JP2011120372A

JP2011120372A - Drive device of stepping motor

Info

Publication number: JP2011120372A
Application number: JP2009275309A
Authority: JP
Inventors: Akio Inada; 昭夫稲田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2011-06-16
Also published as: CN102088268B; CN102088268A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent malfunction of a stepping motor at the switching of control. <P>SOLUTION: A drive circuit 30 which controls a current flowing in a coil includes a current detector 182 which detects the current of the coil, an error amplifier 140 which outputs a difference between a current command value and a detection current value, and a switching signal generation means which generates an on/off switching signal. A drive device of the stepping motor executes first control for switching first and fourth switching elements and second and third switching elements by inverting them on the basis of the switching signal, and second control for inverting the first and second switching elements on the basis of the switching signal, and fixing the third switching element in an off-state and the fourth switching element in an on-state. When switching the two kinds of control, the drive device also executes third control for fixing the first and third switching elements in off-state, and the second and fourth switching elements in on-state, and entering the current command value into the error amplifier by temporarily increasing or decreasing a current command value following an increase or a decrease of an output generated at the error amplifier. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、１−２相励磁を行うステッピングモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a stepping motor driving apparatus that performs 1-2 phase excitation.

２相ステッピングモータにはＡ相とＢ相と呼ばれる２つの巻線がある。そして、１−２相励磁方式の場合、各相に流す電流の組み合わせは８個あって、当該８個のステップ（ステップ０〜７とする）を図７に示す順番でモータ電流を切り替える制御が従来から行われている。
位相を半分ずらしてＡ相とＢ相のコイルに対してステップ０から７までを順番に切り替えることでモータは回転するが、停止時は各々がステップ０から７のいずれかの状態で停止している。モータを回転させる場合には負荷に応じたトルクを発生させるための電流を流す必要があるが、停止中も同じ電流を流すとモータの発熱の原因となる。このため停止中は図７の点線に示すように、駆動中の電流(実線)より低い電流を流してモータの発熱を抑える様に切り替える制御が行われている。 A two-phase stepping motor has two windings called A-phase and B-phase. In the case of the 1-2 phase excitation method, there are 8 combinations of currents flowing in each phase, and the control of switching the motor current in the order shown in FIG. 7 is performed in the 8 steps (steps 0 to 7). Traditionally done.
The motor rotates by shifting the phase by half and switching from step 0 to step 7 in turn for the A-phase and B-phase coils. However, when stopped, each motor is stopped in any state of steps 0 to 7. Yes. When rotating the motor, it is necessary to pass a current for generating a torque according to the load. However, if the same current is passed even during stoppage, the motor may generate heat. For this reason, during stoppage, as shown by the dotted line in FIG. 7, control is performed so as to flow a current lower than the driving current (solid line) to suppress heat generation of the motor.

上記制御を行うための励磁回路１００を図８に示す。なお、この励磁回路１００はステッピングモータのＡ相コイルに対するものであり、Ｂ相コイルについても駆動装置が別に用意されているが同一構成のため、一方についてのみ説明する。
モータ駆動の指令は、電流切り換えステップを進めるタイミングを決めるパルス信号と、回転方向を決める方向信号、動作、停止の電流を切り替えるＣＨ/ＣＤ信号があり、これらは図示しない制御回路（制御プログラムを実行するＣＰＵ等）から出力される。
上記パルス信号と方向信号とは3ビットのカウンタ１１０に入力され、方向信号はこのカウンタ１１０のアップ、ダウンを切り替える。カウンタ１１０は、推移させようとしているステップ０〜７に対応する電流値を示す3ビットの信号をデコーダ１２０のＡ〜Ｃのポートに入力する。また、駆動中の電流値とそれより低い停止中の電流値(実線)のいずれを通電するかを示す1ビットの信号をデコーダ１２０のＤポートに入力する。 An excitation circuit 100 for performing the above control is shown in FIG. The excitation circuit 100 is for an A-phase coil of a stepping motor. A drive device is separately prepared for the B-phase coil, but only one of them will be described because of the same configuration.
The motor drive command includes a pulse signal that determines the timing for advancing the current switching step, a direction signal that determines the rotation direction, and a CH / CD signal that switches between operation and stop current. These are control circuits (not shown) that execute the control program. CPU etc.).
The pulse signal and the direction signal are input to a 3-bit counter 110, and the direction signal switches the counter 110 between up and down. The counter 110 inputs a 3-bit signal indicating a current value corresponding to steps 0 to 7 to be shifted to the ports A to C of the decoder 120. Further, a 1-bit signal indicating which of the current value during driving and the current value during stoppage (solid line) lower than that is energized is input to the D port of the decoder 120.

デコーダ１２０は、入力された合計4ビットの信号を電流の指令値として8ビットの信号に変換する。図９はデコーダ１２０のＡ〜Ｄポートの各種の入力コードに対応する出力を示す対応表の図である。このデコーダ１２０の中身を変更することによりステッピングモータの駆動パターンを変更することができる。
デコーダ１２０の出力はＤ／Ａコンバータ１３０に入力され、Ｄ／Ａコンバータ１３０はアナログ値に変更し、次段のエラーアンプ１４０でＡ相コイル４に直列に接続された電流検出手段１８２から検出される実際に流れている電流（図８に示す符号ＦＢ）と比較される。そして、エラーアンプ１４０からこれら比較される二つの電流値の差に応じた信号がＰＷＭ発生装置１５０に入力される。
ＰＷＭ発生装置１５０には、三角波発生装置１６０から均一周期で上りと下りの傾きの絶対値が等しい変化を繰り返す電圧信号である三角波の入力も行われ、エラーアンプ１４０からの信号と比較を行い、エラーアンプ１４０からの信号が大きければON信号、小さければOFF信号が出力される。このON/OFF信号が最終段の駆動回路としてのコイル４のＨブリッジ回路１８０の各ＦＥＴａ〜ＦＥＴｄを駆動させる信号となる。 The decoder 120 converts the input 4-bit signal as a current command value into an 8-bit signal. FIG. 9 is a correspondence table showing outputs corresponding to various input codes of the A to D ports of the decoder 120. By changing the contents of the decoder 120, the driving pattern of the stepping motor can be changed.
The output of the decoder 120 is input to the D / A converter 130. The D / A converter 130 is changed to an analog value, and is detected from the current detection means 182 connected in series to the A-phase coil 4 by the error amplifier 140 at the next stage. It is compared with the actually flowing current (symbol FB shown in FIG. 8). A signal corresponding to the difference between the two current values to be compared is input from the error amplifier 140 to the PWM generator 150.
The PWM generator 150 also receives a triangular wave that is a voltage signal that repeats the same change in the absolute values of the upward and downward slopes in a uniform cycle from the triangular wave generator 160, and compares it with the signal from the error amplifier 140. If the signal from the error amplifier 140 is large, an ON signal is output, and if it is small, an OFF signal is output. This ON / OFF signal is a signal for driving each FETa to FETd of the H bridge circuit 180 of the coil 4 as the final stage drive circuit.

Ｈブリッジ回路１８０は、Ａ相コイル４の一端部と電源Ｖとの間で並列に設けられたFETa及びダイオード１８３と、Ａ相コイル４の一端部とアースとの間で並列に設けられたFETb及びダイオード１８４と、Ａ相コイル４の他端部と電源Ｖとの間で並列に設けられたFETc及びダイオード１８５と、Ａ相コイル４の他端部と電源Ｖとの間で並列に設けられたFETd及びダイオード１８６と、Ａ相コイル４の端部側に直列に設けられた電流検出手段１８２とを備えている。また、ダイオード１８３はＡ相コイルの一端部から電源側への通電を許容する向きで接続され、ダイオード１８４はアースからＡ相コイルの一端部側への通電を許容する向きで接続され、ダイオード１８５はＡ相コイルの他端部から電源側への通電を許容する向きで接続され、ダイオード１８６はアースからＡ相コイルの他端部側への通電を許容する向きで接続されている。
FETa及びFETdに対してはＰＷＭ発生装置１５０からのON/OFF信号は直接入力され、FETb及びFETcに対してはＰＷＭ発生装置１５０からのON/OFF信号はＮＯＴ回路１７１，１７２を介して入力されるようになっている。 The H bridge circuit 180 includes an FETa and a diode 183 provided in parallel between one end of the A-phase coil 4 and the power supply V, and an FETb provided in parallel between one end of the A-phase coil 4 and the ground. And the diode 184, the FETc and the diode 185 provided in parallel between the other end of the A-phase coil 4 and the power supply V, and the diode 184 provided in parallel between the other end of the A-phase coil 4 and the power supply V. FETd and diode 186, and current detection means 182 provided in series on the end side of the A-phase coil 4 are provided. The diode 183 is connected in a direction that allows energization from one end of the A-phase coil to the power supply side, and the diode 184 is connected in a direction that allows energization from the ground to one end of the A-phase coil. Are connected in a direction that allows energization from the other end of the A-phase coil to the power source side, and the diode 186 is connected in a direction that allows energization from the ground to the other end of the A-phase coil.
The ON / OFF signal from the PWM generator 150 is directly input to the FETa and FETd, and the ON / OFF signal from the PWM generator 150 is input to the FETb and FETc via the NOT circuits 171 and 172. It has become so.

そして、図７のステップ０，１，２ではコイル電流は図８のＦ方向に流れるが、このときFETa,FETdがON/OFFを繰り返して電流値をコントロールする。そして、FETa,FETdに対するON/OFFの繰り返しにおけるOFFのときはFETb、FETcのダイオード１８４，１８５を通って電流が電源に戻る方向で流れる。従って、このときにはダイオード発熱を抑えるためにFETb、FETcをONにする。
ステップ３，７では、図７に示すように、電流の指令値は80Hとなり、これは電流値0[A]を意味する。このとき電流はＦ方向とその逆方向を交互に流れるようにFETa〜FETdは制御され平均電流は0[A]となる。
ステップ４，５，６では電流方向がＦとは逆方向となる。即ち、FETb,FETcがON/OFFを繰り返し、FETb,FETcのOFFのときはFETa、FETdをONにして電流値をコントロールする。 In steps 0, 1, and 2 in FIG. 7, the coil current flows in the direction F in FIG. 8. At this time, the FETa and FETd repeat ON / OFF to control the current value. When the FETa and FETd are turned OFF in the ON / OFF repetition, the current flows in the direction of returning to the power source through the diodes 184 and 185 of the FETb and FETc. Therefore, at this time, FETb and FETc are turned on to suppress diode heat generation.
In steps 3 and 7, as shown in FIG. 7, the current command value is 80H, which means a current value of 0 [A]. At this time, the FETa to FETd are controlled so that the current flows alternately in the F direction and the opposite direction, and the average current becomes 0 [A].
In steps 4, 5, and 6, the current direction is opposite to F. That is, FETb and FETc are repeatedly turned ON / OFF. When FETb and FETc are OFF, FETa and FETd are turned ON to control the current value.

電流方向とFETのON、OFFの関係を図１０に示す。図１０（Ａ）はステップ０，１，２、図１０（Ｂ）はステップ３，７、図１０（Ｃ）はステップ４，５，６における電流の変化を示しているが、各ステップにおいて、コイル４の電流の傾きが正方向に変化するときはFETa，FETdがONし、負方向に変化するときはFETc、FETbがONする。この傾きは、コイル４に加わっている電圧に左右されるが、この電圧は電源電圧となるためほぼ同じ傾きとなる。この傾きによる電流変化分は、前述した駆動電流と停止電流の切り替えにより指令電流が大きくても、小さくても同じとなり、鉄損の原因となる。すなわち、モータ発熱を抑えるために停止中の電流値を下げても、電流値による銅損は減少できるが、鉄損を抑えることができないので、発熱が発生するという問題を有していた。 FIG. 10 shows the relationship between the current direction and FET ON / OFF. FIG. 10 (A) shows steps 0, 1, 2, FIG. 10 (B) shows steps 3 and 7, and FIG. 10 (C) shows changes in current in steps 4, 5 and 6. In each step, When the current gradient of the coil 4 changes in the positive direction, FETa and FETd are turned on, and when the current gradient changes in the negative direction, FETc and FETb are turned on. This inclination depends on the voltage applied to the coil 4, but this voltage becomes the power supply voltage, so that the inclination is almost the same. The amount of current change due to this inclination is the same regardless of whether the command current is large or small due to the switching between the drive current and the stop current described above, and causes iron loss. That is, even if the current value during stoppage is reduced in order to suppress the heat generation of the motor, the copper loss due to the current value can be reduced, but the iron loss cannot be suppressed, so that heat generation occurs.

そこで、鉄損の問題解決のために図１１に示す、新たに改良を加えた他の励磁回路２００が案出されている（例えば、特許文献１参照）。
この励磁回路２００は、励磁回路１００のデコーダ１２０に新たな出力P1、P2を加えたデコーダ２２０を備えると共に、ＰＷＭ発生装置１５０からの出力とデコーダ出力P1とが入力されてFETaに出力を行うＡＮＤ回路２７１と、当該ＡＮＤ回路２７１の出力を反転してFETbに入力するＮＯＴ回路２７２と、ＰＷＭ発生装置１５０からの出力を反転するＮＯＴ回路２７３と、ＮＯＴ回路２７３からの出力とデコーダ出力P2とが入力されてFETcに出力を行うＡＮＤ回路２７４と、当該ＡＮＤ回路２７４の出力を反転してFETdに入力するＮＯＴ回路２７５とを備える点が励磁回路１００と異なっている。 Therefore, another exciting circuit 200 with a new improvement shown in FIG. 11 for solving the iron loss problem has been devised (see, for example, Patent Document 1).
The excitation circuit 200 includes a decoder 220 in which new outputs P1 and P2 are added to the decoder 120 of the excitation circuit 100, and an AND that outputs the output from the PWM generator 150 and the decoder output P1 to the FETa. A circuit 271, a NOT circuit 272 that inverts the output of the AND circuit 271 and inputs it to the FETb, a NOT circuit 273 that inverts an output from the PWM generator 150, an output from the NOT circuit 273, and a decoder output P2. The excitation circuit 100 is different from the excitation circuit 100 in that it includes an AND circuit 274 that inputs and outputs to the FETc, and a NOT circuit 275 that inverts the output of the AND circuit 274 and inputs it to the FETd.

図１２はデコーダ２２０のＡ〜Ｄポートの各種の入力コードに対応する出力を示す対応表の図である。
モータ駆動中のripple信号(Ｄへの入力コード)は「0」になっており、この入力に対してデコーダ２２０は、P1,P2出力を「1」とする。これにより、上述の論理回路構成の場合、最終段のＡＮＤ回路２７１、２７４はＰＷＭ信号をそのまま通すため、全てのFETa〜FETdはON/OFFを繰り返すことになる。
図１３（Ａ）に示すようにFETa、FETdがON、FETb、FETcがOFFの時電流が矢印Ｆ１方向に流れているとすれば、図１３（Ｂ）のようにFETa、FETdがOFF、FETb、FETcがONとなったとき電流は矢印Ｂ１の様にアース（GND）から電源（Vcc）に向かって流れる（以下、図１３（Ａ）（Ｂ）の状態を交互に取ることを通常制御又は第一の制御と称する）。 FIG. 12 is a correspondence table showing outputs corresponding to various input codes of the A to D ports of the decoder 220.
The ripple signal (input code to D) during motor driving is “0”, and the decoder 220 sets the P1 and P2 outputs to “1” for this input. As a result, in the case of the above-described logic circuit configuration, the AND circuits 271 and 274 at the final stage pass the PWM signal as it is, so that all the FETa to FETd repeat ON / OFF.
As shown in FIG. 13A, when FETa, FETd are ON, FETb, and FETc are OFF, if the current flows in the direction of arrow F1, FETa and FETd are OFF and FETb as shown in FIG. When FETc is turned on, the current flows from the ground (GND) to the power supply (Vcc) as indicated by an arrow B1 (hereinafter, normal control of taking the states shown in FIGS. 13A and 13B alternately) (Referred to as first control).

また、モータ停止中はripple信号が「1」となり、これに対してデコーダ２２０は、電流が＋方向（OUT出力がC0H、E0H）のとき、P1=「1」、P2=「0」、また、電流が0（OUT出力が80H）のときP1=「0」、P2=「0」、電流方向が−方向（OUT出力が40H、20H）の時はP1=「0」、P2=「1」の出力を行う。
電流が＋方向のときすなわち図１４（Ａ）ではP1=「1」であり、FETaとFETbはON/OFFを繰り返しているが、P2=「0」のためFETcはOFF、FETdはONに固定される。
図１４（Ａ）のようにFETaがON,FETbがOFFの時には電流はＦ１の向きに流れるが、FETaがOFF、FETbがONとなったときには図１４（Ｂ）のように電流は電源には帰らず、FETb,FETdを通り、矢印Ｂ２のように還流する。このとき、図１３（Ｂ）のように電流の流れを妨げるような逆向きの電圧は加わらないため、電流の減少は図１５のように非常に穏やかになる。
電流の変化分（電流リップル）は図１０と比べ非常に小さいものとなる（以下、これを「リップルオフ制御」又は第二の制御と称する）。これによりモータの鉄損による発熱は小さなものとなる。 In addition, the ripple signal becomes “1” while the motor is stopped. On the other hand, when the current is in the positive direction (OUT output is C0H, E0H), P1 = “1”, P2 = “0”, When the current is 0 (OUT output is 80H), P1 = "0", P2 = "0", when the current direction is-direction (OUT output 40H, 20H), P1 = "0", P2 = "1" Is output.
When the current is in the positive direction, that is, P1 = “1” in FIG. 14A and FETa and FETb repeat ON / OFF, but because P2 = “0”, FETc is OFF and FETd is fixed to ON. Is done.
As shown in FIG. 14A, when FETa is ON and FETb is OFF, the current flows in the direction F1, but when FETa is OFF and FETb is ON, the current is supplied to the power source as shown in FIG. Without returning, it passes through FETb and FETd and recirculates as shown by arrow B2. At this time, a reverse voltage that prevents current flow is not applied as shown in FIG. 13B, so that the current decrease becomes very gentle as shown in FIG.
The change in current (current ripple) is much smaller than that in FIG. 10 (hereinafter referred to as “ripple off control” or second control). As a result, the heat generated by the iron loss of the motor becomes small.

特開２００９−０９５１４８号公報JP 2009-095148 A

しかしながら、このリップルオフ制御について、リップルオフ制御と通常制御との相互の切り替え時に、ステッピングモータが動いてしまうという問題があった。
このステッピングモータが動いてしまう原因は、切り替え時にモータ電流が一時的に変動するためで、これは、リップルオン制御と通常制御との切り替え時に、Ｄ／Ａコンバータ１３０からエラーアンプ１４０に入力される電流指令値が一定のままの場合でも、エラーアンプ１４０の出力値が異なることに原因がある。
例えば、ステッピングモータが停止する場合、通常制御では、その停止位置のステップでの電流の指令値が維持され、モータ電流一定状態の時、エラーアンプ出力はほぼ０となる。つまり、ＰＷＭ信号のONとOFFの割合が同じになるようになっている。モータ電流はＰＷＭオン時の電流上昇度とオフ時の電流減少度の傾きが同じである事からこのようになっている(図１６参照)。
一方、リップルオフ制御の場合、ＰＷＭオフ時の電流減少度の傾きがオン時に比べて穏やかな為、各FETのON/OFFの時間割合が同じだと電流は増加してしまう。この為、電流を一定に保とうと働いて、ONの割合を減らすようにエラーアンプはマイナス（−）の値になる(図１７)。
通常制御からリップルオフ制御へ切り替えた際に、各FETのON−OFF状態は即座に切り替わり、エラーアンプ出力も０からマイナス（−）の値に切り替えを開始するが、応答時間による遅れが存在する為、すぐに切り替わらない。この０からマイナスになるまでの変化期間において、リップルオフ状態にもかかわらず、ＰＷＭ信号のON幅が大きすぎる為、電流が急増してしまう。その後、エラーアンプがマイナスに切り替わると電流も元に戻るが、この急増時の電流変化時にモータが動いてしまう(図１８のＳ)。
なお、通常制御からリップルオフ制御の切り替えは、モータが既に停止した状態で行われることが多い。つまり、いずれかのステップに維持した状態で制御の切り替えが行われるが、そのようにステップが推移していない場合でも、上記のように電流の急激な変化が発生すると、もう一方のＢ相コイルとの間で励磁状態のバランスが崩れ、モータに微小な動作が発生してしまう。
また、同様の事が、リップルオフ制御から通常制御への切り替えにおいても発生するといった問題があった(図１８のＤ)。 However, the ripple-off control has a problem that the stepping motor moves when switching between the ripple-off control and the normal control.
The reason why the stepping motor moves is that the motor current fluctuates temporarily at the time of switching. This is input from the D / A converter 130 to the error amplifier 140 at the time of switching between the ripple-on control and the normal control. Even when the current command value remains constant, the output value of the error amplifier 140 is different.
For example, when the stepping motor stops, in normal control, the current command value at the stop position step is maintained, and the error amplifier output becomes almost zero when the motor current is constant. In other words, the ratio of ON and OFF of the PWM signal is the same. The motor current is in this way because the slope of the current rise when PWM is on and the slope of the current decrease when off are the same (see FIG. 16).
On the other hand, in the case of ripple-off control, the slope of the current decrease when PWM is off is gentler than that when on, so that the current increases if the ON / OFF time ratio of each FET is the same. Therefore, the error amplifier becomes a negative (−) value so as to reduce the ON ratio by working to keep the current constant (FIG. 17).
When switching from normal control to ripple-off control, the ON-OFF state of each FET is switched immediately, and the error amplifier output also starts switching from 0 to a negative (-) value, but there is a delay due to the response time. Therefore, it does not switch immediately. In the change period from 0 to minus, the PWM signal has an ON width that is too large in spite of the ripple-off state, so that the current increases rapidly. Thereafter, when the error amplifier is switched to minus, the current returns to the original, but the motor moves when the current changes at the time of the rapid increase (S in FIG. 18).
Note that switching from normal control to ripple off control is often performed in a state where the motor has already stopped. In other words, the control is switched in a state where it is maintained in one of the steps, but even if the step does not change as described above, if a sudden change in current occurs as described above, the other B-phase coil The balance of the excitation state is lost between the motor and the motor, and a minute operation occurs in the motor.
Further, there is a problem that the same thing occurs when switching from ripple off control to normal control (D in FIG. 18).

本発明は、制御切替時のステッピングモータの誤動作を抑止することをその目的とする。 An object of the present invention is to suppress malfunction of a stepping motor at the time of control switching.

請求項１記載の発明は、ステッピングモータのコイルの一端部を電源側とアース側とにそれぞれ接続する第一と第二のスイッチング素子と前記コイルの他端部を前記電源側とアース側とにそれぞれ接続する第三と第四のスイッチング素子とを備えるＨブリッジ回路と、
前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することで当該コイルに流れる電流を一定の電流に制御する駆動回路と、を前記ステッピングモータのコイルごとに備え、前記各駆動回路は、前記コイルの電流を検出する電流検出手段と、前記コイルに流れる電流値を定めるための電流指令値と前記電流検出手段による検出電流値との差に応じた信号出力を行うエラーアンプと、前記エラーアンプの信号出力に基づいてＯＮとＯＦＦの比率を定めたスイッチング信号を生成するスイッチング信号生成手段とを備え、前記スイッチング信号に基づいて、前記第一及び第四のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うと共にこれらと反転したタイミングで前記第二及び第三のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行う第一の制御と、前記スイッチング信号に基づいて、前記第一と第二のスイッチング素子とを互いに反転したタイミングでＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うと共に前記第三のスイッチング素子をＯＦＦ、前記第四のスイッチング素子をＯＮに固定する第二の制御とを択一的に実行して前記各コイルの１−２相励磁を行うステッピングモータの駆動装置において、前記二つの制御の切り替えの際に、前記第一及び第三のスイッチング素子をＯＦＦ、前記第二及び第四のスイッチング素子をＯＮに固定すると共に切り替えにより前記エラーアンプに生じる出力の増加又は減少に合わせて電流指令値を一時的に増加又は減少させて前記エラーアンプに入力する第三の制御を介在させることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the first and second switching elements for connecting one end of the coil of the stepping motor to the power supply side and the ground side, respectively, and the other end of the coil to the power supply side and the ground side, respectively. An H-bridge circuit comprising third and fourth switching elements respectively connected;
A drive circuit that controls the current flowing in the coil to a constant current by controlling ON / OFF of the switching element, and each of the drive circuits detects the current of the coil. Based on the current detection means that performs, a signal output according to a difference between a current command value for determining a current value flowing through the coil and a current value detected by the current detection means, and a signal output of the error amplifier Switching signal generating means for generating a switching signal having a ratio between ON and OFF, and based on the switching signal, the first and fourth switching elements are switched ON / OFF and inverted. First control for switching ON / OFF of the second and third switching elements at the same timing, Based on the switching signal, the first switching element and the second switching element are turned ON / OFF at the inverted timing, the third switching element is turned OFF, and the fourth switching element is fixed ON. In the stepping motor driving apparatus that performs the 1-2 phase excitation of each coil by selectively executing the second control, the first and third switching are performed when the two controls are switched. The element is turned OFF, the second and fourth switching elements are fixed to ON, and the current command value is temporarily increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the output generated in the error amplifier by switching to the error amplifier. It is characterized by interposing a third control to be input.

請求項１記載の発明では、通常制御とリップル制御の切り替えの際に、第一及び第三のスイッチング素子をＯＦＦ、第二及び第四のスイッチング素子をＯＮに固定すると共に切り替えによりエラーアンプに生じる出力の増加又は減少に合わせて電流指令値を一時的に増加又は減少させてエラーアンプに入力する第三の制御を介在させているので、エラーアンプにおけるフィードバックでの応答遅れの影響を回避することができ、スイッチング素子が制御の切り替えに伴うデューティー比の切り替えの遅れを排除できるので、モータの誤動作を防止することが可能となる。 According to the first aspect of the invention, when switching between normal control and ripple control, the first and third switching elements are fixed to OFF, the second and fourth switching elements are fixed to ON, and the error amplifier is generated by switching. Since the third control to input to the error amplifier by temporarily increasing or decreasing the current command value according to the increase or decrease of the output is interposed, avoid the influence of response delay in feedback in the error amplifier. Since the switching element can eliminate the delay in switching the duty ratio due to the control switching, it is possible to prevent malfunction of the motor.

本発明の実施形態たるステッピングモータの駆動装置が接続されたステッピングモータの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the stepping motor to which the drive device of the stepping motor which is embodiment of this invention was connected. ステッピングモータのコイルと電源装置とを接続する励磁回路の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the excitation circuit which connects the coil of a stepping motor, and a power supply device. デコーダへの入力コードと、デコーダから出力される電流指令値並びに信号Ｐ１、Ｐ２との対応関係を示すテーブルである。4 is a table showing a correspondence relationship between an input code to a decoder, a current command value output from the decoder, and signals P1 and P2. 駆動装置の行う制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control which a drive device performs. 通常制御からリップルオフ制御への切り替えにおけるエラーアンプ出力、モータ電流、電流指令値の変化を示す線図である。It is a diagram showing changes in error amplifier output, motor current, and current command value in switching from normal control to ripple off control. リップルオフ制御から通常制御への切り替えにおけるエラーアンプ出力、モータ電流、電流指令値の変化を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing changes in error amplifier output, motor current, and current command value in switching from ripple-off control to normal control. ２相ステッピングモータの１−２相励磁方式での各ステップにおける電流値を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric current value in each step by the 1-2 phase excitation system of a two-phase stepping motor. 従来の励磁回路の構成図である。It is a block diagram of the conventional excitation circuit. デコーダのＡ〜Ｄポートの各種の入力コードに対応する出力を示す対応表の図である。It is a figure of the corresponding | compatible table which shows the output corresponding to the various input codes of the A-D port of a decoder. 電流方向とFETのON、OFFとの関係を示す線図であり、図１０（Ａ）はステップ０，１，２、図１０（Ｂ）はステップ３，７、図１０（Ｃ）はステップ４，５，６に対応している。FIG. 10A is a diagram showing the relationship between the current direction and FET ON / OFF. FIG. 10A is Steps 0, 1 and 2, FIG. 10B is Steps 3 and 7, and FIG. , 5 and 6. 他の従来の励磁回路の構成図である。It is a block diagram of the other conventional excitation circuit. デコーダのＡ〜Ｄポートの各種の入力コードに対応する出力を示す対応表の図である。It is a figure of the corresponding | compatible table which shows the output corresponding to the various input codes of the A-D port of a decoder. 図１３（Ａ）はＨブリッジ回路の各ＦＥＴに対する通常制御において交互に行われる一方の接続状態を示し、図１３（Ｂ）は他方の接続状態を示す。FIG. 13A shows one connection state alternately performed in the normal control for each FET of the H-bridge circuit, and FIG. 13B shows the other connection state. 図１４（Ａ）はＨブリッジ回路の各ＦＥＴに対するリップルオフ制御において交互に行われる一方の接続状態を示し、図１４（Ｂ）は他方の接続状態を示す。FIG. 14A shows one connection state alternately performed in the ripple-off control for each FET of the H-bridge circuit, and FIG. 14B shows the other connection state. リップルオフ制御における電流変化を示す線図である。It is a diagram which shows the electric current change in ripple-off control. 通常制御における三角波とＰＷＭ信号から形成されるモータ電流波形を示す線図である。It is a diagram which shows the motor current waveform formed from the triangular wave and PWM signal in normal control. リップルオフ制御における三角波とＰＷＭ信号から形成されるモータ電流波形を示す線図である。It is a diagram which shows the motor current waveform formed from the triangular wave and PWM signal in ripple-off control. 通常制御からリップルオフ制御の切り替え時におけるモータ電流の上昇を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the raise of the motor current at the time of switching from normal control to ripple-off control. リップルオフ制御から通常制御の切り替え時におけるモータ電流の上昇を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the raise of the motor current at the time of switching from ripple-off control to normal control.

（本発明によるミシンのステッピングモータの駆動装置の全体構成）
図１は本発明の実施形態たる駆動装置７が接続されたステッピングモータ１の構成を示す説明図である。以下、図１から図６に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態たるステッピングモータ１の駆動装置７は、ステッピングモータ１のＡ相及びＢ相の各コイル４，５ごとに設けられた励磁回路１０と、各励磁回路１０を通じてステッピングモータ１の１−２相励磁による駆動制御を行う制御回路４０とを備えている。 (Whole structure of the stepping motor driving device of the sewing machine according to the present invention)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a stepping motor 1 to which a driving device 7 according to an embodiment of the present invention is connected. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The driving device 7 for the stepping motor 1 according to the embodiment of the present invention includes an excitation circuit 10 provided for each of the A-phase and B-phase coils 4 and 5 of the stepping motor 1, and one stepping motor 1 through each excitation circuit 10. And a control circuit 40 that performs drive control by -2 phase excitation.

（ステッピングモータ）
ステッピングモータ１は、当該ステッピングモータ１の回転軸と連結されて回転可能に設けられた円柱状の回転子２と、回転子２の周囲に設けられた円筒状の固定子３と、固定子３の内周部において回転子２に近接する方向に突出して設けられた芯部３ａ、３ｂに巻きつけられて、後述する励磁回路１０による電流制御によって励磁されて回転子２の回転角度を変更／維持するコイル４，５とを備えている。なお、各コイル４，５は簡略化して図示しているが、実際には、それぞれ複数のコイルからなり、それらは回転子２の周囲に直列且つ均一間隔で交互に配置されている。 (Stepping motor)
The stepping motor 1 includes a columnar rotor 2 that is connected to a rotation shaft of the stepping motor 1 and is rotatably provided, a cylindrical stator 3 that is provided around the rotor 2, and a stator 3. Is wound around cores 3a and 3b provided so as to protrude in the direction approaching the rotor 2 at the inner periphery of the rotor, and is excited by current control by an excitation circuit 10 to be described later to change the rotation angle of the rotor 2. The coils 4 and 5 to maintain are provided. Although the coils 4 and 5 are illustrated in a simplified manner, actually, each of the coils 4 includes a plurality of coils, which are alternately arranged in series around the rotor 2 at regular intervals.

回転子２は、永久磁石等の磁性体であり、図示しないステッピングモータ１の回転軸に連結されて回転可能に支持されている。固定子３は、回転子２の周囲に設けられた円筒状の磁性材料（例えば鉄）であり、その内周部に回転子２に近接する方向に突出して設けられた芯部３ａ〜３ｄが設けられている。
コイル４，５は、芯部３ａ、３ｂに巻きつけられた巻線であり、後述する励磁回路１０によって電流が流されることによって励磁されて電磁石として機能する。このときコイル４，５は各励磁回路１０を通じて制御回路４０により電流制御が行われ、当該制御によりそれぞれが半位相ずらして８つのステップ（ステップ０〜７とする：図７参照）で推移させることにより、ステッピングモータ１の回転駆動が行われるようになっている。 The rotor 2 is a magnetic body such as a permanent magnet, and is connected to a rotating shaft of a stepping motor 1 (not shown) and rotatably supported. The stator 3 is a cylindrical magnetic material (for example, iron) provided around the rotor 2, and cores 3 a to 3 d that are provided on the inner periphery of the stator 3 so as to protrude toward the rotor 2. Is provided.
The coils 4 and 5 are windings wound around the core portions 3a and 3b, and are excited when a current is passed through an excitation circuit 10 described later to function as an electromagnet. At this time, the coils 4 and 5 are subjected to current control by the control circuit 40 through the respective excitation circuits 10, and each of them is shifted in half steps by 8 steps (steps 0 to 7: see FIG. 7). Thus, the stepping motor 1 is rotationally driven.

（ステッピングモータの駆動装置）
次に、ステッピングモータの駆動装置７について詳細に説明する。
ステッピングモータの駆動装置７は、ステッピングモータ１の駆動／停止及び回転角度を制御する。ステッピングモータの駆動装置７は、図１に示すように、ステッピングモータ１のコイル４，５のそれぞれに設けられてコイル４，５に流れる電流の制御を行う二つの励磁回路１０，１０と、ステッピングモータ１の駆動／停止制御及び回転角度制御を行う制御回路４０と、を備えている。なお、各コイル４，５の励磁回路１０はいずれも同一の構成からなるのでコイル４の励磁回路１０のみについて説明を行うこととする。 (Stepping motor drive unit)
Next, the stepping motor driving device 7 will be described in detail.
The stepping motor driving device 7 controls the driving / stopping and rotation angle of the stepping motor 1. As shown in FIG. 1, the stepping motor driving device 7 includes two excitation circuits 10 and 10 that are provided in the coils 4 and 5 of the stepping motor 1 and that control the current flowing in the coils 4 and 5, respectively, And a control circuit 40 that performs drive / stop control and rotation angle control of the motor 1. Since the excitation circuits 10 of the coils 4 and 5 have the same configuration, only the excitation circuit 10 of the coil 4 will be described.

図２はステッピングモータのコイル４と電源装置６とを接続する励磁回路１０の構成を示す回路図である。
かかる励磁回路１０において、前述した励磁回路２００と同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略するものとする。
励磁回路１０は、コイル４の一端部を電源側とアース側とにそれぞれ接続する第一と第二のスイッチング素子としてのFETa及びFETbと、コイル４の他端部を電源側とアース側とにそれぞれ接続する第三と第四のスイッチング素子としてのFETc及びFETdとを備えるＨブリッジ回路１８０と、各FETa〜FETdのＯＮとＯＦＦとを制御することで当該コイル４に流れる電流を一定の電流に制御する駆動回路３０とを備えている。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an excitation circuit 10 that connects the coil 4 of the stepping motor and the power supply device 6.
In the excitation circuit 10, the same components as those of the excitation circuit 200 described above are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
The excitation circuit 10 includes FETa and FETb as first and second switching elements that connect one end of the coil 4 to the power supply side and the ground side, respectively, and the other end of the coil 4 to the power supply side and the ground side. The H bridge circuit 180 having FETc and FETd as third and fourth switching elements connected to each other, and the ON / OFF of each FETa to FETd are controlled to make the current flowing through the coil 4 constant. And a drive circuit 30 to be controlled.

FETa〜FETdは所謂３端子の電界効果トランジスタであり、FETa、FETbの一方の電極がコイル４の一端と、FETc、FETdの一方の電極がコイル４の他端と接続されている。また、FETa、FETcの他方の電極が電源側と、FETb、FETdの他方の電極がアースと接続されている。つまり、コイル４とFETa〜FETdとによってＨブリッジ回路が構成されている。
また、FETa〜FETdが各種の論理回路２７１〜２７５を介して駆動回路３０のＰＷＭ発生装置１５０と接続されていること、FETa〜FETdにはそれぞれダイオード１８３〜１８６が並列接続されていることは前述した通りである。なお、FETa〜FETdは双方向の通電が可能である。 FETa to FETd are so-called three-terminal field effect transistors, and one electrode of FETa and FETb is connected to one end of the coil 4 and one electrode of FETc and FETd is connected to the other end of the coil 4. The other electrodes of FETa and FETc are connected to the power supply side, and the other electrodes of FETb and FETd are connected to the ground. That is, the coil 4 and FETa to FETd constitute an H bridge circuit.
Further, the fact that FETa to FETd are connected to the PWM generator 150 of the drive circuit 30 via various logic circuits 271 to 275, and that the diodes 183 to 186 are connected in parallel to the FETa to FETd, respectively. That's right. FETa to FETd can be energized bidirectionally.

（駆動回路）
駆動回路３０は、制御回路４０によって出力されたパルス信号と方向信号とを受信して３ビットのコードを出力するカウンタ１１０と、カウンタ１１０からの出力コードと制御回路４０によって出力されたripple信号とから８ビットの電流指令値とFETa〜FETdのＯＮとＯＦＦの制御を行うための信号Ｐ１、Ｐ２とを出力するデコーダ２０と、デコーダ２０による電流指令値をアナログ値に変換するＤ／Ａコンバータ１３０と、コイル４に直接で接続された電流検出手段１８２と、電流指令値に対する電流検出手段１８２による検出電流値の偏差を所定のゲインで出力するエラーアンプ１４０と、所定の周波数で三角波を出力する三角波発生回路１６０と、エラーアンプ１４０の出力が三角波を上回る比率をONの比率としてスイッチング信号としてのＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ出力回路１５０とを備えている。上記ＰＷＭ出力回路１５０と三角波発生回路１６０とは、エラーアンプ１４０の信号出力に基づいてＯＮとＯＦＦの比率を定めたスイッチング信号であるＰＷＭ信号を生成するスイッチング信号生成手段として機能するものである。
また、ＰＷＭ出力回路１５０から各FETa〜FETdまで間に設けられた各論理回路２７１〜２７５の接続配置は前述した励磁回路２００と同じである。 (Drive circuit)
The drive circuit 30 receives the pulse signal and the direction signal output from the control circuit 40 and outputs a 3-bit code, the output code from the counter 110 and the ripple signal output from the control circuit 40 8 outputs a current command value of 8 bits and signals P1 and P2 for controlling ON and OFF of FETa to FETd, and a D / A converter 130 for converting the current command value by the decoder 20 into an analog value. A current detecting unit 182 directly connected to the coil 4, an error amplifier 140 that outputs a deviation of the detected current value by the current detecting unit 182 with respect to the current command value at a predetermined gain, and a triangular wave at a predetermined frequency. The ratio of the triangular wave generation circuit 160 and the output of the error amplifier 140 exceeding the triangular wave is set to the ON ratio as a switching signal. And a PWM output circuit 150 for outputting a PWM signal. The PWM output circuit 150 and the triangular wave generation circuit 160 function as switching signal generation means for generating a PWM signal that is a switching signal with a ratio of ON and OFF determined based on the signal output of the error amplifier 140.
The connection arrangement of the logic circuits 271 to 275 provided between the PWM output circuit 150 and the FETa to FETd is the same as that of the excitation circuit 200 described above.

まず、制御回路４０について詳細に説明する。
制御回路４０は、ステッピングモータ１の駆動／停止制御及び回転角度の制御するための各種の処理を行う。制御回路４０は、カウンタ１１０に対してパルス信号と方向信号を出力すると共に、デコーダ２０に対してripple信号とPOFF信号とを出力する。
パルス信号は、パルスモータ１のステップの遷移タイミングを示す信号であり、方向信号はステッピングモータ１の回転方向を示す信号である。
ripple信号は、第一の制御としての通常制御と第二の制御としてのリップルオフ制御のいずれを実行するかを指令する信号である。
なお、通常制御は、ＰＷＭ信号に基づいて、FETa及びFETdのＯＮ／ＯＦＦ切り替えを同時に行うと共に、これらと反転したタイミングでFETb及びFETcのＯＮ／ＯＦＦ切り替えを同時に行う制御であり、具体的には前述した図１３に示す制御である。
また、リップル制御は、ＰＷＭ信号に基づいて、FETa及びFETbとを互いに反転したタイミングでＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うと共にFETcをＯＦＦ、FETdをＯＮに固定する制御であり、具体的には前述した図１４に示す制御である。 First, the control circuit 40 will be described in detail.
The control circuit 40 performs various processes for controlling the driving / stopping of the stepping motor 1 and the rotation angle. The control circuit 40 outputs a pulse signal and a direction signal to the counter 110 and outputs a ripple signal and a POFF signal to the decoder 20.
The pulse signal is a signal indicating the step transition timing of the pulse motor 1, and the direction signal is a signal indicating the rotation direction of the stepping motor 1.
The ripple signal is a signal for instructing which of normal control as the first control and ripple off control as the second control is executed.
In addition, normal control is control which performs ON / OFF switching of FETa and FETd at the same time based on the PWM signal, and simultaneously performs ON / OFF switching of FETb and FETc at the timing reversed to these, specifically, This is the control shown in FIG.
The ripple control is a control for switching ON / OFF at the timing of reversing the FETa and the FETb based on the PWM signal, fixing the FETc OFF, and fixing the FETd ON. This is the control shown in FIG.

POFF信号は、通常制御からリップルオフ制御への切り替え時又はリップルオフ制御から通常制御への切り替え時に介在する制御であって、FETa及びFETcをＯＦＦ、FETb及びFETdをＯＮに固定すると共に切り替え直前の電流指令値に応じて＋方向又は−方向最大の電流指令値をエラーアンプ１４０に入力する中間制御（第三の制御）を実行させる信号である。
かかる中間制御は、例えば、通常制御からリップルオフ制御に切り替える際に、FETa及びFETcをＯＦＦ、FETb及びFETdをＯＮに固定することにより、それまで通電されていたコイル４を流れる電流がアース側で還流した状態となり、損失がないので徐々に電流が0に向かって減衰する状態となる（以下、フリー状態という）。そして、フリー状態への切り替えと同時に、通常制御からリップルオフ制御への切り替え又はリップルオフ制御から通常制御への切り替えの際にエラーアンプ１４０に生じる出力の増加又は減少の変化に合わせて、電流指令値を一時的に増加又は減少させるように制御される。
即ち、通常制御からリップルオフ制御への切り替えを行う場合であって、切り替え時におけるコイル４への電流が正極の場合には、エラーアンプ１４０はその出力値を低減してＰＷＭ信号のデューティー比を低減させる必要があるので、中間制御での電流指令値は減少される。なお、この実施例では、指令範囲内における最小の値（−方向最大指令値）が出力される。また、切り替え時におけるコイル４への電流が負極の場合には、指令範囲内における最大の値（＋方向最大指令値）が出力される。
さらに、リップルオフ制御から通常制御への切り替えを行う場合であって、切り替え時におけるコイル４への電流が正極の場合には、エラーアンプ１４０はその出力値を増加してＰＷＭ信号のデューティー比を増加させる必要があるので、中間制御での電流指令値は増加される。なお、この実施例では、指令範囲内における最大の値（＋方向最大指令値）が出力される。また、切り替え時におけるコイル４への電流が負極の場合には、指令範囲内における最小の値（−方向最大指令値）が出力される。
なお、一般には、通常制御からリップルオフ制御への切り替え（その逆の切り替えも同様）は、ステッピングモータ１が停止した状態で行われる。このため、停止位置が、ステッピングモータ１を駆動させるステップ０〜７のいずれであるかに応じて、切り替え時におけるコイル４への電流の極性が決定される。 The POFF signal is a control that is present when switching from normal control to ripple-off control or when switching from ripple-off control to normal control. FETa and FETc are fixed to OFF, FETb and FETd are fixed to ON, and immediately before switching. This is a signal for executing intermediate control (third control) in which the maximum current command value in the + direction or − direction is input to the error amplifier 140 in accordance with the current command value.
In such intermediate control, for example, when switching from normal control to ripple-off control, FETa and FETc are fixed to OFF and FETb and FETd are fixed to ON, so that the current flowing through the coil 4 that has been energized until then is on the ground side. Since there is no loss, the current is gradually attenuated toward 0 (hereinafter referred to as a free state). At the same time as switching to the free state, the current command is changed in accordance with the increase or decrease in the output generated in the error amplifier 140 when switching from normal control to ripple off control or from ripple off control to normal control. It is controlled to temporarily increase or decrease the value.
That is, when switching from normal control to ripple-off control and the current to the coil 4 at the time of switching is positive, the error amplifier 140 reduces the output value and increases the duty ratio of the PWM signal. Since it needs to be reduced, the current command value in the intermediate control is reduced. In this embodiment, the minimum value (−direction maximum command value) within the command range is output. Further, when the current to the coil 4 at the time of switching is negative, the maximum value within the command range (+ direction maximum command value) is output.
Further, when switching from ripple-off control to normal control and the current to the coil 4 at the time of switching is positive, the error amplifier 140 increases its output value to increase the duty ratio of the PWM signal. Since it is necessary to increase, the current command value in the intermediate control is increased. In this embodiment, the maximum value (+ direction maximum command value) within the command range is output. When the current to the coil 4 at the time of switching is negative, the minimum value (−direction maximum command value) within the command range is output.
In general, switching from normal control to ripple-off control (and vice versa) is performed with the stepping motor 1 stopped. For this reason, the polarity of the current to the coil 4 at the time of switching is determined according to which of the steps 0 to 7 for driving the stepping motor 1 is the stop position.

デコーダ２０は、カウンタ１１０によるコードと制御回路４０によって出力されたripple信号及びPOFF信号とにより、８ビットの電流指令値と各ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦパターンを制御する信号Ｐ１、Ｐ２とを出力する。ripple信号はリップルオフ制御の実行の有無を示す信号であり、POFF信号は中間制御の実行の有無を示す信号である。いずれも1ビットの信号で「0」が実行せず、「1」が実行を示す。 The decoder 20 outputs an 8-bit current command value and signals P1 and P2 for controlling the ON / OFF pattern of each FET based on the code from the counter 110 and the ripple signal and the POFF signal output by the control circuit 40. The ripple signal is a signal indicating whether or not the ripple off control is executed, and the POFF signal is a signal indicating whether or not the intermediate control is executed. In either case, a 1-bit signal “0” does not execute and “1” indicates execution.

図３はデコーダ２０への入力コードと、デコーダ２０から出力される電流指令値並びに信号Ｐ１、Ｐ２との対応関係を示すテーブルである。図３の[i]は通常制御の入力内容を示し、[ii]はリップルオフ制御の入力内容を示す。
図３に示す入力コードのうち、Ａ，Ｂ，Ｃはカウンタ１１０から出力される３ビットのコードであり、Ｄはripple信号を示す値である。
デコーダ２０における出力は、POFF＝0の場合とPOFF＝1の場合とで大別されており、POFF＝0の場合には、前述した駆動装置２００のデコーダ２２０と同じ出力を行うので、説明は省略する。
一方、POFF＝1の場合には、中間処理を実行させる出力が行われる。具体的には、デコーダ２０のＤ／Ａコンバータ１３０を通じたエラーアンプ１４０への出力であるOUTでは、通常制御でステップ０〜３においてリップルオフ制御に切り替える場合には一律に00H（−方向最大指令値）を出力し、通常制御でステップ４〜７においてリップルオフ制御に切り替える場合には一律にFFH（＋方向最大指令値）を出力し、リップルオフ制御でステップ０〜３において通常制御に切り替える場合には一律にFFH（＋方向最大指令値）を出力し、リップルオフ制御でステップ４〜７において通常制御に切り替える場合には一律に00H（−方向最大指令値）を出力するようになっている。 FIG. 3 is a table showing the correspondence between the input code to the decoder 20, the current command value output from the decoder 20, and the signals P1 and P2. [I] of FIG. 3 shows the input content of normal control, and [ii] shows the input content of ripple-off control.
Of the input codes shown in FIG. 3, A, B, and C are 3-bit codes output from the counter 110, and D is a value indicating a ripple signal.
The output in the decoder 20 is roughly classified into the case of POFF = 0 and the case of POFF = 1. When POFF = 0, the same output as the decoder 220 of the driving device 200 described above is performed. Omitted.
On the other hand, when POFF = 1, an output for executing intermediate processing is performed. Specifically, at OUT which is an output to the error amplifier 140 through the D / A converter 130 of the decoder 20, when switching to ripple off control in steps 0 to 3 in normal control, it is uniformly 00H (− direction maximum command Value) and when switching to ripple-off control in steps 4 to 7 in normal control, FFH (+ direction maximum command value) is output uniformly, and switching to normal control in steps 0 to 3 in ripple-off control Is uniformly output FFH (+ direction maximum command value), and when switching to normal control in steps 4 to 7 in ripple-off control, 00H (−direction maximum command value) is output uniformly. .

POFF＝1の場合には、一律に信号Ｐ１＝0、Ｐ２＝0に出力が固定されている。これによりＰＷＭ出力回路１５０の出力にかかわらず、FETa＝OFF、FETb＝ON、FETc＝ON、FETd＝OFFに固定されるようになっている。 When POFF = 1, the output is uniformly fixed to signals P1 = 0 and P2 = 0. Thus, regardless of the output of the PWM output circuit 150, FETa = OFF, FETb = ON, FETc = ON, and FETd = OFF are fixed.

（駆動装置の制御）
以上の構成において、図４に示す制御フローチャートに基づいて説明する。
まず、（１）通常制御→リップルオフ制御への切り替えの場合で電流方向が＋方向（図３の[i]のステップの場合）について説明する。
まず、制御回路４０からデコーダ２０の入力POFFに１が入力されると（ステップＳ１）、図３の真理値表に示すようにデコーダ２０への入力コードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとは無関係に出力Ｐ１、Ｐ２から「0」が出力される（ステップＳ２）。これによりFETa、FETcがOFFとなり、電源から遮断される。この電源から遮断されている期間を「フリー状態」と称す（図５参照）。このフリー状態では、電源から電流は供給されず、ステッピングモータ１のコイル４に流れる電流はＨブリッジ回路１８０内を還流し、そのままの値を維持し続けようとする。 (Control of drive unit)
The above configuration will be described based on the control flowchart shown in FIG.
First, (1) in the case of switching from normal control to ripple off control, the current direction will be described in the positive direction (in the case of step [i] in FIG. 3).
First, when 1 is input from the control circuit 40 to the input POFF of the decoder 20 (step S1), the input codes A, B, C, and D to the decoder 20 are irrelevant as shown in the truth table of FIG. “0” is output from the outputs P1 and P2 (step S2). As a result, FETa and FETc are turned off and cut off from the power source. The period during which the power is cut off is referred to as “free state” (see FIG. 5). In this free state, no current is supplied from the power source, and the current flowing through the coil 4 of the stepping motor 1 recirculates in the H bridge circuit 180 and tries to keep the value as it is.

次に、デコーダ２０は、現在の制御が「通常制御」か「リップルオフ制御」か判定する。即ち、入力コードＤは「0」であれば通常制御、「1」であればリップル制御を示すので、入力コードＤの入力が行われると（ステップＳ３）、デコーダ２０は入力コードＤの値から現在の制御を判定する（ステップＳ４）。
その結果、「通常制御」と判定されると、デコーダ２０は、電流方向が＋方向か−方向か判定する。即ち、入力コードＡが「0」であれば＋方向、「1」であれば−方向を示すので、入力コードＡの入力が行われると（ステップＳ５）、デコーダ２０は入力コードＡの値から電流方向を判定する（ステップＳ６）。 Next, the decoder 20 determines whether the current control is “normal control” or “ripple off control”. That is, if the input code D is “0”, normal control is indicated, and if it is “1”, ripple control is indicated. When the input code D is input (step S3), the decoder 20 determines from the value of the input code D. The current control is determined (step S4).
As a result, when “normal control” is determined, the decoder 20 determines whether the current direction is the + direction or the − direction. That is, if the input code A is “0”, it indicates the + direction, and if it is “1”, it indicates the − direction. Therefore, when the input code A is input (step S5), the decoder 20 determines from the value of the input code A. The current direction is determined (step S6).

電流方向が＋方向と判定されると、デコーダ２０は指令出力ＯＵＴから「00H」（−方向最大指令値）を出力する（ステップＳ７：図５参照）。この時、指令出力に対して、電流は増えないのでエラーアンプ１４０の出力は−方向に増大し、リップルオフ制御時のエラーアンプ１４０の出力値と同じになるまで、デコーダ２０は指令出力ＯＵＴから「00H」の出力を継続する。なお、この継続時間は、−方向最大指令値の出力により、エラーアンプ１４０がリップルオフ制御時の出力値と同じ値になるまでに必要な時間を試験的に求めるなどして適宜設定することが望ましい。 When it is determined that the current direction is the + direction, the decoder 20 outputs “00H” (−direction maximum command value) from the command output OUT (see step S7: FIG. 5). At this time, since the current does not increase with respect to the command output, the output of the error amplifier 140 increases in the negative direction, and the decoder 20 starts from the command output OUT until it becomes the same as the output value of the error amplifier 140 during the ripple-off control. Continue outputting “00H”. This duration time can be appropriately set by, for example, experimentally obtaining the time required until the error amplifier 140 becomes the same value as the output value at the time of ripple off control by the output of the maximum negative direction command value. desirable.

その後、制御回路４０は入力コードＤへのripple信号を「1」に切り替えると共に（ステップＳ８）、POFF信号を「0」に切り替え、フリー状態からリップルオフ制御への切り替えが行われる（ステップＳ９）。
このとき、エラーアンプ１４０の出力値は変化しないので、ＰＷＭ信号も変化しない。このためリップルオフに切り替えた時のモータ電流は変化しない為、モータの誤動作を防止することが可能となる。 Thereafter, the control circuit 40 switches the ripple signal to the input code D to “1” (step S8), switches the POFF signal to “0”, and switches from the free state to the ripple-off control (step S9). .
At this time, since the output value of the error amplifier 140 does not change, the PWM signal also does not change. For this reason, since the motor current does not change when the ripple is switched off, it is possible to prevent malfunction of the motor.

なお、電流方向が−方向の状態で、通常制御→リップルオフ制御への切り替えが行われる場合には、ステップＳ６の電流方向の判定において、電流方向が−方向と判定され、デコーダ２０は指令出力ＯＵＴから「FFH」（＋方向最大指令値）を出力する（ステップＳ１０）。 When switching from normal control to ripple off control is performed in a state where the current direction is in the-direction, the current direction is determined as the-direction in the determination of the current direction in step S6, and the decoder 20 outputs a command output. “FFH” (+ direction maximum command value) is output from OUT (step S10).

次に、（２）リップルオフ制御→通常制御への切り替えの場合で電流方向が＋方向（図３の[ii]のステップの場合）について説明する。
ステップＳ１〜Ｓ４までは（１）通常制御→リップルオフ制御の場合と同様である。
デコーダ２０により入力コードＤの値から現在の制御の判定が行われると（ステップＳ４）、Ｄ＝1なので、「リップルオフ制御」と判定される、デコーダ２０は、電流方向が＋方向か−方向か判定する。入力コードＡの入力が行われると（ステップＳ１０）、さらに、入力コードＡの値から電流方向が判定される（ステップＳ１２）。
この場合、電流方向が＋方向と判定され、デコーダ２０は指令出力ＯＵＴから「FFH」（＋方向最大指令値）を出力する（ステップＳ１３：図６参照）。この時、指令出力に対して、電流は減らないのでエラーアンプ１４０の出力は＋方向に増大し、リップルオフ制御時のエラーアンプ１４０の出力値と同じになるまで、デコーダ２０は指令出力ＯＵＴから「FFH」の出力を継続する。なお、この継続時間も、試験などにより適宜設定することが望ましい。 Next, (2) the case where the current direction is the + direction (in the case of step [ii] in FIG. 3) in the case of switching from ripple-off control to normal control will be described.
Steps S1 to S4 are the same as (1) normal control → ripple off control.
When the decoder 20 determines the current control from the value of the input code D (step S4), since D = 1, it is determined that “ripple off control”. The decoder 20 determines whether the current direction is the positive direction or the negative direction. To determine. When the input code A is input (step S10), the current direction is further determined from the value of the input code A (step S12).
In this case, it is determined that the current direction is the + direction, and the decoder 20 outputs “FFH” (+ direction maximum command value) from the command output OUT (see step S13: FIG. 6). At this time, since the current does not decrease with respect to the command output, the output of the error amplifier 140 increases in the + direction, and the decoder 20 starts from the command output OUT until it becomes the same as the output value of the error amplifier 140 during the ripple-off control. Continue to output “FFH”. It is desirable to set this duration as appropriate by testing or the like.

その後、制御回路４０は入力コードＤへのripple信号を「0」に切り替えると共に（ステップＳ１４）、POFF信号を「0」に切り替え、フリー状態から通常制御への切り替えが行われる（ステップＳ９）。
このとき、エラーアンプ１４０の出力値は変化しないので、ＰＷＭ信号も変化しない。このため通常制御に切り替えた時のモータ電流は変化しない為、モータの誤動作を防止することが可能となる。 Thereafter, the control circuit 40 switches the ripple signal to the input code D to “0” (step S14), switches the POFF signal to “0”, and switches from the free state to the normal control (step S9).
At this time, since the output value of the error amplifier 140 does not change, the PWM signal also does not change. For this reason, since the motor current does not change when switching to normal control, it is possible to prevent malfunction of the motor.

なお、電流方向が−方向の状態で、リップルオフ制御→通常制御への切り替えが行われる場合には、ステップＳ１２の電流方向の判定において、電流方向が−方向と判定され、デコーダ２０は指令出力ＯＵＴから「00H」（−方向最大指令値）を出力する（ステップＳ１５）。 When switching from ripple-off control to normal control is performed in the state where the current direction is in the negative direction, the current direction is determined as the negative direction in the determination of the current direction in step S12, and the decoder 20 outputs a command output. “00H” (−direction maximum command value) is output from OUT (step S15).

１ステッピングモータ
４Ａ相コイル
５Ｂ相コイル
３０駆動回路
１４０エラーアンプ
１５０ＰＷＭ発生装置（スイッチング信号生成手段）
１６０三角波発生回路（スイッチング信号生成手段）
１８０Ｈブリッジ回路
１８２電流検出手段
FETa〜FETd（第一〜第四のスイッチング素子） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stepping motor 4 A phase coil 5 B phase coil 30 Drive circuit 140 Error amplifier 150 PWM generator (switching signal production | generation means)
160 Triangular wave generation circuit (switching signal generation means)
180 H bridge circuit 182 Current detection means
FETa to FETd (first to fourth switching elements)

Claims

First and second switching elements that connect one end of the coil of the stepping motor to the power supply side and the ground side, respectively, and third and fourth that connect the other end of the coil to the power supply side and the ground side, respectively. An H-bridge circuit comprising:
A drive circuit for controlling the current flowing in the coil to a constant current by controlling ON / OFF of the switching element, and provided for each coil of the stepping motor;
Each of the drive circuits
Current detecting means for detecting the current of the coil;
An error amplifier that outputs a signal according to a difference between a current command value for determining a current value flowing through the coil and a detected current value by the current detecting unit;
A switching signal generating means for generating a switching signal having a ratio of ON and OFF based on the signal output of the error amplifier;
Based on the switching signal, the first and fourth switching elements are switched ON / OFF, and the second and third switching elements are switched ON / OFF at a timing reversed to the first and fourth switching elements. Control and
Based on the switching signal, the first switching element and the second switching element are turned ON / OFF at the inverted timing, the third switching element is turned OFF, and the fourth switching element is fixed ON. In the stepping motor drive apparatus that performs the 1-2 phase excitation of each of the coils by alternatively executing the second control,
When switching between the two controls, the first and third switching elements are fixed to OFF, the second and fourth switching elements are fixed to ON, and the switching causes an increase or decrease in output generated in the error amplifier. In addition, a stepping motor drive apparatus characterized by interposing a third control for temporarily increasing or decreasing the current command value and inputting the current command value to the error amplifier.