CN111628681A

CN111628681A - 步进马达的驱动电路及其驱动方法、以及使用该步进马达的驱动电路的电子设备

Info

Publication number: CN111628681A
Application number: CN202010117310.7A
Authority: CN
Inventors: 土桥正典; 桥本浩树; 冈田光央
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2040-02-25
Also published as: US20200280272A1; US11418138B2; CN111628681B; JP7327951B2; JP2020141516A

Abstract

本发明的课题在于提供一种能够将对系统的设计或控制有用的信息输出到外部的驱动电路。本发明涉及一种步进马达的驱动电路及其驱动方法、以及使用该步进马达的驱动电路的电子设备。反电动势检测电路(230)检测线圈(L1)中产生的反电动势(VBEMF)。转数检测电路(232)获取步进马达(102)的转数(ω)。负载角推定部(222)基于反电动势(VBEMF)及转数(ω)算出负载角。接口电路(280)构成为能够将与负载角相关的角度信息输出到外部，或者能够从外部访问角度信息。

Description

步进马达的驱动电路及其驱动方法、以及使用该步进马达的驱动电路的电子设备

技术领域

本发明涉及一种步进马达的驱动技术。

背景技术

步进马达在电子设备、工业机械、机器人中广泛采用。步进马达是与主机控制器所产生的输入时钟同步旋转的同步马达，对启动、停止、定位具有优异的控制性。进而，步进马达具有如下特性：能够进行开环下的位置控制，此外，适合数字信号处理。

在正常状态下，步进马达的转子以与输入时钟数成正比的步进角为单位同步旋转。但是，如果产生突然的负载变动或速度变化，就会失去同步。将上述情况称为失步。一旦发生失步，此后为了正常地驱动步进马达就需要特别的处理，因此较为理想的是防止失步。

因此，在失步的可能性高的加速时及减速时，将驱动电流的目标值设定为固定值，以便获得足够大到不相对于速度变化引起失步的程度的输出转矩。

专利文献5中提出了如下技术：通过防止失步并且利用反馈将输出转矩(即电流量)最佳化，减少消耗电力而改善效率。图1是具备现有的步进马达及其驱动电路的马达系统的框图。

主机控制器2对驱动电路4供给输入时钟CLK。驱动电路4与输入时钟CLK同步地使励磁位置变化。

图2是说明励磁位置的图。励磁位置能够以流过步进马达6的两个线圈L1、L2的线圈电流(驱动电流)IOUT1、IOUT2的组合加以理解。图2中示出8个励磁位置1～8。在1相励磁中，电流交替地流过第1线圈L1及第2线圈L2，并在励磁位置2、4、6、8间转变。在2相励磁中，电流流过第1线圈L1及第2线圈L2这两个线圈，并在励磁位置1、3、5、7间转变。关于1-2相励磁，为1相励磁与2相励磁的组合，从而在励磁位置1～8间转变。在微步进驱动中，更细微地控制励磁位置。

图3是说明步进马达的驱动顺序的图。起动时，输入时钟CLK的频率fIN随着时间上升，从而步进马达加速。接下来，频率fIN如果达到某一目标值，就保持固定，从而步进马达定速旋转。此后，使步进马达停止时，使输入时钟CLK的频率降低，从而使步进马达减速。也将图3的控制称为梯形波驱动。

因此，在失步的可能性高的加速时及减速时，将驱动电流的目标值IREF设定为固定值IFULL(高转矩模式)以便获得考虑失步裕度的足够大的固定输出转矩。

在转数稳定而失步的可能性低的状况下，使驱动电流的目标值IREF减少，改善效率(高效率模式)。专利文献5中提出了如下技术：通过防止失步并且利用反馈将输出转矩(即电流量)最佳化，减少消耗电力而改善效率。具体来说，基于反电动势VBEMF推定负载角φ，以负载角φ接近目标值(称为目标角)φREF的方式反馈控制驱动电流(线圈电流)的目标值IREF。反电动势VBEMF以式(1)表示。

VBEMF＝KE×ω×cosφ…(1)

ω为步进马达的角速度(以下称为转数或频率)，KE为反电动势常数，且为马达所固有的参数。

专利文献5所记载的技术中，以与负载角相对应的检测值cosφ接近其目标值cos(φREF)的方式，形成反馈回路，而将高效率模式下的线圈电流IOUT1、IOUT2最佳化。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平9-103096号公报

[专利文献2]日本专利特开2004-120957号公报

[专利文献3]日本专利特开2000-184789号公报

[专利文献4]日本专利特开2004-180354号公报

[专利文献5]日本专利第6258004号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

如专利文献5所记载，组入基于负载角的电流目标值IREF的反馈控制时，在稳定状态下，负载角稳定化为目标值，但如果产生负载变动，负载角φ会从目标角φREF偏离。

使用专利文献5所记载的驱动电路的马达系统中，在驱动电路的内部产生与负载角φ相对应的检测值cosφ。负载角φ包含对系统的设计或控制有用的信息，但现状为无法从驱动电路的外部知晓当前正在以多大的负载角驱动步进马达6。

本发明是鉴于该问题而完成的，其某方式的例示性的目的之一在于提供一种能够将对系统的设计或控制有用的信息输出到外部的驱动电路。

[解决问题的技术手段]

本发明的某方式涉及一种步进马达的驱动电路。驱动电路具备：反电动势检测电路，检测线圈中产生的反电动势；转数检测电路，检测步进马达的转数；及负载角推定部，基于反电动势及转数算出负载角。驱动电路构成为能够将与负载角相关的角度信息输出到外部，或者从外部访问角度信息。

负载角φ能够以机械角度相对于电角度的延迟加以理解。负载角φ与到失步之前的裕度或急剧的负载变动有关联，因此通过将与负载角相关的信息输出到外部，能够有效利用于步进马达的状态的推定、或控制参数的最佳化等。另外，所谓“算出负载角”除了算出负载角φ本身以外，也包括产生与负载角φ有关联的检测值cosφ。

驱动电路也可以更具备将角度信息以数字信号的形式输出到外部的接口电路。

驱动电路也可以更具备将角度信息转换为模拟信号的D/A(Digital/Anolog，数字模拟)转换器、及将模拟信号输出到外部的缓冲电路。

角度信息也可以是到失步之前的裕度。例如，裕度可以是理想失步的π/2与负载角φ的差量，也可以是从外部设定的实际失步极限与负载角φ的差量。

角度信息也可以为负载角本身。

驱动电路也可以更具备：电流值设定电路，产生电流设定值；恒流斩波电路，产生脉冲调制信号，该脉冲调制信号以流过线圈的线圈电流的检测值接近基于电流设定值的目标量的方式作脉冲调制；及逻辑电路，根据脉冲调制信号，控制连接于线圈的桥接电路。

电流值设定电路也可以基于反电动势产生电流设定值。

电流值设定电路也可以包含反馈控制器，该反馈控制器以负载角φ接近其目标值φREF的方式产生电流设定值。反馈控制器也能够以与负载角φ相对应的检测值cosφ接近其目标值cos(φREF)的方式产生电流设定值。

恒流斩波电路也可以包含：比较器，将线圈电流的检测值与基于电流设定值的阈值进行比较；振荡器，以指定的频率进行振荡；及触发器，输出脉冲调制信号，该脉冲调制信号根据比较器的输出转变为断开电平，并根据振荡器的输出转变为接通电平。

驱动电路也可以一体集成化在一个半导体衬底。所谓“一体集成化”包括电路的构成要素全部形成在半导体衬底上的情况、或电路的主要构成要素一体集成化的情况，也可以为了用于调节电路常数而将一部分电阻或电容器等设置在半导体衬底的外部。通过将电路集成化在1个芯片上，能够削减电路面积，并且均匀地保持电路元件的特性。

另外，将以上构成要素的任意组合或者本发明的构成要素或表现在方法、装置、系统等之间相互置换所得的内容作为本发明的方式也有效。

[发明效果]

根据本发明的某方式，能够向外部提供对系统的设计或控制有用的信息。

附图说明

图1是具备现有的步进马达及其驱动电路的马达系统的框图。

图2是说明励磁位置的图。

图3是说明步进马达的驱动顺序的图。

图4是具备实施方式的驱动电路的马达系统的框图。

图5(a)～(c)是表示接口电路的构成例的图。

图6是表示驱动电路的构成例的电路图。

图7是表示电流值设定电路的另一构成例的图。

图8是步进马达的电压、电流波形图。

图9(a)、(b)是说明反电动势的测定的图。

图10是转数快时的线圈电压的波形图。

图11(a)～(c)是表示具备驱动电路的电子设备的示例的立体图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边基于较佳实施方式对本发明进行说明。对各附图所示的同一或同等的构成要素、构件、处理标注同一符号，并适当省略重复说明。此外，实施方式是例示而并不限定发明，实施方式中所记载的所有特征或其组合未必是发明的本质性内容。

在本说明书中，所谓“构件A与构件B连接的状态”，除了包括构件A与构件B物理地直接连接的情况以外，也包括构件A与构件B经由对它们的电连接状态不产生实质性影响、或者不损害由它们的结合所发挥的功能或效果的其他构件间接连接的情况。

同样地，所谓“构件C设置在构件A与构件B之间的状态”，除了包括构件A与构件C、或构件B与构件C直接连接的情况以外，也包括经由对它们的电连接状态不产生实质性影响、或者不损害由它们的结合所发挥的功能或效果的其他构件间接连接的情况。

本说明书中所参照的波形图或时序图的纵轴及横轴是为了易于理解而适当扩大、缩小的，此外，所表示的各波形也为了易于理解而简化、或夸大或强调。

图4是具备实施方式的驱动电路200的马达系统100的框图。驱动电路200与步进马达102及主机控制器2一起构成马达系统100。步进马达102可以是PM(Permanent Magnet，永磁体)型、VR型(Variable Reluctance，可变磁阻)型、HB(Hybrid，混合)型中的任一种。

将输入时钟CLK从主机控制器2输入到驱动电路200的输入引脚IN。此外，对驱动电路200的方向指示引脚DIR输入指示顺时针(CW)、逆时针(CCW)的方向指示信号DIR。

驱动电路200每当被输入了输入时钟CLK，便使步进马达102的转子向与方向指示信号DIR相对应的方向旋转指定的角度。

驱动电路200具备桥接电路202_1、202_2、电流值设定电路210、反电动势检测电路230、转数检测电路232、负载角推定部222、恒流斩波电路250_1、250_2、逻辑电路270、接口电路280，并一体集成化在一个半导体衬底上。

在本实施方式中，步进马达102为2相马达，包含第1线圈L1及第2线圈L2。驱动电路200的驱动方式并不受特别限定，可以是1相励磁、2相励磁、1-2相励磁、或微步进驱动(W1-2相驱动、2W1-2相驱动等)中的任一种。

第1信道CH1的桥接电路202_1与第1线圈L1连接。第2信道CH2的桥接电路202_2与第2线圈L2连接。

桥接电路202_1、202_2分别为包含4个晶体管M1～M4的H桥接电路。桥接电路202_1的晶体管M1～M4基于来自逻辑电路270的控制信号CNT1而切换，由此，切换第1线圈L1的电压(也称为第1线圈电压)VOUT1。

桥接电路202_2与桥接电路202_1同样地构成，其晶体管M1～M4基于来自逻辑电路270的控制信号CNT2而切换，由此，切换第2线圈L2的电压(也称为第2线圈电压)VOUT2。

电流值设定电路210产生电流设定值IREF。步进马达102起动后，电流设定值IREF立刻固定在某个指定值(称为全转矩设定值)IFULL。指定值IFULL也可以设为电流设定值IREF所能取得的范围的最大值，在此情况下，步进马达102以全转矩被驱动。将该状态称为高转矩模式。

当步进马达102稳定地旋转之后，换句话说，当失步的担忧降低时，转变为高效率模式。在高效率模下，电流值设定电路210通过反馈控制调整电流设定值IREF，由此削减消耗电力。

桥接电路202_1、202_2分别包含电流检测电阻RNF，电流检测电阻RNF的电压的下降成为线圈电流IL的检测值。另外，电流检测电阻RNF的位置不受限定，可以设置在电源侧，也可以与线圈串联设置在桥接电路的两个输出之间。

在第1线圈L1的通电中，恒流斩波电路250_1产生脉冲调制信号SPWM1，该脉冲调制信号SPWM1以流过第1线圈L1的线圈电流IL1的检测值INF1接近基于电流设定值IREF的目标量的方式作脉冲调制。在对第2线圈L2通电中，恒流斩波电路250_2产生脉冲调制信号SPWM2，该脉冲调制信号SPWM2以流过第2线圈L2的线圈电流IL2的检测值INF2接近电流设定值IREF的方式作脉冲调制。

逻辑电路270根据脉冲调制信号SPWM1，切换连接于第1线圈L1的全桥接电路202_1的一个输出。此外，逻辑电路270根据脉冲调制信号SPWM2，切换连接于第2线圈L2的全桥接电路202_2的一个输出。

逻辑电路270每当被输入了输入时钟CLK时，便使励磁位置变化，从而切换供给电流的线圈(或线圈对)。励磁位置能够以第1线圈L1的线圈电流及第2线圈L2的线圈电流各自的大小与流向的组合加以理解。励磁位置可以仅根据输入时钟CLK的正沿而转变，也可以仅根据负沿而转变，还可以根据它们两个而转变。

如上所述，电流值设定电路210构成为能够切换为：(i)高转矩模式，将规定线圈电流的振幅的电流设定值IREF固定在相当于全转矩的较大值；及(ii)高效率模式，通过反馈控制调整电流设定值IREF。

反电动势检测电路230检测步进马达102的线圈L1(L2)中产生的反电动势VBEMF1(VBEMF2)。反电动势的检测方法并不受特别限定，只要使用公知技术即可。一般来说，反电动势能够通过设定某检测窗(检测区间)将线圈的两端设为高阻抗并对此时的线圈电压进行取样而获得。例如1相励磁或1-2相励磁中，能够针对监控对象的线圈的一端(桥接电路的输出)成为高阻抗的每个励磁位置(图2的2、4、6、8)，即针对每个指定的励磁位置测定反电动势VBEMF1(VBEMF2)。

转数检测电路232获取步进马达102的转数(ω)，并产生表示转数ω的检测信号。例如，转数检测电路232也可以测定与转数ω的倒数成正比的周期T(＝2π/ω)并将周期T作为检测信号输出。在未产生失步的状况下，输入脉冲IN的频率(周期)与步进马达102的转数(周期)成正比。因此，转数检测电路232也可以测定输入脉冲IN、或基于该输入脉冲IN产生的内部信号的周期，并将它们设为检测信号。

负载角推定部222基于反电动势VBEMF及转数ω推定负载角φ。负载角φ相当于由流过第1线圈L1的驱动电流决定的电流矢量(即位置指令)与转子(可动子)的位置的差。如上所述，反电动势VBEMF1由以下的式子获得。

VBEMF＝KE·ω·cosφ

KE为反电动势常数，ω为转数。因此，通过测定反电动势VBEMF及转数ω，能够产生与负载角φ有关联的检测值。例如，也可以将cosφ设为检测值，在此情况下，检测值以式(2)表示。

cosφ＝VBEMF·ω^-1/KE

＝VBEMF·(T/2π)·KE^-1…(2)

驱动电路200构成为能够将与负载角推定部222中获得的负载角φ相关的角度信息INFO输出到外部，或者构成为能够从外部访问角度信息INFO。为此，在驱动电路200设置接口电路280。角度信息INFO可以供给到主机控制器，也可以供给到其他电路。

角度信息INFO并不受特别限定，例如可以采用以下任一个。

(1)角度信息INFO可以使用cosφ。在此情况下，可以通过式(2)的运算进行计算。

(2)作为角度信息INFO，也可以使用φ。在此情况下，可以通过式(3)的运算进行计算。φ的单位可以为°，也可以为弧度。

φ＝arccos(VBEMF·(T/2π)·KE^-1…(3)

(3)作为角度信息INFO，也可以使用裕度。裕度为失步极限φLIM与负载角φ的差量φLIM－φ。也可以使用理想值π/2(90°)作为失步极限φLIM。或者，也可以设为能够通过寄存器等从外部设定现实的值作为失步极限φLIM。

(4)在如下所述通过利用负载角φ的反馈控制，调节电流设定值IREF的情况下，也可以将负载角φ与目标值φREF的误差ERR设为角度信息INFO。

角度信息INFO并不限定于上述情况，可以使用与负载角φ有关联的值。

也可以将接口电路280设为能够切换使能、去能，仅在想要知晓角度信息的情况下，将接口电路280设为使能。

图5(a)～(c)是表示接口电路280的构成例的图。图5(a)的接口电路280具备寄存器282、及I2C(Inter IC，集成电路总线)电路284。对寄存器282写入指定时刻的角度信息。或者，寄存器282的值也可以根据时刻发生变化的角度信息始终进行更新。I2C电路284可以当从外部接收到对该寄存器282的访问时，将角度信息输出到外部。也可以使用SPI(SerialPeripheral Interface，串行外设接口)或其他传输器或收发器代替I2C。

或者，接口电路280也可以无论有无来自外部的要求均始终将角度信息输出到外部。在图5(b)中，通过传输器286将数字的角度信息始终输出到外部。

在图5(c)中，通过D/A转换器288，将数字的角度信息转换为模拟信号(电压信号)。接下来，缓冲器289将模拟信号输出到外部。

图6是表示驱动电路200的构成例的电路图。在图6中，仅表示与第1线圈L1相关联的部分。

对电流值设定电路210进行说明。电流值设定电路210包含反馈控制器220、前馈控制器240、及复用器212。前馈控制器240在刚开始起动之后的高转矩模式下输出所使用的固定的电流设定值Ix(＝IFULL)。该电流设定值Ix为了防止失步而设定为较大值。

反馈控制器220在高效率模式下活化，输出基于反电动势VBEMF被反馈控制的电流设定值Iy。

复用器212根据模式选择信号MODE，选择两个信号Ix、Iy的一个，并以电流设定值Iref的形式输出。

在图6中，负载角推定部222组入到反馈控制器220。反馈控制器220除了包含负载角推定部222以外还包含减法器224、PI(比例、积分)控制器226。

反馈控制器220以推定出的负载角φ接近指定的目标角φREF的方式，产生电流设定值Iy。具体来说，减法器224产生与负载角φ相对应的检测值cosφ与其目标值cos(φREF)的误差ERR。PI控制器226以误差ERR成为零的方式进行PI控制运算，而产生电流设定值Iy。反馈控制器220的处理在使用误差放大器的模拟电路中也能实现。

恒流斩波电路250_1包含D/A转换器252、PWM(pulse width modulation，脉宽)比较器254、振荡器256、及触发器258。D/A转换器252将电流设定值IREF转换为模拟电压VREF。PWM比较器254将反馈信号INF1与基准电压VREF进行比较，如果INF1>VREF，对断开信号SOFF进行断定(设为高)。振荡器256产生规定斩波频率的周期性的接通信号SON。触发器258输出PWM信号SPWM1，该PWM信号SPWM1根据接通信号SON转变为接通电平(例如高)，并根据断开信号SOFF转变为断开电平(例如低)。

在图6中省略了接口电路280。接口电路280能够基于通过负载角推定部222产生的检测值cosφ产生角度信息INFO。

以上为驱动电路200的构成。接下来，对其动作进行说明。

(i)接口电路280能够在马达系统100的设计阶段有效运用。例如在设计阶段，能够一边监控角度信息(负载角φ)，一边将马达的控制参数(例如高转矩模式下的电流值IFULL、或下文出现的高效率模式下的电流值ILOW、或者输入时钟CLK的频率波形等)最佳化。

(ii)接口电路280在马达系统100的实际动作时也能够有效运用。例如，在高转矩模式或高效率模式下，通过监控角度信息，能够判定马达的负载的变动、或失步的风险等。此外，监控角度信息，如果该角度信息偏离精确范围，便可以判定为错误。

图7是表示电流值设定电路210的另一构成例的图。反馈控制器220在高效率模式下活化，并产生电流校正值ΔI，该电流校正值ΔI的值以负载角φ接近目标值φREF的方式被调节。电流校正值ΔI在高转矩模式下为零。

在高效率模式下，前馈控制器240输出指定的高效率设定值ILOW。也可以IFULL>ILOW的关系成立。电流值设定电路210包含加法器214代替图5的复用器212，加法器214将电流校正值ΔI与前馈控制器240所产生的高效率设定值ILOW相加。由此，以负载角φ接近目标值φREF的方式，调节电流设定值IREF＝ILOW+ΔI。

接下来，对反电动势检测电路230中的反电动势VBEMF的检测进行说明。图8是步进马达102的电压、电流波形图。在图8中，从上方起依次示出线圈电流ICOIL1、第1线圈L1的两端间电压VOUT1、线圈电流ICOIL2、及第2线圈L2的两端间电压VOUT2。Hi-z1、Hi-z2表示桥接电路202_1的输出OUT1A、OUT1B为高阻抗的状态。Hi-z3、Hi-z4表示桥接电路202_2的输出OUT2A、OUT2B为高阻抗的状态。在高阻抗区间(称为断开区间)检测出反电动势VBEMF。

图9(a)、(b)是说明反电动势的测定的图。反电动势检测电路230针对每个周期测定断开区间TOFF的长度。接下来，将前一周期(i－1)中测得的断开区间TOFF(i－1)分割成N个部分(例如N为8、16、或32)，产生当前周期i的取样间隔ΔTi。

ΔTi＝TOFF(i－1)/N

接下来，针对每个ΔTi设置取样时刻Ts1～TsN，而对线圈L1的两端间电压VOUT1进行取样。如图9所示，转变到断开期间TOFFi之后，线圈电流ICOIL1(再生电流)立刻流动，因此电压VOUT1跃升到VDD+VF，如果线圈电流ICOIL1成为零，就会出现反电动势VBEMF1。

反电动势检测电路230除去N个(例如8个)取样中的开头起的数个样品(第1～3个)、及末尾起的数个样品(例如第8个)，算出剩余样品(将这些样品称为有效样品；例如为第4～7个)的平均值。由此，能够降低噪声的影响，获取准确的反电动势VBEMF。

图9(b)是说明反电动势的取样时刻Tsi的图。当桥接电路202_1为断开期间时，另一桥接电路202_2由恒流斩波电路250_2进行PWM控制。反电动势VBEMF1中包含因桥接电路202_2的切换产生的噪声。因此，反电动势VBEMFi的取样时刻Tsi(i＝1～N)优选为从桥接电路202_2的转变时刻偏移。

对恒流斩波电路250_1、250_2产生的PWM信号SPWM1、SPWM2设定最小接通时间TMIN。接下来，通过将取样时刻Tsi从PWM信号的正沿设定为指定的时间τ(<TMIN)，能够保证取样时刻Tsi不与PWM信号的负沿一致，从而降低噪声的影响。

如果步进马达102变快，那么断开时间TOFF也变短。图10是转数快时的线圈电压VOUT1的波形图。如上所述，在刚转变为断开期间TOFF之后的再生期间TRGN的期间，再生电流流动，线圈电压VOUT1固定为较高(VDD+VF)。如果转数变高，那么断开时间TOFF变短，另一方面，再生期间TRGN的长度实质性地固定。结果为，再生期间中所包含的取样时刻的个数增加。换句话说，有效样品固定在高电平。因此，也可以在多个有效样品中的一个、或多个包含高(VDD+VF)的情况下，使反电动势的检测无效化。

最后，对驱动电路200的用途进行说明。驱动电路200利用于各种电子设备。图11(a)～(c)是表示具备驱动电路200的电子设备的示例的立体图。

图11(a)的电子设备为光盘装置500。光盘装置500具备光盘502、及读头504。读头504是为了对光盘502写入、读出数据而设置的。读头504在光盘502的记录面上在光盘的半径方向上可动(跟踪)。此外，读头504与光盘的距离也可变(聚焦)。读头504由未图示的步进马达定位。驱动电路200控制步进马达。根据该构成，能够一边防止失步一边高效率并高精度地定位读头504。

图11(b)的电子设备是数字静态相机或数字摄像机、手机终端等附摄像功能的器件600。器件600具备摄像元件602、及自动聚焦用透镜604。步进马达102进行自动聚焦用透镜604的定位。根据驱动电路200驱动步进马达102的该构成，能够一边防止失步一边高效率并高精度地定位自动聚焦用透镜604。驱动电路200除了用于自动聚焦用透镜的驱动以外，也可以用于抖动校正用的透镜的驱动。或者，驱动电路200也可以用于光圈控制。

图11(c)的电子设备为打印机700。打印机700具备机头702、及导轨704。机头702被支持为能够沿着导轨704定位。步进马达102控制机头702的位置。驱动电路200控制步进马达102。根据该构成，能够一边防止失步一边高效率并高精度地定位机头702。驱动电路200除了用于驱动机头以外，也可以用于驱动用纸馈送机构用的马达。

驱动电路200不仅可以用于如图11(a)～(c)所示的消费类设备，也可以较佳地用于工业设备或机器人。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明。该实施方式是例示，本领域技术人员可以理解：对它们的各构成要素或各处理工艺的组合可以有各种变化例，此外，这些变化例也处于本发明的范围内。以下，对这种变化例进行说明。

(变化例1)

逻辑电路270也能够以负载角φ接近目标角φREF的方式，调节供给到桥接电路202的电源电压VDD代替调节脉冲调制信号S2的占空比，或者与调节脉冲调制信号S2的占空比组合调节供给到桥接电路202的电源电压VDD。通过使电源电压VDD变化，能够使供给到步进马达102的线圈L1、L2的电力变化。

(变化例2)

在实施方式中，对桥接电路202由全桥接电路(H桥接)构成的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以由半桥接电路构成。此外，桥接电路202可以是与驱动电路200(200B)不同的芯片，也可以是分立零件。

(变化例3)

高效率模式下的电流设定值Iy的产生方法并不限定于实施方式中所说明的方法。例如，也可以预先决定反电动势VBEMF1的目标值VBEMF(REF)，并以反电动势VBEMF1接近目标值VBEMF(REF)的方式构成反馈回路。

(变化例4)

在实施方式中，流过两个线圈的电流IOUT1、IOUT2根据励磁位置接通、断开，但其电流量无论励磁位置如何均固定。在此情况下，当为1-2相励磁时转矩发生变动。也可以代替该控制，而以无论励磁位置如何转矩均固定的方式校正电流IOUT1、IOUT2。例如，在1-2相励磁中，也可以将励磁位置2、4、6、8的电流IOUT1、IOUT2的量设为励磁位置1、3、5、7的电流的量的

倍。

(变化例5)

在实施方式中，藉由PI控制器构成反馈控制器220，但并不限于此，也可以采用PID(proportional integral differential，比例积分微分)控制器等。

基于实施方式，使用具体的语句对本发明进行了说明，但实施方式仅表示本发明的原理、应用，对实施方式，可以在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内有多个变化例或配置的变更。

[符号的说明]

L1 第1线圈

L2 第2线圈

2 主机控制器

100 马达系统

102 步进马达

200 驱动电路

202 桥接电路

210 电流值设定电路

RNF 检测电阻

212 复用器

214 加法器

220 反馈控制器

222 负载角推定部

224 减法器

226 PI控制器

230 反电动势检测电路

240 前馈控制器

250 恒流斩波电路

252 D/A转换器

254 PWM比较器

256 振荡器

258 触发器

270 逻辑电路

280 接口电路

288 D/A转换器

Claims

1.一种驱动电路，其特征在于：其是步进马达的驱动电路，且具备：

反电动势检测电路，检测线圈中产生的反电动势；

转数检测电路，获取所述步进马达的转数；及

负载角推定部，基于所述反电动势及所述转数算出负载角；且

该驱动电路构成为能够将与所述负载角相关的角度信息输出到外部，或者能够从外部访问所述角度信息。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：更具备将所述角度信息以数字信号的形式输出到外部的接口电路。

3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于更具备：D/A转换器，将所述角度信息转换为模拟信号；及

缓冲电路，将所述模拟信号输出到外部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于：所述角度信息为到失步之前的裕度。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于：所述角度信息为所述负载角本身。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于更具备：电流值设定电路，产生电流设定值；

恒流斩波电路，产生脉冲调制信号，该脉冲调制信号以流过线圈的线圈电流的检测值接近基于所述电流设定值的目标量的方式作脉冲调制；及

逻辑电路，根据所述脉冲调制信号，控制连接于所述线圈的桥接电路。

7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于：所述电流值设定电路基于所述反电动势产生所述电流设定值。

8.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于：所述电流值设定电路包含反馈控制器，该反馈控制器以所述负载角接近其目标值的方式产生所述电流设定值。

9.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于所述恒流斩波电路包含：比较器，将所述线圈电流的检测值与基于所述电流设定值的阈值进行比较；

振荡器，以指定的频率进行振荡；及

触发器，输出所述脉冲调制信号，所述脉冲调制信号根据所述比较器的输出转变为断开电平，并根据所述振荡器的输出转变为接通电平。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于：一体集成化在一个半导体衬底。

11.一种电子设备，其特征在于：具备步进马达、及

驱动所述步进马达的根据权利要求1至10中任一项所述的驱动电路。

12.一种驱动方法，其特征在于：其是步进马达的驱动方法，且具备如下步骤：

产生电流设定值；

产生脉冲调制信号，该脉冲调制信号以流过线圈的线圈电流的检测值接近基于所述电流设定值的目标量的方式作脉冲调制；

根据所述脉冲调制信号，控制连接于所述线圈的桥接电路；

检测线圈中产生的反电动势；

获取所述步进马达的转数；

基于所述反电动势及所述转数算出负载角；及

将与所述负载角相关的角度信息供给到主机控制器。