CN101931356B - 驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种驱动电路，对旋转状态信号在偏移控制电路(32)中附加偏移。在对旋转状态信号的接近基准值的一侧加上指定的偏移量的叠加信号的一个方向起，第1次检测出所述基准值时，对所述旋转状态信号从所述基准值起返回的方向上加上所述偏移量；对所得叠加信号，在所述一个方向第2次检测出所述基准值时，仍保持原值；叠加信号在从与所述一个方向相反的方向至基准值的另一个方向起，第1次检测出基准值时，重复在对所述旋转状态信号的接近基准值的一侧加上所述偏移量的处理，对旋转状态信号增加偏移，得到叠加信号，所得叠加信号的所述第2次的所述基准值，与其下一个基准值之间，与所述正弦波形信号相比，生成只减少了指定期间的期间的驱动控制信号。
Description
技术领域
本发明涉及基于表示电机的旋转状态的正弦波形的旋转状态信号，而生成驱动控制信号的驱动电路。
背景技术
有着各种的电机，而作为能够正确决定位置的电机的代表，有步进电机，在各种装置中广为使用。例如可举出相机的合焦、防手抖补正、和工作机械的位置的决定等。
该步进电机的驱动，通常以向两个定子线圈的电流相位下，通过改变转子的旋转位置而进行。
专利文献1：特开2006-288056号公报
专利文献2：特开平8-37798号公报
发明内容
此处，有着尽量减小电器的功耗的要求。尤其是电池驱动的移动设备等对该要求较大。此处，步进电机的驱动下，提供给两个线圈的电流相位相差90度。一个线圈的电流在0度、180度的附近，向另一个线圈流出充足的电流。0度、180度附近的电流对电机的驱动基本上无贡献。于是提出了截掉电机驱动电流的0度、180度附近的电流的供电方法。例如，截掉0度和180度附近的30度的供电的供电方法，称为150度供电。
为进行这样的150度供电，需要用于那样的信号产生的电路。对该电路也有尽量简化的要求。
本发明为基于表示电机的旋转状态的正弦波形的旋转状态信号，而生成驱动控制信号的驱动电路，其特征在于，在对所述旋转状态信号的接近基准值的一侧加上指定的偏移量所得的叠加信号的一个方向起，第1次检测出所述基准值时，对所述旋转状态信号从所述基准值起返回的方向上加上所述偏移量，对所得的叠加信号，在所述一个方向第2次检测出所述基准值时，仍保持原值，叠加信号在从与所述一个方向相反的方向至所述基准值的另一个方向起，第1次检测出所述基准值时，在对所述旋转状态信号的接近所述基准值的一侧加上所述偏移量，反复该处理，对旋转状态信号附加偏移从而得到叠加信号，所得的叠加信号的所述第2次的所述基准值与其下一个所述基准值之间，与所述旋转状态信号相比，生成减少了指定期间的期间的驱动控制信号。
另外，优选为叠加信号在正侧时和叠加信号在负侧时，作为不同的驱动控制信号而产生的。
(发明效果)
根据本发明，能够以较简单的电路，得到减少了供电时间的驱动控制信号。
附图说明
图1是表示全体结构的模块图。
图2是表示输出电路的结构例的图。
图3是表示叠加信号的例的图。
图4是表示输出控制电路的结构例的图。
图5是表示输出控制电路的各部分的信号波形的图。
符号说明
10 比较器
12 输出控制电路
14 输出电路
22、24 线圈
26 转子
30 霍尔元件
32 偏移控制电路
40 连续H/L检测部
100 驱动器
200 电机
具体实施方式
以下对本发明的实施方式基于附图进行说明。图1是表示整体结构的图。系统由驱动器100和电机200所构成。输入信号输入至驱动器100，驱动器100向电机200提供与输入信号相对应的驱动电流。由此，根据输入信号而控制电机200的旋转。
此处，驱动器100具有比较器10，将与来自电机200中所设霍尔元件30的转子位置相对应的旋转状态信号，经过偏移控制电路32，提供至比较器10的一端。也就是说，偏移控制电路32对旋转状态信号加上指定的偏移值，得出在上下方向上交替移位的叠加信号。然后，将该叠加信号提供至比较器10的一端。对比较器10的另一端提供零电压(基准值电压)，比较器10检测叠加信号到达了零(基准值)。
比较器10的输出提供至输出控制电路12。输出控制电路12根据比较器10的输出信号而决定指定频率的驱动波形(相位)，并且通过PWM驱动控制驱动控制信号(OUT1、OUT2)，而决定驱动电流的振幅。然后，生成的驱动控制信号提供至输出电路14。
输出电路14由多个晶体管所构成，由这些开关控制来自电源的电流，产生电机驱动电流，将其提供至电机200。
图2中表示了输出电路14的一部分和电机200的一个线圈22(24)的结构。像这样设有电源和地之间的两个晶体管Q1、Q2的串联所成的臂，和两个晶体管Q3、Q4的串联所成的臂；晶体管Q1、Q2的中间点和晶体管Q3、Q4的中间点之间连接了线圈22(24)。而通过导通晶体管Q1、Q4而截止晶体管Q2、Q3，线圈22(24)中流过一个方向的电流；通过截止晶体管Q1、Q4而导通晶体管Q2、Q3，线圈22(24)中流过反向的电流，驱动线圈22、24。
此外，通过设置两个这样的电路，可以个别地控制提供至两个线圈22、24的电流。
电机200为步进电机，具有两个线圈22、24和转子26。两个线圈22、24被相互以偏离90度位置的电气角度而配置，由此，对转子26的磁场方向也关于转子的中心角相互以电气角度90度而偏离。另外，转子26设有与其极数相对应的数目的永磁体，例如N极和S极配置于相对的位置(相互相差180度的位置)。然后根据来自两个线圈22、24的磁场决定稳定的位置。
由此，通过对配置于关于转子的旋转角偏离90度的位置的两个线圈，提供相互相位相差90度的交流电，可以由该电流相位使转子26移动、旋转。另外，通过在特定的电流相位的定时停止电流相位的变化，可以在与那时的电流相位相对应的位置上使转子停止。就这样控制电机200的旋转。
电机200中设有霍尔元件30，根据来自转子26的永磁体的磁场，产生旋转状态信号。如上所述，当N、S各有一个的情况下，转子26的1次旋转可得到1个周期的正弦波作为旋转状态信号。
来自此霍尔元件30的旋转状态信号提供至偏移控制电路32。该偏移控制电路32只以指定的偏移量移动旋转状态信号，设定两个过零(ゼロクロス)之间为例如150度。
此处图3中表示了将过零之间从180度变为120度的例子。旋转状态信号是在0度时为相当于0高斯(Gauss)、90度时为相当于+60高斯、180度时为相当于0高斯、270度时为相当于-60高斯的电压的正弦波。由此，通过将旋转状态信号向0靠近相当于30高斯的电压，则两个过零之间变为120度。那样，负侧的加上了相当于+30高斯的叠加信号(旋转状态信号向零靠近了30高斯的信号)在第1次至零时(旋转状态信号的相位-30度)，不是作+30高斯的加法，而是作-30高斯的加法(30高斯的减法)。由此，60高斯的叠加信号向负方向位移。这个例子的情况下，由于-60高斯的加法相当于60度的位移，则在旋转状态信号的相位的+30度时，叠加信号从负侧第2次至零。然后，这个第2次的零的情况下，-30高斯的加法以原值向正侧移动。接下来，在从正侧的第1次的零时，加法切换为+30高斯。如此，旋转状态信号的相位为330度(-30度)时偏移量从+30高斯切换至-30高斯，150度时偏移量从-30高斯切换至+30高斯，通过如此反复，从叠加信号的第2次的零起，至下一个零的期间可以得到120度的期间的信号。此外，通过调整加法的偏移量(该情况下设为相当于±15高斯)，可以得到150度等的期间的信号。
此外，对比较器10的另一端，也可以提供以与霍尔元件30的共用(common)电压相同电位的电压作为基准的结构。通过设为这样的结构，霍尔元件30和比较器10所用的基准值变为相等，可以更加正确地设定对线圈22、24的供电期间。
图4中表示了输出控制电路12的结构例，图5中表示了各部分的信号波形。比较器10的输出(比较器输出)，是检测如上所述将旋转状态信号依次移位后的信号的过零的结果。本例与图3相同，表示了120度供电的例子；比较器的输出，在旋转状态信号的0～30度为低(L)电平、30～150度变为高(H)电平、150～180度为低电平、180～210度为高电平、210～330度为低电平、330～360度为高电平信号(图5(i))。
该比较器的输出提供至触发器(flip flop)FF1的D输入端。对该触发器FF1的时钟输入端，提供指定的时钟CLK，触发器FF1成为依次保持比较器10的输出。时钟CLK由于有比比较器10的输出的变化更高的频率，所以触发器FF1以指定期间的滞后按原值获取比较器10的输出。触发器FF1的输出提供至触发器FF2的D输入端，时钟CLK也提供至该触发器FF2的时钟输入端。由此，该触发器FF2的输出与触发器FF1的输出相比，是延迟了时钟CLK的1个周期的信号。将触发器FF1的输出反向输入至与门AND1，触发器FF2的输出按原值输入与门AND1。由此，该与门AND1的输出在比较器10的输出下降时，成为时钟CLK的1个周期上升的信号。
也就是说，如图5(ii)的下降检测信号所示，在比较器输出的下降时，在与门AND1的输出得到时钟CLK的1个周期上升的信号。
另外，触发器FF1的输出和触发器FF2的反向输出，输入至与门AND2。由此，如图5(iii)的上升检测信号所示，在比较器输出的上升时，在与门AND2的输出得到时钟CLK的1个周期上升的信号。
时钟CLK在指定的分频之后，输入至连续H/L检测部40。该连续H/L检测部40例如，在比较器输出的高电平持续60度的期间时为高电平，低电平持续60度的期间时为低电平。由此，本例中，在旋转状态信号的90度～270度的期间为高电平、在其余一半的期间为低电平的信号成为连续H/L检测部40的输出(图5(iv))。
与门AND1的输出提供至触发器FF3的D输入端，与门AND2的输出提供至触发器FF4的D输入端。时钟CLK提供至这些与门AND1、AND2的时钟输入端。由此，这些触发器FF3、FF4中获取了与门AND1、AND2的输出。触发器FF3、FF4的输出分别输入与门AND3、AND4。与门AND3的另一输入端按原值输入连续H/L检测信号；将连续H/L检测信号反向并输入与门AND4的另一输入端。由此，与门AND3的输出中，下降检测信号中的旋转状态信号的0度所对应的脉冲被除去，只剩下150度、210度的脉冲。另外，与门AND4的输出中，上升检测信号中的旋转状态信号的180度所对应的脉冲被除去，只剩下30度、330度的脉冲。
与门AND3的输出提供至SR锁存器电路SR1的置位(set)输入端，与门AND4的输出提供至SR锁存器电路SR1的复位(reset)输入端(图5(v))。由此，如图5(vi)所示，在SR锁存器SR1的输出，得到旋转状态信号的330度时变为高电平、150度时变为低电平的偏移控制信号。该SR锁存器SR1的输出提供至偏移控制电路32，被用于切换控制，在高电平时对旋转状态信号加上指定的偏移值(30高斯)，在低电平时从旋转状态信号减去指定的偏移值(30高斯)。
与门AND3、AND4的输出，输入至或门OR1。或门OR1的输出得到具有330度、30度、150度、210度的4个脉冲的两边沿信号(图5(vii))。偏移控制信号在施加了指定的延迟之后，提供至触发器FF5的D输入端。该触发器FF5的时钟输入端被提供了来自或门OR1的两边沿信号，触发器FF5的输出得到在旋转状态信号的30度时变为高电平、210度时变为低电平的信号(图5(viii))。
该触发器FF5的输出，输入至或非门NOR1和与门AND5。SR锁存器SR1的输出提供至或非门NOR1和与门AND5的另外的输入端。由此，或非门NOR1的输出得到了只在30～150度的期间为高电平的驱动控制信号OUT1(图5(ix))，与门AND5的输出得到了只在210～330度的期间为高电平的驱动控制信号OUT2(图5(x))。
由此，通过将驱动控制信号OUT1、OUT2提供至输出电路14，通过控制图2的晶体管Q1、Q4和晶体管Q2、Q3的导通截止，而进行上述的线圈22(24)的驱动电流控制。
此外，输出电路14中，需要对两个线圈22、24提供相位相差90度的信号。为此可以设置两个如上述的电路。另外，连续H/L检测部40中，使电气相位延迟90度而获取信号。也可以设置相同的电路，使上述驱动控制信号OUT1、OUT2延迟90度，得到其他线圈用的驱动控制信号。
另外，图1中，由于在与线圈22相对的位置配置了霍尔元件30，所以能够获得与线圈22同步的旋转状态信号；然而霍尔元件30的安装位置不一定被限定。进一步地，如上所述，通过调整对旋转状态信号的加减的偏移量，也可以容易地进行150度供电等。
本实施方式的控制，需要准确地检测出过零。所以，上述的控制从旋转稳定开始进行比较好。由此，可以防止抖动(chattering)的影响，另外可使供电期间设为大致期望的期间(例如电气相位150度的期间)。
Claims (2)
1.一种驱动电路，基于表示电机的旋转状态的正弦波形的旋转状态信号，生成驱动控制信号，其特征在于，
所述驱动电路具有：偏移控制电路、比较器、输出控制电路以及输出电路；
所述偏移控制电路对旋转状态信号加上指定的偏移量，得出在上下方向上交替移位的叠加信号；
所述比较器输入所述偏移控制电路输出的叠加信号，并且检测叠加信号到达了基准值；
所述输出控制电路输入所述比较器的输出，并且将生成的驱动控制信号提供至输出电路；
所述驱动电路反复如下的处理，对旋转状态信号附加偏移从而得到叠加信号：在对所述旋转状态信号的接近基准值的一侧加上指定的偏移量所得的叠加信号的一个方向起，第1次检测出所述基准值时，对所述旋转状态信号从所述基准值起返回的方向上加上所述偏移量，对所得的叠加信号，在所述一个方向第2次检测出所述基准值时，仍保持原值，叠加信号在从与所述一个方向相反的方向至所述基准值的另一个方向起，第1次检测出所述基准值时，在对所述旋转状态信号的接近所述基准值的一侧加上所述偏移量，
在所得的叠加信号的所述第2次的所述基准值与其下一个所述基准值之间，生成期间与所述旋转状态信号相比减少了指定期间的驱动控制信号。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，
叠加信号在正侧时和叠加信号在负侧时，是作为不同的驱动控制信号而产生的。
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