JP2020137193A - ステッピングモータの駆動回路およびその駆動方法、それを用いた電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
VBEMF=KE×ω×cosφ …(1)
ωはステッピングモータの回転数であり、KEは逆起電力定数である。
図4は、実施の形態1に係る駆動回路200Aを備えるモータシステム100Aのブロック図である。駆動回路200Aは、ステッピングモータ102およびホストコントローラ2とともにモータシステム100Aを構成する。ステッピングモータ102は、PM(Permanent Magnet)型、VR型(Variable Reluctance)型、HB(Hybrid)型のいずれであってもよい。
VBEMF1=KE・ω・cosφ
KEは逆起電力定数、ωは回転速度である。したがって、逆起電力VBEMFを測定することで、負荷角φと相関を有する検出値を生成することができる。たとえば、cosφを検出値としてもよく、この場合、検出値は式(2)で表される。
cosφ=VBEMF1・ω−1/KE
=VBEMF1・(T/2π)・KE −1 …(2)
図7は、実施の形態2に係る駆動回路200Bを備えるモータシステム100Bのブロック図である。モータシステム100Bの基本的な構成は図4のモータシステム100Aと同様であり、相違点のみを説明する。
ロジック回路270は、負荷角φが目標角φREFに近づくように、パルス変調信号S2のデューティ比を調節することに代えて、あるいはそれと組み合わせて、ブリッジ回路202に供給される電源電圧VDDを調節してもよい。電源電圧VDDを変化させることにより、ステッピングモータ102のコイルL1、L2に供給される電力を変化させることができる。
実施の形態では、ブリッジ回路202がフルブリッジ回路(Hブリッジ)で構成される場合を説明したが、それには限定されず、ハーフブリッジ回路で構成されてもよい。またブリッジ回路202は、駆動回路200A(200B)とは別チップであってもよいし、ディスクリート部品であってもよい。
高効率モードにおける電流設定値Iyの生成方法は、実施の形態で説明したものに限定されない。たとえば逆起電力VBEMF1の目標値VBEMF(REF)を定めておき、逆起電力VBEMF1が目標値VBEMF(REF)に近づくように、フィードバックループを構成してもよい。
実施の形態では2つのコイルに流れる電流IOUT1,IOUT2は、励磁位置に応じてオン、オフされるが、その電流量は、励磁位置によらずに一定であった。この場合、1−2相励磁の場合にトルクが変動することとなる。この制御に変えて、励磁位置にかかわらずトルクが一定となるように電流IOUT1,IOUT2を修正してもよい。たとえば1−2相励磁では、励磁位置2,4,6,8における電流IOUT1,IOUT2の量を、励磁位置1,3,5,7における電流の量の√2倍としてもよい。
実施の形態ではフィードバックコントローラ220をPI制御器で構成したがその限りでなく、PIDコントローラなどを採用してもよい。
L2 第2コイル
2 ホストコントローラ
100 モータシステム
102 ステッピングモータ
200 駆動回路
202 ブリッジ回路
210 電流値設定回路
RNF 検出抵抗
212 マルチプレクサ
214 加算器
220 フィードバックコントローラ
222 負荷角推定部
224 減算器
226 PI制御器
230 逆起電力検出回路
240 フィードフォワードコントローラ
250 定電流チョッパ回路
252 D/Aコンバータ
254 PWMコンパレータ
256 オシレータ
258 フリップフロップ
270 ロジック回路
280 インタフェース回路
288 D/Aコンバータ
Claims (12)
- ステッピングモータの駆動回路であって、
コイルに生ずる逆起電力を検出する逆起電力検出回路と、
前記逆起電力にもとづいて電流設定値を生成する電流値設定回路と、
前記コイルに流れるコイル電流の検出値が前記電流設定値にもとづく目標量に近づくようにパルス変調されるパルス変調信号を生成する定電流チョッパ回路と、
前記パルス変調信号に応じて、前記コイルに接続されるブリッジ回路を制御するロジック回路と、
を備え、
前記電流設定値を外部に出力可能に、または前記電流設定値に外部からアクセス可能に構成されることを特徴とする駆動回路。 - 前記電流設定値をデジタル信号として外部に出力するインタフェース回路をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。
- 前記電流設定値をアナログ信号に変換するD/Aコンバータと、
アナログの前記電流設定値を外部に出力するバッファ回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の駆動回路。 - ステッピングモータの駆動回路であって、
コイルに生ずる逆起電力を検出する逆起電力検出回路と、
前記逆起電力にもとづいて電流設定値を生成する電流値設定回路と、
前記コイルに流れるコイル電流の検出値が前記電流設定値にもとづく目標量に近づくようにパルス変調されるパルス変調信号を生成する定電流チョッパ回路と、
前記パルス変調信号に応じて、前記コイルに接続されるブリッジ回路を制御するロジック回路と、
を備え、
前記コイル電流の検出値を外部に出力可能に、または前記コイル電流の検出値に外部からアクセス可能に構成されることを特徴とする駆動回路。 - 前記コイル電流の検出値は、前記ブリッジ回路に設けられた検出抵抗の電圧降下に応じており、
前記検出抵抗の前記電圧降下を外部に出力するバッファをさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の駆動回路。 - 前記コイル電流の検出値は、前記ブリッジ回路に設けられた検出抵抗の電圧降下に応じており、
前記検出抵抗の前記電圧降下をデジタル値に変換するA/Dコンバータと、
前記デジタル値を外部に出力するインタフェース回路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の駆動回路。 - 前記電流値設定回路は、
前記逆起電力にもとづいて負荷角を推定する負荷角推定部と、
推定された前記負荷角が所定の目標角に近づくように、前記電流設定値を生成するフィードバック制御器と、
を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の駆動回路。 - 前記定電流チョッパ回路は、
前記コイル電流の検出値を、前記電流設定値にもとづくしきい値と比較するコンパレータと、
所定の周波数で発振するオシレータと、
前記コンパレータの出力に応じてオフレベルに遷移し、前記オシレータの出力に応じてオンレベルに遷移する前記パルス変調信号を出力するフリップフロップと、
を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の駆動回路。 - ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の駆動回路。
- ステッピングモータと、
前記ステッピングモータを駆動する請求項1から9のいずれかに記載の駆動回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。 - ステッピングモータの駆動方法であって、
コイルに生ずる逆起電力を検出するステップと、
前記逆起電力にもとづいて電流設定値を生成するステップと、
前記コイルに流れるコイル電流の検出値が前記電流設定値にもとづく目標量に近づくようにパルス変調されるパルス変調信号を生成するステップと、
前記パルス変調信号に応じて、前記ステッピングモータのコイルに接続されるブリッジ回路を制御するステップと、
前記電流設定値をホストコントローラに供給するステップと、
を備えることを特徴とする駆動方法。 - ステッピングモータの駆動方法であって、
コイルに生ずる逆起電力を検出するステップと、
前記逆起電力にもとづいて電流設定値を生成するステップと、
前記コイルに流れるコイル電流の検出値が前記電流設定値にもとづく目標量に近づくようにパルス変調されるパルス変調信号を生成するステップと、
前記パルス変調信号に応じて、前記ステッピングモータのコイルに接続されるブリッジ回路を制御するステップと、
前記コイル電流の検出値をホストコントローラに供給するステップと、
を備えることを特徴とする駆動方法。
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