JP2015202014A - stepping motor drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステッピングモータのモータコイルに流れる電流をチョッピングにより制御するステッピングモータ駆動回路に関するものである。 The present invention relates to a stepping motor driving circuit that controls current flowing in a motor coil of a stepping motor by chopping.
一般的なステッピングモータの駆動回路は、モータのモータコイルの一方向に電流を流すように、電源とモータコイルの一端の間及びモータコイルの他端と接地との間に接続された第1のトランジスタ対と、モータコイルの他方向に電流を流すように、電源とモータコイルの他端の間及びモータコイルの一端と接地との間に接続された第2のトランジスタ対を備え、これらのトランジスタ対を所定のタイミングで相補的に動作させることによってモータに回転駆動力を与えるように構成されている(例えば、特許文献1参照。)。 A typical stepping motor drive circuit includes a first circuit connected between a power source and one end of the motor coil and between the other end of the motor coil and the ground so that a current flows in one direction of the motor coil of the motor. A transistor pair and a second transistor pair connected between the power source and the other end of the motor coil and between one end of the motor coil and the ground so that current flows in the other direction of the motor coil. A rotational driving force is applied to the motor by operating the pair in a complementary manner at a predetermined timing (see, for example, Patent Document 1).
上記の駆動回路では、モータコイルに流れる電流値をモニタし、その電流値が所定値を超えたときに電源とモータコイルの間に接続されているトランジスタをオフにしてモータコイルへの電力供給を停止するというチョッピングを行なうことにより、モータコイルで発生した電流を駆動回路内に構成された回路内で消費してモータコイルに流れる電流を一定に制御している。 In the above drive circuit, the current value flowing through the motor coil is monitored, and when the current value exceeds a predetermined value, the transistor connected between the power source and the motor coil is turned off to supply power to the motor coil. By performing chopping to stop, the current generated in the motor coil is consumed in the circuit configured in the drive circuit, and the current flowing in the motor coil is controlled to be constant.
しかし、モータへの負荷が急激に軽くなった場合などは、モータコイルが発電機となってモータコイルに大きな電力が発生し、チョッピング時の駆動回路内の回路ではその電力を消費しきれず、モータの駆動電流の定電流波形が乱れ、騒音が発生したり、ステッピングモータの駆動効率が悪くなったりするなどの原因となる。 However, when the load on the motor suddenly becomes lighter, the motor coil becomes a generator and a large amount of power is generated in the motor coil. The circuit in the drive circuit at the time of chopping cannot consume that power. As a result, the constant current waveform of the drive current is disturbed, causing noise and the drive efficiency of the stepping motor being deteriorated.
そこで、本発明は、ステッピングモータの駆動電流の定電流制御の精度を向上させることを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the accuracy of constant current control of the driving current of a stepping motor.
本発明にかかるステッピングモータ駆動回路は、電源、モータコイル、第1トランジスタ対、第2トランジスタ対、バイパス回路、方向制御回路、チョッピング手段及び回生制御手段を備えている。第1トランジスタ対は、電源、モータコイル及び接地を直列に接続してモータコイルの一方の方向へ電流を流す回路上にモータコイルを挟んで設けられた2つのトランジスタからなり、第2トランジスタ対は、電源、モータコイル及び接地を直列に接続してモータコイルの他方の方向へ電流を流す回路上にモータコイルを挟んで設けられた2つのトランジスタからなる。バイパス回路は、第1トランジスタ対及び前記第2トランジスタ対を構成するトランジスタのそれぞれに対応して設けられ、各トランジスタを介することなく電源とモータコイルとの間又はモータコイルと接地との間を接続する。各バイパス回路のうち電源とモータコイルとの間にあるものはモータコイルから電源側へ流れる電流のみを流し、モータコイルと接地との間にあるものは接地側からモータコイル側への電流のみを流す。方向制御回路は、第1トランジスタ対と第2トランジスタ対のオン/オフを所定のタイミングで相補的に切り替えるように構成されている。チョッピング手段は、モータコイルを流れる電流値を検出し、その電流値が予め設定された設定値を超えたときに、その電流値が設定値以下になるまで、オンになっているトランジスタ対におけるいずれか一方のトランジスタのみをオフにするように構成されている。回生制御手段は、モータコイルを流れる電流値を検出し、その電流値が設定値よりも高く設定された回生用しきい値を超えたときに、オンになっているトランジスタを一時的にオフにし、バイパス回路を介してモータコイルからの電流を電源側へ流し、電源に接続された別の負荷回路を介してモータコイルへ回生させる回生動作を実行するように構成されている。 The stepping motor drive circuit according to the present invention includes a power supply, a motor coil, a first transistor pair, a second transistor pair, a bypass circuit, a direction control circuit, a chopping means, and a regeneration control means. The first transistor pair is composed of two transistors provided with a motor coil sandwiched on a circuit in which a power source, a motor coil, and ground are connected in series and current flows in one direction of the motor coil. The power source, the motor coil, and the ground are connected in series and are composed of two transistors provided on both sides of the motor coil on a circuit that allows current to flow in the other direction of the motor coil. The bypass circuit is provided corresponding to each of the transistors constituting the first transistor pair and the second transistor pair, and connects between the power supply and the motor coil or between the motor coil and the ground without going through each transistor. To do. Of each bypass circuit, the one between the power supply and the motor coil passes only the current flowing from the motor coil to the power supply side, and the one between the motor coil and the ground passes only the current from the ground side to the motor coil side. Shed. The direction control circuit is configured to complementarily switch on / off of the first transistor pair and the second transistor pair at a predetermined timing. The chopping means detects the value of the current flowing through the motor coil, and when the current value exceeds a preset set value, until the current value drops below the set value, Only one of the transistors is turned off. The regenerative control means detects the current value flowing through the motor coil, and temporarily turns off the transistor that is turned on when the current value exceeds a preset regenerative threshold value. A current is supplied from the motor coil to the power source side via the bypass circuit, and a regenerative operation is performed to regenerate the motor coil via another load circuit connected to the power source.
ここで、本発明の駆動回路におけるバイパス回路は、各トランジスタに存在する寄生ダイオードによって構成される回路も含む。 Here, the bypass circuit in the drive circuit of the present invention includes a circuit constituted by a parasitic diode present in each transistor.
好ましい実施の態様では、回生制御手段はモータコイルを流れる電流値が回生用しきい値以下となったときに、回生動作によりオフにしたトランジスタをオンに戻すように構成されている。これにより、回生動作を適切なタイミングで終了させることができ、モータコイルの定電流制御の精度を向上させることができる。 In a preferred embodiment, the regenerative control means is configured to turn on the transistor that has been turned off by the regenerative operation when the value of the current flowing through the motor coil becomes equal to or less than the regenerative threshold value. As a result, the regenerative operation can be terminated at an appropriate timing, and the accuracy of constant current control of the motor coil can be improved.
本発明のステッピングモータ駆動回路は、モータコイルを流れる電流値が設定値よりも高く設定された回生用しきい値を超えたときに、オンになっているトランジスタを一時的にオフにし、バイパス回路を介してモータコイルからの電流を電源側へ流し、電源に接続された別の負荷回路を介して駆動回路へ回生させる回生動作を実行するように構成された回生制御手段を備えているので、ステッピングモータへの負荷が急激に軽くなるなどしてモータコイルで大きな電力が発生したときに、その電力を他の負荷回路で効率よく消費することができる。これにより、モータコイルの定電流制御をより安定して行なうことができ、ステッピングモータの騒音の発生と駆動効率の低下を抑制することができる。 The stepping motor drive circuit of the present invention temporarily turns off a transistor that is turned on when a current value flowing through the motor coil exceeds a regenerative threshold value that is set higher than a set value. Since the regenerative control means configured to execute a regenerative operation for causing the current from the motor coil to flow to the power supply side via the power supply and regenerating to the drive circuit via another load circuit connected to the power supply, When a large amount of power is generated in the motor coil due to a sudden lightening of the load on the stepping motor, the power can be efficiently consumed by another load circuit. Thereby, the constant current control of the motor coil can be performed more stably, and the generation of noise of the stepping motor and the decrease in driving efficiency can be suppressed.
[実施例1]
ステッピングモータ駆動回路の一実施例について図1を用いて説明する。図1はステッピングモータ駆動回路を構成する一つの相のみを示しており、例えば2相モータの場合にはこれと同じ構成の回路をさらにもう一つ備えている。
[Example 1]
An embodiment of a stepping motor driving circuit will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows only one phase constituting a stepping motor driving circuit. For example, in the case of a two-phase motor, another circuit having the same configuration is provided.
この駆動回路は2組のトランジスタ対を備えており、それらのトランジスタ対のオン/オフが方向制御回路4によって所定のタイミングで相補的に切り替えられ、モータコイル2を流れる電流の方向が切り替えられ、ステッピングモータに回転動力が与えられる。この実施例では、モータコイル2の一端側から他端側への流れ方向(図において左側から右側へ向かう矢印の方向)を順方向、その反対方向(図において右側から左側へ向かう方向)を逆方向とする。
This drive circuit includes two transistor pairs, and on / off of these transistor pairs is complementarily switched at a predetermined timing by the direction control circuit 4, and the direction of the current flowing through the
一方のトランジスタ対は、モータコイル2の順方向へ電流を流すためのトランジスタ対であり、電源VMとモータコイル2の一端との間に接続されたトランジスタQ11と、モータコイル2の他端と接地との間に接続されたトランジスタQ22により構成されている。以下において、このトランジスタ対を「第1トランジスタ対Q11,Q22」と称する。モータコイル2の他端とトランジスタQ22との間に、モータコイル2の他端側からトランジスタQ22側へのみ電流を流すダイオードD22が接続されている。ダイオードD22は必ずしも設けられている必要はない。後述する状態(2)(図3参照)のときや状態(3)のときなど、接地側からモータコイル2側へ電流が流れる際に、電流がトランジスタQ22の寄生ダイオードを流れないようにするためのものであるが、バイパス回路B2を設けずにトランジスタQ22の寄生ダイオードをバイパス回路とする場合にはダイオードD22は不要である。
One transistor pair is a transistor pair for causing a current to flow in the forward direction of the
他方のトランジスタ対は、モータコイル2の逆方向へ電流を流すためのトランジスタ対であり、電源VMとモータコイル2の他端との間に接続されたトランジスタQ12と、モータコイル2の一端と接地との間に接続されたトランジスタQ21により構成されている。以下において、このトランジスタ対を「第2トランジスタQ12,Q21」と称する。モータコイル2の一端とトランジスタQ21との間に、モータコイル2の一端側からトランジスタQ21側へのみ電流を流すダイオードD21が接続されている。ダイオードD21もダイオードD22と同様に必ずしも設けられている必要はない。バイパス回路B1を設けずにトランジスタQ21の寄生ダイオードをバイパス回路とする場合にはダイオードD21は不要である。
The other transistor pair is a transistor pair for causing a current to flow in the reverse direction of the
トランジスタQ21とQ22は共通の抵抗Rを介して接地に接続されている。抵抗Rはモータコイル2を流れる電流値をモニタするための電流モニタ用抵抗であり、抵抗Rを流れる電流の大きさが電流監視回路6により監視されている。なお、電流監視回路6については後述する。電流モニタ用の抵抗Rは必ずしもこの位置に設けられている必要はなく、モータコイル2を流れる電流値をモニタすることができる位置であればいかなる位置であってもよい。例えば、電流モニタ用の抵抗をモータコイル2の直近に直列に接続してもよい。
Transistors Q21 and Q22 are connected to ground through a common resistor R. The resistor R is a current monitoring resistor for monitoring the value of the current flowing through the
モータコイル2の一端と接地との間をダイオードD21、トランジスタQ21及び抵抗Rを介することなく接続するバイパス回路B1が設けられている。バイパス回路B1上には、接地側からモータコイル2の一端側へのみ電流を流すダイオードD31が設けられている。
A bypass circuit B1 is provided for connecting one end of the
モータコイル2の他端と接地との間をダイオードD22、トランジスタQ22及び抵抗Rを介することなく接続するバイパス回路B2が設けられている。バイパス回路B2上には、接地側からモータコイル2の他端側へのみ電流を流すダイオードD32が設けられている。
A bypass circuit B2 is provided for connecting the other end of the
モータコイル2を順方向に電流を流すときは、図2に示されているように、方向制御回路4によってトランジスタ対Q11,Q22がオン(ON)にされ、トランジスタ対Q12,Q21がオフ(OFF)にされる。この状態では、電源VMから供給される電流がトランジスタQ11、モータコイル2、ダイオードD22、トランジスタQ22及び抵抗Rを順に経て接地に流れる。
When a current flows through the
モータコイル2を逆方向に電流を流すときは、方向制御回路4によってトランジスタ対Q12,Q21がオン(ON)にされ、トランジスタ対Q11,Q22がオフ(OFF)にされる。この状態では、電源VMから供給される電流がトランジスタQ12、モータコイル2、ダイオードD21、トランジスタQ21及び抵抗Rを順に経て接地に流れる。
When a current flows through the
このように、いずれか一方のトランジスタ対をオンにし、他方のトランジスタ対をオフにした状態を「状態(1)」とする。なお、図2は、モータコイル2を順方向に電流を流す場合の状態1のみを示しており、太線はそのときの電流が流れる経路を示している。
In this way, a state in which one of the transistor pairs is turned on and the other transistor pair is turned off is referred to as “state (1)”. FIG. 2 shows only the
電流監視回路6は抵抗Rを流れる電流値、すなわちモータコイル2を流れる電流値を検出し、検出した電流値が予め設定された設定値よりも大きいときに、その差分を増幅して電流制御信号として出力するように構成されている。電流監視回路6から出力された電流制御信号はチョッピング制御回路8と回生制御回路10に取り込まれる。
The
チョッピング制御回路8は、電流監視回路6から電流制御信号が出力されたときに、抵抗Rを流れる電流値が設定値以下になるまで、オンになっているトランジスタQ11又はQ12をオフにするように構成されている。
When a current control signal is output from the
具体的には、モータコイル2を順方向に電流を流している状態(状態(1))でモータコイル2を流れる電流が設定値を超えたときは、図3に示されているように、チョッピング制御回路8によってトランジスタQ11がオフにされ、モータコイル2からの電流がダイオードD22、トランジスタQ22、抵抗R、バイパス回路B1を経てモータコイル2に戻る回路が構成される。なお、バイパス回路B1は必ずしも必要ではない。バイパス回路B1を設けない場合、ダイオードD21を回路から排除し、トランジスタQ21に存在する寄生ダイオードを介する回路をバイパス回路B1に代えて用いることができる。
Specifically, when the current flowing through the
モータコイル2を逆方向に電流を流している状態(状態(1))でモータコイル2を流れる電流が設定値を超えたときは、チョッピング制御回路8によってトランジスタQ12がオフにされ、モータコイル2からの電流がダイオードD21、トランジスタQ21、抵抗R、バイパス回路B2を経てモータコイル2に戻る回路が構成される。なお、バイパス回路B2もバイパス回路B1と同様に必ずしも必要ではない。バイパス回路B2を設けない場合、ダイオードD22を回路から排除し、トランジスタQ22に存在する寄生ダイオードを介する回路をバイパス回路B1に代えて用いることができる。
When the current flowing through the
このように、トランジスタQ11及びQ12がオフになり、トランジスタQ21とQ22のいずれか一方がオン、他方がオフになることによって、モータコイル2からの電流をこの駆動回路内で循環させる回路を構成する状態を「状態(2)」とする。なお、図3はモータコイル2を順方向に電流が流れているときの状態(2)を示しており、太線はそのときの電流が流れる経路を示している。
In this way, the transistors Q11 and Q12 are turned off, and one of the transistors Q21 and Q22 is turned on and the other is turned off, thereby forming a circuit for circulating the current from the
状態2では、電源VMからモータコイル2に電流が供給されず、モータコイル2の電力が構成された回路内で消費される。これにより、モータコイル2を流れる電流が低下する。モータコイル2を流れる電流が低下して設定値以下になると、この駆動回路がチョッピング制御回路8によって状態1(図2参照)に戻され、モータコイル2に電源VMからの電流が供給される。電流監視回路6及びチョッピング制御回路8はチョッピング手段をなしている。
In
回生制御回路10は、電流監視回路6からの電流制御信号が予め設定されたしきい値(回生用しきい値)を超えたときに、回生信号を出力してオンになっているトランジスタQ21又はQ22を一時的にオフにするように構成されている。
The
ステッピングモータへの負荷が急激に軽くなった場合などは、モータコイル2に大きな電力が発生し、モータコイル2から大きな電流が流し込まれることがある。これは、状態1(図2参照)のときにも状態2(図3参照)のときにも起こりうる。モータコイル2から電流が流し込まれて電流監視回路6の電流モニタ値が設定値を超えるとチョッピング制御回路8によって状態2にされ、さらに電流監視回路6からの電流制御信号が予め設定されたしきい値を超えると、図4に示されているように、回生制御回路10によってオンになっているトランジスタQ21又はQ22がオフにされる。これにより、この駆動回路内のすべてのトランジスタQ11,Q12,Q21及びQ22がオフになる。すべてのトランジスタQ11,Q12,Q21及びQ22がオフになった状態を「状態(3)」とする。
When the load on the stepping motor is lightened suddenly, a large amount of power is generated in the
トランジスタQ11とQ12にはそれぞれ寄生ダイオードD111とD112が存在しており、モータコイル2側の電位が電源VM側の電位よりも高くなったときにモータコイル2側から電源VM側へ電流が流れる。
Parasitic diodes D111 and D112 exist in the transistors Q11 and Q12, respectively, and current flows from the
モータコイル2を順方向に電流が流れているときに状態(3)となった場合には、図4の太線で示されているように、モータコイル2からの電流が寄生ダイオードD112、電源VM、電源VMに接続されている他の負荷回路12、接地及びバイパス回路B1を経てモータコイル2に回生する。バイパス回路B1及びダイオードD21が設けられていない場合は、モータコイル2からの電流が寄生ダイオードD112、電源VM、電源VMに接続されている他の負荷回路12、接地及びトランジスタQ21に存在する寄生ダイオードを経てモータコイル2に回生する。
When the state (3) is reached when the current is flowing through the
モータコイル2を逆方向に電流が流れているときに状態(3)となった場合には、モータコイル2からの電流が寄生ダイオードD111、電源VM、電源VMに接続されている他の負荷回路12、接地及びバイパス回路B2を経てモータコイル2に回生する。バイパス回路B2及びダイオードD22が設けられていない場合は、モータコイル2からの電流が寄生ダイオードD111、電源VM、電源VMに接続されている他の負荷回路12、接地及びトランジスタQ22に存在する寄生ダイオードを経てモータコイル2に回生する。
When the state (3) is reached when a current flows through the
なお、この実施例では、トランジスタQ11とQ12との間を接続するバイパス回路として各トランジスタQ11,Q12に存在する寄生ダイオードQ111,Q112を用いているが、トランジスタQ21及びQ22に対応するバイパス回路であるB1及びB2と同様に、モータコイル2と電源VMとの間に寄生ダイオードではない外付けのバイパス回路を設けてもよい。それらのバイパス回路はモータコイル2から電源VM側への電流のみを流すものである。
In this embodiment, the parasitic diodes Q111 and Q112 present in each of the transistors Q11 and Q12 are used as a bypass circuit connecting the transistors Q11 and Q12, but this is a bypass circuit corresponding to the transistors Q21 and Q22. Similarly to B1 and B2, an external bypass circuit that is not a parasitic diode may be provided between the
このようにモータコイル2から流し込まれる電流を他の負荷回路12を介して回生させることにより、モータコイル2の電力を効率よく消費してモータコイル2を流れる電流を素早く低下させることができる。電流監視回路6及び回生制御回路10は回生制御手段をなしている。
By regenerating the current flowing from the
なお、特許文献1にも開示されているように、モータコイル2を流れる電流の方向を切り替える際に、すべてのトランジスタQ11,Q12,Q21及びQ22をオフにしてモータコイル2からの電流を他の負荷回路12を介して回生させ、モータコイル2の電力を放出することは従来から行われている。しかし、モータコイル2を定電流駆動している間にモータコイル2からの電流を他の負荷回路を介して回生させることを実行する構成にはなっておらず、モータコイル2から大きな電流が流し込まれたときにモータコイル2の電力を消費しきれず、ノイズや騒音の原因となることがあった。
As disclosed in
[実施例2]
次に、ステッピングモータ駆動回路の他の実施例について図5を用いて説明する。
[Example 2]
Next, another embodiment of the stepping motor driving circuit will be described with reference to FIG.
上記実施例1の駆動回路では、図4の太線で示されているように、モータコイル2から流し込まれた電流を他の負荷回路において回生させた際に、モータコイル2への回生電流が抵抗Rを流れないため、回生電流を電流監視回路6で検出することができない。この実施例2の駆動回路は、モータコイル2への回生電流を電流監視回路6で検出することができるようにしたものである。
In the drive circuit of the first embodiment, as shown by the thick line in FIG. 4, when the current flowing from the
この実施例2は、モータコイル2の一端と接地との間をダイオードD21、トランジスタQ21及び抵抗Rを介することなく接続するバイパス回路B1上にダイオードD31と抵抗R'が設けられ、モータコイル2の他端と接地との間をダイオードD22、トランジスタQ22及び抵抗Rを介することなく接続するバイパス回路B2上にダイオードD32と抵抗R'が設けられている点において相違する。バイパス回路B1とB2上の抵抗R'は共通であり、バイパス回路B1とB2は抵抗R'の設けられている経路を一部として共用している。電流監視回路6は抵抗Rを流れる電流値と抵抗R'を流れる電流値を検出し、それらの電流値が予め設定された設定値を超えている場合に、その差分を増幅し電流制御信号として出力するように構成されている。電流制御回路6は、抵抗Rを流れる電流値又は抵抗R'を流れる電流値のいずれか一方と設定値との差分をとるが、いずれの電流値を設定値との差分算出に用いるかは駆動回路の状態による。
In the second embodiment, a diode D31 and a resistor R ′ are provided on a bypass circuit B1 that connects one end of the
この実施例2においても実施例1と同様に駆動回路の状態として状態(1)〜(3)があり、各状態(1)〜(3)における各トランジスタQ11,Q12,Q21及びQ22の状態は実施例1と同じである。各状態のときの電流が流れる経路をそれぞれ図6(状態(1))、図7(状態(2))及び図8(状態(3))の太線で示している。なお、図6〜図8において示した経路は、モータコイル2を電流が順方向に流れる場合である。
In the second embodiment, as in the first embodiment, there are states (1) to (3) as states of the drive circuit, and the states of the transistors Q11, Q12, Q21, and Q22 in the states (1) to (3) are as follows. Same as Example 1. The paths through which current flows in each state are indicated by thick lines in FIG. 6 (state (1)), FIG. 7 (state (2)), and FIG. 8 (state (3)). The paths shown in FIGS. 6 to 8 are when the current flows through the
図6の太線で示されているように、駆動回路が状態(1)のときはモータコイル2を流れる電流が抵抗Rを流れ、抵抗R'には電流が流れない。したがって、状態1のとき電流監視回路6は抵抗Rを流れる電流値に基づいて電流制御信号を出力する。
As indicated by the thick line in FIG. 6, when the drive circuit is in the state (1), the current flowing through the
図7の太線で示されているように、駆動回路が状態2のときはモータコイル2を流れる電流が抵抗RとR'の両抵抗を流れ、その電流値は同じである。したがって、状態2のとき電流監視回路6は抵抗RとR'のいずれか一方(いずれでもよい)を流れる電流値に基づいて電流制御信号を出力する。
As shown by the thick line in FIG. 7, when the drive circuit is in the
図8の太線で示されているように、駆動回路が状態(3)のときはモータコイル2への回生電流は抵抗R'を流れ、抵抗Rを流れない。したがって、状態(3)のとき電流監視回路6は抵抗R'を流れる電流値に基づいて電流制御信号を出力する。
As shown by the thick line in FIG. 8, when the drive circuit is in the state (3), the regenerative current to the
状態(3)のときに電流監視回路6が抵抗R'を流れる電流値を検出することによってモータコイル2への回生電流の大きさを検出することができるので、その電流値が回生用しきい値以下となったときに回生動作を終了させるなど、回生動作の終了タイミングを規定することができる。
Since the magnitude of the regenerative current to the
この実施例の定電流制御について図9のタイミングチャートを用いて説明する。なお、以下の説明は、低電位側で電流をモニタし高電位側でチョッピングを行なう場合である。 The constant current control of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. In the following description, the current is monitored on the low potential side and chopping is performed on the high potential side.
モータコイル2を順方向に電流を流すときは、方向制御回路4によって第1トランジスタ対Q11,Q22がオン(ON)、第2トランジスタ対Q12,Q21をオフ(OFF)の状態(状態(1))にされる。その状態で電流監視回路6の検出する電流モニタ値が設定値を超えると、電流監視回路6から電流モニタ値と設定値との差分を増幅した電流制御信号が出力される。
When a current flows through the
電流制御信号が出力されると、チョッピング制御回路8がトランジスタQ11をオンにしているチョッピング制御信号Lをオフにし、トランジスタQ11がオフ(OFF)にされ、駆動回路が状態(2)となる。駆動回路が状態(2)になるとモータコイル2への電力供給が停止され、電流モニタ値が低下する。電流モニタ値が設定値以下になると、チョッピング制御回路8はトランジスタQ11を再びオン(ON)の状態に戻す。通常時は、このように電流モニタ値に応じて駆動回路を状態(1)と状態(2)の間で切り替えることで、モータコイル2を流れる電流値を一定に制御する。
When the current control signal is output, the chopping
状態(2)にしても電流モニタ値がさらに上昇し、又は状態(2)のときに電流モニタ値が急激に上昇することによって電流制御信号が予め設定された回生用しきい値を超えた場合は、回生制御回路10から回生信号が出力されトランジスタQ22がオフ(OFF)にされ、駆動回路が状態(3)になる。駆動回路が状態(3)になると、モータコイル2から流し込まれた電流は寄生ダイオードD112、電源VMを介して他の負荷回路に流れ込み、接地を経てモータコイル2に回生する。
When the current monitor value further increases even in state (2), or the current control signal exceeds a preset regeneration threshold value due to a rapid increase in current monitor value in state (2) The regeneration signal is output from the
電流監視回路6は抵抗R'を流れる電流値に基づいて電流制御信号を出力し、その電流制御信号が回生用しきい値以下になったときに、回生制御回路10が回生信号の出力をオフにしてトランジスタQ22をオン(ON)にすることで、駆動回路を状態(2)に戻す。
The
以上の動作を電流の流れ方向が切り替えられる所定のタイミングまで実行し、所定のタイミングになったときにすべてのトランジスタQ11,Q12,Q21及びQ22がオフにされ、モータコイル2の放電のため一定時間待機される。この待機時間中にモータコイル2の電力が回生によって放出される。待機時間が経過した後、逆方向へ電流を流す定電流制御が行われる。
The above operation is executed until a predetermined timing at which the current flow direction is switched, and when the predetermined timing is reached, all the transistors Q11, Q12, Q21 and Q22 are turned off and the
なお、モータコイル2の直近にモータコイルと直列に電流モニタ用の抵抗を接続した場合など状態(1)〜(3)のいずれの状態においてもモータコイル2を流れる電流値をモニタすることができる位置に抵抗を設けた場合には、上記実施例2のように電流モニタ用の抵抗RとR'の2つの抵抗を設ける必要はない。
The current value flowing through the
以上において説明した実施例1及び実施例2では、低電位側で電流を検出し、高電位側のトランジスタ(Q11及びQ12)でチョッピングを行なう場合について説明したが、高電位側で電流を検出し、低電位側のトランジスタ(Q21及びQ22)でチョッピングを行なう場合についても本発明を適用することができる。 In the first and second embodiments described above, the current is detected on the low potential side and the chopping is performed by the high potential transistors (Q11 and Q12). However, the current is detected on the high potential side. The present invention can also be applied to the case where chopping is performed by the low potential side transistors (Q21 and Q22).
2 モータコイル
4 方向制御回路
6 電流監視回路
8 チョッピング制御回路
10 回生制御回路
12 他の負荷回路
VM 電源
Q11,Q12,Q21,Q22 トランジスタ
D21,D22,D31,D32 ダイオード
D111,D112 寄生ダイオード
2 Motor coil 4
Claims (2)
両端がそれぞれ前記電源と接地との間に接続され、モータを駆動するためのモータコイルと、
前記電源、前記モータコイル及び前記接地を直列に接続して前記モータコイルの一方の方向へ電流を流す回路上に前記モータコイルを挟んで設けられた2つのトランジスタからなる第1トランジスタ対と、
前記電源、前記モータコイル及び前記接地を直列に接続して前記モータコイルの他方の方向へ電流を流す回路上に前記モータコイルを挟んで設けられた2つのトランジスタからなる第2トランジスタ対と、
前記第1トランジスタ対及び前記第2トランジスタ対を構成するトランジスタのそれぞれに対応して設けられ、各トランジスタを介することなく前記電源と前記モータコイルとの間又は前記モータコイルと前記接地との間を接続するバイパス回路であって、前記電源と前記モータコイルとの間においては前記モータコイルから前記電源側へ流れる電流のみを流し、前記モータコイルと前記接地との間においては前記接地側から前記モータコイル側への電流のみを流すバイパス回路と、
前記第1トランジスタ対と前記第2トランジスタ対のオン/オフを所定のタイミングで相補的に切り替えるように構成された方向制御回路と、
前記モータコイルを流れる電流値を検出し、その電流値が予め設定された設定値を超えたときに、その電流値が前記設定値以下になるまで、オンになっている前記トランジスタ対におけるいずれか一方のトランジスタのみをオフにするように構成されたチョッピング手段と、
前記モータコイルを流れる電流値を検出し、その電流値が前記設定値よりも高く設定された回生用しきい値を超えたときに、オンになっている前記トランジスタを一時的にオフにし、前記バイパス回路を介して前記モータコイルからの電流を前記電源側へ流し、前記電源に接続された別の負荷回路を介して前記モータコイルへ回生させる回生動作を実行するように構成された回生制御手段と、を備えたステッピングモータ駆動回路。 Power supply,
Both ends are connected between the power source and the ground, and a motor coil for driving the motor,
A first transistor pair consisting of two transistors provided across the motor coil on a circuit that connects the power source, the motor coil, and the ground in series to flow current in one direction of the motor coil;
A second transistor pair composed of two transistors provided across the motor coil on a circuit that connects the power source, the motor coil, and the ground in series to flow current in the other direction of the motor coil;
Provided corresponding to each of the transistors constituting the first transistor pair and the second transistor pair, between the power supply and the motor coil or between the motor coil and the ground without passing through each transistor. A bypass circuit to be connected, wherein only a current flowing from the motor coil to the power source side flows between the power source and the motor coil, and the motor from the ground side flows between the motor coil and the ground. A bypass circuit for passing only current to the coil side;
A direction control circuit configured to complementarily switch on / off of the first transistor pair and the second transistor pair at a predetermined timing;
The current value flowing through the motor coil is detected, and when the current value exceeds a preset setting value, any of the transistor pairs that are on until the current value becomes equal to or less than the set value. Chopping means configured to turn off only one transistor;
The current value flowing through the motor coil is detected, and when the current value exceeds a regeneration threshold set higher than the set value, the transistor that is turned on is temporarily turned off, Regenerative control means configured to execute a regenerative operation in which a current from the motor coil is caused to flow to the power supply side via a bypass circuit and is regenerated to the motor coil via another load circuit connected to the power supply. And a stepping motor drive circuit comprising:
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019100832A (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-24 | 株式会社島津製作所 | Liquid feeding pump for fluid chromatograph |
US11012013B2 (en) | 2018-09-18 | 2021-05-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control device of motor, control system, and control method |
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2014
- 2014-04-10 JP JP2014080909A patent/JP2015202014A/en active Pending
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