子を前
記供電回路の電流が前記設定値と一致する方向に変化す
るようにオンオフ制御するように成し、前記巻線の励磁
相の切り換えのための入力パルスの周波数に応じて前記
設定値を変化させるようにした回路において、前記巻線
の励磁相の切り換えのための入力パルスをその周波数に
応じた電気信号に変換する変換手段を設け、前記ステッ
ピングモータの巻線の供電回路の電圧の大きさを検出し
て電気信号とする電圧検出手段を設け、該電圧検出手段
の検出電気信号と前記変換手段の出力電気信号が一致す
る方向に働く定電圧制御回路を前記ステッピングモータ
の巻線の供電回路に設けたことを特徴とするステッピン
グモータ駆動回路。
(4) Detecting the magnitude of the current in the power supply circuit of the winding of the stepping motor, detecting the deviation of the detected signal value from the set value by error detection means, and detecting the deviation of the detected signal value from the set value based on the output signal of the error detection means. A switching element provided in the power supply circuit is controlled on and off so that the current in the power supply circuit changes in a direction that matches the set value, and the frequency of an input pulse for switching the excitation phase of the winding is controlled. The circuit is configured to change the set value according to the winding of the stepping motor, further comprising a conversion means for converting an input pulse for switching the excitation phase of the winding into an electric signal according to the frequency of the input pulse. A constant voltage control circuit is provided which detects the magnitude of the voltage of the power supply circuit and converts it into an electric signal, and operates in a direction in which the detected electric signal of the voltage detecting means matches the output electric signal of the converting means. A stepping motor drive circuit characterized in that it is provided in a power supply circuit for windings of a stepping motor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103795312A (en) * 2013-12-27 2014-05-14 深圳市赛亿科技开发有限公司 Stepper motor drive circuit and stepper motor controller
JP2015023758A (en) * 2013-07-23 2015-02-02 コニカミノルタ株式会社 Image forming apparatus

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JP2015023758A (en) * 2013-07-23 2015-02-02 コニカミノルタ株式会社 Image forming apparatus
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