JP3186902B2 - ステッピングモータ駆動装置 - Google Patents

ステッピングモータ駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータの駆
動装置に係わり、特にスイッチング素子を流れる貫流電
流を適切に抑制することの可能なステッピングモータ駆
動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ステッピングモータは、 1.回転角度が入力パルス数に比例するため、オープン
ループ制御が可能。 2.回転速度が入力パルスの周波数に比例するため、広
範囲の回転速度制御が可能。 3.入力パルスのない時には停止位置が保持されるた
め、ブレーキ、ロック機構が不要。 4.ブラシ等のしゅう動部がないため、信頼性が高い。 5.パルスで駆動されるため、マイクロコンピュータ等
のディジタル素子により直接駆動が可能。 等の特徴を有するために、種々の分野で利用されてい
る。
【0003】図5は従来のステッピングモータの駆動回
路の一例であって、ステッピングモータ1の1相のコイ
ル11に流れる電流は4つのFET21、22、23お
よび24で構成されるHブリッジによって制御される。
4つのFET21、22、23および24のゲートは例
えばマイクロコンピュータを主体とする駆動部30に接
続されている。
【0004】駆動部30からFET21および24に対
してパルスを出力すればコイル11内に電流を正方向に
流すことが可能であり、FET22および23に対して
パルスを出力すればコイル11内に電流を逆方向に流す
ことが可能となる。しかしながら電流の流れ方向を反転
する際に例えばFET21および22が同時にオンとな
るとステッピングモータ駆動電圧バス60が直接接地さ
れ、ステッピングモータ駆動装置の故障を引き起こすこ
ととなる。
【0005】上記の問題点を解決するために、FET2
2あるいは24がオンとなるタイミングをFET21あ
るいは23をオンとするタイミングより遅らせるため
に、ディスクリート素子で構成されるディレイ回路71
および72を設置することが一般的である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スイッ
チング素子であるFET21、22、23あるいは24
の特性のバラツキを考慮してディレイ回路71および7
2のディレイ時間を設定した場合には十分な余裕をもっ
て設定する必要があり、スイッチング速度を速くするこ
とが制限される。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あって、スイッチング素子を交換した場合にも貫流電流
を防止するのに必要な最短のディレイ時間を設定するこ
との可能なステッピングモータ駆動回路を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるステッピ
ングモータ駆動装置は、ステッピングモータの1相のコ
イルに供給される電流を制御するためのHブリッジ回路
と、Hブリッジを流れる電流が所定のしきい値電流以上
となったことを検出するためにHブリッジと電源ブスと
の間に設置される過電流検出手段と、過電流検出手段で
過電流が検出された場合には貫流電流防止のためのディ
レイ時間を所定量づつ増方向に補正し過電流検出手段で
過電流が検出されない場合にはディレイ時間を所定量づ
つ減方向に補正し過電流検出手段で過電流が検出されな
い最短のディレイ時間を制御ディレイ時間として学習す
るディレイ時間学習手段と、を具備する。
【0009】
【作用】本発明にかかるステッピングモータ駆動装置に
あっては、過電流検出手段で過電流が検出された場合に
は、過電流検出手段で過電流が検出されなくなる最短の
ディレイ時間が学習される。
【0010】
【実施例】図1は本発明にかかるステッピングモータ駆
動装置の実施例の構成図であって、ステッピングモータ
10の1相のコイル11に流れる電流はいわゆるHブリ
ッジによって制御される。Hブリッジは例えばMOS−
FETである4つのスイッチング素子21、22、23
および24がブリッジ状に接続されて構成されている。
【0011】即ちMOS−FET21および23のソー
ス端子は共通に接続され過電流検出回路61を介して電
源バス60に接続されている。MOS−FET21およ
び23のドレンはそれぞれMOS−FET22および2
4のソースに接続される。そしてMOS−FET22お
よび24のドレンは共通に接続され、電流検出抵抗50
を介して接地されている。
【0012】さらにMOS−FET21のドレンとMO
S−FET22のソースとに共通にステッピングモータ
10のコイル11の一方が接続され、MOS−FET2
3のドレンとMOS−FET24のソースとに共通にス
テッピングモータ10のコイル11に他方が接続されて
いる。ステッピングモータ10のコイル11に流れる電
流は制御部40によって制御されるが、制御部40は例
えばマイクロコンピュータシステムとして構成される。
【0013】即ち制御部40はデータバス41を中心と
して、CPU42、メモリ43、ディジタルインターフ
ェイス44およびアナログインターフェイス45から構
成される。過電流検出回路61で過電流が検出されたか
否かの信号はディジタル入力バッファ46を介して制御
部40に取り込まれる。
【0014】MOS−FET21、22、23および2
4のゲートはディジタル出力バッファ47を介してディ
ジタルインターフェイス44に接続されている。さらに
電流検出抵抗50の両端に発生する電圧はバッファアン
プ48を介してアナログインターフェイス45に供給さ
れる。通常運転時は、CPU42で演算されたMOS−
FET22と24とに対するオンオフ信号およびMOS
−FET21と23に対するデューティ制御信号によ
り、MOS−FET21、22、23および24のゲー
トが制御され、コイル11を流れる電流の方向が決定さ
れる。
【0015】例えばMOS−FET21および24に対
してオン信号が供給されると、ステッピングモータ10
のコイル11には正方向に電流が流れる。そして電流の
流れ方向を反転するためには、MOS−FET21およ
び24をオフとしてMOS−FET23および22をオ
ンとする。ここで貫流電流の発生を防止するために、M
OS−FET21および22あるいはMOS−FET2
3および24が同時にオン状態となることを禁止する必
要があり、ディレイ時間を設ける必要がある。
【0016】図2はMOS−FET21および22のオ
ンオフ制御タンミング図であって、貫流電流が発生する
ことを防止するためにMOS−FET21がオフとなっ
てからディレイ時間Td 後にMOS−FET22をオン
とする。図3は制御部40で実行されるディレイ時間T
d の学習ルーチンのフローチャートであって、ステップ
301で過電流検出回路61で過電流が検出されたか否
かを判定する。
【0017】ステップ301で否定判定された場合、即
ち過電流検出回路61で過電流が検出されていない場合
にはステップ302に進む。ステップ302において前
回学習時に過電流が検出された時に“1”となるフラグ
Iが“0”であるか否かを判定し、肯定判定された場
合、即ち前回過電流が検出されていない場合にはステッ
プ303に進む。
【0018】ステップ303において現在メモリ43に
記憶されているディレイ時間Td が予め定められた下限
ディレイ時間Tdmin以上であるか否かを判定し、肯定判
定された場合はステップ304に進む。ステップ304
においてはディレイ時間Td を所定補正時間ΔTの1/
2だけ減少させ、ステップ305に進む。
【0019】ステップ305においてはフラグIを
“0”に設定してこのルーチンを終了する。なおステッ
プ302で否定判定された場合には、ディレイ時間Td
の学習は終了したものとしてこのルーチンを終了する。
またステップ304で否定判定された場合には、ディレ
イ時間Td は下限ディレイ時間Tdminとして制御が実行
される。
【0020】ステップ301で否定判定された場合、即
ち過電流検出回路61で過電流が検出されていた場合に
はステップ306に進み、現在のディレイ時間Td を所
定補正時時間ΔTだけ増大してステップ307に進む。
ステップ307においてはフラグIが“0”であるか否
かを判定し、肯定判定された場合、即ち前回の学習時に
過電流が検出されていない場合は学習は終了したものと
して直接このルーチンを終了する。
【0021】ステップ307で否定判定された場合に
は、さらに学習を継続するためにステップ308に進み
フラグIを“1に設定してこのルーチンを終了する。図
4はディレイ時間の学習の説明図であって、横軸に学習
回数を、縦軸にディレイ時間Td をとる。即ち学習前の
ディレイ時間をTd (0)とし、第1回目の学習で過電
流が検出された場合はディレイ時間はΔT増加してTd
(1)となり、第2回目の学習でも過電流が検出された
場合はディレイ時間はさらにΔT増加してTd (2)と
なる。
【0022】ここで過電流が検出されなくなると、学習
は終了したものとして以後ディレイ時間Td はT
d (2)として制御が行われる。次に第1回目の学習で
過電流が検出されない場合はディレイ時間はΔT/2減
少してTd (−1)となり、第2回目の学習でも過電流
が検出されない場合はディレイ時間はさらにΔT/2減
少してTd (−2)となる。
【0023】さらに第3回目の学習でも過電流が検出さ
れない場合はディレイ時間はさらにΔT/2減少してT
d (−3)となるが、ここで最短ディレイ時間Tdmin
到達すれば以後の制御は下限ディレイ時間Tdminをディ
レイ時間Td として制御が行われる。なお第3回目の学
習で過電流が検出された場合には、ディレイ時間はΔT
増加してTd (−3)’となり、以後Td (−3)’を
ディレイ時間Td として制御が行われる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかるステ
ッピングモータ駆動装置によれば、例えばMOS−FE
Tであるスイッチング素子を交換した場合にも貫流電流
を防止するために必要な最短のディレイ時間が学習さ
れ、動作の高速性を確保することが可能であるばかりで
なく貫流電流の発生を確実に防止することが可能とな
る。
【0025】さらに本発明によればディスクリート素子
で構成されるディレイ回路を設置することも不必要とな
りステッピングモータ駆動装置を簡素化することも可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例の構成図である。
【図2】図2はオンオフ制御タイミング図である。
【図3】図3はディレイ時間Td の学習ルーチンのフロ
ーチャートである。
【図4】図4はディレイ時間Td の学習の説明図であ
る。
【図5】図5は従来のステッピングモータの駆動回路の
一例である。
【符号の説明】
10…ステッピングモータ 11…コイル 21、22、23、24…MOS−FET 40…制御部 60…電源バス 61…過電流検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 8/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータの1相のコイルに供
    給される電流を制御するためのHブリッジ回路と、 該Hブリッジを流れる電流が所定のしきい値電流以上と
    なったことを検出するために、該Hブリッジと電源ブス
    との間に設置される過電流検出手段と、 該過電流検出手段で過電流が検出された場合には貫流電
    流防止のためのディレイ時間を所定量づつ増方向に補正
    し、該過電流検出手段で過電流が検出されない場合には
    ディレイ時間を所定量づつ減方向に補正し、該過電流検
    出手段で過電流が検出されない最短のディレイ時間を制
    御ディレイ時間として学習するディレイ時間学習手段
    と、を具備するステッピングモータ駆動装置。
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