CN102111099A - 电动机驱动电路 - Google Patents

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Abstract

电动机驱动电路,本发明旨在以高精度高效率地驱动步进电动机。其中,感应电压检测部(40)在从第一线圈(22)或第二线圈(24)来看驱动部为高阻抗状态时,检测第一线圈(22)的两端电压或第二线圈(24)的两端电压,并检测在第一线圈(22)或第二线圈(24)中产生的感应电压。感应电压检测部(40)包括:差动放大电路(42),其对第一线圈(22)的两端的电位或第二线圈(24)的两端的电位进行差动放大;和模拟数字变换电路(44),其将从差动放大电路(42)输出的模拟值变换成数字值,输出到控制部。控制部以从外部设定的输入信号为基础来生成驱动信号,根据由感应电压检测部(40)检测出的感应电压来调整该驱动信号,并设定到驱动部。

Description

电动机驱动电路
技术领域
本发明涉及一种通过对两个线圈供给不同相位的电流,从而使转子(Rotor)旋转的电动机驱动电路。
背景技术
电动机有各种种类,但作为能够正确地决定位置的电动机的代表例,有步进电动机(Stepping Motor),在各种装置中被广泛利用。例如,利用在相机的对焦、抖动补正、工作机械的位置决定等。
在一般的步进电动机中,通过供给到两个定子(Stator)线圈的电流的相位差,来控制转子的旋转位置。因此,在原理上与供给到两个定子线圈的电流量无关,而能够使转子旋转。然而,若供给到定子线圈的电流过小则转矩(Torque)过小,会有失步的可能性。因此,要使转子可靠地旋转,优选对定子线圈供给比较大的电流。
专利文献1:JP特开2006-288056号公报
专利文献2:JP特开平8-37798号公报
但是,有使在电器设备中的消耗功率尽可能小的要求。尤其是在电池(Battery)驱动的便携式设备等中此要求强烈。因此,寻求能够既抑制失步,又以低消耗功率来进行驱动的驱动方式。
发明内容
本发明正是鉴于这种状况而提出的,其目的在于,提供一种以高精度高效率地驱动步进电动机的技术。
本发明的一种形式的电动机驱动电路是包含第一线圈、第二线圈以及转子的驱动电路,其包括:驱动部,其对第一线圈以及第二线圈供给相位不同的电流,使转子旋转;感应电压检测部,其在从第一线圈或者第二线圈来看驱动部为高阻抗状态时,检测第一线圈的两端电压或者第二线圈的两端电压,并检测在第一线圈或者第二线圈中产生的感应电压;和控制部,其以从外部设定的输入信号为基础来生成驱动信号,并根据由感应电压检测部检测的感应电压来调整驱动信号并设定到驱动部。感应电压检测部包含:差动放大电路,其对第一线圈的两端的电位或者第二线圈的两端的电位进行差动放大;和模拟数字变换电路,其将从差动放大电路输出的模拟值变换成数字值,并输出到控制部。
根据本发明,能够以高精度高效率地驱动步进电动机。
附图说明
图1是表示步进电动机以及其驱动电路的构成的图。
图2是用于说明驱动部的构成例的图。
图3是表示步进电动机的旋转相位的图。
图4是表示第一线圈的驱动电压波形以及感应电压波形的图(转矩高)。
图5是表示第一线圈的驱动电压波形以及感应电压波形的图(转矩适度)。
图6是表示控制部的构成例的图。
图7是用于说明更新部进行的、保存在更新值保存部中的更新值的更新处理的图。
图8是表示感应电压检测部的详细构成以及步进电动机与感应电压检测部之间的详细的连接关系的图。
附图标记说明
10:控制部  11:减法运算部  12:PID运算部  12a:积分运算部  12b:比例运算部  12c:微分运算部  13:加法运算部  14:驱动信号生成部15:固定值保存部  16:大小比较部  17:更新部  18:更新值保存部S11:第一模式切换开关  S12:第二模式切换开关  22:第一线圈  24:第二线圈  26:转子  30:驱动部  Q1:第一晶体管  Q2:第二晶体管Q3:第三晶体管  Q4:第四晶体管  40:感应电压检测部  42:差动放大电路  OP1:运算放大器  R1:第一电阻  R2:第二电阻  R3:第三电阻  R4:第四电阻  R5:第五电阻  R6:第六电阻  44:模拟数字变换电路  46:补偿产生电路  S1:第一开关  S2 :第二开关  S3:第三开关S4:第四开关  S5:第五开关  S6:第六开关 S7:第七开关  S8:第八开关  100:驱动电路  200:步进电动机
具体实施方式
图1是表示步进电动机200以及其驱动电路100的构成的图。从步进电动机200的控制装置(未图示)供给的输入信号输入到驱动电路100中。驱动电路100将与该输入信号对应的驱动电流供给到步进电动机200中。这样,实现与该输入信号对应的步进电动机200的旋转控制。
步进电动机200包含第一线圈22、第二线圈24以及转子26。第一线圈22以及第二线圈24,其位置相互偏离90°电角地进行配置。因此,对转子26的磁场的方向也相对于转子的中心角,相互偏离90°电角。
转子26包含磁性体(例如,永久磁石),根据来自第一线圈22以及第二线圈24的磁场,来决定稳定的位置。驱动电路100通过对第一线圈22以及第二线圈24供给相位相互相差90°的交流电流,从而能够对两者的电流相位设置差别,并使转子26旋转。
另外,驱动电路100通过在特定的时机使电流相位的变化停止,从而能够使在与此时机的电流相位对应的、特定的位置使转子26停止。通过这些处理,能够控制步进电动机200的旋转。
以下,关于驱动电路100进行具体地说明。驱动电路100包含控制部10、驱动部30以及感应电压检测部40。控制部10以从外部设定的输入信号为基础来生成驱动信号,并设定到驱动部30。驱动部30对第一线圈22以及第二线圈24供给相位不同的电流,从而使转子26旋转。
图2是用于说明驱动部30的构成例的图。在此构成例中,由H桥(bridge)电路驱动第一线圈22。H桥电路包含第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3以及第四晶体管Q4。由第一晶体管Q1和第二晶体管Q2组成的第一串联电路、以及由第三晶体管Q3和第四晶体管Q4组成的第二串联电路分别连接在电源和接地之间。在第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的连接点、与第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的连接点之间连接有第一线圈22。
在此构成中,若第一晶体管Q1和第四晶体管Q4为导通、以及第二晶体管Q2和第三晶体管Q3为截止,则在第一线圈22中电流正方向流过,若第一晶体管Q1和第四晶体管Q4为截止、以及第二晶体管Q2和第三晶体管Q3为导通,则在第一线圈22中电流反方向流过。
针对第二线圈24,与第一线圈22同样,能够用H桥电路驱动。通过设置两个这样的H桥电路,从而能够单独控制第一线圈22以及第二线圈24。
回到图1。在驱动部30由H桥电路构成的情况下,作为上述驱动信号,控制部10生成具有与上述输入信号对应的能率比(duty ratio)的PWM(Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制)信号,并输入到构成上述H桥电路的晶体管的栅极端子。即,供给到第一线圈22以及第二线圈24的功率由此PWM信号进行控制。
感应电压检测部40在从第一线圈22或者第二线圈24来看驱动部30为高阻抗状态时,检测第一线圈22的两端电压或者第二线圈24的两端电压,并检测在第一线圈22或者第二线圈24中产生的感应电压。感应电压检测部40的构成例将后述。
在此,所说的从第一线圈22来看驱动部30为高阻抗状态时,是指用于驱动第一线圈22的H桥电路中所包含的晶体管全部为截止时。所说的从第二线圈24来看驱动部30为高阻抗状态时,是指用于驱动第二线圈24的H桥电路中所包含的晶体管全部为截止时。
控制部10通过使上述驱动信号自适应地变化以使在第一线圈22或者第二线圈24中产生的感应电压的目标值、与由感应电压检测部40检测出的感应电压的值之间的差分变小,从而调整上述感应电压的相位。用于实现此相位调整的构成例将后述。
图3是表示步进电动机200的旋转相位的图。供给到第一线圈22中的驱动电流的能率比是用电角表示的转子26的旋转角为0°以及180°时的100%、90°以及270°时的0%、以及45°、135°、225°以及315°时的71%。在第二线圈24中,驱动电流的能率比与转子26的旋转角之间的关系与第一线圈22的该关系相位偏离90°。
例如,在1-2相驱动中,将供给到第一线圈22的驱动电流的能率比设定为0%→71%→100%→71%→0%→71%→100%→71%→0%。即,把转子26的1周旋转分成8个相位(Phase:状态)来控制。此外,第二次的100%时的电流是与第一次的100%时的电流反方向的电流。另外,第三次以及第四次的71%时的电流是与第一次以及第二次的71%时的电流反方向的电流。
在此,上述能率比,假设为最大转矩下的驱动的能率比。在供给到步进电动机200的电流不够大的情况下,功率会不足,有得不到期望的旋转精度的可能性。为此,在现有技术中,供给了足够大的电流。但是,根据这样的驱动方式,产生了多余的能量损失。
在本实施方式中,根据由感应电压检测部40检测出的感应电压,来进行降低上述能率比的控制。例如,从71%降低到57%,从100%降低到80%。此外,使各自的能率比减少的比例可以不是相同的比例。
图4是表示第一线圈22的驱动电压波形以及感应电压波形的图(转矩高)。在此,表示了对第一线圈22供给足够充分的电流,用高转矩来驱动的例子。此外,感应电压波形不一定是正弦波,但在此作为接近正弦波的波形来进行表现。另外,驱动电压波形是用波形来描述第一线圈22的两端的电位差的产物。在此,在转子26的旋转角为90°、270°的情况下,第一线圈22的电压供给为0。图2所示的H桥电路所包含的全部的第一~第四晶体管Q1~Q4被控制为截止,成为高阻抗状态。因此,在第一线圈22的两端,感应电压波形显现为原状。
在图4中,感应电压波形的相位相对驱动电压波形的相位超前。即,感应电压波形在突入高阻抗期间前,已经相交于零。这是由于流过第二线圈24的电流足够大,故转子26提前旋转。
若降低驱动电压的能率比,则感应电压波形逐渐接近驱动电压波形的相位。而且,在即将失步时,感应电压波形相对驱动电压波形变得滞后。而且,若失步,则转子26不旋转,将得不到感应电压波形。
图5是表示第一线圈22的驱动电压波形以及感应电压波形的图(转矩适度)。在此,表示了对第一线圈22供给适度的电流,并以适度的转矩来驱动的例子。在图5中,驱动电压波形的相位与感应电压波形的相位大致一致。即,感应电压波形在高阻抗期间的中央附近相交于零。反过来说,相交于零为在高阻抗期间的中央附近发生的情况,从旋转精度以及消耗功率的两方面的观点出发,被认为是最优驱动。此外,为了避免大的转矩变动引起的失步,可以使驱动电流有一定的富余。
这样,通过进行控制以使感应电压波形的相位尽量接近驱动电压波形的相位,从而能够降低消耗功率。以下,关于用于实现此控制的具体构成进行说明。
图6是表示控制部10的构成例的图。在此构成例中,控制部10具有减法运算部11、PID(Proportional-Integral-Derivative:比例-积分-微分)运算部12、加法运算部13、驱动信号生成部14、固定值保存部15、大小比较部16、更新部17、更新值保存部18、第一模式切换开关S11以及第二模式切换开关S12。
减法运算部11算出上述感应电压的目标值、与由感应电压检测部40检测出的感应电压的值之间的差分,来生成误差信号。在此,该感应电压的值可以是该感应电压本身的值,也可以是后述的该感应电压以规定的放大率所放大的值。若是后者的情况,则还设定上述感应电压的目标值为以此放大率进行放大的值。
设定上述感应电压的目标值为后述的调整信号的理想值。此理想值是基于与步进电动机200的旋转控制有关的实验、模拟(Simulation),所导出的值。即,是在上述感应电压波形的相位与上述驱动电压波形的相位一致时的调整信号的值、或者在此调整信号的值中加上一定补偿(Offset)值的值。
另外,上述目标值以及上述输出值可以是模拟值,也可以是数字值,在以下的说明中,说明用数字值进行规定的例子。
PID运算部12对由减法运算部11生成的误差信号进行PID运算。PID运算部12包含积分运算部12a、比例运算部12b以及微分运算部12c。积分运算部12a用规定的放大率来放大所输入的误差信号,并对放大的误差信号进行积分并输出。例如,包含保存上次的输出值的寄存器,对上次的输出值和本次的输入值(放大后)进行加法运算,来作为本次的输出值。比例运算部12b用规定的放大率来放大所输入的误差信号,并输出。微分运算部12c对所输入的误差信号进行微分,并用规定的放大率来放大微分了的误差信号,并输出。例如,包含保存上次的输入值(放大前)的寄存器,算出上次的输入值(放大前)与本次的输入值(放大前)之间的差分,并放大此值,作为本次的输出值。
在积分运算部12a、比例运算部12b以及微分运算部12c之中,用户能够任意地设定有效化的运算部。例如,可以使三个运算部全部有效化,可以仅使比例运算部12b有效化进行使用,还可以仅使积分运算部12a以及比例运算部12b有效化进行使用。
加法运算部13对于在PID运算部12所包含的积分运算部12a、比例运算部12b以及微分运算部12c之中,从被有效化的运算部输出的信号进行加法运算并生成调整信号。此时,加法运算部13对于从PID运算部12输入的信号进一步加上经由第一模式切换开关S11所输入的固定值,或者经由第二模式切换开关S12所输入的调整信号的上次值,来生成调整信号。有关此追加地所加上的值的详细说明将后述。
驱动信号生成部14以上述的输入信号、以及由加法运算部13生成的调整信号为基础来生成驱动信号。在本实施方式中,根据该调整信号来调整基于该输入信号所生成的PWM信号的能率比。更具体地说,在从PID运算部12输出的信号的合计为正的值的情况下,降低该PWM信号的能率比,使供给到第一线圈22以及第二线圈24的电流量小。相反,当从PID运算部12输出的信号的合计为负的值的情况下,提高该PWM信号的能率比,使供给到第一线圈22以及第二线圈24的电流量大。
另外,该调整信号的绝对值越大,使该PWM信号的能率比的调整量越大。此外,该调整信号的值、与该PWM信号的能率比的调整量的变换比预先设定在驱动信号生成部14中。
固定值保存部15保存规定的固定值,并将此固定值输出到加法运算部13。此固定值用作开始步进电动机200的运转时的调整信号的初始值。在开始步进电动机200的运转时,加法运算部13将从固定值保存部15输入的固定值作为调整信号的初始值,输出到驱动信号生成部14。
通过供给加法运算部13该固定值,从而能够由将来自PID运算部12的有效信号输入到加法运算部13前起,将有效的调整信号供给到驱动信号生成部14。上述固定值在来自PID运算部12的有效信号被输入到加法运算部13后,作为补偿成分,持续供给到加法运算部13中。
上述固定值可以是从外部设定的固有的值,也可以是经过自适应调整的值。作为前者的例子,设定比上述目标值更高的值。在此情况下,当设定了接近上述目标值的值时,虽然从与上述目标值接近的位置也能够开始上述相位的调整,但是旋转开始时的转矩不足造成的失步的可能性也会相应变大。而当设定了离上述目标值远的值时,虽然旋转开始时的转矩不足造成的失步的可能性会变低,但是会从上述目标值离得远的位置开始上述相位的调整,到上述感应电压的相位调整到适度的位置为止的时间也会相应变长。设计者或者用户可以考虑这种平衡(Tradeoff)关系,来设定上述固定值。
以下,关于用于自适应地调整上述固定值的构成进行说明。大小比较部16比较在固定值保存部15中所保存的固定值、和从加法运算部13输出的调整信号的值之间的大小关系。更新部17根据大小比较部16的比较结果,来更新上述固定值。
保存在固定值保存部15中的固定值作为初始值而设定在更新值保存部18中。以下,保存在更新值保存部18中的固定值由更新部17依次更新。即,更新值保存部18保存由更新部17更新的更新值。保存在更新值保存部18中的更新值在步进电动机200的本次的运转结束后,设定在固定值保存部15中,并成为保存在固定值保存部15中的新的固定值。此固定值将成为步进电动机200下次运转时的调整信号的初始值。
以下,更具体地说明保存在固定值保存部15中的固定值的更新处理。此外,在以下的说明中,以由感应电压检测部40在1次的高阻抗期间采样(Sampling)感应电压1次的例子为前提。因此,会在1次的高阻抗期间输出1次由加法运算部13更新的新的调整信号。此外,关于在高阻抗期间的哪个时机来采样感应电压,可以由设计者或者用户任意设定。
图7是用于说明更新部17进行的在更新部18中所保存的更新值的更新处理的流程图。大小比较部16,在进行电动机的驱动而被控制为最初显现为高阻抗状态的相位,对保存在固定值保存部15中的固定值和从加法运算部13输出的调整信号的值进行比较(S101)。更新部17在该固定值比该调整信号的值大时(S101的“>”),减小(Decrement)保存在更新值保存部18中的、将该固定值作为初始值的更新值(S102)。在该固定值比该调整信号的值小时(S101的“<”),增大(Increment)保存在更新值保存部18中的、将该固定值作为初始值的更新值(S103)。在该固定值与该调整信号的值相等时(S101的“=”),不更新保存在更新值保存部18中的值。
通过上述增大处理以及上述减小处理,经加法运算以及减法运算的值可以是上述更新值的最小控制单位,也可以是比其大的值。例如,可以是±1,可以是±2,也可以是±5。
此外,将保存在固定值保存部15中的固定值作为调整信号的初始值供给到加法运算部13的前向反馈(Feedforward)控制,不是必须的控制,当不用前向反馈控制时,断开第一模式切换开关S11。在此情况下,该固定值不会作为补偿成分由加法运算部13加到调整信号中。取而代之地,接通第二模式切换开关S12,将调整信号的上次值作为补偿成分供给到加法运算部13。此外,当利用前向反馈控制时,断开第二模式切换开关S12。
图8是表示感应电压检测部40的详细构成以及步进电动机200与感应电压检测部40之间的详细的连接关系的图。感应电压检测部40包括差动放大电路42、模拟数字变换电路44以及补偿产生电路46。差动放大电路42对第一线圈22的两端的电位或者第二线圈24的两端的电位进行差动放大,并输出到模拟数字变换电路44。模拟数字变换电路44将从差动放大电路42输出的模拟值变换成数字值,并输出到控制部10(更严密地说,减法运算部11)。
控制部10通过使驱动信号自适应地变化,以使基于感应电压的目标值的数字值、与从模拟数字变换电路44输入的数字值之间的差分变小,从而调整感应电压的相位。在此,所说的基于上述感应电压的目标值的数字值,是使与差动放大电路42的放大率对应,使该目标值放大的值。
以下,关于差动放大电路42的具体构成进行说明。差动放大电路42包含运算放大器OP1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4。
第一线圈22或者第二线圈24的一端的电位经由第一电阻R1输入到运算放大器OP1的反转输入端子。运算放大器OP1的反转输入端子和输出端子经由第二电阻R2进行连接。第一电阻R1和第二电阻R2串联连接。
第一线圈22或者第二线圈24的一端的电位经由第三电阻R3输入到运算放大器OP1的非反转输入端子。另外,运算放大器OP1的非反转输入端子经由第四电阻R4与补偿产生电路46进行连接。第三电阻R3和第四电阻R4串联连接。此外,当不设置补偿产生电路46时,第四电阻R4取代补偿产生电路46,而与接地连接。
设定第一电阻R1和第三电阻R3的电阻值为相同的值,设定第二电阻R2和第四电阻R4的电阻值为相同的值。在此条件下,差动放大电路42的放大率由R2/R1来决定。设计者或者用户通过调整第一电阻R1(=第三电阻R3)以及第二电阻R2(=第四电阻)的电阻值,从而能够调整差动放大电路42的放大率。
补偿产生电路46包含第五电阻R5和第六电阻R6。第五电阻R5以及第六电阻R6串联连接,此串联电路连接在电源与接地之间。第五电阻R5与第六电阻R6之间的分压点与第四电阻R4连接。设计者或者用户通过调整第五电阻R5以及第六电阻R6的电阻值,能够调整第五电阻R5与第六电阻R6的分压比,并能够调整加到差动放大电路42的补偿电压。
第一开关S1是用于使第一线圈22的第一端子和差动放大电路42的反转输入端子导通或者非导通的开关。第二开关S2是用于使第一线圈22的第一端子和差动放大电路42的非反转输入端子导通或者非导通的开关。第三开关S3是用于使第一线圈22的第二端子和差动放大电路42的反转输入端子导通或者非导通的开关。第四开关S4是用于使第一线圈22的第二端子和差动放大电路42的非反转输入端子导通或者非导通的开关。
第五开关S5是用于使第二线圈24的第一端子和差动放大电路42的反转输入端子导通或者非导通的开关。第六开关S6是用于使第二线圈24的第一端子和差动放大电路42的非反转输入端子导通或者非导通的开关。第七开关S7是用于使第二线圈24的第二端子和差动放大电路42的反转输入端子导通或者非导通的开关。第八开关S8是用于使第二线圈24的第二端子和差动放大电路42的非反转输入端子导通或者非导通的开关。
当检测第一线圈22的感应电压时,按照从第一线圈22来看驱动部30被控制为高阻抗状态的每一相位,交替地切换:第一开关S1为接通以及第二开关S2为断开、及第三开关S3为断开以及第四开关S4为接通的第一状态、和第一开关S1为断开以及第二开关S2为接通、及第三开关S3为接通以及第四开关S4为断开的第二状态。
当检测第二线圈24的感应电压时,按照从第二线圈24来看驱动部30被控制为高阻抗状态的每一相位,交替地切换:第五开关S5为接通以及第六开关S6为断开、及第七开关S7为断开以及第八开关S8为接通的第三状态、和第五开关S5为断开以及第六开关S6为接通、及第七开关S7为接通以及第八开关S8为断开的第四状态。
根据此控制方式,感应电压从零上升方向变化时还是下降方向变化时,都能够将运算放大器OP1的输出电压统一成诸如正极性。因此,能够缩小运算放大器OP1的输出电压范围以及模拟数字变换电路44的输入电压范围,能够抑制运算放大器OP1以及模拟数字变换电路44的成本。此外,由于感应电压的极性在被控制为高阻抗状态的每一相位交替地进行切换,故在模拟数字变换电路44的后级中,能够在此输出数字值中容易地追加极性信息。
另外,在不使运算放大器OP1的输出电压的极性统一的情况下,没有设置第二开关S2、第三开关S3、第六开关S6以及第七开关S7的必要。此外,根据此构成,若跳过一个相位来执行感应电压的采样,也能够使该极性统一。然而,收敛时间与用全相位进行采样时的情况相比较,变得滞后。
如以上说明所述,根据本实施方式,通过检测感应电压,进行反馈控制以使其相位接近驱动电压的相位,从而能够高效率地驱动步进电动机。即,能够既抑制失步,又降低消耗功率。另外,通过利用PID控制作为反馈控制,从而能够实现极细致地反映了用户需求的反馈控制。
此外,在反馈控制开始时,通过采用将规定的固定值设定为上述调整信号的初始值的反馈控制,从而能够缩短收敛时间。另外,通过学习以最优值为目标来更新该固定值,从而能够进一步缩短收敛时间。
此外,感应电压检测电路由差动放大电路以及模拟数字变换电路构成,从而能够精度高地检测感应电压。即,在以低电压驱动的步进电动机中,感应电压也是小的值,但即使是这种情况,通过将线圈的两端电位输入到差动放大电路的两个输入端子,并对其进行差动放大,从而能够精度高地检测感应电压。另外,通过将此检测结果变换成数字值,从而基于数字值的反馈控制成为可能,能够使补正精度提高。
以上,以一些实施方式为基础说明了本发明。但本领域的技术人员应该理解,这些实施方式是例示,其各构成要素或各处理过程的组合中可以有各种变形例,另外,这样的变形例也在本发明的保护范围以内。
在上述的实施方式中,主要说明了在被控制为高阻抗状态的每一相位,对感应电压进行1次采样的例子。这点也可以为在每一该相位进行多次采样。
另外,在上述的实施方式中,说明了用两个定子线圈使转子旋转的例子,但也可以适用于用四个或八个等、三个以上的定子线圈来使转子旋转的构成的步进发动机。

Claims (4)

1.一种电动机驱动电路,包含第一线圈、第二线圈以及转子,其特征在于
包括:
驱动部,其对所述第一线圈以及所述第二线圈供给相位不同的电流,使所述转子旋转;
感应电压检测部,其在从所述第一线圈或者所述第二线圈来看所述驱动部为高阻抗状态时,检测所述第一线圈的两端电压或者所述第二线圈的两端电压,并检测在所述第一线圈或者所述第二线圈中产生的感应电压;和
控制部,其以从外部设定的输入信号为基础来生成驱动信号,并根据由所述感应电压检测部检测的感应电压来调整所述驱动信号,并设定到所述驱动部,
其中,所述感应电压检测部包含:
差动放大电路,其对所述第一线圈的两端的电位或者所述第二线圈的两端的电位进行差动放大;和
模拟数字变换电路,其将从所述差动放大电路输出的模拟值变换成数字值,并输出到所述控制部。
2.如权利要求1所述的电动机驱动电路,其特征在于,
所述控制部,通过使所述驱动信号自适应地变化以使得基于所述感应电压的目标值的数字值与从所述模拟数字变换电路输入的数字值之间的差分变小,来调整所述感应电压的相位。
3.如权利要求1或2所述的电动机驱动电路,其特征在于,
还包括:
第一开关,其用于使所述第一线圈的第一端子与所述差动放大电路的第一输入端子导通或者非导通;
第二开关,其用于使所述第一线圈的第一端子与所述差动放大电路的第二输入端子导通或者非导通;
第三开关,其用于使所述第一线圈的第二端子与所述差动放大电路的第一输入端子导通或者非导通;
第四开关,其用于使所述第一线圈的第二端子与所述差动放大电路的第二输入端子导通或者非导通;
第五开关,其用于使所述第二线圈的第一端子与所述差动放大电路的第一输入端子导通或者非导通;
第六开关,其用于使所述第二线圈的第一端子与所述差动放大电路的第二输入端子导通或者非导通;
第七开关,其用于使所述第二线圈的第二端子与所述差动放大电路的第一输入端子导通或者非导通;和
第八开关,其用于使所述第二线圈的第二端子与所述差动放大电路的第二输入端子导通或者非导通。
4.如权利要求3所述的电动机驱动电路,其特征在于,
当检测所述第一线圈的感应电压时,
按照从所述第一线圈来看所述驱动部被控制为高阻抗状态的每一相位,交替地切换:所述第一开关为接通以及所述第二开关为断开且所述第三开关为断开以及所述第四开关为接通的第一状态、和所述第一开关为断开以及所述第二开关为接通且所述第三开关为接通以及所述第四开关为断开的第二状态,
当检测所述第二线圈的感应电压时,
按照从所述第二线圈来看所述驱动部被控制为高阻抗状态的每一相位,交替地切换:所述第五开关为接通以及所述第六开关为断开且所述第七开关为断开以及所述第八开关为接通的第三状态、和所述第五开关为断开以及所述第六开关为接通且所述第七开关为接通以及所述第八开关为断开的第四状态。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111654216A (zh) * 2019-03-04 2020-09-11 株式会社东芝 步进马达的控制装置、步进马达的控制方法以及步进马达驱动控制系统
CN111697884A (zh) * 2019-03-14 2020-09-22 株式会社东芝 马达控制装置以及马达控制方法
CN116648598A (zh) * 2020-12-11 2023-08-25 马渊马达株式会社 旋转检测器的控制装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI474608B (zh) * 2012-01-09 2015-02-21 Generalplus Technology Inc 直流無刷馬達的驅動電壓之最佳相位微調方法
JP6303277B2 (ja) * 2013-03-29 2018-04-04 カシオ計算機株式会社 ステッピングモータ及び時計
US9621096B1 (en) 2015-09-29 2017-04-11 Apple Inc. Current recycling voice-coil-motor (VCM) driver circuit
JP6879820B2 (ja) * 2017-05-15 2021-06-02 株式会社 東京ウエルズ ステッピングモータ駆動装置およびステッピングモータ駆動方法
US10511245B2 (en) 2017-12-20 2019-12-17 Microsemi Soc Corp. Apparatus and method for sensorless detection of load torque of a stepper motor and for optimizing drive current for efficient operation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050109799A (ko) * 2004-05-17 2005-11-22 주식회사 대우일렉트로닉스 스텝핑 모터의 탈조 방지 제어장치
CN1828750A (zh) * 2005-03-04 2006-09-06 三洋电机株式会社 电动机控制电路及电动机控制方法
JP2007094076A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Seiko Instruments Inc 2相ステップモータの回転検出装置、レンズ駆動装置及び電子機器
CN101388635A (zh) * 2007-09-10 2009-03-18 松下电器产业株式会社 步进电动机驱动装置和步进电动机驱动方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3404127A1 (de) * 1984-02-07 1985-08-14 Berger Lahr GmbH, 7630 Lahr Steuerschaltung fuer einen schrittmotor
JPH02273098A (ja) * 1989-04-14 1990-11-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd ステッピングモータの駆動方式
JPH07236299A (ja) * 1993-12-28 1995-09-05 Sony Corp 鉄心モータ装置及び鉄心モータの駆動制御方法
JPH0837798A (ja) 1994-07-26 1996-02-06 Sanyo Electric Co Ltd ステッピングモーターの駆動回路
EP0744825B1 (en) * 1994-12-08 1999-03-24 Citizen Watch Co., Ltd. Motor driving device
DE19511865C1 (de) * 1995-03-31 1996-06-05 Daimler Benz Ag Einrichtung zum Antrieb eines Stellelements mittels eines Schrittmotors
JP3787729B2 (ja) * 1996-03-28 2006-06-21 三菱電機株式会社 センサレスブラシレスモータの駆動装置
JP2001157493A (ja) * 1999-11-19 2001-06-08 Osada Res Inst Ltd 多相パルスモータ及び該多相パルスモータを用いた歯科用ハンドピース
JP4163388B2 (ja) * 2001-01-09 2008-10-08 松下電器産業株式会社 インバータ装置
JP3736419B2 (ja) * 2001-10-15 2006-01-18 株式会社デンソー 車両用指示計器
US6861817B2 (en) * 2001-12-21 2005-03-01 Freescale Semiconductor, Inc. Method and apparatus for detecting a stall condition in a stepping motor
EP1460757A1 (en) * 2003-03-21 2004-09-22 AMI Semiconductor Belgium BVBA Device and method for detecting rotor speed of a multiple phase motor with bipolar drive
US7183734B2 (en) * 2005-02-18 2007-02-27 Atmel Corporation Sensorless control of two-phase brushless DC motor
JP4796780B2 (ja) 2005-03-31 2011-10-19 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド ステッピングモータの駆動回路
US7906928B2 (en) * 2007-03-12 2011-03-15 Rohm Co., Ltd. Feed motor lock detection device
JP5155624B2 (ja) * 2007-08-29 2013-03-06 ルネサスエレクトロニクス株式会社 モータ駆動装置
US8058894B2 (en) * 2009-03-31 2011-11-15 Semiconductor Components Industries, Llc Method for detecting a fault condition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050109799A (ko) * 2004-05-17 2005-11-22 주식회사 대우일렉트로닉스 스텝핑 모터의 탈조 방지 제어장치
CN1828750A (zh) * 2005-03-04 2006-09-06 三洋电机株式会社 电动机控制电路及电动机控制方法
JP2007094076A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Seiko Instruments Inc 2相ステップモータの回転検出装置、レンズ駆動装置及び電子機器
CN101388635A (zh) * 2007-09-10 2009-03-18 松下电器产业株式会社 步进电动机驱动装置和步进电动机驱动方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111654216A (zh) * 2019-03-04 2020-09-11 株式会社东芝 步进马达的控制装置、步进马达的控制方法以及步进马达驱动控制系统
CN111654216B (zh) * 2019-03-04 2023-06-13 株式会社东芝 步进马达的控制装置、步进马达的控制方法以及步进马达驱动控制系统
CN111697884A (zh) * 2019-03-14 2020-09-22 株式会社东芝 马达控制装置以及马达控制方法
CN111697884B (zh) * 2019-03-14 2023-11-10 株式会社东芝 马达控制装置以及马达控制方法
CN116648598A (zh) * 2020-12-11 2023-08-25 马渊马达株式会社 旋转检测器的控制装置

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