CN112313872A - 步进电机的控制装置及步进电机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种步进电机的控制装置，其在步进电机停止旋转时，可进行能够平滑地减小励磁电流的保持控制。步进电机(20)的控制装置(10)向多个线圈流通励磁电流而使转子旋转。控制装置(10)包括：驱动电路(40)，其向线圈施加驱动电压；及控制电路(30)，其控制驱动电压。控制电路(30)在步进电机(20)的旋转停止时的保持期间内，进行保持控制，即、以接近逐渐减小的目标电流值的方式改变流过线圈的励磁电流的大小，从而使转子移动到规定的停止位置。控制电路(30)在保持期间内的每个规定周期中，将驱动电路(40)的动作模式设定成多个动作模式中对应励磁电流的大小与目标电流值的对比结果的动作模式。多个动作模式包括使励磁电流增加的充电模式、及使励磁电流衰减的第1衰减模式。

Description

步进电机的控制装置及步进电机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种步进电机的控制装置及步进电机的控制方法，尤其涉及一种在步进电机停止旋转时进行保持控制的步进电机的控制装置及步进电机的控制方法，所述保持控制是使转子移动到规定位置。

背景技术

步进电机向多个线圈流通励磁电流而使定子磁化，将转子逐步地驱动旋转。在步进电机停止旋转时，在保持期间内向线圈流通用于将减速后处于不稳定状态的转子引入到与规定定子对置的位置(停止位置)的励磁电流，使转子移动到成为稳定点的上述停止位置。

在下述专利文献1中，关于步进电机停止旋转时的电机控制方法，记载有一种在保持期间内使励磁电流逐渐减少的停止控制。根据这种控制方法，在步进电机停止旋转时，转子缓缓地移向停止位置，因此可防止产生振动、噪声。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：JP2015-35926A。

发明内容

(发明所要解决的问题)

但是，即使使用了专利文献1所述的步进电机的控制方法，也期望在防止步进电机停止旋转时产生振动音、冲击音等的同时，进行平滑地减小励磁电流的保持控制。

本发明的目的在于提供一种在步进电机的旋转停止时，可进行能够平滑地减小励磁电流的保持控制的步进电机的控制装置及步进电机的控制方法，。

(用于解决问题的方案)

为了达成上述目的，根据本发明的一个形态，步进电机的控制装置是向多个线圈流通励磁电流而使转子旋转的步进电机的控制装置，其包括：驱动电路，其具有开关元件，并向线圈施加驱动电压；及控制电路，其控制驱动电路施加的驱动电压，控制电路在步进电机停止旋转时的保持期间内进行保持控制，即，以接近逐渐减小的目标电流值的方式改变流过线圈的励磁电流的大小，从而使转子移动到规定停止位置，控制电路在保持期间内按照规定周期将驱动电路的动作模式设定成多个动作模式中对应励磁电流的大小与目标电流值的对比结果的动作模式，多个动作模式包括使励磁电流增加的充电模式、及使励磁电流衰减的第1衰减模式。

优选为，控制电路在保持期间内当励磁电流的大小与目标电流值的对比结果满足规定条件时，将驱动电路的动作模式设定成多个动作模式中对应规定条件对应的动作模式。

优选为，在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值小时，控制电路将驱动电路的动作模式设定成充电模式。

优选为，在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值大时，控制电路将驱动电路的动作模式设定成第1衰减模式。

优选为，控制电路在驱动电路的动作模式是充电模式时，当励磁电流的大小达到目标电流值时，将驱动电路的动作模式设定成第1衰减模式。

优选为，多个动作模式还包括比第1衰减模式更快速地使励磁电流衰减的第2衰减模式。

优选为，在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值大时，控制电路将驱动电路的动作模式设定成第2衰减模式。

优选为，在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值大，且在前一周期的整个期间内驱动电路的动作模式是第1衰减模式时，控制电路将驱动电路的动作模式设定成第2衰减模式，当前一周期的部分期间内驱动电路的动作模式是第1衰减模式以外的动作模式时，控制电路将驱动电路的动作模式设定成第1衰减模式。

优选为，控制电路在保持期间内当励磁电流的大小比目标电流值大规定值以上时，将驱动电路的动作模式设定成第2衰减模式。

优选为，控制电路向驱动电路输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号来进行驱动电压的控制，规定周期是PWM信号的PWM周期。

根据本发明的另一形态，步进电机的控制方法是通过利用具有开关元件的驱动电路向多个线圈施加驱动电压，并向多个线圈流通励磁电流，从而使转子旋转的步进电机的控制方法，其包括：正常控制步骤，其中，在步进电机的正常驱动时控制驱动电压；及保持控制步骤，其中，在步进电机停止旋转时的保持期间内，进行保持控制，即，以接近逐渐减小的目标电流值的方式改变流过线圈的励磁电流的大小，从而使转子移动到规定停止位置，保持控制步骤在保持期间内，按照规定周期使驱动电路以多个动作模式中对应励磁电流的大小与目标电流值的对比结果的动作模式进行动作，多个动作模式包括使励磁电流增加的充电模式、及使励磁电流衰减的第1衰减模式。

(发明效果)

根据所述发明，可提供一种在步进电机的旋转停止时可进行保持控制的步进电机的控制装置及步进电机的控制方法，所述保持控制能够平滑地减小励磁电流。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的步进电机的控制装置的框图。

图2是说明H桥电路的充电模式的图。

图3是说明H桥电路的快速衰减模式的图。

图4是说明H桥电路的低速衰减模式的图。

图5是说明H桥电路的低速衰减模式的变化的图。

图6是对步进电机的旋转停止时执行的控制进行说明的图。

图7是说明控制电路的保持控制的一例的流程图。

图8是表示第1设定动作的一例的流程图。

图9是表示第2设定动作的一例的流程图。

图10是表示执行保持控制时的控制装置的动作的一例的图。

图11是表示步进电机旋转停止时的励磁电流的推移的一例的图。

图12是表示本实施方式的第1变形例的第1设定动作的流程图。

图13是表示在第1变形例中执行保持控制时的控制装置的动作的图。

图14是表示本实施方式的第2变形例的第2设定动作的流程图。

图15是表示在第2变形例中执行保持控制时的控制装置的动作的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的步进电机的控制装置进行说明。

[实施方式]

图1是表示本发明的一实施方式的步进电机的控制装置的框图。

如图1所示，控制装置10向步进电机20供给驱动电压，而使步进电机20驱动。

步进电机20包括转子、定子、及卷绕在定子上的多个线圈124(在图2中简化表示)。步进电机20例如包括两相的线圈124(即A相线圈与B相线圈)。控制装置10经由A相(+)、A相(-)、B相(+)、及B相(-)的线等，向步进电机20供给驱动电压。在本实施方式中，步进电机20例如用作车载用空调的执行器，但并不限于此。

控制装置10大体上包括控制电路(控制装置的一例、保持控制装置的一例)30、及驱动电路(驱动装置的一例)40。驱动电路40向步进电机20的线圈124施加驱动电压。控制电路30控制驱动电路40，而控制驱动电路40施加的驱动电压。即，控制装置10通过向步进电机20的多个线圈124施加驱动电压，并向这些线圈124流通励磁电流，从而使步进电机20的转子旋转。

控制电路30包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)31、电流测量部32、及存储器33。驱动电路40包括电机驱动部41、及电流感测部42。

电流感测部42及电流测量部32检测流过步进电机20的各线圈124的励磁电流值。更具体来说，电流感测部42例如向分流电阻流通励磁电流，检测分流电阻的电压降。然后，电流测量部32基于电流感测部42检测的电压降，计算各线圈124的励磁电流值。

CPU31生成控制驱动电压的控制信号，并将其输出至电机驱动部41。CPU31在步进电机20正常启动时，例如以励磁电流成为规定的正弦波形的方式生成控制信号并输出。在本实施方式中，控制信号是被脉宽调制的1比特的数字信号。即，控制电路30向驱动电路40输出PWM信号，来控制驱动电压。

电机驱动部41按照CPU31提供的控制信号，向步进电机20的线圈124施加驱动电压。驱动电压作为PWM信号施加于线圈124。

若以上述的方式向步进电机20的线圈124施加驱动电压，则在线圈124中流通励磁电流而使定子磁化。通过交替切换流过两相的线圈124的励磁电流的方向，从而在定子励磁的磁极改变，从而转子旋转。

在此，驱动电路40具有开关元件2、4、6、8(示于图2等)。开关元件2、4、6、8设定在电机驱动部41。开关元件2、4、6、8例如是FET(场效应晶体管)，并构成步进电机20的线圈124及H桥电路45(示于图2等)。从CPU31提供的控制信号例如被输入至各开关元件2、4、6、8的栅极。通过各开关元件2、4、6、8根据控制信号而成为接通状态或断开状态，从而控制流过线圈124的励磁电流。另外，对两相线圈124分别设置H桥电路45。

在本实施方式中，CPU31如下文所述，从步进电机20的正常驱动结束的、步进电机20的旋转停止的开始时间到经过预定期间为止，执行保持控制。即，CPU31在步进电机20停止旋转时的保持期间内，执行保持控制。CPU31基于保持控制生成控制信号，并将其输出至电机驱动部41。在此，通过如下方法实现保持控制：CPU31使用由电流测量部32测量的各线圈124的励磁电流值、及存储于存储器33的目标电流值，按照存储于存储器33的程序(未图示)来执行运算处理。

图2～图5是说明H桥电路45的动作模式的图。

如图2～图5所示，开关元件2、4被串联连接，且在其串联电路上连接直流电源及地线。同样的，开关元件6、8也被串联连接。在开关元件2、4、以及开关元件6、8上分别被施加规定电压Vdd。二极管12、14、16、18是回流二极管，并与开关元件2、4、6、8并联连接。另外，开关元件2、4、6、8也可以使用自身的寄生二极管来代替回流二极管。另外，在图中，开关元件2、4、6、8的下侧端子为源极，上侧端子为漏极。

驱动电路40以由控制电路30设定的动作模式进行动作。被设定的动作模式是控制电路30确定的多个动作模式中的一个。多个动作模式包括使励磁电流增加的充电模式、及使励磁电流(减少励磁电流)衰减的低速衰减模式(第1衰减模式的示例)。另外，在本实施方式中，在多个动作模式中，还包括比低速衰减模式更快速地使励磁电流衰减的快速衰减模式(第2衰减模式的示例)。

在设定有动作模式的驱动电路40中，H桥电路45的开关元件2、4、6、8以与其动作模式对应的规定形态分别设为接通状态或断开状态。即，可将H桥电路45的开关元件2、4、6、8以规定形态分别设定成接通状态或断开状态的行为，换称为进行动作模式的设定。动作模式的设定是通过控制电路30向驱动电路40输出控制信号而进行的。

图2是说明H桥电路45的充电模式的图。如图2所示，当流过线圈124的励磁电流的绝对值增加时，驱动电路40被设定成充电模式，例如斜向对置的开关元件4、6处于接通状态，其它开关元件2、8处于断开状态。在该状态下，励磁电流经由开关元件6、线圈124、开关元件4而朝虚线所示方向流动的同时，该励磁电流不断增加。

图3是说明H桥电路45的快速衰减模式的图。

如图3所示，当流过线圈124的励磁电流的绝对值快速衰减时，驱动电路40被设定成快速衰减模式，与之前的充电模式相反，斜向对置的开关元件4、6处于断开状态，而开关元件2、8处于接通状态。线圈124产生反电动势，因此电流经由开关元件8、线圈124、开关元件2朝虚线所示方向流动的同时，励磁电流快速地衰减。

图4是说明H桥电路45的低速衰减模式的图。

如图4所示，以低于快速衰减模式的速度使流过线圈124的励磁电流的绝对值衰减的情况下，驱动电路40被设定成低速衰减模式，电压Vdd侧的开关元件2、6处于接通状态，接地侧的开关元件4、8处于断开状态。由此，如图示的虚线所示，电流环绕开关元件2、6及线圈124而流动。该电流因开关元件2、6及线圈124的阻抗而不断衰减。此时的衰减速度比上述快速衰减模式更低速。即，低速衰减模式是比快速衰减模式更低速地使励磁电流衰减的动作模式。

图5是说明H桥电路45的低速衰减模式的变化的图。

以低于快速衰减模式的速度使流过线圈124的励磁电流的绝对值衰减的情况下，驱动电路40也可以被设定成如图5所示使H桥电路45动作的低速衰减模式(低速衰减模式的变化)。在低速衰减模式的变化中，电压Vdd侧的开关元件2、6处于断开状态，接地侧的开关元件4、8处于接通状态。由此，如图示虚线所示，励磁电流环绕开关元件4、8及线圈124而流动。该电流因开关元件4、8及线圈124的阻抗而不断衰减。此时的衰减速度比上述快速衰减模式更低速。

另外，作为驱动电路40可采用的动作模式，也可以包括将开关元件2、4、6、8全部设为断开状态、或者将开关元件2、4、6、8中的三个元件的栅极电压设为断开状态的渗透防护模式。

控制电路30在步进电机20的正常驱动时，通过如上所述输出控制信号来控制驱动电压(正常控制步骤)。此外，控制电路30在步进电机20停止旋转时的保持期间内，执行保持控制，即，以接近逐渐减小的目标电流值的方式改变流过线圈124的励磁电流的大小，从而使转子移动到规定停止位置(保持控制步骤)。换言之，保持控制是在旋转停止时的保持期间内，为了使转子移动到规定停止位置，而使励磁电流的大小逐渐减少的控制。

图6是对步进电机20停止旋转时执行的控制进行说明的图。

在图6中，上段曲线表示励磁电流的大小的推移，下段曲线表示步进电机20的速度即驱动频率(PPS(每秒脉冲数))。

在图6中，在从时刻t0到时刻t1的正常驱动时(正常运转期间)，以驱动频率成为F2的方式施加驱动电压。此时，励磁电流正负交替地流动。

若在时刻t1控制步进电机20停止旋转，则从时刻t1开始到经过规定时间后的时刻t2的期间成为减速期间。在减速期间内，以驱动频率逐渐减少，并在时刻t2(减速期间的结束时刻)达到规定值F1的方式进行控制。此时，励磁电流虽然正负交替地流动，但其周期逐渐变长。以在时刻t2，励磁电流值成为规定的开始电流值Is的方式进行控制。

若到达时刻t2，则在从时刻t2开始经过规定时间后的时刻t3为止的保持期间内，执行保持控制。通过执行保持控制，励磁电流值从开始电流值Is(时刻t2)逐渐减少到规定的待机电流值Iw(时刻t3)。此外，通过执行保持控制，驱动频率从规定值F1开始逐渐减少。在时刻t3，驱动频率成为零，此时转子在规定位置停止旋转。

在保持控制中，通过控制电路30的控制，励磁电流值从开始电流值Is大体线性地减少至待机电流值Iw。控制电路30以接近目标电流值的方式改变励磁电流的大小，所述目标电流值从开始电流值Is线性地逐渐减少至待机电流值Iw。通过如上所述执行平滑地使励磁电流减小的保持控制，从而可防止步进电机20停止旋转时产生声音、振动。

在本实施方式中，目标电流值被设定成：励磁电流值在步进电机20停止旋转时的保持期间的开始时为开始电流值Is，在保持期间结束时为待机电流值Iw，并且随着时间的经过电流线性地减少。换言之，励磁电流值达到待机电流值Iw的时间、与保持期间的结束时间被控制为同时。保持控制中的目标电流值也存储在例如存储器33内。

另外，在本实施方式中，开始电流值Is的设定范围是励磁电流的最大值(进入旋转停止时的保持期间前流过线圈124的励磁电流的最大值)的30％～100％。例如，假设开始时(刚刚停止旋转时)的开始电流值Is被设定成励磁电流的最大值的70％的值。此时，在步进电机20停止旋转时的保持期间的开始时即时刻t2，以励磁电流值从此前的励磁电流值(励磁电流的最大值的100％的值)快速减小至开始电流值Is的方式进行控制。然后，在时刻t2～时刻t3的保持期间内，以励磁电流值从励磁电流的最大值的70％的值开始，逐渐降低(减少)到待机电流值Iw的方式进行控制。若励磁电流值达到待机电流值Iw并且旋转停止时的保持期间结束，则完成步进电机20的旋转停止。由于开始电流值Is被设为这样的范围内，因此执行保持控制时可将电机可靠地引入到停止位置。

在此，控制电路30构成为，在保持期间内根据规定条件改变驱动电路40的动作模式，从而进行上述保持控制。具体来说，控制电路30在保持期间内按照规定周期将驱动电路40的动作模式设定成多个动作模式中对应励磁电流的大小与目标电流值的对比结果的动作模式(第1设定动作)。此外，控制电路30在保持期间内当励磁电流的大小与目标电流值的对比结果满足规定条件时，将驱动电路40的动作模式设定成多个动作模式中对应规定条件的动作模式(第2设定动作)。

更具体来说，在本实施方式中，控制电路30执行以下动作作为第1设定动作。即，在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值小时，将驱动电路40的动作模式设定成充电模式。此外，在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值大时，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成低速衰减模式。

此外，控制电路30在保持期间内执行以下动作作为第2设定动作。即，在驱动电路40的动作模式是充电模式时，当励磁电流的大小达到目标电流值时，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成低速衰减模式。

另外，在本实施方式中，执行第1设定动作的规定周期T是PWM信号的PWM周期。在图6及之后的附图中，示意性地示出周期T。

图7是说明控制电路30的保持控制的示例的流程图。

在图7中，表示控制电路30在周期T即PWM信号的一个周期中执行的处理动作。即，在保持期间内，若新的PWM周期开始，则图7所示的处理开始。

在步骤S11中，控制电路30检测励磁电流值。即，电流测量部32计算励磁电流值。

在步骤S12中，控制电路30如下所述执行第1设定动作。由此，通过控制电路30来设定驱动电路40的动作模式。

在步骤S13中，控制电路30如下所述执行第2设定动作。

在步骤S14中，控制电路30判断PWM周期的一个周期是否结束。当PWM周期的一个周期结束时，便结束一系列处理。若PWM周期的一个周期未结束，则返回到步骤S13。

在每个PWM周期中反复执行图7所示的处理，直到保持期间结束。

另外，在本实施方式中，步进电机20停止旋转时的保持期间的长度被预先规定。保持期间的长度只要考虑转子移动到停止位置并收敛振动所需的时间适当地设定即可。

图8是表示第1设定动作的一例的流程图。

如图8所示，在第1设定动作中，在步骤S31中控制电路30判断在电流测量部32中计算的励磁电流值是否大于等于存储在存储器33的该时点的目标电流值。换言之，控制电路30对比励磁电流值与目标电流值。当励磁电流值大于等于目标电流值时(是)进入步骤S33，反之(否)则进入步骤S32。

在步骤S32中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成充电模式。即，由驱动电路40施加于线圈124的驱动电压被设为规定电压(例如12V)。

另一方面，在步骤S33中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成低速衰减模式。即，由驱动电路40施加于线圈124的驱动电压被设为0V。

若步骤S32或步骤S33结束，则第1设定动作结束。第1设定动作在每个PWM周期中进行。

图9是表示第2设定动作的示例的流程图。

如图9所示，在第2设定动作中，在步骤S51中控制电路30判断驱动电路40的动作模式是否为充电模式。当驱动电路40的动作模式是充电模式(是)，进入步骤S52，反之(否)则结束第2设定动作。即，也可以说，根据第2设定动作的驱动电路40的动作模式的设定是在驱动电路40的动作模式为充电模式时进行的。

在步骤S52中，控制电路30检测励磁电流值。

在步骤S53中，控制电路30判断励磁电流值是否大于等于存储在存储器33的该时点的目标电流值。换言之，控制电路30对比励磁电流值与目标电流值。当励磁电流值大于等于目标电流值时(是)进入步骤S54，反之(否)则结束第2设定动作。

在步骤S54中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成低速衰减模式。即，由驱动电路40施加于线圈124的驱动电压被设为0V。

图10是表示控制装置10执行保持控制时的动作的一例的图。

在图10中，示意性地示出时刻t2～时刻t3的保持期间内励磁电流的推移。控制电路30以接近从开始电流值Is逐渐线性地减少到待机电流值Iw为止的目标电流值(虚线表示)的方式改变励磁电流的大小。在图10中，时刻t2～时刻t11、时刻t11～时刻t13、时刻t13～时刻t15、时刻t15～时刻t17、时刻t17～时刻t19、时刻t19～时刻t21、时刻t21～时刻t23、时刻t23～时刻t3这些期间是PWM周期的一个周期的时间(周期T)。

在时刻t2，励磁电流值大于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式(第1衰减模式的示例)Ds。在该PWM周期结束的时刻t11为止的期间不施加驱动电压，因此励磁电流值减少。

在时刻t11，励磁电流值小于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式成为充电模式C。由此，驱动电压被施加于线圈124，励磁电流值增加。

在时刻t11之后，且时刻t13之前的时刻t12，励磁电流值达到目标电流值。由此，驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。之后，在该PWM周期结束的时刻t13为止的期间不施加驱动电压，因此励磁电流值减少。

在时刻t13也同样，励磁电流值小于目标电流值，而设定成充电模式C。然后，若在时刻t13之后，时刻t15之前的时刻t14，励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。

在时刻t15，励磁电流值大于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。在该PWM周期结束的时刻t17为止的期间不施加驱动电压，因此励磁电流值减少。

在时刻t17，励磁电流值小于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式成为充电模式C。由此，驱动电压被施加，励磁电流值增加。若在时刻t17之后，时刻t19之前的时刻t18，励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。之后，在下一PWM周期的开始的时刻t19、时刻t21，励磁电流值大于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式维持为低速衰减模式Ds。

然后，若在时刻t23，励磁电流值小于目标电流值，则设定成充电模式C。并且，若在时刻t23之后，时刻t3之前的时刻t24，励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。

然后，若时刻t3到来，则保持期间结束。即，此时目标电流值降至待机电流值Iw，励磁电流值也接近待机电流值Iw。在时刻t3之后，以保持控制结束，待机电流值Iw流通控制线圈124的方式进行控制。

像这样，通过控制电路30的控制，以励磁电流随着时间经过而逐渐减少的方式执行保持控制。在保持期间内，通过对比随着时间经过而逐渐减小的目标电流值与励磁电流值，而使驱动电路40的动作模式在低速衰减模式Ds与充电模式C之间切换，因此大体来说，对线圈124施加随着时间经过占空比(Duty)比变小的经脉宽调制的驱动电压。

图11是表示步进电机20停止旋转时的励磁电流的推移的一例的图。

在图11中，示出励磁电流的推移、以及驱动电压的推移、步进电机20产生的振动的推移。在图11中，并非示出实际测量结果，而是示出假想数据。

如图11所示，若在从减速期间进入保持期间，则励磁电流会逐渐减少，并在保持期间结束的时刻t3基本上成为零。相应地，驱动电压的大小也逐渐变小。此外，步进电机20的振动也逐渐变小。

在本实施方式中，控制装置10如上所述地构成，因此可以在步进电机20停止旋转时进行能够平滑地减小励磁电流的保持控制。即，在各PWM周期的开始时，对比目标电流值与励磁电流值，并基于对比结果设定驱动电路40的动作模式，在各PWM周期中，通过充电模式增加励磁电流从而若励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式设定为低速衰减模式Ds，因此可顺着随时间经过逐渐减小的目标电流值，来减少励磁电流值，并可平滑地减小励磁电流。因此，可防止步进电机20停止旋转时产生振动、噪声。

[变形例的说明]

在上述实施方式中，控制电路30在步进电机20停止旋转时，驱动电路40也可以根据情况将动作模式设定成快速衰减模式。例如，控制电路30也可以在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值大时，将驱动电路40的动作模式设定成快速衰减模式。

此外，控制电路30在执行保持控制时，也可以将驱动电路40的动作模式在快速衰减模式、低速衰减模式、及充电模式当中，适当地进行切换。

图12是表示本实施方式的第1变形例的第1设定动作的流程图。

在本变形例中，控制电路30在每个规定周期中，当励磁电流的大小比目标电流值大时，执行如下控制。即，在前一周期的整个期间内，当驱动电路40的动作模式是低速衰减模式时，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成快速衰减模式。另一方面，在前一周期的部分期间内，当驱动电路40的动作模式是低速衰减模式以外的动作模式时，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成低速衰减模式。

在图12中，步骤S131及步骤S132的处理与上述图8的步骤S31及步骤S32相同。即，在步骤S131中，控制电路30判断励磁电流值是否大于等于该时点的目标电流值。当励磁电流值大于等于目标电流值时(是)进入步骤S133，反之(否)进入步骤S132。

在步骤S132中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成充电模式。即，由驱动电路40施加于线圈124的驱动电压被设为规定电压(例如12V)。

在步骤S133中，控制电路30判断在前一PWM周期中占空比(Duty)是否为0％、即判断在前一PWM周期的整个期间内驱动电路40是否为低速衰减模式。若占空比为0％(是)则进入步骤S135，若占空比并非0％(否)则进入步骤S134。

在步骤S134中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成低速衰减模式。即，由驱动电路40施加于线圈124的驱动电压被设为0V。

另一方面，在步骤S135中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成快速衰减模式。即，由驱动电路40施加于线圈124的驱动电压被设为-12V。

若步骤S132、步骤S134、或步骤S135的处理结束，则第1设定动作结束。

图13是表示在第1变形例中执行保持控制时的控制装置10的动作的图。

在图13中，示意性地示出时刻t2～时刻t3的保持期间内的励磁电流的推移。控制电路30以接近虚线所示的目标电流值的方式改变励磁电流的大小。在图13中，时刻t2～时刻t53、时刻t53～时刻t55、时刻t55～时刻t57、时刻t57～时刻t3这些期间是PWM周期的一个周期的时间(周期T)。另外，在第1变形例中，第2设定动作与上述实施方式同样地进行。

在时刻t2，励磁电流值大于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式(第1衰减模式的示例)Ds。在该PWM周期结束的时刻t53为止的期间不施加驱动电压，因此励磁电流值减少。

在时刻t53，励磁电流值大于目标电流值。此时，前一PWM周期的期间即时刻t2～时刻t53期间的占空比为0％。因此，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成快速衰减模式(第2衰减模式的示例)Df。由此，负的驱动电压施加于线圈124，励磁电流值比低速衰减模式Ds更急速地减少。

在时刻t55，励磁电流值小于目标电流值。因此，设定成充电模式C。然后，若在时刻t55之后，时刻t57之前的时刻t56，励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。

之后，若在时刻t57，励磁电流值小于目标电流值，则设定成充电模式C。然后，若在时刻t57之后，时刻t3之前的时刻t58，励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。之后，若时刻t3到来，则保持期间结束。

像这样，在第1设定动作中，根据条件设定快速衰减模式Df。因此，即使在仅靠设定成低速衰减模式Ds无法使励磁电流值以跟随目标电流值的方式减少的情况下，也能使励磁电流值跟随目标电流值平滑地减少。

图14是表示本实施方式的第2变形例的第2设定动作的流程图。

在本变形例中，控制电路30在保持期间内励磁电流的大小比目标电流值大规定值D以上时，将驱动电路40的动作模式设定成快速衰减模式。控制电路30在驱动电路40是充电模式时，当励磁电流值达到目标电流值时将驱动电路40设定成低速衰减模式，但即使这样，有时励磁电流值也不会减少太多。这种情况下，当励磁电流的大小比目标电流值大规定值D以上时，将动作模式设定成快速衰减模式，从而可使励磁电流的大小快速地接近目标电流值。

如图14所示，在第2设定动作中，在步骤S151中控制电路30判断驱动电路40的动作模式是否为低速衰减模式。当动作模式是低速衰减模式时(是)进入步骤S156，反之(否)进入步骤S152。

步骤S152～步骤S155的处理与上述图9的步骤S51～步骤S54的处理相同。

即，在步骤S152中，控制电路30判断驱动电路40的动作模式是否为充电模式。当驱动电路40的动作模式是充电模式时(是)，进入步骤S153，反之(否)则结束第2设定动作。

在步骤S153中，控制电路30检测励磁电流值。

在步骤S154中，控制电路30判断励磁电流值是否大于等于存储在存储器33的该时点的目标电流值。当励磁电流值大于等于目标电流值时(是)进入步骤S155，反之(否)则结束第2设定动作。

在步骤S155中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成低速衰减模式。

另一方面，步骤S156之后的处理如下所示。在步骤S156中控制电路30检测励磁电流值。

在步骤S157中，控制电路30判断励磁电流值是否比此时的目标电流值大规定值D以上、即判断励磁电流值是否大于目标电流值加上规定值D的值。当励磁电流值大于目标电流值加上规定值D的值时(是)进入步骤S158，反之(否)则结束第2设定动作。

在步骤S158中，控制电路30将驱动电路40的动作模式设定成快速衰减模式。即，由驱动电路40施加于线圈124的驱动电压被设为-12V。

图15是表示在第2变形例中执行保持控制时的控制装置10的动作的图。

在图15中，示意性地示出时刻t2～时刻t3的保持期间内的励磁电流的推移。控制电路30以接近虚线所示的目标电流值的方式改变励磁电流的大小。在图15中，时刻t2～时刻t33、时刻t33～时刻t35、时刻t35～时刻t37、时刻t37～时刻t3这些期间是PWM周期的一个周期的时间(周期T)。另外，在第2变形例中，第1设定动作与上述实施方式同样地进行。

在时刻t2，励磁电流值小于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式成为充电模式C。由此，向线圈124施加驱动电压，励磁电流值增加。

在时刻t2之后，时刻t33之前的时刻t32，励磁电流值达到目标电流值。由此，驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。之后，在该PWM周期结束的时刻t33为止的期间不施加驱动电压，因此励磁电流值减少。

在下一PWM周期开始的时刻t33，励磁电流值大于目标电流值，因此驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。即，驱动电路40的动作模式维持低速衰减模式Ds。

在此，在低速衰减模式Ds、即时刻t33之后，时刻t35之前的时刻t34，励磁电流值达到目标电流值加上规定值D的值。即，在时刻t34，励磁电流值大于目标电流值，励磁电流值与目标电流值的差为规定值D。由此，驱动电路40的动作模式被设定成快速衰减模式Df。快速衰减模式Df至少持续到PWM周期结束的时刻t35为止。

在时刻t35，励磁电流值小于目标电流值。因此，设定成充电模式C。然后，若在时刻t35之后，时刻t37之前的时刻t36，励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。

然后，在时刻t37，励磁电流值小于目标电流值，设定成充电模式C。若在时刻t37之后，时刻t3之前的时刻t38，励磁电流值达到目标电流值，则驱动电路40的动作模式成为低速衰减模式Ds。之后，若时刻t3到来，则保持期间结束。

由此，在第2设定动作中，根据条件设定成快速衰减模式Df。因此，即使在仅通过设定成低速衰减模式Ds而无法使励磁电流值以跟随目标电流值的方式减少的情况下，也能使励磁电流值跟随目标电流值平滑地减少。通过在从一个周期的规定时机至一个周期结束为止的期间，从低速衰减模式Ds切换成快速衰减模式Df，从而当励磁电流的大小比目标电流值高出规定值以上时，可以使励磁电流的大小大幅减少而接近目标电流值。

在上述变形例中，通过将驱动电路40的动作模式根据情况而设定成快速衰减模式，从而可以使励磁电流值快速地减少。因此，能够以较快速地减少的方式设定目标电流值，并且可缩短保持期间。

另外，在上述本发明的实施方式中，保持控制也可以不利用如变形例的快速衰减模式，而是将驱动电路40设定成低速衰减模式与充电模式中的任一动作模式。此时，可使励磁电流值跟随目标电流值平缓地减少，从而可减小步进电机20停止旋转时产生的振动、噪声。在利用快速衰减模式时，虽然可快速减少励磁电流，但在转子的旋转停止之前，步进电机20会发出振动、噪声(但是，即使在利用快速衰减模式的情况下，也能够相对于未进行这种保持控制的情况而减小产生的振动、噪声)。另一方面，在不利用快速衰减模式时，在转子的旋转停止之前也能进一步减小步进电机20的振动、噪声。

也可以将上述实施方式及变形例的特征部分组合而构成电机。在上述实施方式及变形例中，也可以省略一些组成部分、或者将一些组成部分以其它形态构成。例如，也可以在保持控制时一并进行上述第1变形例的第1设定动作与第2设定动作。

[其它]

也可以构成将上述多个实施方式适当组合的实施方式。例如，并不限于上述实施方式的构成，也可以将上述实施方式的各组成部分适当地替换成其它实施方式的组成部分、或者与其它实施方式的组成部分组合。此外，也可以将上述实施方式中的部分组成部分、功能省略。

作为构成H桥电路的开关元件，在上述实施方式中应用的是FET，但也可以使用双极型晶体管、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、或其它开关元件来代替FET。

此外，在上述实施方式中，说明了使用双极型两相步进电机作为电机的示例，但也可以根据用途应用各种电机、各种相数。

本发明并不限于上述实施方式的各构成。也可以将各实施方式的各特征适当组合而构成步进电机的控制装置。控制装置等的框图只不过是一个具体例，当然可以采用各种构成。

上述实施方式的处理可以通过软件执行，也可以通过硬件电路来执行。关于上述流程图所示的动作，各处理的顺序、具体处理内容并不限于上述说明，可以适当地变更或追加处理，使得整体上执行相同的操作。

上述实施方式的所有方面应被认为是说明性的而非限制性的。本发明的范围并非由上述说明，而是由权利要求的范围示出，且包括与权利要求均等含义及范围内的所有变更。

附图标记说明

2、4、6、8开关元件；10控制装置；12、14、16、18二极管；20步进电机；30控制电路(控制装置的示例、保持控制装置的示例)；31CPU；32电流测量部；33存储器；40驱动电路(驱动装置的示例)；41电机驱动部；42电流感测部；45H桥电路；124线圈；C充电模式；Ds低速衰减模式(第1衰减模式的示例)；Df快速衰减模式(第2衰减模式的示例)；Is开始电流值；Iw待机电流值。

Claims (11)

1.一种步进电机的控制装置，其向多个线圈流通励磁电流而使转子旋转，其包括：

驱动电路，其具有开关元件，并向所述线圈施加驱动电压；及

控制电路，其控制所述驱动电路施加的驱动电压，

所述控制电路在所述步进电机停止旋转时的保持期间内进行保持控制，即、以接近逐渐减小的目标电流值的方式改变流过所述线圈的励磁电流的大小，从而使所述转子移动到规定停止位置，

所述控制电路在所述保持期间按照规定周期将所述驱动电路的动作模式设定成多个动作模式中对应所述励磁电流的大小与所述目标电流值的对比结果的动作模式，

所述多个动作模式包括使所述励磁电流增加的充电模式、及使所述励磁电流衰减的第1衰减模式。

2.根据权利要求1所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路在所述保持期间内当所述励磁电流的大小与所述目标电流值的对比结果满足规定条件时，将所述驱动电路的动作模式设定成所述多个动作模式中对应所述规定条件的动作模式。

3.根据权利要求1或2所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路在每个所述规定周期中，当所述励磁电流的大小比所述目标电流值小时，将所述驱动电路的动作模式设定成所述充电模式。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路在每个所述规定周期中，当所述励磁电流的大小比所述目标电流值大时，将所述驱动电路的动作模式设定成所述第1衰减模式。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路在所述驱动电路的动作模式是所述充电模式时，当所述励磁电流的大小达到所述目标电流值后，将所述驱动电路的动作模式设定成所述第1衰减模式。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的步进电机的控制装置，其中，

所述多个动作模式还包括比所述第1衰减模式更快速地使所述励磁电流衰减的第2衰减模式。

7.根据权利要求6所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路在每个所述规定周期中，当所述励磁电流的大小比所述目标电流值大时，将所述驱动电路的动作模式设定成所述第2衰减模式。

8.根据权利要求6所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路在每个所述规定周期中，当所述励磁电流的大小比所述目标电流值大，并且在前一周期的整个期间内所述驱动电路的动作模式是所述第1衰减模式时，将所述驱动电路的动作模式设定成所述第2衰减模式，

当前一周期的部分期间所述驱动电路的动作模式是所述第1衰减模式以外的动作模式时，所述控制电路将所述驱动电路的动作模式设定成所述第1衰减模式。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路在所述保持期间内所述励磁电流的大小比所述目标电流值大规定值以上时，将所述驱动电路的动作模式设定成所述第2衰减模式。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的步进电机的控制装置，其中，

所述控制电路向所述驱动电路输出PWM即脉冲宽度调制信号控制所述驱动电压，

所述规定周期是所述PWM信号的PWM周期。

11.一种步进电机的控制方法，其通过利用具有开关元件的驱动电路向多个线圈施加驱动电压，并向所述多个线圈流通励磁电流，从而使转子旋转，该控制方法包括：

正常控制步骤，其中，在所述步进电机正常驱动时控制所述驱动电压；及

保持控制步骤，其中，在所述步进电机停止旋转时的保持期间内，进行保持控制，即，以接近逐渐减小的目标电流值的方式改变流过所述线圈的励磁电流的大小，从而使所述转子移动到规定停止位置，

所述保持控制步骤在所述保持期间按照规定周期使所述驱动电路以多个动作模式中对应所述励磁电流的大小与所述目标电流值的对比结果的动作模式进行动作，

所述多个动作模式包括使所述励磁电流增加的充电模式、及使所述励磁电流衰减的第1衰减模式。

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