JP2688204B2 - Fddのステップモータ駆動装置 - Google Patents

Fddのステップモータ駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フロッピィディスクドライブ(以下FDDと
略す)の磁気ヘッドを駆動するためのステッピングモー
タ(以下ステップモータ又はSTMと略す)の駆動装置に
関する。 〔従来の技術〕 最近のOA機器は、小型、軽量、ワイヤレス、ポータブ
ルな機能をもち消費電力の少いものが開発され、日常生
活が大変便利になって来ている。 FDDもニュートップタイプコンピューターとかポータ
ブルワープロに組立てられて、フロッピーディスクに高
密度高速の記録、再生ができ、消費電力が少く電源とな
る電池寿命の長いことが重要な機能になって来ている。 従来FDDの消費電力の節約のためにディスク駆動用モ
ータをその不要時に停止させたり、磁気ヘッドを移送す
るステッピングモータを駆動する電流の励磁相を種々変
えたりしている。 以下に従来多用されている2相の励磁コイルを有する
ステッピングモータの励磁方法である2相励磁と2−1
相励磁について図によって詳述する。 第6図は、図示しないFDDの制御システムからのステ
ップパルス(a)と2相励磁電流(b)と2−1相励磁
電流(c)のタイムチャートである。 制御システムからのステップパルス(例えば外部コン
ピューターが発するトラック移動指令パルス)は、移動
トラック数と同数のパルスとして(a)の波形のように
FDDに与えられる。 2ステップ駆動の場合、2相のコイルのいずれにも常
時励磁電流が流れている2相励磁方式と、2相コイルの
双方に励磁電流が流れている第1ステップと一方のみに
励磁電流が流れている第2ステップとが交互に繰返され
る2−1相励磁方式とがある。STMが連続ステップ動作
を行っているときは第6図(b)、(c)波形の各々左
側部分のように両方式の電流波形(両コイルに流れる電
流の和の絶対値)は相似的である。円い鋸歯状になって
いるのは各コイルに電流が流れ始めるときあるいは方向
が切替わるときコイルのインダクタンス効果によって指
数関数的に電流値が立上るためである。 次に第6図(a)のステップパルスが途絶えた右端の
状態を考える。 これは磁気ヘッドがあるトラックにホールドされた状
態であるが、2相励磁方式では第6図(b)の右端部の
ように励磁電流は飽和値に向って増え続ける。2−1相
励磁方式では必ず第2ステップ目でホールド状態になる
のでホールド電流は一方のコイルにしか流れず、電流の
総和は2相励磁方式に比し小さい。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ここで両励磁方式の得失を比較してみると、2相励磁
方式では磁気ヘッドを担持するキャリッジを精度良く駆
動することはできるが、連続シーク時およびホールド時
に要する電流は多い欠点があり、一方、2−1相励磁方
式ではホールド時1相に切替った後の電流は少くなるが
連続シーク時は2相励磁と同様に多く流れること、キャ
リッジの停止位置を精度よくだせないという欠点があっ
た。 本発明の目的は、2相励磁方式における消費電流の大
きい欠点を改善し、消費電流が少くて電池駆動にも適
し、停止位置精度が良く、シーク時騒音も小さい、改良
されたFDDにおけるSTM駆動装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明においては、FDDのSTM駆動装置において2相2
ステップ励磁でSTMを回転させるようにし、励磁の2ス
テップ目毎に励磁電圧を1ステップ目より適量下げるST
M用駆動制御回路手段を設けたことを特徴とし、更に望
ましくは、この電圧切替のタイミングを僅かに遅らせて
第2ステップ目の駆動の初期の駆動電圧を第1ステップ
目と同値に維持し第2ステップ目の駆動電流の初期立上
り特性を改善するための遅延手段を付加することであ
る。 〔実施例〕 第1図は本発明の一実施例におけるステップモータ駆
動制御回路の要部を示し、第2図はその各部における信
号及び電圧波形を示すタイムチャートである。 第1図において、1はモータドライバー回路でA相及
びB相の駆動信号を受け、モータのコイルA及びBの電
流の流れる向きを切換えるロジック回路及びトランジス
タ・スイッチング回路で公知のものである。 尚信号ΦA、ΦBは第2図におけるステップパルスS
(1トラック移動毎に1発生起)に基づいて公知の相駆
動信号作成回路10で作成される、ステップモータ11にお
けるそれぞれA相励磁信号及び四半周期位相のずれたB
相励磁信号であり、モータドライバー回路1に作用して
各駆動信号の半周期毎に対応する相への励磁電圧の方向
を切り替える信号である。 2は、排他的論理和回路でやはりA相及びB相の励磁
信号ΦA、ΦBを論理判断し、1ステップ/2ステップを
区分するステップ区分信号cを作成する。ステップ信号
cは、第1ステップ目では第2図a、bに示されるよう
に排他的論理和回路2の両入力が“H"又は“L"レベルで
あるから“L"となり、第2ステップ目では両入力のレベ
ルが逆となるから“H"となる。 4はトランジスタで構成された第1のスイッチ回路で
ステップ区分信号cが“L"レベル即ち第1ステップのと
きON(閉)となり、各相コイルA及びBにモータドライ
バー回路1によって選択された方向に電源電圧をほとん
どドロップさせずに印加する。5は同様な第2スイッチ
回路であるが出力トランジスタには電圧降下用の抵抗R6
が挿入されており、ステップ区分信号cをインバータ3
で反転した信号で駆動されるので、区分信号が“H"即ち
第2ステップ目のみでON(閉)となる。第2スイッチ回
路5は第1スイッチ回路4と並列接続されており、交互
に開閉するので、抵抗R6の存在により第2ステップ目で
はモータドライバー1に加えられる電圧が減り、各コイ
ルに印加される電流の最高値も第1ステップ目よりは減
少することになる。 例えばモータドライバー1に印加される電圧値は第1
ステップ目では5V、第2ステップ目では3Vの如くであ
る。 2ステップ目の駆動電圧を、どの程度下げてもよいか
は、モータのパワー、負荷系に係わり、送り精度、消費
電流等を考慮し、抵抗R6の値を選択して決める。 尚第2図においてモータのコイルの各相電流波形e、
fはその結果図示のように段差がついたものとなり(波
形は絶対値を表わしている。また斜線を施した部分は無
斜線の部分と電流方向が逆となる)、それらの和である
合成電流g(電源VCC、VSSより流れ出す電流)は図示の
ように第1ステップ目が大きく第2ステップ目が小さ
い。また第2図の右端部分はホールド状態での各波形を
示している。この状態では第2ステップ目の状態が維持
されるから各相とも第1ステップより小さい電流が接続
され、合成電流gもまた第1ステップ目におけるより小
さい電流が維持される。 第3図は上記第1実施例に更なる改良の余地あること
を説明するための、任意の一方の相の電流波形図であ
る。即ち第1実施例において第2ステップ目でモータド
ライバー回路1への印加電圧が小さいため第2ステップ
目の電流の立上り速さ(破線で示すように印加電圧に比
例する)が遅いことを改善するため、第1スイッチ回路
4がONからOFFに切替わるタイミングをtだけ遅延させ
(各相励磁電流の方向は各相励磁信号ΦA、ΦBにて既
に切り替わっている)、第2ステップ目の初期のみはモ
ータドライバー回路1への印加電圧が第1ステップ目の
電圧そのままが維持されるようにした場合の電流波形が
実線で示されている。遅延量tは電流削減効果を失わぬ
ようかつ第2ステップ目における駆動の応答性が有意に
改善されるよう実験的に決定し得るものであることは明
白である。 第4図及び第5図は上記改善を目的とした本発明の第
2実施例及びそれを変形した第3実施例の回路図であ
る。 第4図に示す第2実施例においてはモータ駆動時は常
に第2のスイッチ回路5はONしており、(第2のスイッ
チ回路5に入力するステッパーシーク時及びホールド時
に生ずるタイミング信号ΦCによる)最初の第1ステッ
プ目毎に第1のスイッチ回路がONし、電源電圧を降下さ
せない高い電圧を、モータ駆動回路へ供給する回路であ
って、第1のスイッチ回路の初段トランジスタにベース
抵抗r7と、更にコレクターとベース間へ、信号の帰還用
コンデンサC8を付加し、第1ステップ目から第2ステッ
プ目に相励磁信号は切変っても、第1のスイッチ回路の
初段トランジスタのベース電流はCrの積で決まる時間は
なだらかに変化し、スイッチトランジスタがOFFする時
間を遅延することができる。 第5図における本発明の第3実施例においては、第1
実施例の回路に論理判断や、遅延信号発生を、ハードウ
ェアーで行なわず、マイクロコンピュータ等を使って、
ソフトウェアーで行う論理演算回路ブロックである遅延
回路τ9を付加したものである。この付加回路はステッ
ピングモータの駆動信号の排他的論理和回路2の出力が
“LOW"から“HIGH"に切変る時から所要時間内部で信号
を遅延させてから、スイッチ回路4及び5用の駆動信号
を作り、これでステッピングモータの駆動第1ステップ
目と第2ステップ目の電圧切変えを行なうものである。 その他図示しないが本発明の主旨に沿って種々の実施
例の変形や他の実施例が実現できる。例えば第2ステッ
プ目の相励磁電流を減少させるのに抵抗を用いず、第1
ステップ目と同じ印加電圧の下で細い断続駆動を行い平
均電流を下げる等である。このとき第2ステップ目の頭
初は断続を行わないことによって既述の実施例において
電圧変化を遅延させたと同じく、モータの応答性を改善
することができる。 〔発明の効果〕 以上に述べたところから明らかなように、本発明にお
いては、 (1) 連続シーク中及びホールド時のステップモータ
の消費電流が従来の2相駆動方式よりも小さくなる。 (2) 2ステップ目にも両相に励磁電流を流すので、
ホールド時のキャリッジ停止位置精度が従来の2−1相
励磁方式よりも向上する。 (3) 2ステップ目の駆動エネルギーが小さくなり、
シーク時の騒音が小さくなる。 (4) 各実施例においては、一種類のモータ駆動用電
源を供給するのみで回路が構成できる。 (5) 2ステップ目の印加電圧を所定遅延時間だけ高
く維持する実施例の場合は、更にモータの応答特性を改
善できる。 等の効果があり、電池駆動のFDDにおいても極めて有利
である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の要部回路図、第2図はその
各部の信号及電流のタイムチャート、第3図は本発明の
他の実施例の電流波形図、第4図及び第5図は本発明の
それぞれ第2及び第3実施例の要部回路図、第6図は従
来例の励磁電流波形のタイムチャートである。 1……モータドライバー回路、 2……排他的論理和回路、 3……インバータ、 4……第1のスイッチ回路、 5……第2のスイッチ回路、 6……電圧降下用の抵抗、 7……ベース抵抗、 8……帰還用コンデンサ、 9……遅延回路。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.磁気ヘッドを磁気トラックに直行する方向に第1ス
    テップと第2ステップを合わせた2ステップで1トラッ
    ク分を移動させるため2相巻線を有するステップモータ
    と、互いに位相の異なる2つのモータ駆動信号を生成す
    る駆動信号生成手段と、前記2つのモータ駆動信号によ
    り前記2相巻線を2相励磁駆動するモータドライバー手
    段とを有するFDDのステップモータ駆動装置において、
    前記2つのモータ駆動信号の状態から第1ステップと第
    2ステップとを区別するステップ識別手段と、このステ
    ップ識別手段からの信号に基づき前記第1ステップの期
    間に第1の電源電圧を前記モータ駆動手段に供給する第
    1のスイッチ制御回路と、前記ステップ識別手段からの
    信号に基づき前記第2ステップの期間に第2の電源電圧
    を前記モータドライバー手段に供給する第2のスイッチ
    制御回路とを有し、前記2相巻線に印加する励磁電圧を
    前記第1ステップの期間に印加する励磁電圧より前記第
    2ステップの期間に印加する励磁電圧を小さくすること
    を特徴とするFDDのステップモータ駆動装置。 2.前記第1のスイッチ制御回路と前記第2のスイッチ
    制御回路は互いに並列に電源と前記モータ駆動手段との
    間に配置され、前記ステップ識別手段からの信号に基づ
    き交互にスイッチングされるトランジスタ回路よりなる
    ことを特徴とする請求項1に記載のFDDのステップモー
    タ駆動装置。 3.前記ステップ識別手段からの信号を遅延させる遅延
    手段を前記ステップ識別手段と前記第1のスイッチ制御
    回路との間に配置したことを特徴とする請求項1に記載
    のFDDのステップモータ駆動装置。
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