CN102339013A - 步进电机控制电路和模拟电子钟表 - Google Patents

Abstract

一种步进电机控制电路和模拟电子钟表，即使在被用作电源的二次电池的电压下降的情况下，也能够准确判定步进电机的旋转状况，从而避免中间静止。将检测步进电机的旋转状况的检测区间划分为紧接在利用主驱动脉冲进行驱动后的第1区间、第1区间之后的第2区间、第2区间之后的第3区间，在二次电池的电压降低到预定电压以下的情况下，控制电路在以与超过预定电压时的驱动方式不同的方式驱动步进电机时，当旋转检测电路和检测时间比较判别电路在第1区间和第2区间中检测到超过第1基准阈值电压的感应信号，在第3区间中未检测到超过比第1基准阈值电压低的第2基准阈值电压的感应信号时，利用校正驱动脉冲进行驱动，并且对主驱动脉冲进行脉冲升级。

Description

步进电机控制电路和模拟电子钟表

技术领域

本发明涉及步进电机控制电路以及使用了所述步进电机控制电路的模拟电子钟表。

背景技术

过去，在模拟电子钟表等电子设备中使用两极PM(Permanent Magnet：永磁)式步进电机，这种步进电机具有：定子，其具有转子收容孔和确定转子的停止位置的定位部；转子，其设置在所述转子收容孔内；以及线圈，通过向所述线圈提供交变信号使所述定子产生磁通，使所述转子旋转，并且，将所述转子停止在与所述定位部对应的位置。

作为所述两极PM式步进电机的低消耗驱动方式，已经得到实际应用的是步进电机的校正驱动方式，该校正驱动方式包括通常时能量较小的主驱动脉冲P1、和承担负荷变动时的驱动的能量较大的校正驱动脉冲P2。主驱动脉冲P1构成为根据转子的旋转/不旋转来减少/增加能量并进行变换，以便利用尽可能少的能量进行驱动(例如参照专利文献1)。

在该校正驱动方式中，(1)向线圈的一个极O1输出主驱动脉冲P1，检测由于紧接在进行输出后的转子振动而产生于线圈的感应电压。(2)在该感应电压超过任意设定的基准阈值电压时视为旋转，向驱动用线圈的另一个极O2输出保持该能量的主驱动脉冲P1，只要在旋转就反复进行固定次数。在其次数达到固定次数(PCD)时，向另一个极O2输出将能量进一步减小的主驱动脉冲P1，再次反复进行该处理。(3)在感应电压未超过基准阈值电压时视为不旋转，马上向该极输出驱动能量较大的校正驱动脉冲P2，使其强制旋转。在下一次驱动时，向另一个极输出能量比不旋转时的主驱动脉冲P1高一级的主驱动脉冲P1，反复进行所述(1)～(3)。

另外，在专利文献2记载的发明中设置如下单元，该单元在检测所述步进电机的旋转时，在检测感应信号的基础上，将检测时刻与基准时刻进行比较判别。利用主驱动脉冲P11驱动步进电机旋转，然后在检测信号低于预定的基准阈值电压Vcomp时输出校正驱动脉冲P2，下一个主驱动脉冲P1变更成能量比所述主驱动脉冲P11大的主驱动脉冲P12(升级)来进行驱动。如果利用主驱动脉冲P12进行旋转时的检测时刻比基准时间早，则从主驱动脉冲P12变更成主驱动脉冲P11(降级)，由此利用与驱动时的负荷对应的主驱动脉冲P1进行旋转，降低功耗。

另外，将二次电池作为电源的电子钟表构成为，利用太阳光发电元件等发电单元对所述二次电池进行充电。二次电池的电压通过太阳光发电元件等发电单元被充电，其电压进行增减。

在二次电池达到固定电压以下时，通知已降低到电源电压能够使用的临界电压(BLD)，并进入停止运针的待机状态。例如，所述通知是指进行以与通常的运针方式不同的方式对时刻指针进行运针的BLD运针。在所述BLD运针中，例如每2秒利用预定的固定脉冲驱动一并进行2秒量的驱动。

在该待机状态之前，电源电压较低，因此，驱动不稳定，存在转子偶尔停止在与转子的正常的静止位置不同的中间位置，即陷入所谓中间静止状态的情况，产生错误判定旋转或不旋转的问题，并且存在产生运针延迟的问题。

【专利文献1】日本特公昭61-15385号公报

【专利文献2】WO2005/119377号公报

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而提出的，其课题是，即使在被用作电源的二次电池的电压下降的情况下，也能够准确判定步进电机的旋转状况而避免中间静止。

根据本发明，提供一种步进电机控制电路，其特征在于，该步进电机控制电路具有：作为电源的二次电池；旋转检测单元，其检测由于步进电机的转子的旋转而产生的感应信号，根据所述感应信号在预定的检测区间内是否超过预定的基准阈值电压，检测所述步进电机的旋转状况；以及控制单元，其根据所述旋转检测单元的检测结果，利用能量相互不同的多个主驱动脉冲中的任意一个主驱动脉冲、或者能量比各个所述主驱动脉冲大的校正驱动脉冲，对所述步进电机进行驱动控制，将所述检测区间划分为紧接在利用主驱动脉冲进行驱动后的第1区间、所述第1区间之后的第2区间、所述第2区间之后的第3区间，在所述二次电池的电压降低到预定电压以下的情况下，所述控制单元在利用主驱动脉冲来驱动所述步进电机时，当所述旋转检测单元在所述第1区间和第2区间中检测到超过第1基准阈值电压的感应信号，在所述第3区间中未检测到超过比所述第1基准阈值电压低的第2基准阈值电压的感应信号时，利用校正驱动脉冲进行驱动。

并且，根据本发明，提供一种模拟电子钟表，该模拟电子钟表具有：步进电机，其驱动时刻指针旋转；以及步进电机控制电路，其控制所述步进电机，其特征在于，作为所述步进电机控制电路，采用本发明所述的步进电机控制电路。

根据本发明的步进电机控制电路，即使在被用作电源的二次电池的电压下降的情况下，也能够准确判定步进电机的旋转状况而避免中间静止。

并且，根据本发明的模拟电子钟表，即使在被用作电源的二次电池的电压下降的情况下，也能够准确判定步进电机的旋转状况而避免中间静止，能够进行可靠的运针驱动。

附图说明

图1是本发明的实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的框图。

图2是在本发明的实施方式的模拟电子钟表中使用的步进电机的结构图。

图3是用于说明本发明的实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的动作的时序图。

图4是表示本发明的实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的动作的流程图。

图5是本发明的实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的部分详细电路图。

图6是本发明的另一个实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的部分详细电路图。

标号说明

101步进电机控制电路；102步进电机；103二次电池；104太阳光电池；105控制电路；106振荡电路；107分频电路；108步进电机驱动脉冲电路；109旋转检测电路；110检测时间比较判别电路；111电压检测电路；201定子；202转子；203转子收容用贯通孔；204、205切口部(外凸)；206、207切口部(内凹)；208磁芯；209线圈；210、211可饱和部；501、502、503、504、601、602电阻；505、506、604比较器；507选择电路；508、605基准阈值电压产生电路；OUT1第1端子；OUT2第2端子；Q1～Q6、603晶体管。

具体实施方式

下面，对本发明的实施方式的步进电机控制电路和使用该步进电机控制电路的模拟电子钟表进行说明。另外，在各个附图中，对相同部分标注相同标号。

图1是本发明的实施方式的使用步进电机控制电路的模拟电子钟表的框图，表示模拟电子手表的示例。

在图1中，模拟电子钟表具有：步进电机控制电路101；步进电机102，其由步进电机控制电路101控制进行旋转，驱动时刻指针和日历机构(未图示)等旋转；作为电源的二次电池103，其向步进电机控制电路101和步进电机102等的电路要素提供驱动电力；太阳光发电单元104，其用于对二次电池103进行充电。

步进电机控制电路101具有：振荡电路106，其产生预定频率的信号；分频电路107，其对由振荡电路106产生的信号进行分频，产生作为计时基准的时钟信号；控制电路105，其进行构成电子钟表的各个电子电路要素的控制和驱动脉冲的变更控制等控制；以及步进电机驱动脉冲电路108，其根据来自控制电路105的控制信号，选择电机旋转驱动用的驱动脉冲输出给步进电机102。并且，步进电机控制电路101具有：旋转检测电路109，其在预定的检测期间中从步进电机102检测表示旋转状况的感应信号VRs；检测时间比较判别电路110，其将旋转检测电路109检测到超过预定的基准阈值电压的感应信号VRs的时刻和区间进行比较，判别所述感应信号VRs是在哪个区间中被检测到的；以及电压检测电路111，其检测二次电池103的电压。另外，如后所述，检测步进电机102的旋转状况的检测期间被划分为三个区间。

旋转检测电路109的结构与前述专利文献1记载的旋转检测电路相同，在预定的检测期间中，检测由于紧接在驱动步进电机102后的自由振动而产生的感应信号VRs是否超过预定的基准阈值电压Vcomp，每当检测到超过基准阈值电压Vcomp的感应信号VRs时就通知给检测时间比较判别电路110。

在本实施方式中构成为，基准阈值电压Vcomp具有电压不同的两种基准阈值电压Vcomp(第1预定电压的第1基准阈值电压Vcomp1和比所述第1基准阈值电压Vcomp1低的第2预定电压的第2基准阈值电压Vcomp2)，根据步进电机102的旋转状况来选择使用基准阈值电压Vcomp。

另外，振荡电路106和分频电路107构成信号产生单元。旋转检测电路109和检测时间比较判别电路110构成旋转检测单元。振荡电路106、分频电路107、控制电路105、步进电机驱动脉冲电路108、电压检测电路111构成控制单元。太阳光发电单元104构成对二次电池103进行充电的充电单元，电压检测电路111构成电压检测单元。

旋转检测单元能够检测由于步进电机102的转子的旋转而产生的感应信号VRs，根据所述感应信号VRs在预定的检测区间内是否超过预定的基准阈值电压，检测步进电机102的旋转状况。

在所述二次电池的电压降低到预定电压以下的情况下，控制单元在利用主驱动脉冲P1来驱动步进电机102时，当所述旋转检测单元在检测期间的第1区间T1和第2区间T2中检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs，在第3区间T3中未检测到超过比第1基准阈值电压Vcomp1低的第2基准阈值电压Vcomp2的感应信号VRs时，能够利用校正驱动脉冲P2进行驱动。

图2是在本发明的实施方式中使用的步进电机102的结构图，表示通常在模拟电子钟表中采用的两极PM式步进电机的示例。

在图2中，步进电机102具有：定子201，其具有转子收容用贯通孔203；转子202，其设置在转子收容用贯通孔203中而能够旋转；磁芯208，其与定子201接合；以及线圈209，其卷绕在磁芯208上。在将步进电机102应用于模拟电子钟表的情况下，定子201和磁芯208通过螺钉(未图示)固定在表盘(未图示)上并相互接合。线圈209具有第1端子OUT1和第2端子OUT2。

转子202被磁化成两极(S极和N极)。在由磁性材料形成的定子201的外端部，在隔着转子收容用贯通孔203相对的位置设有多个(在本实施方式中为两个)切口部(内凹)206、207。在各个内凹206、207与转子收容用贯通孔203之间设有可饱和部210、211。

可饱和部210、211构成为不会由于转子202的磁通达到磁饱和，而在线圈209被励磁时达到磁饱和，并且磁阻增大。转子收容用贯通孔203构成为圆孔形状，在轮廓为圆形的贯通孔的相对部分一体形成多个(在本实施方式中为两个)半月状的切口部(外凸)204、205。

切口部204、205构成用于确定转子202的停止位置的定位部。在线圈209没有被励磁的状态下，如图2所示，转子202稳定地停止在与所述定位部对应的位置，换言之，转子202稳定地停止在转子202的磁极轴A与连接切口部204、205的线段正交的位置(角度θ0位置)。将以转子202的旋转轴(旋转中心)为中心的XY坐标空间划分为4个象限(第1象限～第4象限)。

现在，从步进电机驱动脉冲电路108向线圈209的端子OUT1、OUT2之间提供矩形波的驱动脉冲(例如，第1端子OUT1侧为正极，第2端子OUT2侧为负极)，在使电流i沿图2的箭头方向流过时，在定子201沿虚线箭头方向产生磁通。由此，可饱和部210、211饱和，磁阻增大，然后由于在定子201产生的磁极与转子202的磁极的相互作用，转子202沿图2的箭头方向旋转180度，磁极轴稳定地停止在角度θ1位置。另外，将通过驱动步进电机102旋转而使其进行通常动作(在本实施方式中是模拟电子钟表，因而是运针动作)的旋转方向(在图2中是逆时针方向)设为正向，将相反的方向(顺时针方向)设为反向。

然后，从步进电机驱动脉冲电路108向线圈209的端子OUT1、OUT2提供相反极性的矩形波的驱动脉冲(极性与前述驱动相反，第1端子OUT1侧为负极，第2端子OUT2侧为正极)，在使电流沿图2的箭头方向的反向流过时，在定子201沿虚线箭头方向的反向产生磁通。由此，可饱和部210、211首先饱和，然后，由于在定子201产生的磁极与转子202的磁极的相互作用，转子202沿与前述相同的方向(正向)旋转180度，磁极轴稳定地停止在角度θ0位置。

以后，如此向线圈209提供极性不同的信号(交变信号)，由此反复进行前述动作，能够使转子202每次180度地沿箭头方向连续旋转。另外，在本实施方式中，驱动脉冲采用如后所述的能量相互不同的多种主驱动脉冲P10～P1n以及校正驱动脉冲P2。

图3是在本实施方式中利用主驱动脉冲P1驱动步进电机102时的定时图，一并示出了表示旋转状况的检测模式(区间T1～T3的感应信号VRs是否超过基准阈值电压Vcomp的判定值)、转子202的旋转位置、进行主驱动脉冲P1的等级变更和基于校正驱动脉冲P2的驱动的脉冲控制动作。

在图3中，P1表示主驱动脉冲P1，同时表示利用主驱动脉冲P1来驱动转子202旋转的区间。a～d是表示基于主驱动脉冲P1的驱动停止后的自由振动的转子202的旋转位置的区域。

将紧接在利用主驱动脉冲P1进行驱动后的预定时间设为第1区间T1，将第1区间T1之后的预定时间设为第2区间T2，将第2区间T2之后的预定时间设为第3区间T3。这样，将从紧接在利用主驱动脉冲P1进行驱动后开始的检测区间T整体划分为多个区间(在本实施方式中是指3个区间T1～T3)。另外，在本实施方式中，没有设置不检测感应信号VRs的期间即屏蔽区间。

在以转子202为中心，将转子202的主磁极由于转子202的旋转而所处的XY坐标空间划分为第1象限～第4象限的情况下，第1区间T1～第3区间T3能够表示如下。

即，在通常负荷的状态下，第1区间T1是指在以转子202为中心的空间的第3象限中判定转子202的正向旋转状况的区间、和判定第一次逆向旋转状况的区间，第2区间T2是指在第3象限中判定转子202的第一次逆向旋转状况的区间，第3区间T3是指在第3象限中判定转子202的第一次逆向旋转后的旋转状况的区间。在此，通常负荷是指在通常时被驱动的负荷，在本实施方式中，将驱动时刻显示用的时刻指针(时针、分针、秒针)时的负荷设为通常负荷。

第1基准阈值电压Vcomp1是判定在步进电机102产生的感应信号VRs的电压电平的基准阈值电压，第1基准阈值电压Vcomp1被设定如下：在诸如步进电机102旋转的情况下等转子202进行固定的快速动作的情况下，使感应信号VRs超过第1基准阈值电压Vcomp1，在诸如步进电机102不旋转的情况下等转子202不进行固定的快速动作的情况下，使感应信号VRs不超过第1基准阈值电压Vcomp1。

并且，第2基准阈值电压Vcomp2被设定为低于第1基准阈值电压Vcomp1的电压，在第1区间T1和第2区间T2的感应信号VRs都超过Vcomp1的情况下，要判定转子202是否是中间静止，因而第2基准阈值电压Vcomp2是在第3区间T3中判定是否产生了超过预定电平的VRs的基准。在本实施方式中，第1基准阈值电压Vcomp1被设定为例如1.5V，第2基准阈值电压Vcomp2被设定为例如0.3V。

在本实施方式的步进电机控制电路中，在通常负荷的状态下，在第1区间T1中检测在区域b产生的感应信号VRs，在第1区间T1和第2区间T2中检测在区域c产生的感应信号VRs，在第3区间T3中检测在区域d产生的感应信号VRs。

另外，在第1区间T1～第3区间T3中，将感应信号VRs超过作为比较基准的基准阈值电压Vcomp的情况表示为判定值“1”，将未超过的情况表示为判定值“0”，将判定值是“1”还是“0”均可的情况表示为判定值“1/0”。

在图3中，例如在模式(第1区间T1的判定值、第2区间T2的判定值、第3区间T3的判定值)为模式(0，1，0)的情况下，控制电路105判定为具有余力的旋转，不进行基于校正驱动脉冲P2的驱动，且保持主驱动脉冲P1的等级不进行变更。在模式(0，1，0)连续产生预定次数的情况下，控制电路105判定为驱动能量具有余力，将主驱动脉冲P1降一级(脉冲降级)(图3(a))。

在模式为(1，1，0)时，当在第3区间T3中产生了超过第2基准阈值电压Vcomp2的感应信号VRs的情况下(基于第2基准阈值电压Vcomp2的判定值为“1”的情况下)，判定为基本没有余力的旋转，不进行基于校正驱动脉冲P2的驱动，而进行保持主驱动脉冲P1的等级不进行变更的脉冲控制(图3(b))。当在第3区间T3中没有产生超过第2基准阈值电压Vcomp2的感应信号VRs的情况下(基于第2基准阈值电压Vcomp2的判定值为“0”的情况下)，判定为负荷较大的中间静止状态，进行在进行了基于校正驱动脉冲P2的驱动后将主驱动脉冲P1升一级(脉冲升级)的脉冲控制(图3(e))。

在模式为(1/0，0，1)的情况下，判定为完全没有余力的旋转，不进行基于校正驱动脉冲P2的驱动，而将主驱动脉冲P1升一级(脉冲升级)(图3(c))。

在模式为(1，0，0)的情况下，判定为转子202在中间位置静止，在进行了基于校正驱动脉冲P2的驱动后，将主驱动脉冲P1升一级(图3(d))。

在模式为(1/0，0，0)的情况下，控制电路105判定为转子202不旋转，在进行了基于校正驱动脉冲P2的驱动后，将主驱动脉冲P1升一级(图3(f))。

图4是表示本发明的实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的动作的流程图，是主要表示控制电路105的处理的流程图。

下面，参照图1～图4详细说明本发明的实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的动作。

在图1中，振荡电路106产生预定频率的基准时钟信号，分频电路107对由振荡电路101产生的所述信号进行分频，产生作为计时基准的时钟信号，输出给控制电路105。

在电压检测电路111检测到的二次电池103的电压VD不在预定电压BLD以下的情况下(步骤S401)，控制电路105以步进电机102使时刻指针进行通常运针的方式，对步进电机驱动脉冲电路108进行驱动(步骤S420)。在处理步骤S420的通常运针中，控制电路105进行如下控制：使步进电机驱动脉冲电路108利用具有一定余力的预定的主驱动脉冲P1(固定驱动脉冲Pk)来驱动步进电机102旋转。由此，步进电机102驱动时刻指针，利用时刻指针来指示当前时刻。

当在处理步骤S401中二次电池103的电压VD为预定电压BLD以下的情况下，控制电路105进行下述的BLD运针：以与二次电池103是超过预定电压BLD的电压时的驱动不同的方式，对步进电机102进行控制驱动(步骤S402)。BLD运针的驱动是在一定条件下利用校正驱动脉冲P2进行驱动的校正驱动方式。所述预定电压BLD是能够将二次电池103用作电源的临界电压。

在BLD运针中，控制电路105计数所述时间信号而进行计时动作，首先将主驱动脉冲P1n的等级n和反复次数N设为0(图4的步骤S403)，输出控制信号，使得利用最小脉宽的主驱动脉冲P10来驱动步进电机102旋转(步骤S404、S405)。

步进电机驱动脉冲电路108响应来自控制电路105的所述控制信号，利用主驱动脉冲P10来驱动步进电机102旋转。通过利用主驱动脉冲P10来驱动步进电机102旋转，步进电机102驱动未图示的时刻指针旋转。由此，在步进电机102正常旋转的情况下，进行所述时刻指针的运针。

每当检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的步进电机102的感应信号VRs时，旋转检测电路109向检测时间比较判别电路110输出检测信号。检测时间比较判别电路110根据来自旋转检测电路109的检测信号，判定检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs的区间T1～T3，将各个区间T1～T3的判定值“1”或者“0”通知给控制电路105。

控制电路105根据来自检测时间比较判别电路110的所述判定值，判定表示旋转状况的模式(第1区间T1的判定值、第2区间T2的判定值、第3区间T3的判定值)(VRs模式)。

在利用主驱动脉冲P10进行驱动后，VRs模式的第1区间T1和第2区间T2的判定值为“1”的情况下，即VRs模式为(1，1，1/0)的情况下(步骤S406、S407)，在第3区间T3的感应信号VRs的最大值Vmax超过第2基准阈值电压Vcomp2时(步骤S408)，控制电路105判定为不是中间静止状态而是基本没有余力的旋转，保持主驱动脉冲P1的等级不进行变更，并且将次数N重设为0，然后返回到处理步骤S404(步骤S409)。

当在处理步骤S408中判定为第3区间T3的感应信号VRs未超过第2基准阈值电压Vcomp2的情况下(模式为(1，1，0)的负荷较大的中间静止状态(图3(e)))，控制电路105控制步进电机驱动脉冲电路108，使得利用校正驱动脉冲P2来驱动步进电机102(步骤S418)。步进电机驱动脉冲电路108响应控制电路105的控制，利用校正驱动脉冲P2来驱动步进电机102旋转。

然后，在主驱动脉冲P1的等级n是最大等级n max的情况下，控制电路105将次数N重设为0，然后返回到处理步骤S404(步骤S416、S417)，在主驱动脉冲P1的等级n不是最大等级n max的情况下，控制电路105将次数N重设为0，并且将主驱动脉冲P1的等级n升一级，然后返回到处理步骤S404(步骤S416、S419)。

当在处理步骤S407中判定为第2区间T2的感应信号VRs未超过第1基准阈值电压Vcomp1的情况下(区间T1、T2的判定值是(1，0)的情况下)，在判定为第3区间T3的判定值是“1”时，即VRs模式为(1，0，1)时，控制电路105进入处理步骤S416，进行后面的脉冲升级控制(步骤S415)(图3(c))。

当在处理步骤S415中判定为第3区间T3的判定值是“0”时，即VRs模式为(1，0，0)时，控制电路105进入处理步骤S418，进行后面的基于校正驱动脉冲P2的驱动和脉冲升级控制(图3(d))。

当在处理步骤S406中第1区间T1的判定值是“0”的情况下，在第2区间T2的判定值是“1”时(步骤S410)，在主驱动脉冲P1的等级n是最小值0时，控制电路105进入处理步骤S409(步骤S411)，在不是最小值0时，控制电路105将次数N加1(步骤S412)。

当在处理步骤S412中次数N达到预定次数(PCD)时，控制电路105将次数N重设为0，并且将主驱动脉冲P1的等级n降一级，然后返回到处理步骤S404，在次数N未达到所述预定次数时马上返回到处理步骤S404(步骤S413、S414)。

当在处理步骤S410中第2区间T2的判定值是“0”时，控制电路105进入处理步骤S415进行所述处理。

控制电路105反复进行处理步骤S402～S419的处理，以便以与二次电池103是超过所述预定电压BLD的电压时的驱动(处理步骤S420)不同的方式，对步进电机102进行驱动控制，由此通知(BLD)二次电池103的电压降低到能够使用的临界电压的情况，然后进行控制使得进入停止运针的待机状态。

例如，在处理步骤S420的动作是以1秒周期来驱动步进电机102旋转的动作，即使时刻指针以1秒周期进行运针的通常运针动作的情况下，控制电路105控制步进电机驱动脉冲电路108，例如使步进电机102每2秒一并驱动2秒量，作为使时刻指针以与所述通常的运针方式不同的方式进行运针的通知动作。然后，在二次电池103的电压进一步下降到预定电压以下时，控制电路105进行控制使得进入待机状态。在待机状态下，步进电机102的驱动完全停止，时刻指针等的运针也停止。

控制电路105在进入待机状态后，利用太阳光发电单元104对二次电池103进行充电，在二次电池的电压达到超过预定电压BLD的预定电压以上时，再次开始步进电机102的驱动动作。

如上所述，在本实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表中，将感应信号VRs的产生时刻划分为多个区间(在本实施方式中是(第1区间T1、第2区间T2、第3区间T3))，按照每个区间进行感应信号VRs与第1基准阈值电压Vcomp1的比较，根据判定值的模式来判定转子202的旋转状况，控制驱动脉冲。例如，将模式(1/0，1，1/0)和模式(1/0，0，1)判定为旋转状态，将模式(1/0，0，0)判定为不旋转状态。

所述两极PM式步进电机按照前面所述根据驱动脉冲而处于旋转、不旋转的状态，但是在日历前进、电源电压变动等作用于转子的力大幅变动的情况下，存在偶尔停止在与转子202的静止位置不同的中间位置，即陷入所谓中间静止的状态的情况。这种状态在VRs模式判定中通常是(1，0，0)，是与不旋转的状态相同的VRs模式，但是根据负荷的状态也存在(1，1，0)的情况，并呈现与旋转的状态相同的VRs模式。即，存在尽管不能正常旋转，却错误判定为已进行旋转的情况。

但是，在本实施方式中设置检测时间比较判别电路110，其存储、比较由于转子202的振动而产生的感应信号VRs的电压值和输出时刻，作为VRs模式。

并且，在二次电池103的电压降低到预定电压BLD以下时，在与旋转、不旋转状态不同，转子负荷变动剧烈的情况下，会判定为偶尔产生的中间静止状态，因此只对VRs模式的第3区间T3设置第2基准阈值电压Vcomp2，根据特定的VRs模式和第3区间T3的VRs电压值来控制驱动脉冲的能量。

即，在中间静止的情况下，着眼于转子202在第3区间T3完全不振动这一点，只对第3区间T3设定电平比第1基准阈值电压Vcomp1低的第2基准阈值电压Vcomp2，仅在第1区间T1和第2区间T2的判定值都是“1”的情况下，根据第2基准阈值电压Vcomp2来判定在第3区间T3检测到的感应信号VRs。在判定结果是第3区间T3的感应信号VRs≥第2基准阈值电压Vcomp2的情况下，不进行基于校正驱动脉冲P2的驱动。在判定结果是第3区间T3的感应信号VRs＜第2基准阈值电压Vcomp2的情况下，进行基于校正驱动脉冲P2的驱动。

因此，根据本实施方式的步进电机控制电路，即使在二次电池103的电压达到预定电压BLD以下的情况下，也能够准确判定步进电机102的旋转状况，并进行可靠且稳定的校正驱动。

由此，即使在被用作电源的二次电池103的电压下降的情况下，也能够避免以二次电池103为电源的模拟电子钟表的中间静止，在待机解除后错误判定运针延迟消失，实现可靠且稳定的驱动。

并且，根据本实施方式的模拟电子钟表，即使在二次电池103的电压达到预定电压BLD以下的情况下，也能够准确判定步进电机102的旋转状况，并避免中间静止，进行可靠且稳定的校正驱动，能够进行准确的运针。

并且，不需变更构成步进电机控制电路101的集成电路(IC)和电机规格，即可发挥能够应对从负荷较小的直线系统到具有日历负荷的功能系统、乃至安装电压变化的电池等多种表芯等效果。

图5是本发明的实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的部分详细电路图，是图1的步进电机驱动脉冲电路108和旋转检测电路109的部分详细电路图，对与图1～图4相同的部分标注相同标号。

在图5中，晶体管Q1、Q2是步进电机驱动脉冲电路108的构成要素，晶体管Q5、Q6和检测电阻501、502是旋转检测电路109的构成要素。并且，晶体管Q3、Q4是步进电机驱动脉冲电路108和旋转检测电路109双方共用的构成要素。另外，检测电阻501、502是电阻值相同的元件，并构成检测元件。线圈209是步进电机102的驱动用线圈。另外，由晶体管Q1～Q6和检测电阻501、502构成的电路自身是公知的。

串联连接在电源电压Vss和接地电压Vdd之间的电阻503、504是基准阈值电压Vcomp产生用的电阻。电阻503、504构成产生基准阈值电压Vcomp的基准阈值电压产生电路508。从电阻503与电阻504的连接点输出第2基准阈值电压Vcomp2，从电阻504的Vss侧输出电压比第2基准阈值电压Vcomp2高的第1基准阈值电压Vcomp1。

这样，从由电阻503、504构成的基准阈值电压产生电路508同时输出两个基准阈值电压Vcomp1、Vcomp2。

另外，在图5的示例中，第1基准阈值电压Vcomp1与电源电压Vss相等，第2基准阈值电压Vcomp2与Vss·R1/(R1+R2)相等。其中，R1、R2分别是电阻503、504的电阻值。

由检测电阻501、502检测到的感应信号VRs和第1基准阈值电压Vcomp1被输入到第1比较器505。第1比较器505将表示步进电机102的旋转状况的感应信号VRs与第1基准阈值电压Vcomp1进行比较，输出表示感应信号VRs是否超过第1基准阈值电压Vcomp1的检测信号Vs1。

由检测电阻501、502检测到的感应信号VRs和第2基准阈值电压Vcomp2被输入到第2比较器506。第2比较器506将表示步进电机102的旋转状况的感应信号VRs与第2基准阈值电压Vcomp2进行比较，输出表示感应信号VRs是否超过第2基准阈值电压Vcomp2的检测信号Vs2。

来自第1比较器505、第2比较器506的检测信号Vs1、Vs2被输入到选择电路507。选择电路507响应来自控制电路105的选择控制信号select，有选择地将来自第1比较器505或者第2比较器506的检测信号Vs1或者Vs2作为检测信号Vs输出给检测时间比较判别电路110。在此，选择电路507在选择控制信号select为低电平(0)时输出来自第1比较器505的检测信号Vs1作为检测信号Vs，在选择控制信号select为高电平(1)时输出来自第2比较器506的检测信号Vs2作为检测信号Vs。

另外，电阻503、504、比较器505、506和选择电路507是旋转检测电路109的构成要素。

在驱动步进电机102旋转的情况下，利用主驱动脉冲P1驱动晶体管Q2、Q3成为导通状态，由此向步进电机102的线圈209提供驱动电流。由此，正向驱动步进电机102的转子202旋转180度。

旋转检测电路109在紧接在利用主驱动脉冲P1进行驱动后的检测区间T中，在控制电路105使晶体管Q3、Q6导通的状态下，对晶体管Q4进行导通/截止，由此检测在检测电阻502产生的感应信号VRs。

第1比较器505将感应信号VRs和第1基准阈值电压Vcomp1进行比较，并向选择电路507输出表示感应信号VRs是否超过基准阈值电压Vcomp1的检测信号Vs1。与此同时，第2比较器506并行地将感应信号VRs和第2基准阈值电压Vcomp2进行比较，并向选择电路507输出表示感应信号VRs是否超过基准阈值电压Vcomp2的检测信号Vs2。另外，也可以控制成为使比较器506仅在检测区域T内的第3区间T3中进行动作。

控制电路105在第1区间T1和第2区间T2中向选择电路507提供低电平的选择控制信号select，使选择电路507输出第1比较器505的检测信号Vs1作为检测信号Vs。

并且，控制电路105在之后的第3区间T3中，根据在第1区间T1和第2区间T2这两个区间中是否检测到超过基准阈值电压Vcomp1的感应信号(第1区间T1和第2区间T2的模式是否为(1，1))，向选择电路507提供低电平或者高电平的选择控制信号select，使选择电路507有选择地输出第1比较器505或者第2比较器506的检测信号Vs1或者Vs2中的任意一方。

即，当在第1区间T1和第2区间T2这两个区间中检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs的情况下，控制电路105判定为存在中间静止的可能性，向选择电路507输出高电平的选择控制信号select。选择电路507响应所述高电平的选择控制信号select，输出第2比较器506的检测信号Vs2作为检测信号Vs。

另一方面，当在第1区间T1或者第2区间T2的至少一个区间中没有检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs的情况下，控制电路105在第3区间T3中也向选择电路507输出低电平的选择控制信号select。选择电路507在第3区间T3中也响应所述低电平的选择控制信号select，输出第1比较器505的检测信号Vs1作为检测信号Vs。

这样，选择电路507在第1区间T1和第2区间T2中响应低电平的选择控制信号select，将第1比较器505的检测信号Vs1作为检测信号Vs输出给检测时间比较判别电路110。并且，选择电路507在第3区间T3中响应低电平的选择控制信号select，将第1比较器505的检测信号Vs1作为检测信号Vs输出给检测时间比较判别电路110，响应高电平的选择控制信号select，将第2比较器506的检测信号Vs2作为检测信号Vs输出给检测时间比较判别电路110。

检测时间比较判别电路110在第1区间T1和第2区间T2中判定是否检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs，并依次向控制电路105输出第1区间T1和第2区间T2的判定值(在感应信号VRs超过第1基准阈值电压Vcomp1时是“1”，在未超过时是“0”)。并且，检测时间比较判别电路110在第3区间T3中根据来自选择电路507的检测信号，依次向控制电路105输出是否检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs、或者是否检测到超过第2基准阈值电压Vcomp2的感应信号VRs的判定值。

控制电路105根据检测时间比较判别电路110判定出的判定值的模式，进行前面所述的脉冲控制动作。

在驱动步进电机102旋转的下一个循环中，利用主驱动脉冲P1将晶体管Q1、Q4驱动成为导通状态，由此向步进电机102的线圈209提供驱动电流。由此，正向驱动步进电机102的转子202旋转180度。在这种情况下，使用在检测电阻501产生的感应信号VRs来判定旋转状况和有无中间静止的可能性等，从而进行脉冲控制。

通过反复进行上述动作，能够准确判定步进电机102的旋转状况，从而避免中间静止。

图6是本发明的另一个实施方式的步进电机控制电路和模拟电子钟表的部分详细电路图，是图1的步进电机驱动脉冲电路108和旋转检测电路109的部分详细电路图，对与图1～图5相同的部分标注相同标号。整体结构与图1相同。

在图5的实施方式中构成为同时并行产生第1基准阈值电压Vcomp1和第2基准阈值电压Vcomp2，但是，在本另一个实施方式中不同时产生第1基准阈值电压Vcomp1和第2基准阈值电压Vcomp2，而是交替地产生任意一个基准阈值电压。

在图6中，串联连接在电源电压Vss和接地电压Vdd之间的电阻601、602是基准阈值电压Vcomp产生用的电阻。从电阻601与电阻602的连接点产生第2基准阈值电压Vcomp2，从电阻602的Vss侧产生电压比第2基准阈值电压Vcomp2高的第1基准阈值电压Vcomp1。

晶体管603与电阻602并联连接。晶体管603响应来自控制电路105的基准阈值电压选择信号con，被控制成为导通状态或者截止状态。在基准阈值电压选择信号con为高电平时，晶体管603成为导通状态，比较器604被输入第1基准阈值电压Vcomp1。在基准阈值电压选择信号con为低电平时，晶体管603成为截止状态，比较器604被输入第2基准阈值电压Vcomp2。

这样，从由电阻601、602和晶体管603构成的基准阈值电压产生电路605交替地输出两个基准阈值电压Vcomp1、Vcomp2。

另外，在图6的示例中，第1基准阈值电压Vcomp1与电源电压Vss相等，第2基准阈值电压Vcomp2与Vss·R1/(R1+R2)相等。其中，R1、R2分别是电阻601、602的电阻值。

由检测电阻501、502检测到的感应信号VRs和第1基准阈值电压Vcomp1或者第2基准阈值电压Vcomp2被输入到比较器604。比较器604将表示步进电机102的旋转状况的感应信号VRs与第1基准阈值电压Vcomp1或者第2基准阈值电压Vcomp2进行比较，输出表示感应信号VRs是否超过第1基准阈值电压Vcomp或者第2基准阈值电压Vcomp2的检测信号Vs。从比较器604输出的检测信号Vs被输入到检测时间比较判别电路110。

另外，电阻601、602、晶体管603和比较器604是旋转检测电路109的构成要素。

在驱动步进电机102旋转的情况下，利用主驱动脉冲P1驱动晶体管Q2、Q3成为导通状态，由此向步进电机102的线圈209提供驱动电流。由此，正向驱动步进电机102的转子202旋转180度。

旋转检测电路109在紧接在利用主驱动脉冲P1进行驱动后的检测区间T中，在控制电路105使晶体管Q3、Q6导通的状态下，对晶体管Q4进行导通/截止，由此检测在检测电阻502产生的感应信号VRs。

比较器604将感应信号VRs和输入的基准阈值电压Vcomp进行比较，并向检测时间比较判别电路110输出表示感应信号VRs是否超过基准阈值电压Vcomp的检测信号Vs。

控制电路105在检测区间T的第1区间T1和第2区间T2中向晶体管603提供高电平的基准阈值电压选择信号con，向比较器604输入第1基准阈值电压Vcomp1。

并且，控制电路105在之后的第3区间T3中，根据在第1区间T1和第2区间T2这两个区间中是否检测到超过基准阈值电压Vcomp1的感应信号(第1区间T1和第2区间T2的模式是否为(1，1))，向晶体管603提供高电平或者低电平的基准阈值电压选择信号con，以使基准电压产生电路605有选择地输出第1基准阈值电压Vcomp1或者第2基准阈值电压Vcomp2中的任意一方。

即，当在第1区间T1和第2区间T2这两个区间中检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs的情况下，控制电路105判定为存在中间静止的可能性，向晶体管603输出低电平的基准阈值电压选择信号con。晶体管603响应所述低电平的基准阈值电压选择信号con而成为导通状态，比较器604被输入第2基准阈值电压Vcomp2。

另一方面，当在第1区间T1或者第2区间T2的至少一个区间中没有检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs的情况下，控制电路105向晶体管603输出高电平的基准阈值电压选择信号con。晶体管603响应所述高电平的基准阈值电压选择信号con而成为导通状态，比较器604被输入第1基准阈值电压Vcomp1。

这样，比较器604在第1区间T1和第2区间T2中将感应信号VRs和第1基准阈值电压Vcomp1进行比较，输出是否检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号。并且，比较器604在第3区间T3中将根据第1区间T1和第2区间T2中的感应信号VRs的检测状况而选择出的基准阈值电压Vcomp与感应信号VRs进行比较，输出是否检测到超过所述基准阈值电压Vcomp的感应信号VRs。

检测时间比较判别电路110在第1区间T1和第2区间T2中判定是否检测到超过第1基准阈值电压Vcomp1的感应信号VRs，并依次向控制电路105输出第1区间T1和第2区间T2的判定值(在感应信号VRs超过第1基准阈值电压Vcomp1时是“1”，在未超过时是“0”)。并且，检测时间比较判别电路110在第3区间T3中依次向控制电路105输出是否检测到超过根据区间T1、T2的检测状况而选择出的基准阈值电压Vcomp的感应信号VRs的判定值。

控制电路105根据检测时间比较判别电路110判定的判定值的模式，进行前面所述的脉冲控制动作。

在驱动步进电机102旋转的下一个循环中，利用主驱动脉冲P1将晶体管Q1、Q4驱动成为导通状态，由此向步进电机102的线圈209提供驱动电流。由此，正向驱动步进电机102的转子202旋转180度。在这种情况下，使用在检测电阻501产生的感应信号VRs来判定旋转状况和有无中间静止的可能性等，进行脉冲控制。

通过反复进行上述动作，能够准确判定步进电机102的旋转状况，从而避免中间静止。

在本另一个实施方式中，由于第1基准阈值电压Vcomp1和第2基准阈值电压Vcomp2不是同时产生而是交替产生的，因而比较器是一个，结构变得简单。

另外，在前述各个实施方式中，为了改变各个主驱动脉冲P1的能量而使脉宽不同，但也能够通过改变脉冲电压等来改变驱动能量。

并且，关于对二次电池103进行充电的充电单元列举了太阳光发电单元的示例，但也能够使用温热发电单元、手摇发电单元或者自动发电单元。

并且，为了检测二次电池103的电压而设置了电压检测电路111，但也可以构成为根据VRs模式来判定二次电池103的电压。

并且，关于大幅变化的负荷的示例，列举了日历功能的示例，但也能够应用于采用诸如使为了通知预定时刻而设于显示部的字符进行预定动作的负荷等各种负荷。

并且，作为步进电机的应用示例说明了电子钟表的示例，但也能够适用于使用电机的电子设备。

产业上的可利用性

本发明的步进电机控制电路能够适用于使用步进电机的各种电子设备。

并且，本发明的电子钟表以只具有时刻指针的模拟电子钟表为代表，能够适用于以带日历功能的模拟电子手表、带日历功能的模拟电子座钟等各种带日历功能的模拟电子钟表为代表的各种模拟电子钟表。

Claims (10)

1.一种步进电机控制电路，其特征在于，该步进电机控制电路具有：

作为电源的二次电池；

旋转检测单元，其检测由于步进电机的转子的旋转而产生的感应信号，根据所述感应信号在预定的检测区间内是否超过预定的基准阈值电压，检测所述步进电机的旋转状况；以及

控制单元，其根据所述旋转检测单元的检测结果，利用能量相互不同的多个主驱动脉冲中的任意一个主驱动脉冲、或者能量比各个所述主驱动脉冲大的校正驱动脉冲，对所述步进电机进行驱动控制，

将所述检测区间划分为紧接在利用主驱动脉冲进行驱动后的第1区间、所述第1区间之后的第2区间、所述第2区间之后的第3区间，

在所述二次电池的电压降低到预定电压以下的情况下，所述控制单元在利用主驱动脉冲来驱动所述步进电机时，当所述旋转检测单元在所述第1区间和第2区间中检测到超过第1基准阈值电压的感应信号，在所述第3区间中未检测到超过比所述第1基准阈值电压低的第2基准阈值电压的感应信号时，利用校正驱动脉冲进行驱动。

2.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，在所述二次电池降低到所述预定电压以下的情况下，所述控制单元以与所述二次电池的电压超过所述预定电压时的驱动不同的方式，对所述步进电机进行驱动控制。

3.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述控制单元具有检测所述二次电池的电压的电压检测单元。

4.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，作为对所述二次电池进行充电的发电单元，具有太阳光发电单元、温热发电单元、手摇发电单元或者自动发电单元。

5.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述控制单元在利用所述校正驱动脉冲进行驱动后，对所述主驱动脉冲进行脉冲升级。

6.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，当所述旋转检测单元在所述第3区间中检测到超过所述第2基准阈值电压的感应信号时，所述控制单元不进行基于校正驱动脉冲的驱动。

7.根据权利要求6所述的步进电机控制电路，其特征在于，当所述旋转检测单元在所述第3区间中检测到超过所述第2基准阈值电压的感应信号而不进行基于校正驱动脉冲的驱动的情况下，所述控制单元不变更所述主驱动脉冲。

8.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，

所述旋转检测单元具有：

第1比较器，其被输入所述感应信号和所述第1基准阈值电压，输出表示所述感应信号是否超过所述第1基准阈值电压的信号；

第2比较器，其被输入所述感应信号和所述第2基准阈值电压，输出表示所述感应信号是否超过所述第2基准阈值电压的信号；以及

选择电路，其有选择地向所述控制单元输出所述第1比较器和第2比较器的输出，

所述选择电路输出来自所述第1比较器的信号作为所述第1区间、第2区间的检测结果，当在所述第1区间和第2区间中检测到超过所述第1基准阈值电压的感应信号时，所述选择电路输出来自所述第2比较器的信号作为所述第3区间的检测结果。

9.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，

所述旋转检测单元具有：

基准阈值电压产生电路，其有选择地输出所述第1基准阈值电压和所述第2基准阈值电压；以及

比较器，其被输入所述感应信号和来自所述基准阈值电压产生电路的基准阈值电压，向所述控制单元输出表示所述感应信号是否超过所述基准阈值电压的信号，

所述基准阈值电压产生电路将所述第1基准阈值电压作为所述第1区间、第2区间的基准阈值电压输入到所述比较器，并且，当在所述第1区间和第2区间中检测到超过所述第1基准阈值电压的感应信号时，将所述第2基准阈值电压作为所述第3区间的基准阈值电压输入到所述比较器，

所述比较器在所述第1区间、第2区间中输出表示所述感应信号是否超过所述第1基准阈值电压的信号，并且，在所述第3区间中输出表示所述感应信号是否超过所述第2基准阈值电压的信号。

10.一种模拟电子钟表，该模拟电子钟表具有驱动时刻指针旋转的步进电机、以及控制所述步进电机的步进电机控制电路，其特征在于，

作为所述步进电机控制电路，采用权利要求1所述的步进电机控制电路。

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