DE102016000847B4

DE102016000847B4 - Motorstromsteuerung und Verfahren zum Steuern von Motorstrom

Info

Publication number: DE102016000847B4
Application number: DE102016000847.4A
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi HIJIKATA
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2023-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: DE102016000847A1; JP6204386B2; CN105827164B; JP2016140205A; US20160218649A1; US9685895B2; CN105827164A

Abstract

Motorstromsteuerung (100) mit:einer H-Brückenschaltung (20), die ein Schaltelement (2, 4, 6, 8, 15, 17) aufweist und mit einer Motorspule, die in einem Motor (120) vorgesehen ist, verbunden ist; undeiner Steuerungseinheit, die das Schaltelement (2, 4, 6, 8, 15, 17) jeden PWM-Zyklus ansteuert und irgendeinen Betriebsmodus aus einer Mehrzahl von Modi einschließlich eines Lademodus, in dem ein Motorstrom, der in der Motorspule fließt, zunimmt, eines Schnellabfallmodus, in dem der Motorstrom verringert wird, und eines Langsamabfallmodus, in dem der Motorstrom bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als jener in dem Schnellabfallmodus verringert wird, für die H-Brückenschaltung (20) bestimmt,bei der die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Prozessreihe durchzuführen, die aufweist:Festlegen eines Referenzstromwerts (Iref) und einer Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) für jeden PWM-Zyklus basierend auf einer Positionsbeziehung zwischen einem Rotor und einem Stator;Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Lademodus bei der Startzeit jedes PWM-Zyklus;Bestimmen, ob der Motorstrom größer als der Referenzstromwert (Iref) ist;Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Schnellabfallmodus und Speichern einer Lademoduszeit (TON), wenn bestimmt wird, dass der Motorstrom größer als der Referenzstromwert (Iref) ist;Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Langsamabfallmodus, wenn die Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) verstreicht, nach einem Zeitpunkt, an dem die H-Brückenschaltung (20) in den Schnellabfallmodus umgeschaltet wird;Vergleichen der Lademoduszeit (TON) des entsprechenden PWM-Zyklus in einer gegenwärtigen fallenden Flanke mit der Lademoduszeit (TON) des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie der entsprechende PWM-Zyklus in einer vorangegangenen fallenden Flanke; undAktualisieren der Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) des dem entsprechenden PWM-Zyklus vorangegangenen PWM-Zyklus in einer nachfolgenden fallenden Flanke basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens der Lademodi.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorstromsteuerung und ein Verfahren zum Steuern von Motorstrom, die dazu geeignet sind, zum Steuern eines Schrittmotors umgesetzt zu werden.
2. Beschreibung der in Bezug stehenden Technik
Wenn eine induktive Last, wie beispielsweise eine Motorspule, durch eine H-Brückenschaltung stromgetrieben wird, wird häufig Pulsweitenmodulation-(PWM-)Steuerung verwendet. Die PWM-Steuerung ist zum Steuern eines Stroms in einer Last durch Wiederholen von Laden und Entladen des Stroms.
Ein Beispiel eines Motorantriebs, der die PWM-Steuerung verwendet, wird z.B. in der JP 2002 - 204 150 A beschrieben. Die DE 10 2012 108 912 A1 und die JP 2013 - 162 568 A offenbaren weitere Motorsteuerungen. In der Zusammenfassung von JP 2002 - 204 150 A wird beschrieben, dass das von der Offenbarung zu lösende Problem ist: „Pulsation von Laststrom durch Durchführen genauer Stromsteuerung zu unterdrücken, wenn Konstantstromsteuerung durch Wiederholen von Laden/Entladen eines Stroms für eine Reaktanzlast durch eine H-Brückenschaltung, die auf einem IC montiert ist, durchgeführt wird.“ Es wird auch beschrieben, dass die Lösung für das Problems ist: „Die integrierte Halbleiterschaltung weist eine H-Brückenschaltung zum Ansteuern einer Spulenlast L, die mit einem Paar externer Ausgabeanschlüsse 15 und 16 verbunden ist, eine PWM-Steuerungsschaltung 20 zum Ansteuern des Schaltens von Ausgabeschaltelementen 11-14 in der H-Brückenschaltung mit einem PWM-Signal und Festlegen eines Lademodus, eines Langsamabfallmodus oder eines Schnellabfallmodus der H-Brückenschaltung selektiv für die Last, eine erste Stromerfassungsschaltung 21 zum Erfassen eines Laststromabfalls unter ein erstes festgelegtes Niveau im Schnellabfallmodus für die Last und eine logische Ausgabesteuerungsschaltung 23 zum Steuern einer PWM-Steuerungsschaltung durch Empfangen einer Erfassungsausgabe von der ersten Stromerfassungsschaltung 21 und Erzeugen eines Steuerungssignals zum Vornehmen eines Umschaltens in den Langsamabfallmodus auf.“
Als eines des oben erwähnten Motorantriebsverfahrens ist ein Mikroschrittantriebsverfahren bekannt, das kleine Restvibration und ausgezeichnete Stabilität aufweist, wenn sich ein Rotor insbesondere bei einer geringen Geschwindigkeit dreht. In diesem Verfahren unterliegen Feldeffekttransistoren (FETs), die Schaltelemente der H-Brückenschaltung sind, der PWM-Steuerung zum Angleichen eines Motorstroms an eine Referenzstromkurve (nachfolgend als ein „Referenzstrom“ bezeichnet) mit einer im Wesentlichen sinusförmigen Wellenform, die von der Positionsbeziehung zwischen einem Rotor und einem Stator hervorgerufen wird, wodurch Konstantstromsteuerung realisiert wird. Ein grundlegender Schrittwinkel (z.B. eine Umdrehung) ist in 1/n geteilt und der Referenzstrom wird jede der geteilten Winkelperioden geändert. Diese Winkelperioden werden als Mikroschritte bezeichnet, und jede weist einen oder mehrere PWM-Zyklen auf. Das heißt, ein Mikrocomputer oder dergleichen kann leicht einen stufenweisen Strom erzeugen, der in einer stufenweisen Weise variiert.
Jedoch variiert während eines Zustands, in dem der Motorstrom fällt, eine Stromwellenform in dem Lademodus in Abhängigkeit von einer Antriebsspannung, einer Drehgeschwindigkeit, einer Lastdrehmomentbedingung oder dergleichen eines Motors. Da Induktanz der Spule in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung zwischen dem Rotor und dem Stator variiert, und es somit schwierig ist, die Motorstromwellenform unter Verwendung der Stromerfassungsschaltung zu steuern, kann eine Abfallgeschwindigkeit des Motorstroms während Entladung Stromwelligkeiten (Stromschwankungen) des Motorstroms verursachen. Die Stromwelligkeiten verursachen Drehmomentverlust, Vibration oder Lärm des Motors. Häufiges Umschalten (Wechseln) einer Spulenspannung und Stromzufuhrrichtung zwischen dem Lademodus und dem Schnellabfallmodus kann elektromagnetisches Rauschen verursachen.
Bei der in JP 2002 - 204 150 A beschriebenen Technik sind zwei Komparatoren zum Vergleichen eines gemessenen Stromwerts mit zwei Referenzwerten vorgesehen und der Betriebsmodus wird basierend auf dem Vergleichsergebnis und/oder der Zeit umgeschaltet. Als eine andere Technik kann auch in Betracht gezogen werden, dass die Welligkeiten durch Erhöhen der Anzahl von Schritten, die in dem Mikroschrittantrieb unterteilt sind, zum Verkürzen des PWM-Zyklus unterdrückt werden. Jedoch verursacht, wie in JP 2002 - 204 150 A beschrieben, ein Hinzufügen zweier Komparatoren eine Zunahme an Kosten. Da das Verkürzen des PWM-Zyklus die Belastung des Mikrocomputers übermäßig erhöht, ist es erforderlich, einen speziell dafür vorgesehenen Motortreiber oder einen hochpreisigen Mikrocomputer zu verwenden, wodurch eine Zunahme an Kosten verursacht wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist, eine Motorstromsteuerung und ein Verfahren zum Steuern von Motorstrom, die einen Motorstrom zum Folgen eines Zielwerts geeignet steuern können, mit einer niedrigpreisigen Ausgestaltung vorzusehen.
Gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Motorstromsteuerung mit: einer H-Brückenschaltung, die ein Schaltelement aufweist und mit einer Motorspule, die in einem Motor vorgesehen ist, verbunden ist; und einer Steuerungseinheit, die das Schaltelement jeden PWM-Zyklus ansteuert und irgendeinen Betriebsmodus aus einer Mehrzahl von Modi einschließlich eines Lademodus, in dem ein Motorstrom, der in der Motorspule fließt, zunimmt, eines Schnellabfallmodus (Schnellabklingmodus), in dem der Motorstrom verringert wird, und eines Langsamabfallmodus (Langsamabklingmodus), in dem der Motorstrom bei einer geringeren Geschwindigkeiten als jener in dem Schnellabfallmodus verringert wird, für die H-Brückenschaltung bestimmt, vorgesehen. Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, eine Prozessreihe mit: Festlegen eines Referenzstromwerts und einer Abfallmodusumschaltzeit für jeden PWM-Zyklus basierend auf einer Positionsbeziehung zwischen einem Rotor und einem Stator; Umschalten der H-Brückenschaltung in den Lademodus bei der Startzeit jedes PWM-Zyklus; Bestimmen, ob der Motorstrom größer als der Referenzstromwert ist; Umschalten der H-Brückenschaltung in den Schnellabfallmodus und Speichern einer Lademoduszeit, wenn bestimmt wird, dass der Motorstrom größer als der Referenzstromwert ist; Umschalten der H-Brückenschaltung in den Langsamabfallmodus, wenn die Abfallmodusumschaltzeit verstreicht, nach einem Zeitpunkt, an dem die H-Brückenschaltung in den Schnellabfallmodus umgeschaltet wird; Vergleichen der Lademoduszeit des entsprechenden PWM-Zyklus in einer gegenwärtigen (vorliegenden) fallenden Flanke (auf einer gegenwärtigen fallenden Seite) mit der Lademoduszeit des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie der entsprechende PWM-Zyklus in einer vorangegangenen fallenden Flanke (auf einer vorgegangenen fallenden Seite); und Aktualisieren der Abfallmodusumschaltzeit des dem entsprechenden PWM-Zyklus vorangegangenen PWM-Zyklus in einer nachfolgenden fallenden Flanke (auf einer nachfolgenden fallenden Seite) basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens der Lademodi durchzuführen.
Gemäß einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern von Motorstrom einer Motorstromsteuerung mit einer H-Brückenschaltung, die ein Schaltelement aufweist und mit einer Motorspule, die in einem Motor vorgesehen ist, verbunden ist, und einer Steuerungseinheit, die das Schaltelement jeden PWM-Zyklus ansteuert und irgendeinen Betriebsmodus aus einer Mehrzahl von Modi einschließlich eines Lademodus, in dem ein Motorstrom, der in der Motorspule fließt, zunimmt, eines Schnellabfallmodus, in dem der Motorstrom verringert wird, und eines Langsamabfallmodus, in dem der Motorstrom bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als jener in dem Schnellabfallmodus verringert wird, für die H-Brückenschaltung bestimmt, vorgesehen. Das Verfahren weist: Festlegen eines Referenzstromwerts und einer Abfallmodusumschaltzeit für jeden PWM-Zyklus basierend auf einer Positionsbeziehung zwischen einem Rotor und einem Stator; Umschalten der H-Brückenschaltung in den Lademodus bei der Startzeit jedes PWM-Zyklus; Bestimmen, ob der Motorstrom größer als der Referenzstromwert ist; Umschalten der H-Brückenschaltung in den Schnellabfallmodus und Speichern einer Lademoduszeit, wenn bestimmt wird, dass der Motorstrom größer als der Referenzstromwert ist; Umschalten der H-Brückenschaltung in den Langsamabfallmodus, wenn die Abfallmodusumschaltzeit verstreicht, nach einem Zeitpunkt, an dem die H-Brückenschaltung in den Schnellabfallmodus umgeschaltet wird; Vergleichen der Lademoduszeit des entsprechenden PWM-Zyklus in einer gegenwärtigen (vorliegenden) fallenden Flanke mit der Lademoduszeit des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie der entsprechende PWM-Zyklus in einer vorangegangenen fallenden Flanke; und Aktualisieren der Abfallmodusumschaltzeit des dem entsprechenden PWM-Zyklus vorangegangenen PWM-Zyklus in einer nachfolgenden fallenden Flanke basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens der Lademodi.
Figurenliste
In den beiliegenden Zeichnungen:

ist 1 ein Blockschaubild, das eine gesamte Ausgestaltung eines Motorsteuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
ist 2 ein Blockschaubild, das eine genaue Ausgestaltung einer Motorsteuerung darstellt;
sind 3A bis 3F Schaubilder, die Betriebsmodi einer H-Brückenschaltung darstellen;
sind 4A und 4B Wellenformschaubilder eines Referenzstromwerts in Bezug auf einen Drehwinkel eines Motors;
ist 5 ein Schaubild, das Stromsteuerungsdaten jedes PWM-Zyklus in einer zu steuernden fallenden Flanke darstellt;
ist 6 ein Schaubild, das eine zu steuernde fallende Flanke darstellt;
ist 7 ein Schaublid, das ein Beispiel des PWM-Zyklus in einer zu steuernden fallenden Flanke darstellt;
ist 8 ein Flussdiagramm, das eine Fallflankensteuerungsroutine darstellt;
ist 9 ein Flussdiagramm, das die Fallflankensteuerungsroutine darstellt;
ist 10 ein Flussdiagramm, das eine Abfallmodusumschaltzeitfestlegungsroutine darstellt;
ist 11 ein Schaubild, das Synchronisation eines Motordrehwinkels mit einem PWM-Zyklus alle 90 Grad darstellt;
ist 12 ein Schaubild, das Synchronisation des Motordrehwinkels mit einem PWM-Zyklus alle 180 Grad darstellt; und
ist 13 ein Schaubild, das Synchronisation des Motordrehwinkels mit einem PWM-Zyklus alle 360 Grad darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockschaubild, das eine gesamte Ausgestaltung eines Motorsteuerungssystems gemäß der Ausführungsform darstellt. Wie in 1 gezeigt, ist ein Motor 120 ein bipolarer zweiphasiger Schrittmotor und weist einen Rotor 126, der einen Permanentmagneten aufweist und dazu ausgebildet ist, drehbar zu sein, und Statoren, die an vier Abschnittspositionen in der Umfangsrichtung des Rotors 126 ausgebildet sind, auf. Die Statoren weisen X-phasige Statoren 122XP und 122XN und Y-phasige Statoren 122YP und 122YN auf. Der Stator 122XP und der Stator 122XN sind auf den gegenüberliegenden Seiten mit dem dazwischen eingefügten Rotor 126 gelegen. Der Stator 122YP und der Stator 122YN sind auf den gegenüberliegenden Seiten mit dem dazwischen eingefügten Rotor 126 gelegen und sind senkrecht zu dem Stator 122XP und dem Stator 122XN. Eine Wicklung ist auf jedem Stator in derselben Richtung gewickelt. Die auf den Statoren 122XP und 122XN gewickelten Wicklungen sind in Reihe verbunden und beide Wicklungen werden als eine „Statorwicklung 124X“ bezeichnet. Ähnlich sind die auf den Statoren 122YP und 122YN gewickelten Wicklungen in Reihe verbunden und beide Wicklungen werden als eine „Statorwicklung 124Y“ bezeichnet.
Eine Host-Vorrichtung 130 gibt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal aus, das eine Drehgeschwindigkeit des Motors 120 angibt. Eine Motorsteuerung 100 (ein Beispiel einer Motorstromsteuerung) steuert Antreiben des Motors 120 in Übereinstimmung mit dem Geschwindigkeitsbefehlssignal. Die Motorsteuerung 100 ist mit H-Brückenschaltungen 20X und 20Y vorgesehen und legt eine X-phasige Spannung VMX und eine Y-phasige Spannung VMY an die Statorwicklungen 124X bzw. 124Y an.
2 ist ein Blockschaubild, das eine genaue Ausgestaltung der Motorsteuerung 100 darstellt. In 1 sind zwei Sätze von Statorwicklungen 124X und 124Y und zwei Sätze von H-Brückenschaltungen 20X und 20Y dargestellt. Jedoch sind diese H-Brückenschaltungen in 2 zum Zweck der Vereinfachung gemeinsam als lediglich ein Satz von Statorwicklung 124 und ein Satz von H-Brückenschaltung 20 gezeigt.
Eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 101, die in der Motorsteuerung 100 installiert ist, steuert andere Module über einen Bus 106 basierend auf einem Steuerungsprogramm, das in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 103 gespeichert ist. Ein Direktzugriffsspeicher (RAM) 102 wird als ein Arbeitsspeicher der CPU 101 verwendet. Ein Zeitgeber 104 misst eine verstrichene Zeit von einer Rücksetzzeit unter der Steuerung der CPU 101. Ein I/O-Anschluss 105 gibt ein Signal zwischen der Host-Vorrichtung 130, die in 1 dargestellt ist, oder einer externen Vorrichtung ein und aus. Eine Brückensteuerung 107 steuert eine Brückensteuerungsschaltung 110 basierend auf einem Befehl von der CPU 101. Eine Strombegrenzungssteuerung 112 steuert einen PWM-Signalgenerator 113, so dass er bei Bedarf einen Strom begrenzt.
Die Brückensteuerungsschaltung 110 ist als eine einzelne integrierte Schaltung ausgebildet. Der PWM-Signalgenerator 113 darin erzeugt und führt ein PWM-Signal der H-Brückenschaltung 20 unter der Steuerung der Brückensteuerung 107 zu. Die H-Brückenschaltung 20 weist Schaltelemente 2, 4, 6, 8, 15 und 17 auf, die z.B. Feldeffekttransistoren (FETs) sind. Das PWM-Signal ist ein EIN/AUS-Signal, das als eine Gate-Spannung an die Schaltelemente 2, 4, 6, 8, 15 und 17 angelegt wird. In der Zeichnung ist ein unterer Anschluss jedes der Schaltelemente 2, 4, 6, 8, 15 und 17 ein Source-Anschluss und ein oberer Anschluss davon ist ein Drain-Anschluss.
Die Schaltelemente 2 und 4 sind in Reihe verbunden, und die Reihenschaltung ist mit einer Gleichstromleistungsquelle 140 und einer Masseleitung 142 verbunden und wird mit einer vorherbestimmten Spannung Vdd versorgt. Ähnlich sind die Schaltelemente 6 und 8 in Reihe verbunden und die Reihenschaltung wird mit der Spannung Vdd versorgt. Dioden 12, 14, 16 und 18 sind Rückflussdioden und sind parallel mit den Schaltelementen 2, 4, 6 und 8 verbunden. Die Schaltelemente 15 und 17 sind zum Erfassen eines Stroms ausgebildet und stellen Stromspiegelschaltungen zusammen mit den Schaltelementen 4 bzw. 8 dar. Dementsprechend fließen Ströme proportional zu den Strömen, die in den Schaltelementen 4 und 8 fließen, in den Schaltelementen 15 bzw. 17. Die Schaltelemente 2, 4, 6 und 8 können ihre parasitären Dioden anstelle der Rückflussdioden verwenden.
Eine Spannung VMout0 eines Verbindungspunkts zwischen den Schaltelementen 2 und 4 wird an ein Ende der Statorwicklung 124 des Motors 120 angelegt. Eine Spannung VMout1 eines Verbindungspunkts zwischen den Schaltelementen 6 und 8 wird an das andere Ende der Statorwicklung 124 angelegt. Dementsprechend wird eine Motorspannung VM (= Spannung VMout0 - VMout1), die eine Differenz dazwischen ist, an die Statorwicklung 124 angelegt. Die Motorspannung VM weist eigentlich eine X-phasige Spannung VMX und eine Y-phasige Spannung VMY auf, die in 1 dargestellt sind.
Ein Stromerfasser 116 gibt einen gemessenen Stromwert Icoil des Stroms, der in der Statorwicklung 124 fließt, durch Messen des Stromwerts, der in den Schaltelementen 15 und 17 fließt, in Abhängigkeit von der Stromrichtung aus. Ein D/A-Wandler 115 empfängt einen digitalen Wert eines Referenzstromwerts Iref von der Brückensteuerung 107 und wandelt den empfangenen digitalen Wert in einen analogen Wert um. Ein Komparator 114 vergleicht den gemessenen Stromwert Icoil als einen analogen Wert mit dem Referenzstromwert Iref, gibt ein Signal von „1“ aus, wenn der gemessene Stromwert gleich oder größer als der Referenzstromwert ist, und gibt ansonsten ein Signal von „0“ aus.
Flattern kann in dem Ausgabesignal des Komparators 114 aufgrund eines Einflusses von Rauschen oder dergleichen auftreten. Ein Stromfilter 111 ist zum Ausschließen des Flatterns vorgesehen. Das heißt, wenn das Ausgabesignal des Komparators 114 umgeschaltet wird, wartet der Stromfilter 111 für eine vorherbestimmte Filterzeit Tf und bestimmt wieder, ob das Ausgabesignal des Komparators 114 in dem umgeschalteten Wert gehalten wird. Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, gibt der Stromfilter 111 den umgeschalteten Wert des Ausgabesignals als ein Schwellwertüberschreitungs-Flag CL aus.
Die Spannungen VMout0 und VMout1 werden auch einem A/D-Wandler 117 und einem Gegenelektromotorische-Kraft-(BEMF-)Erfasser 118 zugeführt. Der A/D-Wandler 117 misst und gibt eine gegenelektromotorische Kraft Vbemf der Statorwicklung 124 basierend auf den Spannungen VMout0 und VMout1 aus. Die gegenelektromotorische Kraft Vbemf wird zum Erfassen von Synchronisationsverlust verwendet. Der BEMF-Erfasser 118 gibt ein Flag ZC in Erwiderung auf Umschalten einer Spannungsrichtung (Null-Durchgang) aus, wenn die Motorspannung VM eine gegenelektromotorische Kraft ist, d.h. in einem Zeitraum, in dem eine Spannung nicht von der H-Brückenschaltung 20 an die Statorwicklung 124 angelegt wird.
Die Brückensteuerung 107 gibt ein Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM aus. Das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM ist auf „1“ festgelegt, wenn Ändern des PWM-Signals, das der H-Brückenschaltung 20 zugeführt wird, ermöglicht ist, und ist auf „0“ festgelegt, wenn das Ändern deaktiviert ist. Insbesondere ist das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM „1“ zwischen Zeit Tcs und Zeit Tee, nachdem der PWM-Zyklus startet. Die Strombegrenzungssteuerung 112 steuert den PWM-Signalgenerator 113, so dass er das gegenwärtige PWM-Signal hält, wenn das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM „0“ ist.
3A bis 3F sind Schaubilder, die Betriebsmodi der H-Brückenschaltung 20 darstellen.
3A ist ein Schaubild, das einen Lademodus der H-Brückenschaltung 20 darstellt.
Wenn der Absolutwert des Motorstroms, der in der Statorwicklung 124 fließt, z.B. zunimmt, werden die Schaltelemente 4 und 6, die einander diagonal gegenüberliegen, in einen EIN-Zustand umgeschaltet, und die anderen Schaltelemente 2 und 8 werden in einen AUS-Zustand umgeschaltet. In diesem Zustand fließt der Motorstrom in der Richtung, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, über das Schaltelement 6, die Statorwicklung 124 und das Schaltelement 4, und der Motorstrom nimmt zu. Dieser Betriebsmodus wird als ein „Lademodus“ bezeichnet. Wenn der Motorstrom bei einer hohen Geschwindigkeit von diesem Zustand verringert wird, geht der Lademodus in einen Schnellabfallmodus, der in 3B dargestellt ist, über.
3B ist ein Schaubild, das einen Schnellabfallmodus der H-Brückenschaltung 20 darstellt. Wenn der Absolutwert des Motorstroms, der in der Statorwicklung 124 fließt, bei einer hohen Geschwindigkeit verringert wird, werden im Gegensatz zu dem vorangegangenen Lademodus die Schaltelemente 4 und 6, die einander diagonal gegenüberliegen, in den AUS-Zustand umgeschaltet, und die anderen Schaltelemente 2 und 8 werden in den EIN-Zustand umgeschaltet. Da eine gegenelektromotorische Kraft in der Statorwicklung 124 erzeugt wird, fließt ein Strom in der Richtung, die durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, über das Schaltelement 8, die Statorwicklung 124 und das Schaltelement 2, und der Motorstrom wird bei einer hohen Geschwindigkeit verringert. Dieser Betriebsmodus wird als ein „Schnellabfallmodus“ bezeichnet.
Wenn der Strom bei einer niedrigen Geschwindigkeit von dem Lademodus, der in 3A dargestellt ist, oder dem Schnellabfallmodus, der in 3B dargestellt ist, verringert wird, geht der Betriebsmodus in einen Langsamabfallmodus, der in 3C dargestellt ist, über.
3C ist ein Schaubild, das einen Langsamabfallmodus der H-Brückenschaltung 20 darstellt. Wenn der Absolutwert des Motorstroms, der in der Statorwicklung 124 fließt, bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als jener in dem Schnellabfallmodus verringert wird, werden die Schaltelemente 2 und 6 auf der Seite der Spannung Vdd in den EIN-Zustand umgeschaltet, und die Schaltelemente 4 und 8 auf der Massepotentialseite werden in den AUS-Zustand umgeschaltet. Dann fließt, wie durch die gestrichelte Linie angegeben, ein Strom in Schleife um die Schaltelemente 2 und 6 und die Statorwicklung 124. Dieser Strom wird durch die Impedanz der Schaltelemente 2 und 6 und der Statorwicklung 124 verringert. Die Abfallgeschwindigkeit zu dieser Zeit ist geringer als jene in dem Schnellabfallmodus. Dieser Betriebsmodus wird als ein „Langsamabfallmodus“ bezeichnet.
3D ist ein Schaubild, das eine Variation des Langsamabfallmodus der H-Brückenschaltung 20 darstellt.
Wenn der Absolutwert des Motorstroms, der in der Statorwicklung 124 fließt, bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als jener in dem Schnellabfallmodus verringert wird, können die Schaltelemente 2 und 6 auf der Seite der Spannung Vdd in den AUS-Zustand umgeschaltet werden, und die Schaltelemente 4 und 8 auf der Massepotentialseite können in den EIN-Zustand umgeschaltet werden. Dann fließt, wie durch die gestrichelte Linie angegeben, ein Strom in Schleife um die Schaltelemente 4 und 8 und die Statorwicklung 124. Dieser Strom wird durch die Impedanz der Schaltelemente 4 und 8 und der Statorwicklung 124 verringert. Die Abfallgeschwindigkeit zu dieser Zeit ist geringer als jene in dem Schnellabfallmodus.
Selbst wenn die Gate-Spannung eines bestimmten Schaltelements in den AUS-Zustand umgeschaltet wird, bleibt das Schaltelement für eine Weile aufgrund der parasitären Kapazität des Gates des Schaltelements in dem EIN-Zustand. Dementsprechend werden, z.B. wenn der Betriebsmodus unverzüglich von dem Lademodus (3A) in den Schnellabfallmodus ( 3B) umgeschaltet wird, alle Schaltelemente unverzüglich auf den EIN-Zustand festgelegt, und die Spannung Vdd und das Massepotential können kurzgeschlossen werden, so dass die Schaltelemente zerstört werden. Zum Verhindern dieser Situation wird die H-Brückenschaltung 20 auf einen Betriebsmodus, der ein „Durchschussschutzmodus“ genannt wird, festgelegt.
3E stellt einen Durchschussschutzmodus dar, in dem alle Schaltelemente 2, 4, 6 und 8 auf den AUS-Zustand festgelegt sind.
Wenn der Betriebsmodus von dem Lademodus, der in 3A dargestellt ist, in den Durchschussschutzmodus, der in 3E dargestellt ist, umgeschaltet wird, wird eine gegenelektromotorische Kraft in der Statorwicklung 124 erzeugt, und somit fließt der Motorstrom in der Richtung, wie durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, über die Diode 18, die Statorwicklung 124 und die Diode 12. In dem Durchschussschutzmodus, der in 3E dargestellt ist, ist, da Leistungsverlust aufgrund von Vorwärtsspannungsabfall der Dioden 12 und 18 auftritt, die Abfallgeschwindigkeit des Motorstroms am höchsten.
Wenn der Lademodus, der in 3A dargestellt ist, und der Langsamabfallmodus, der in 3D dargestellt ist, verglichen werden, ist das Schaltelement 4 in jedem Modus in dem EIN-Zustand. Dementsprechend verursacht es, wenn der Betriebsmodus von dem Zustand, der in 3A dargestellt ist, in den Zustand, der in 3D dargestellt ist, umgeschaltet wird, kein Problem, dass das Schaltelement 4 in dem EIN-Zustand gehalten wird. Daher kann in diesem Fall der Durchschussschutzmodus, in dem das Schaltelement 4 auf den EIN-Zustand festgelegt ist und die Schaltelemente 2, 6 und 8 auf den AUS-Zustand festgelegt sind, eingesetzt werden, wie in 3F dargestellt ist. In diesem Fall fließt der Motorstrom in Schleife um das Schaltelement 4, die Diode 18 und die Statorwicklung 124, wie durch die gestrichelte Linie in der Zeichnung angegeben ist.
In dem Zustand, der in 3F dargestellt ist, ist, da Leistungsverlust aufgrund des Vorwärtsspannungsabfalls der Diode 18 erzeugt wird, die Abfallgeschwindigkeit höher als jene in dem Langsamabfallmodus, aber die Abfallgeschwindigkeit ist viel geringer als jene in dem Schnellabfallmodus oder dem Durchschussschutzmodus, der in 3E dargestellt ist. Wenn der Betriebsmodus von dem Lademodus oder dem Schnellabfallmodus in den Langsamabfallmodus umgeschaltet wird, bedeutet das, dass „es nicht beabsichtigt ist, den Motorstrom in hohem Maße zu verringern“, und somit wird der Durchschussschutzmodus, in dem lediglich ein Schaltelement auf den EIN-Zustand festgelegt ist, ausgewählt, wie in 3F dargestellt ist.
In 2 ist der Betriebsmodus, der für die Brückensteuerung 107 von der CPU 101 bestimmt wird, einer des Lademodus, des Langsamabfallmodus und des Schnellabfallmodus, und der Durchschussschutzmodus wird in einem Steuerungsprogramm, das später zu beschreiben ist, nicht ausdrücklich bestimmt. Jedoch spiegelt die Brückensteuerung 107 den bestimmten Betriebsmodus nicht unmittelbar wider, sondern steuert den PWM-Signalgenerator 113 durch notwendiges Einfügen des Durchschussschutzmodus (3E oder 3F) dazwischen.
In 2 weist der Referenzstromwert Iref, der von der Brückensteuerung 107 dem D/A-Wandler 115 zugeführt wird, genaugenommen einen X-phasigen Referenzstromwert IXref und einen Y-phasigen Referenzstromwert IYref auf. Festlegungsbeispiele der Referenzstromwerte IXref und IYref in einer Umdrehung des Schrittmotors 120, d.h. in einem Bereich, in dem der Drehwinkel θ von 0 bis 2π reicht, sind in 4A und 4B dargestellt. Wie in den Zeichnungen dargestellt, weisen die Referenzstromwerte IXref und IYref Wellenformen auf, die durch Nähern einer Cosinuskurve und einer Sinuskurve unter Verwendung einer stufenweisen Welle erhalten werden. Ein System, in dem die Referenzstromwerte IXref und IYref auf diese Weise zum Antreiben des Motors 120 bestimmt werden, wird als ein Mikroschrittsystem bezeichnet und weist Merkmale kleiner Restvibration und ausgezeichneter Stabilität insbesondere bei der Zeit von Niedrig-Geschwindigkeits-Drehung auf.
Ein Zyklus, in dem die stufenweise Welle variiert, wird als Mikroschritt-Zyklus Tm bezeichnet. Es ist vorzuziehen, dass der Mikroschritt-Zyklus Tm gleich dem PWM-Zyklus oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist. Bei den Referenzstromwerten IXref und IYref werden eine ansteigende Flanke und eine fallende Flanke alle π/2 des Drehwinkels θ abwechselnd wiederholt, wie in den Zeichnungen dargestellt ist. Hier ist die „ansteigende Flanke“ eine Flanke, in der die Absolutwerte der Referenzstromwerte IXref und IYref ansteigen, und die „fallende Flanke“ ist eine Flanke, in der die Absolutwerte fallen.
5 ist ein Schaubild, das Stromsteuerungsdaten jedes PWM-Zyklus in der zu steuernden fallenden Flanke darstellt. Die Stromsteuerungsdaten sind z. B. in der Brückensteuerung 107 gespeichert. Die Brückensteuerung 107 speichert eine Lademoduszeit TON_o in einer vorangegangenen fallenden Flanke und eine Lademoduszeit TON und eine Abfallmodusumschaltzeit Tfs in einer gegenwärtigen (vorliegenden) fallenden Flanke, die basierend auf den Positionen des Rotors und des Stators, die der Anzahl von PWM-Zyklen in der gegenwärtigen fallenden Flanke entsprechen, vorbereitet sind, im Voraus in einem Speicher. Die Stromsteuerungsdaten weisen eine PWM-Zyklusnummer, die die Reihenfolge eines PWM-Zyklus angibt, die Lademoduszeit TON_o in dem vorangegangenen Drehzeitraum und die Lademoduszeit TON und die Abfallmodusumschaltzeit Tfs in dem gegenwärtigen Drehzeitraum auf. Die PWM-Zyklusnummer gibt die Nummer des PWM-Zyklus an, die mit der Drehung des Motors synchronisiert ist. Der vorangegangene Drehzeitraum bezieht sich auf die vorangegangene fallende Flanke. Daher gibt die Lademoduszeit TON_o die Zeit des Lademodus in jedem PWM-Zyklus in der vorangegangenen fallenden Flanke an.
Der gegenwärtige Drehzeitraum bezieht sich auf die gegenwärtige fallende Flanke. Dementsprechend gibt die Lademoduszeit TON die Zeit des Lademodus in jedem PWM-Zyklus in der gegenwärtigen fallenden Flanke an. Die Abfallmodusumschaltzeit Tfs bezieht sich auf die Zeit, bei der der Schnellabfallmodus oder der Lademodus in den Langsamabfallmodus in dem PWM-Zyklus in der fallenden Flanke umgeschaltet wird. Die Brückensteuerung 107 speichert die Stromsteuerungsdaten jedes PWM-Zyklus im Voraus und schreibt die Stromsteuerungsdaten mit zusätzlichem Drehantreiben dynamisch neu.
6 ist ein Diagramm, das die zu steuernde fallende Flanke darstellt. Die vertikale Achse des Diagramms stellt den Referenzstromwert Iref dar. Die horizontale Achse des Diagramms stellt den Drehwinkel θ dar. Wenn der Drehwinkel θ in der gegenwärtigen fallenden Flanke von π bis 3π/2 reicht, reicht der Drehwinkel θ der vorangegangenen fallenden Flanke von 0 bis π/2, was um eine halbe Umdrehung verzögert ist. Der Drehwinkel θ in einer nachfolgenden fallenden Flanke reicht von 2π bis 5π/2, was um eine halbe Umdrehung vorgeht.
Das heißt, die vorangegangene fallende Flanke ist um eine halbe Umdrehung in Bezug auf die gegenwärtige fallende Flanke verzögert. Die nachfolgende fallende Flanke geht um eine halbe Umdrehung in Bezug auf die gegenwärtige fallende Flanke vor.
Der Drehwinkel θ und der PWM-Zyklus des Motors 120 sind derart synchronisiert, dass dieselbe PWM-Zyklusnummer in jeder fallenden Flanke denselben Drehwinkel θ aufweist. Dementsprechend können die Motorströme in den PWM-Zyklen mit derselben Nummer in verschiedenen fallenden Flanken miteinander verglichen werden.
Die vorangegangene fallende Flanke kann um eine Umdrehung (2π) von der gegenwärtigen fallenden Flanke versetzt sein, und die nachfolgende fallende Flanke kann um eine Umdrehung (2π) in Bezug auf die gegenwärtige fallende Flanke versetzt sein. Zu dieser Zeit ist die gegenwärtige fallende Flanke um eine Umdrehung in Bezug auf die vorangegangene fallende Flanke verzögert. Die nachfolgende fallende Flanke geht um eine Umdrehung in Bezug auf die gegenwärtige fallende Flanke vor. Dementsprechend kann, selbst wenn der Rotor Asymmetrie aufweist, eine geeignete Steuerung durchgeführt werden.
Die vorangegangene fallende Flanke kann um ein ganzzahliges Vielfaches (nπ) der halben Umdrehung von der gegenwärtigen fallenden Flanke versetzt sein, und die nachfolgende fallende Flanke kann um ein ganzzahliges Vielfaches (nπ) der halben Umdrehung in Bezug auf die gegenwärtige fallende Flanke versetzt sein. Zum Beispiel ist es möglich, wenn periodische Störung alle zwei Umdrehungen des Motors erzeugt wird, die Störung geeignet zu unterdrücken.
7 ist ein Schaubild, das ein Beispiel des PWM-Zyklus in der zu steuernden fallenden Flanke darstellt. In 7 sind vier PWM-Zeiträume von Zeitraum 1 bis Zeitraum 4 dargestellt.
In dem obersten Teil in 7 ist ein Zeitraum, in dem der Betriebsmodus in der vorangegangenen fallenden Flanke der Lademodus ist, durch eine schwarze Linie angegeben und gibt einen Bereich an, in dem ein Lademodus-Flag Ton 1 ist. In dem zweitobersten Teil in 7 ist ein Zeitraum, in dem der Betriebsmodus, in dem die gegenwärtige fallende Flanke der Lademodus ist, durch eine schwarze Linie angegeben.
Der drittoberste Teil in 7 gibt ein Wellenformschaubild des gemessenen Stromwerts Icoil an, und die Referenzstromwerte Irefl bis Iref3 sind durch eine zweifach gepunktete gestrichelte Linie angegeben. Die durchgezogene Linie gibt den gemessenen Stromwert Icoil in der gegenwärtigen fallenden Flanke an, und die gestrichelte Linie gibt den gemessenen Stromwert Icoil in der vorangegangenen fallenden Flanke an.
Nachfolgend werden, wenn die Referenzstromwerte Irefl bis Iref3 nicht besonders unterschieden werden, die Referenzstromwerte einfach als ein Referenzstromwert Iref bezeichnet. Wie durch Zeitraum 2 und Zeitraum 3 angegeben, kann der Referenzstromwert Iref2 in mehreren fortlaufenden PWM-Zyklen gleich sein.
Die viert- und fiinftobersten Teile in 7 stellen Wellenformschaubilder der Spannungen VMout0 und VMout1 dar.
Der sechstoberste Teil in 7 stellt ein Schwellwertüberschreitungs-Flag CL dar, das ein interner Zustand der Brückensteuerung 107 ist. Der siebtoberste Teil in 7 stellt ein Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM dar, das eine interne Ausgabe der Brückensteuerung 107 ist. In den Wellenformschaubildern stellen die durchgezogenen Linien Werte in der gegenwärtigen fallenden Flanke dar, und die gestrichelten Linien stellen Werte in der vorangegangenen fallenden Flanke dar.
Zunächst wird der Betrieb in der vorangegangenen fallenden Flanke in Zeitraum 1 bis Zeitraum 2 unten beschrieben.
Die Zeit Ts ist eine Zeit, bei der der gegenwärtige PWM-Zyklus startet. Wenn jeder PWM-Zyklus startet, beginnt das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM mit „0“, was zu der Zeit Tce des vorangegangenen PWM-Zyklus festgelegt wird, und die H-Brückenschaltung 20 arbeitet in dem Lademodus. Zu dieser Zeit weist die Spannung VMout0 ein Niveau (einen Pegel) der Spannung Vdd auf, und die Spannung VMout1 weist ein Masseniveau (einen Massepegel) auf. Das Lademodus-Flag Ton wird auf „1“ umgeschaltet. Das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL ist „0“.
In der der Zeit Ts nachfolgenden Zeit Tcs wird das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM auf „1“ umgeschaltet. Dementsprechend steuert die Strombegrenzungssteuerung 112 den PWM-Signalgenerator 113, so dass Verändern des PWM-Signals ermöglicht wird. Das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM wird bis zu der Zeit Tce, die später zu beschreiben ist, bei „1“ gehalten.
Wenn der gemessene Stromwert Icoil nach der Zeit Tcs größer als der Referenzstromwert Irefl ist, und zusätzlich die Filterzeit Tf verstreicht, wird das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL auf „1“ umgeschaltet. Wenn das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL auf „1“ umgeschaltet wird, endet der Lademodus und das Lademodus-Flag Ton wird auf „0“ umgeschaltet.
Die Lademoduszeit TON stellt die Zeit dar, in der der Lademodus gehalten wird. Die Differenz des gemessenen Stromwerts Icoil zu dem Referenzstromwert Irefl kann unter Verwendung der Lademoduszeit TON gemessen werden. Die Lademoduszeit TON ist eine Zeit, in der das Lademodus-Flag Ton auf „1“ festgelegt ist.
Nachdem der Lademodus endet, wird die H-Brückenschaltung 20 in den Schnellabfallmodus umgeschaltet. Zu dieser Zeit weist die Spannung VMout0 das Masseniveau auf. Die Spannung VMout1 weist das Niveau der Spannung Vdd auf. Das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL ist „1“.
Danach wird, wenn der gemessene Stromwert Icoil geringer als der Referenzstromwert Irefl wird und zusätzlich die Filterzeit Tf verstreicht, das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL auf „0“ umgeschaltet.
In der Abfallmodusumschaltzeit Tfs wird die H-Brückenschaltung 20 in den Langsamabfallmodus umgeschaltet. Zu dieser Zeit weisen die Spannungen VMout0 und VMout1 das Masseniveau auf. Die Abfallmodusumschaltzeit Tfs setzt verschiedene Werte in Abhängigkeit von den PWM-Zyklen ein. Durch geeignetes Festlegen der Abfallmodusumschaltzeit Tfs ist es möglich, den Motorstrom in jedem PWM-Zyklus geeignet zu verringern und somit den Motorstrom an den Referenzstromwert Iref anzunähern. Die Abfallmodusumschaltzeit Tfs ist größer als die Zeit Tcs und geringer als die Zeit Tmax, die später zu beschreiben ist.
In der Zeit Tce wird das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM auf „0“ umgeschaltet. Dementsprechend ermöglicht die Strombegrenzungssteuerung 112 nicht ein Verändern des PWM-Signals, sondern steuert immer den PWM-Signalgenerator 113 in dem Langsamabfallmodus. In Zeitraum 1 wird, da die H-Brückenschaltung 20 bereits in dem Langsamabfallmodus ist, der Betriebsmodus nicht umgeschaltet.
Die Zeit Te ist eine Zeit, bei der der PWM-Zyklus von Zeitraum 1 endet, und ist dieselbe Zeit wie die Zeit Ts, bei der der PWM-Zyklus von Zeitraum 2 startet. Danach wird derselbe PWM-Zyklus wie in Zeitraum 1 durchgeführt.
Der Unterschied zu dem Betrieb in der vorangegangenen fallenden Flanke, die durch die gestrichelte Linie in Zeitraum 1 und Zeitraum 2 angegeben ist, wird unten beschrieben. In der vorangegangenen fallenden Flanke wird die H-Brückenschaltung 20 früher als die gegenwärtige fallende Flanke von dem Schnellabfallmodus in den Langsamabfallmodus umgeschaltet. Zu der Zeit, bei der der PWM-Zyklus von Zeitraum 2 startet, weist der gemessene Stromwert Icoil einen geringeren Wert als jenen in der vorangegangenen fallenden Flanke auf und wird nahe an den Referenzstromwert Iref2 gebracht. Die Lademoduszeit in der vorangegangenen fallenden Flanke von Zeitraum 2 ist kürzer als die Lademoduszeit in der gegenwärtigen fallenden Flanke.
Der Betrieb in der vorangegangenen fallenden Flanke von Zeitraum 3 und Zeitraum 4 wird unten beschrieben.
Wie man aus dem gemessenen Stromwert Icoil in der vorangegangenen fallenden Flanke, die durch die gestrichelte Linie in Zeitraum 3 angegeben ist, sehen kann, wird die H-Brückenschaltung 20 zuerst in der Zeit Tmax in den Langsamabfallmodus umgeschaltet. Das heißt, die Zeit Tmax ist dieselbe wie die Abfallmodusumschaltzeit Tfs.
Wie man aus dem gemessenen Stromwert Icoil in der gegenwärtigen fallenden Flanke, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist, sehen kann, wird die H-Brückenschaltung 20 in der Abfallmodusumschaltzeit Tfs früher als jene in der vorangegangenen fallenden Flanke in den Langsamabfallmodus umgeschaltet. Dementsprechend kommt der gemessene Stromwert Icoil näher an den Referenzstromwert Iref3 als jener in der vorangegangenen fallenden Flanke.
Dies ist, da der gemessene Stromwert Icoil einen Schritt zuvor (einen PWM-Zyklus zuvor, d.h. Zeitraum 3) in der gegenwärtigen fallenden Flanke weniger verringert wird und somit der Lademodus von einem größeren Stromwert in Zeitraum 4 startet. Im Gegensatz dazu bedeutet es, wenn die Lademoduszeit TON kurz ist, dass der gemessene Stromwert Icoil einen Schritt zuvor weniger verringert wird. Das heißt, es ist möglich, Abfall des Spulenstroms basierend auf der Lademoduszeit TON zu bestimmen.
Wie in Zeitraum 3 und Zeitraum 4 dargestellt, wird, wenn die Abfallmodusumschaltzeit Tfs lang ist, der Zeitraum des Schnellabfallmodus verlängert und der gemessene Stromwert Icoil wird mehr verringert. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Abfallmodusumschaltzeit Tfs kurz ist, der Zeitraum des Schnellabfallmodus verkürzt und der gemessene Stromwert Icoil wird weniger verringert.
Daher ist es durch d die Abfallmodusumschaltzeit Tfs einen Schritt zuvor (einen PWM-Zyklus zuvor), so dass eine Zunahme der Lademoduszeit TON entfernt wird, möglich, den gemessenen Stromwert Icoil geeignet nahe an den Referenzstromwert Iref zu bringen. Ein Prozessverlauf zum Realisieren dessen wird unten in Bezug auf 8 bis 10 beschrieben.
8 und 9 sind Flussdiagramme, die eine Fallflankensteuerungsroutine darstellen.
8 und 9 stellen ein Steuerungsprogramm dar, das in dem ROM 103 gespeichert ist und durch die CPU 101 ausgeführt wird und das jeden PWM-Zyklus in der fallenden Flanke gestartet wird.
Die Fallflankensteuerungsroutine wird in Schritt S 1 von 8 gestartet. In Schritt S1 wird der Zeitgeber 104 zurückgesetzt und dann wird die verstrichene Zeit, nachdem der PWM-Zyklus startet, gezählt. In Schritt S1 wird der Referenzstromwert Iref (der Referenzstromwert IXref oder der Referenzstromwert IYref in 4A und 4B) in dem entsprechenden PWM-Zyklus basierend auf dem geschätzten Wert des Drehwinkels θ des Rotors 126 und der Wellenform, die in 4A oder 4B dargestellt ist, bestimmt, und der bestimmte Referenzstromwert Iref wird in der Brückensteuerung 107 (s. 2) festgelegt.
Das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM wird in dem vorangegangenen PWM-Zyklus auf „0“ festgelegt. Das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM, das in dem vorangegangenen PWM-Zyklus festgelegt wird, wird fortlaufend in dem gegenwärtigen PWM-Zyklus verwendet. In dem vorangegangenen PWM-Zyklus wird das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM durch Durchführen des Prozesses von Schritt S33, der später zu beschreiben ist, auf „0“ festgelegt. Details des Prozesses von Schritt S33 werden später beschrieben.
In Schritt S10 veranlasst der PWM-Signalgenerator 113 die H-Brückenschaltung 20, in dem Lademodus zu arbeiten. In Schritt S11 startet die Brückensteuerung 107 Messen der Lademoduszeit TON.
Dann erlangt in Schritt S12 die Brückensteuerung 107 die verstrichene Zeit von dem Zeitgeber 104, und die Strombegrenzungssteuerung 112 erlangt das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL. Die verstrichene Zeit und das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL in dieser Routine werden nicht geändert, bis Schritt S12 wieder durchgeführt wird.
Schritte S13 bis S15 sind Prozesse von Ermöglichen der Stromsteuerung in der Zeit Tcs in 7. In Schritt S13 bestimmt die Brückensteuerung 107, ob die Zeit Tcs verstreicht, und bewegt die Routine zu Schritt S34 von 9, wenn die Bestimmungsbedingungen nicht erfüllt ist. Durch den Prozess von Schritt S10 arbeitet die H-Brückenschaltung 20 in dem Lademodus, wenn der PWM-Zyklus startet. Durch den Prozess von Schritt S13 ist der Zeitraum von der Zeit Ts, bei der der PWM-Zyklus startet, zu der Zeit Tcs eine minimale EIN-Zeit.
Wenn die minimale EIN-Zeit nicht vorgesehen ist, kann die Stromwellenform in hohem Maße abfallen. Das heißt, da die Welligkeiten der Stromwellenform zunehmen, nehmen der Drehmomentverlust, die Vibration und der Lärm des Motors zu. Im Gegensatz dazu ist es in der Ausführungsform möglich, da der Betriebsmodus von der Zeit, bei der der PWM-Zyklus startet, zu der Zeit Tcs auf den Lademodus festgelegt wird, die Stromwelligkeiten des Motorstroms zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich, die Antriebseffizienz des Motors zu verbessern und den Drehmomentverlust, den Lärm, die Vibration und dergleichen des Motors zu verringern.
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in Schritt S14, ob die Zeit Tcs kommt, und setzt das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM in Schritt S15 auf „1“, wenn die Bestimmungsbedingung erfüllt ist (JA). Auf das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM wird in Schritt S18, der später zu beschreiben ist, Bezug genommen.
Schritte S16 bis S21 sind Prozesse von Umschalten des Lademodus in den Schnellabfallmodus nach der Zeit Tcs und vor der Abfallmodusumschaltzeit Tfs in 7.
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in Schritt S16, ob die Zeit Tcs verstreicht, und bewegt die Routine zu Schritt S22 in 9, wenn die Bestimmungsbedingung erfüllt ist (JA).
Die Strombegrenzungssteuerung 112 bestimmt in Schritt S17, ob das Schwellwertüberschreitungs-Flag CL „1“ ist, und bewegt die Routine zu Schritt S22 in 9, wenn die Bestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (NEIN).
Die Strombegrenzungssteuerung 112 bestimmt in Schritt S18, ob das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM „1“ ist, und bewegt die Routine zu Schritt S22 in 9, wenn die Bestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (NEIN).
Dann bestimmt die Brückensteuerung 107 in Schritt S19, ob die H-Brückenschaltung 20 in dem Lademodus arbeitet, und bewegt die Routine zu Schritt S22 in 9, wenn die Bestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (NEIN).
Die Brückensteuerung 107 speichert die Lademoduszeit TON in Schritt 20, der PWM-Signalgenerator 113 weist die H-Brückenschaltung 20 zum Arbeiten in dem Schnellabfallmodus in Schritt S21 an, und die Routine bewegt sich zu Schritt S22 in 9.
Schritte S22 bis S26 in 9 sind Prozesse von Umschalten des Betriebsmodus von dem Lademodus oder dem Schnellabfallmodus in den Langsamabfallmodus in der Abfallmodusumschaltzeit Tfs nach der Zeit Tcs in 7.
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in Schritt S22, ob die Abfallmodusumschaltzeit Tfs verstreicht, und bewegt die Routine zu Schritt S34, wenn die Bestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (NEIN).
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in S23, ob die Abfallmodusumschaltzeit Tfs kommt, und bewegt die Routine zu Schritt S27, wenn die Bestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (NEIN).
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in Schritt S24, ob die H-Brückenschaltung 20 in dem Lademodus arbeitet, und speichert die Lademoduszeit TON in Schritt S25, wenn die Bestimmungsbedingung erfüllt ist (JA).
In Schritt S26 weist der PWM-Signalgenerator 113 die H-Brückenschaltung 20 dazu an, in dem Langsamabfallmodus zu arbeiten. Durch diesen Prozess wird in der Abfallmodusumschaltzeit Tfs in Zeiträumen 1 bis 4 in 7 der gemessene Stromwert Icoil, der durch die durchgezogene Linie angegeben ist, von steilem Abfall auf langsamen Abfall umgeschaltet. Die Abfallmodusumschaltzeit Tfs in der vorangegangenen fallenden Flanke ist in 7 nicht dargestellt, aber z.B. in Zeiträumen 2 und 4 wird der gemessene Stromwert Icoil, der durch die gestrichelte Linie angegeben ist, von dem steilen Abfall auf den langsamen Abfall umgeschaltet. Die Umschaltzeit ist die Abfallmodusumschaltzeit Tfs in der vorangegangenen fallenden Flanke.
Schritte S27 bis 30 sind Prozesse von Umschalten des Betriebsmodus von dem Lademodus oder dem Schnellabfallmodus in den Langsamabfallmodus in der Zeit Tmax nach der Zeit Tcs und der Abfallmodusumschaltzeit Tfs in 7.
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in Schritt S27, ob die Zeit Tmax kommt, und bewegt die Routine zu Schritt S31, wenn die Bestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (NEIN).
Dann bestimmt die Brückensteuerung 107 in Schritt S28, ob die H-Brückenschaltung 20 in dem Lademodus arbeitet, und speichert die Lademoduszeit TON in Schritt S29, wenn die Bestimmungsbedingung erfüllt ist (JA).
In Schritt S30 weist der PWM-Signalgenerator 113 die H-Brückenschaltung 20 dazu an, in dem Langsamabfallmodus zu arbeiten. Durch diesen Prozess wird in der Zeit Tmax in Zeitraum 3, die in 7 dargestellt ist, der gemessene Stromwert Icoil, der durch die gestrichelte Linie angegeben ist, von steilem Abfall auf langsamen Abfall umgeschaltet.
Schritte S31 bis S33 sind Prozesse von Vorbereiten eines nachfolgenden PWM-Zyklus in der Zeit Tce nach der Zeit Tcs und der Abfallmodusumschaltzeit Tfs in 7.
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in Schritt S31, ob die Zeit Tee kommt, und bewegt die Routine zu Schritt S34, wenn die Bestimmungsbedingung nicht erfüllt ist (NEIN). Wenn die Bestimmungsbedingung erfüllt ist (JA), legt die Brückensteuerung 107 die Motorbetriebsbedingung und die Abfallmodusumschaltzeit (s. 10) des nachfolgenden PWM-Zyklus in Schritt S32 fest und legt das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM in Schritt S33 auf „0“ fest. Das Stromsteuerungsermöglichungs-Flag CLM, das in Schritt S33 festgelegt wird, wird fortlaufend in dem nachfolgenden PWM-Zyklus verwendet.
Die Brückensteuerung 107 bestimmt in Schritt S34, ob die Zeit Te, bei der der gegenwärtige PWM-Zyklus endet, kommt, bringt die Routine zu Schritt S12 in 8 zurück und wiederholt den Prozess auf dem gegenwärtigen PWM-Zyklus, wenn die Bestimmungebedingung nicht erfüllt ist (NEIN). Wenn die Bestimmungsbedingung erfüllt ist (JA), beendet die Brückensteuerung 107 die Prozesse auf dem gegenwärtigen PWM-Zyklus.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Abfallmodusumschaltzeitfestlegungsprozess darstellt. Details des Abfallmodusumschaltzeitfestlegungsprozesses, der zu derselben Zeit wie Durchführen des Motorbetriebsbedingungsfestlegungsprozesses von Schritt S32 in 9 durchgeführt wird.
In Schritt S40 erlangt die Brückensteuerung 107 die Lademoduszeit TON des gegenwärtigen PWM-Zyklus.
In Schritt S41 bestimmt die Brückensteuerung 107, ob die Lademoduszeit TON größer als die Lademodus TON_o des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie in der vorangegangenen fallenden Flanke ist. Die Brückensteuerung 107 bewegt die Routine zu Schritt S42, wenn bestimmt wird, dass die Lademoduszeit TON größer als die vorangegangene Lademoduszeit TON_o ist (JA), und bewegt die Routine zu Schritt S43, wenn bestimmt wird, dass die Lademoduszeit TON nicht größer als die vorangegangene Lademoduszeit TON_o ist.
Die Brückensteuerung 107 verringert in Schritt S42 die Abfallmodusumschaltzeit Tfs einen Schritt zuvor in der nachfolgenden fallenden Flanke um einen vorherbestimmten Betrag und bewegt die Routine zu Schritt S44. Die Abfallmodusumschaltzeit Tfs einen Schritt zuvor bedeutet, dass die PWM-Zyklusnummer um eins geringer ist.
In Schritt S43 erhöht die Brückensteuerung 107 die Abfallmodusumschaltzeit Tfs einen Schritt zuvor in der nachfolgenden fallenden Flanke um einen vorherbestimmten Betrag.
In Schritt S44 legt die Brückensteuerung 107 die Lademoduszeit TON als die Lademoduszeit TON_o fest. Dementsprechend wird die gegenwärtige Lademoduszeit TON in der nachfolgenden fallenden Flanke als die Lademoduszeit TON_o bezeichnet. Wenn der Prozess von Schritt S44 abgeschlossen ist, beendet die Brückensteuerung 107 die in 10 dargestellte Routine.
In dem Abfallmodusumschaltzeitfestlegungsprozess wird die Abfallmodusumschaltzeit Tfs einen Schritt zuvor in der nachfolgenden fallenden Flanke geändert, so dass die Lademoduszeit TON in der nachfolgenden fallenden Flanke im Vergleich zu der gegenwärtigen fallenden Flanke stabilisiert wird. Dementsprechend kann in der nachfolgenden fallenden Flanke der gemessene Stromwert Icoil nahe an den Referenzstromwert Iref gebracht werden.
11 ist ein Schaubild, das ein Beispiel darstellt, in dem der Motordrehwinkel θ alle π/2 mit dem PWM-Zyklus synchronisiert wird.
Die vertikale Achse von 11 stellt den Referenzstromwert Iref dar. Die horizontale Achse von 11 stellt den Drehwinkel von θ dar. Kreise auf der X-Achse geben Synchronisation des Motordrehwinkels θ und des PWM-Zyklus durch die Motorsteuerung 100 an.
Die Motorsteuerung 100 gemäß der Ausführungsform synchronisiert den Motordrehwinkel θ mit dem PWM-Zyklus alle π/2, d.h. 90 Grad. Das heißt, der Startpunkt des PWM-Zyklus wird alle π/2 des Motordrehwinkels θ zurückgesetzt. Dementsprechend ist es möglich, den PWM-Zyklus frei festzulegen. Die Rücksetzzeit des PWM-Zyklus ist nicht besonders beschränkt, so lange die Zeit (der Zeitpunkt) auf dem π/2-Zyklus des Motordrehwinkels θ basiert.
Wenn der Motordrehwinkel θ nicht mit dem PWM-Zyklus synchronisiert wird, tritt eine Steuerungsverzögerung entsprechend maximal einem PWM-Zyklus auf. Diese Verzögerung hat einen Einfluss, bis der Motordrehwinkel θ wieder mit dem PWM-Zyklus synchronisiert wird. Ein Fall, in dem in Abhängigkeit von dem Motordrehwinkel θ verschiedene Referenzstromwerte Iref selbst in den PWM-Zyklen mit derselben Nummer festgelegt werden, tritt aufgrund dieser Verzögerung auf, und somit können die Lademoduszeiten TON nicht richtig verglichen werden.
12 ist ein Schaubild, das ein abgewandeltes Beispiel darstellt, in dem der Motordrehwinkel θ alle π mit dem PWM-Zyklus synchronisiert wird.
Die vertikale Achse von 12 stellt den Referenzstromwert Iref dar. Die horizontale Achse von 12 stellt den Drehwinkel θ dar. Kreise auf der X-Achse geben Synchronisation des Motordrehwinkels θ und des PWM-Zyklus durch die Motorsteuerung 100 an.
Die Motorsteuerung 100 gemäß dem abgewandelten Beispiel synchronisiert den Motordrehwinkel θ alle π mit dem PWM-Zyklus. Das heißt, der Motordrehwinkel θ wird alle 180 Grad mit dem PWM-Zyklus synchronisiert. Die Rücksetzzeit des PWM-Zyklus ist nicht besonders beschränkt, so lange die Zeit auf dem π-Zyklus des Motordrehwinkels θ basiert.
13 ist ein Schaubild, das ein abgewandeltes Beispiel darstellt, in dem der Motordrehwinkel θ alle 2π mit dem PWM-Zyklus synchronisiert wird.
Die vertikale Achse von 13 stellt den Referenzstromwert Iref dar. Die horizontale Achse von 13 stellt den Drehwinkel θ dar. Kreise auf der X-Achse geben Synchronisation des Motordrehwinkels θ und des PWM-Zyklus durch die Motorsteuerung 100 an.
Die Motorsteuerung 100 gemäß dem abgewandelten Beispiel synchronisiert den Motordrehwinkel θ alle 2π, d.h. alle 360 Grad, mit dem PWM-Zyklus. Die Rücksetzzeit des PWM-Zyklus ist nicht besonders beschränkt, solange die Zeit auf dem 2π-Zyklus des Motordrehwinkels θ basiert. Dementsprechend ist es möglich, eine Last des Synchronisationsprozesses des Motordrehwinkels θ mit dem PWM-Zyklus zu verringern.
Die vorliegende Erfindung ist auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, aber kann in verschiedenen Formen abgewandelt werden. Die oben erwähnten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele zum Vereinfachen des Verständnisses der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausgestaltungen mit allen oben erwähnten Elementen beschränkt. Ein Teil von Elementen einer bestimmten Ausführungsform A kann durch die Elemente der anderen Ausführungsform ersetzt werden, und die Elemente der anderen Ausführungsform können zu der Ausgestaltung der Ausführungsform A hinzugefügt werden. Einige Elemente jeder Ausführungsform können gelöscht werden oder können zusätzlich durch andere Elemente ersetzt werden. Beispiele von Abwandlungen der oben erwähnten Ausführungsformen weisen die folgenden Arten auf.

(1) Die Routinen sind oben in den oben erwähnten Ausführungsformen als Software-Routinen unter Verwendung eines Programms beschrieben, aber können als Hardware-Routinen unter Verwendung einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (IC) (ASIC), einer im Feld programmierbaren Gatteranordnung (FPGA) oder dergleichen realisiert werden.
(2) Die FETs werden in den oben erwähnten Ausführungsformen als die Schaltelemente angewendet, die die H-Brückenschaltung 20 darstellen, bipolare Transistoren, bipolare Transistoren mit isolierter Gate (IGBTs) und andere Schaltelemente können anstelle der FETs angewendet werden.
(3) Ein bipolarer zweiphasiger Schrittmotor wird als der Motor 120 in den oben erwähnten Ausführungsformen angewendet, aber die Art oder die Anzahl von Phasen des Motors 120 kann in Abhängigkeit von der Anwendung davon variieren.
(4) Die oben erwähnten Ausführungsformen setzen ein Mikroschrittsystem als ein System von Festlegen des Referenzstromwerts Iref ein, aber ein kontinuierlich in Bezug auf den Drehwinkel θ variierender Wert kann als der Referenzstromwert Iref verwendet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Motorstromsteuerung und ein Verfahren zum Steuern von Motorstrom mit einer niedrigpreisigen Ausgestaltung vorzusehen, die einen Motorstrom geeignet zum Folgen eines Zielwerts steuern können.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere als Grenzen von Bereichsangaben.

Claims

Motorstromsteuerung (100) mit: einer H-Brückenschaltung (20), die ein Schaltelement (2, 4, 6, 8, 15, 17) aufweist und mit einer Motorspule, die in einem Motor (120) vorgesehen ist, verbunden ist; und einer Steuerungseinheit, die das Schaltelement (2, 4, 6, 8, 15, 17) jeden PWM-Zyklus ansteuert und irgendeinen Betriebsmodus aus einer Mehrzahl von Modi einschließlich eines Lademodus, in dem ein Motorstrom, der in der Motorspule fließt, zunimmt, eines Schnellabfallmodus, in dem der Motorstrom verringert wird, und eines Langsamabfallmodus, in dem der Motorstrom bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als jener in dem Schnellabfallmodus verringert wird, für die H-Brückenschaltung (20) bestimmt, bei der die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Prozessreihe durchzuführen, die aufweist: Festlegen eines Referenzstromwerts (Iref) und einer Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) für jeden PWM-Zyklus basierend auf einer Positionsbeziehung zwischen einem Rotor und einem Stator; Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Lademodus bei der Startzeit jedes PWM-Zyklus; Bestimmen, ob der Motorstrom größer als der Referenzstromwert (Iref) ist; Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Schnellabfallmodus und Speichern einer Lademoduszeit (TON), wenn bestimmt wird, dass der Motorstrom größer als der Referenzstromwert (Iref) ist; Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Langsamabfallmodus, wenn die Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) verstreicht, nach einem Zeitpunkt, an dem die H-Brückenschaltung (20) in den Schnellabfallmodus umgeschaltet wird; Vergleichen der Lademoduszeit (TON) des entsprechenden PWM-Zyklus in einer gegenwärtigen fallenden Flanke mit der Lademoduszeit (TON) des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie der entsprechende PWM-Zyklus in einer vorangegangenen fallenden Flanke; und Aktualisieren der Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) des dem entsprechenden PWM-Zyklus vorangegangenen PWM-Zyklus in einer nachfolgenden fallenden Flanke basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens der Lademodi.
Motorstromsteuerung (100) nach Anspruch 1, bei der die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, die Prozessreihe durchzuführen, die ferner aufweist: Verringern der Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) des dem entsprechenden zu dem PWM-Zyklus vorangegangenen PWM-Zyklus in der nachfolgenden fallenden Flanke, wenn die Lademoduszeit (TON) des entsprechenden PWM-Zyklus in der gegenwärtigen fallenden Flanke länger als die Lademoduszeit (TON) des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie der entsprechende PWM-Zyklus in der vorangegangenen fallenden Flanke ist; und Erhöhen der Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) des dem entsprechenden zu dem PWM-Zyklus vorangegangenen PWM-Zyklus in der nachfolgenden fallenden Flanke, wenn die Lademoduszeit (TON) des entsprechenden PWM-Zyklus in der gegenwärtigen fallenden Flanke kürzer als die Lademoduszeit (TON) des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie der entsprechende PWM-Zyklus in der vorangegangenen fallenden Flanke ist.
Motorstromsteuerung (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, die Prozessreihe durchzuführen, die ferner aufweist: Synchronisieren des PWM-Zyklus mit jedem vorherbestimmten Phasenwinkel des Motors (120).
Motorstromsteuerung (100) nach Anspruch 3, bei der der vorherbestimmte Phasenwinkel einer von Winkeln einschließlich π/2, π und 2π ist.
Verfahren zum Steuern von Motorstrom einer Motorstromsteuerung (100) mit einer H-Brückenschaltung (20), die ein Schaltelement (2, 4, 6, 8, 15, 17) aufweist und mit einer Motorspule, die in einem Motor (120) vorgesehen ist, verbunden ist, und einer Steuerungseinheit, die das Schaltelement (2, 4, 6, 8, 15, 17) jeden PWM-Zyklus ansteuert und irgendeinen Betriebsmodus aus einer Mehrzahl von Modi einschließlich eines Lademodus, in dem ein Motorstrom, der in der Motorspule fließt, zunimmt, eines Schnellabfallmodus, in dem der Motorstrom verringert wird, und eines Langsamabfallmodus, in dem der Motorstrom bei einer niedrigeren Geschwindigkeit als jener in dem Schnellabfallmodus verringert wird, für die H-Brückenschaltung (20) bestimmt, mit: Festlegen eines Referenzstromwerts (Iref) und einer Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) für jeden PWM-Zyklus basierend auf einer Positionsbeziehung zwischen einem Rotor und einem Stator; Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Lademodus bei der Startzeit jedes PWM-Zyklus; Bestimmen, ob der Motorstrom größer als der Referenzstromwert (Iref) ist; Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Schnellabfallmodus und Speichern einer Lademoduszeit (TON), wenn bestimmt wird, dass der Motorstrom größer als der Referenzstromwert (Iref) ist; Umschalten der H-Brückenschaltung (20) in den Langsamabfallmodus, wenn die Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) verstreicht, nach einem Zeitpunkt, an dem die H-Brückenschaltung (20) in den Schnellabfallmodus umgeschaltet wird; Vergleichen der Lademoduszeit (TON) des entsprechenden PWM-Zyklus in einer gegenwärtigen fallenden Flanke mit der Lademoduszeit (TON) des PWM-Zyklus mit derselben Nummer wie der entsprechende PWM-Zyklus in einer vorangegangenen fallenden Flanke; und Aktualisieren der Abfallmodusumschaltzeit (Tfs) des dem entsprechenden PWM-Zyklus vorangegangenen PWM-Zyklus in einer nachfolgenden fallenden Flanke basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens der Lademodi.