JP3186903B2 - 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Info
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- JP3186903B2 JP3186903B2 JP14906893A JP14906893A JP3186903B2 JP 3186903 B2 JP3186903 B2 JP 3186903B2 JP 14906893 A JP14906893 A JP 14906893A JP 14906893 A JP14906893 A JP 14906893A JP 3186903 B2 JP3186903 B2 JP 3186903B2
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- Japan
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- stepping motor
- bridge
- frequency
- switch element
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Description
【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、特に駆動装置の発熱量を抑制すること
の可能なステッピングモータ駆動回路に関する。
動装置に係わり、特に駆動装置の発熱量を抑制すること
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。
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４は従来から使用されているステッピン
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ＦＥＴ２
１、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。
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ＦＥＴ２
１、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。最も一般的に適用されているＦＥＴ
の制御方法は、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ）であ
る。
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。最も一般的に適用されているＦＥＴ
の制御方法は、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ）であ
る。
【０００５】しかしながらステッピングモータを高速に
回転するためにＨブリッジの制御周波数を高くすると、
ステッピングモータ１０のコイル１１のインダクタンス
により、ＦＥＴを操作して電流が反転してもステッピン
グモータ１０のコイル１１を流れる電流は直ちには反転
しない。図５はステッピングモータを流れる電流波形図
であって、横軸は時間を、縦軸には電流をとる。
回転するためにＨブリッジの制御周波数を高くすると、
ステッピングモータ１０のコイル１１のインダクタンス
により、ＦＥＴを操作して電流が反転してもステッピン
グモータ１０のコイル１１を流れる電流は直ちには反転
しない。図５はステッピングモータを流れる電流波形図
であって、横軸は時間を、縦軸には電流をとる。
【０００６】通常は実線で示される台形状の電流が流れ
るが、制御周波数を高くしてゆくと図５に破線で示され
るようにコイル１１のインダクタンスのために最大電流
ｉma x に到達する以前に電流が反転してしまう。従って
ステッピングモータ１０には最大電流ｉmax が流れず、
ステッピングモータ１０の発生トルクが低下することは
避けることはできない。
るが、制御周波数を高くしてゆくと図５に破線で示され
るようにコイル１１のインダクタンスのために最大電流
ｉma x に到達する以前に電流が反転してしまう。従って
ステッピングモータ１０には最大電流ｉmax が流れず、
ステッピングモータ１０の発生トルクが低下することは
避けることはできない。
【０００７】図６はステッピングモータの特性図であっ
て、横軸に制御周波数、縦軸にステッピングモータの発
生トルクをとる。即ち上記の場合はステッピングモータ
の特性は実線で示されるごとく、制御周波数をｆ1 以上
となると発生トルクＴM は負荷トルクＴL 以下となり、
もはや負荷を駆動することはできない。
て、横軸に制御周波数、縦軸にステッピングモータの発
生トルクをとる。即ち上記の場合はステッピングモータ
の特性は実線で示されるごとく、制御周波数をｆ1 以上
となると発生トルクＴM は負荷トルクＴL 以下となり、
もはや負荷を駆動することはできない。
【０００８】この問題を解決するために、電源バス６０
とＨブリッジ高圧辺との間にサージ電圧が電源バス６０
に回収されることを抑止するダイオード６１、およびＨ
ブリッジの中点２５、２６とＦＥＴ２２、２４のゲート
を接続する２つのツェナーダイオード６２、６３から構
成される急速放電回路を設けることが一般的である。即
ち急速充電回路を設けた場合には、ダイオード６１によ
ってサージ電圧が電源バス６０に回収されることが禁止
されるとともに、Ｈブリッジにツェナーダイオード６
２、６３のツェナー電圧以上のサージが発生した場合に
はＦＥＴ２２、２４がオンとなりサージ電圧はＦＥＴ２
２、２４によって急速に消費される。
とＨブリッジ高圧辺との間にサージ電圧が電源バス６０
に回収されることを抑止するダイオード６１、およびＨ
ブリッジの中点２５、２６とＦＥＴ２２、２４のゲート
を接続する２つのツェナーダイオード６２、６３から構
成される急速放電回路を設けることが一般的である。即
ち急速充電回路を設けた場合には、ダイオード６１によ
ってサージ電圧が電源バス６０に回収されることが禁止
されるとともに、Ｈブリッジにツェナーダイオード６
２、６３のツェナー電圧以上のサージが発生した場合に
はＦＥＴ２２、２４がオンとなりサージ電圧はＦＥＴ２
２、２４によって急速に消費される。
【０００９】従って図５に一点鎖線で示すようにステッ
ピングモータ１０のコイル１１に蓄積された電流を迅速
に引き抜くことができるため、ステッピングモータ１０
に流れる最大電流を低下させることなく、制御周波数を
高くすることが可能となる。
ピングモータ１０のコイル１１に蓄積された電流を迅速
に引き抜くことができるため、ステッピングモータ１０
に流れる最大電流を低下させることなく、制御周波数を
高くすることが可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
ピングモータ１０のコイル１１に蓄積された電流をＦＥ
Ｔを介して急速に放電するとＦＥＴにおける発熱量が増
加するため、以下に示すような問題を生じる。即ち、Ｆ
ＥＴの定格を変更せずに急速放電回路を負荷した場合に
は、負荷トルクＴL 以上の出力トルクＴM を発生するこ
との可能な制御周波数はｆ2 まで高くすることが可能と
なるものの、ＦＥＴにおける発熱量が増加するために最
大電流ｉmax を低く設定しなければならずその結果制御
周波数が低い運転領域においてもステッピングモータの
発生トルクＴM は小とならざるを得ない。
ピングモータ１０のコイル１１に蓄積された電流をＦＥ
Ｔを介して急速に放電するとＦＥＴにおける発熱量が増
加するため、以下に示すような問題を生じる。即ち、Ｆ
ＥＴの定格を変更せずに急速放電回路を負荷した場合に
は、負荷トルクＴL 以上の出力トルクＴM を発生するこ
との可能な制御周波数はｆ2 まで高くすることが可能と
なるものの、ＦＥＴにおける発熱量が増加するために最
大電流ｉmax を低く設定しなければならずその結果制御
周波数が低い運転領域においてもステッピングモータの
発生トルクＴM は小とならざるを得ない。
【００１１】即ちステッピングモータの特性は図６の破
線で示す特性となる。本発明は上記問題点に鑑みなされ
たものであって、ＦＥＴの発熱量を抑制するとともに、
必要な場合には急速動作を可能としたステッピングモー
タ駆動装置を提供することを目的とする。
線で示す特性となる。本発明は上記問題点に鑑みなされ
たものであって、ＦＥＴの発熱量を抑制するとともに、
必要な場合には急速動作を可能としたステッピングモー
タ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【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ブリッジと、
ステッピングモータに駆動電力を供給する電源バスとＨ
ブリッジの高圧辺との間に設置されＨブリッジの高圧辺
から電源バスへの電流の逆流を防止する第１のダイオー
ドと、第１のダイオードをバイパスしＨブリッジの高圧
辺から電源バスへサージ電圧を回収するバイパス路と、
バイパス路に設けられバイパス路の接断を制御信号に応
じて制御するスイッチ素子と、スイッチ素子を接とする
制御信号が出力されている時にＨブリッジの高圧辺に発
生したサージ電圧のうち電源バスへ回収するしきい値電
圧を規定する第２のダイオードと、Ｈブリッジの制御周
波数が予め定められた所定のしきい値周波数以下である
場合にスイッチ素子を接とする制御信号を出力しＨブリ
ッジの制御周波数がしきい値周波数以上である場合には
スイッチ素子を断とする制御信号を出力するスイッチ素
子制御部と、から構成される。
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ブリッジと、
ステッピングモータに駆動電力を供給する電源バスとＨ
ブリッジの高圧辺との間に設置されＨブリッジの高圧辺
から電源バスへの電流の逆流を防止する第１のダイオー
ドと、第１のダイオードをバイパスしＨブリッジの高圧
辺から電源バスへサージ電圧を回収するバイパス路と、
バイパス路に設けられバイパス路の接断を制御信号に応
じて制御するスイッチ素子と、スイッチ素子を接とする
制御信号が出力されている時にＨブリッジの高圧辺に発
生したサージ電圧のうち電源バスへ回収するしきい値電
圧を規定する第２のダイオードと、Ｈブリッジの制御周
波数が予め定められた所定のしきい値周波数以下である
場合にスイッチ素子を接とする制御信号を出力しＨブリ
ッジの制御周波数がしきい値周波数以上である場合には
スイッチ素子を断とする制御信号を出力するスイッチ素
子制御部と、から構成される。
【００１３】
【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、ステッピングモータを通常の速度で駆動する
場合には急速放電回路の動作が禁止されサージは電源バ
スに回収されるためスッチング素子の発熱量が抑制され
る。ステッピングモータの高速動作が必要な場合には急
速放電回路の動作が許可される。
あっては、ステッピングモータを通常の速度で駆動する
場合には急速放電回路の動作が禁止されサージは電源バ
スに回収されるためスッチング素子の発熱量が抑制され
る。ステッピングモータの高速動作が必要な場合には急
速放電回路の動作が許可される。
【００１４】
【実施例】図１は本発明にかかるステッピングモータ駆
動装置の一実施例の構成図であって、ステッピングモー
タ１０のコイル１１を流れる電流はＨブリッジによって
制御される。また図２は本発明にかかる急速放電回路の
回路図である。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。
動装置の一実施例の構成図であって、ステッピングモー
タ１０のコイル１１を流れる電流はＨブリッジによって
制御される。また図２は本発明にかかる急速放電回路の
回路図である。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。
【００１５】即ちＭＯＳ−ＦＥＴ２１および２３のソー
ス端子は共通に接続され第１のダイオード６１を介して
電源バス６０に接続されている。さらに第１のダイオー
ド６１と並列にスイッチ素子６２を有するバイパスが設
けられている。またスイッチ素子６２のゲートはツェナ
ーダイオード６３を介して接地されるとともにＮＰＮト
ランジスタ６４のエミッタに接続される。ＮＰＮトラン
ジスタ６４のコレクタはＭＯＳ−ＦＥＴ２１および２３
のソース端子に共通に接続されている。さらにＮＰＮト
ランジスタ６４のベースは後述する制御部４０に接続さ
れる。
ス端子は共通に接続され第１のダイオード６１を介して
電源バス６０に接続されている。さらに第１のダイオー
ド６１と並列にスイッチ素子６２を有するバイパスが設
けられている。またスイッチ素子６２のゲートはツェナ
ーダイオード６３を介して接地されるとともにＮＰＮト
ランジスタ６４のエミッタに接続される。ＮＰＮトラン
ジスタ６４のコレクタはＭＯＳ−ＦＥＴ２１および２３
のソース端子に共通に接続されている。さらにＮＰＮト
ランジスタ６４のベースは後述する制御部４０に接続さ
れる。
【００１６】ＭＯＳ−ＦＥＴ２１および２３のドレンは
それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ２２および２４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。さらにＭＯＳ−ＦＥＴ２１のドレンとＭＯＳ−
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−ＦＥＴ２３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。
それぞれＭＯＳ−ＦＥＴ２２および２４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。さらにＭＯＳ−ＦＥＴ２１のドレンとＭＯＳ−
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−ＦＥＴ２３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。
【００１７】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４
０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。即ち制御部４０はデータバス４１を中心として、
ＣＰＵ４２、メモリ４３およびインターフェイス４４か
ら構成される。
れる電流は制御部４０によって制御されるが、制御部４
０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。即ち制御部４０はデータバス４１を中心として、
ＣＰＵ４２、メモリ４３およびインターフェイス４４か
ら構成される。
【００１８】インターフェイス４４には前述のＮＰＮト
ランジスタ６４のベースが接続される他、ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ２１、２２、２３および２４のゲートおよび電流検出
抵抗５０の両端子が接続されている。図３はＣＰＵ４１
で実行される急速放電回路制御ルーチンのフローチャー
トであって、Ｈブリッジの制御周波数が変更される度に
実行される。
ランジスタ６４のベースが接続される他、ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ２１、２２、２３および２４のゲートおよび電流検出
抵抗５０の両端子が接続されている。図３はＣＰＵ４１
で実行される急速放電回路制御ルーチンのフローチャー
トであって、Ｈブリッジの制御周波数が変更される度に
実行される。
【００１９】即ちステップ３０１で、図示しないルーチ
ンで演算された制御周波数ｆが予め定められたしきい値
周波数ｆ0 以上であるか否かが判定される。そして制御
周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以上であればステップ３
０２に進み急速放電回路の動作を許容するためにフラグ
Ｒを“１”とし、制御周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以
上でなければステップ３０３に進み急速放電回路の動作
を禁止するためにフラグＲを“０”に設定する。
ンで演算された制御周波数ｆが予め定められたしきい値
周波数ｆ0 以上であるか否かが判定される。そして制御
周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以上であればステップ３
０２に進み急速放電回路の動作を許容するためにフラグ
Ｒを“１”とし、制御周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以
上でなければステップ３０３に進み急速放電回路の動作
を禁止するためにフラグＲを“０”に設定する。
【００２０】そしてステップ３０４でこのフラグＲをイ
ンターフェイス４４を介して出力し、ＮＰＮトランジス
タ６４の接断を制御して、このルーチンを終了する。従
って制御周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以下である場合
には、ＮＰＮトランジスタ６４のベースは“高”となり
ＮＰＮトランジスタ６４およびスチッチ素子６２は接状
態となる。
ンターフェイス４４を介して出力し、ＮＰＮトランジス
タ６４の接断を制御して、このルーチンを終了する。従
って制御周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以下である場合
には、ＮＰＮトランジスタ６４のベースは“高”となり
ＮＰＮトランジスタ６４およびスチッチ素子６２は接状
態となる。
【００２１】このためＨブリッジに発生するサージのう
ちツェナーダイオード６３のツェナー電圧以上のサージ
は電源バス６０に回収され、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１、２
２、２３および２４とスイッチ素子６２の発熱は抑制さ
れる。逆に制御周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以上であ
る場合には、ＮＰＮトランジスタ６４のベースは“低”
となりＮＰＮトランジスタ６４は断状態となる。
ちツェナーダイオード６３のツェナー電圧以上のサージ
は電源バス６０に回収され、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１、２
２、２３および２４とスイッチ素子６２の発熱は抑制さ
れる。逆に制御周波数ｆがしきい値周波数ｆ0 以上であ
る場合には、ＮＰＮトランジスタ６４のベースは“低”
となりＮＰＮトランジスタ６４は断状態となる。
【００２２】従って電源バス６０の電圧以上のサージが
発生すると、スチッチ素子６２が断状態におけるソース
・ドレン間の抵抗で急速に吸収されるものの、スチッチ
素子６２の発熱量は増大する。即ち本発明にかかるステ
ッピングモータの駆動装置によれば、図６のステッピン
グモータの特性図において、一点鎖線で示される特性を
得ることが可能となる。
発生すると、スチッチ素子６２が断状態におけるソース
・ドレン間の抵抗で急速に吸収されるものの、スチッチ
素子６２の発熱量は増大する。即ち本発明にかかるステ
ッピングモータの駆動装置によれば、図６のステッピン
グモータの特性図において、一点鎖線で示される特性を
得ることが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】本発明にかかるステッピングモータの駆
動装置によれば、ステッピングモータを通常の動作速度
で操作する場合には急速放電を禁止することによって発
熱量を抑制することが可能となり、ステッピングモータ
の高速動作が必要な場合には急速放電を許容することに
よってステッピングモータの高速動作が可能となる。
動装置によれば、ステッピングモータを通常の動作速度
で操作する場合には急速放電を禁止することによって発
熱量を抑制することが可能となり、ステッピングモータ
の高速動作が必要な場合には急速放電を許容することに
よってステッピングモータの高速動作が可能となる。
【図１】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る。
装置の実施例の構成図である。
【図２】図２は本発明にかかる急速放電回路の回路図で
ある。
ある。
【図３】図３は急速放電回路制御ルーチンのフローチャ
ートである。
ートである。
【図４】図４は従来から使用されているステッピングモ
ータの駆動回路である。
ータの駆動回路である。
【図５】図５はステッピングモータを流れる電流波形図
である。
である。
【図６】図６はステッピングモータの特性図である。
１０…ステッピングモータ １１…コイル ２１、２２、２３、２４…スイッチング素子 ４０…制御部 ５０…電流検出抵抗 ６０…電源バス ６１…第１のダイオード ６２…スイッチ素子（Ｐ−ＭＯＳＦＥＴ） ６３…ツェナーダイオード ６４…ＮＰＮトランジスタ ６５…Ｈブリッジ回路電源ライン（サージ発生部）
───────────────────────────────────────────────────── 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)
- 【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ブリッジと、 ステッピングモータに駆動電力を供給する電源バスと前
記Ｈブリッジの高圧辺との間に設置され、前記Ｈブリッ
ジの高圧辺から電源バスへの電流の逆流を防止する第１
のダイオードと、 前記第１のダイオードをバイパスし、前記Ｈブリッジの
高圧辺から電源バスへサージ電圧を回収するバイパス路
と、 前記バイパス路に設けられ、前記バイパス路の接断を制
御信号に応じて制御するスイッチ素子と、 前記スイッチ素子を接とする制御信号が出力されている
時に、前記Ｈブリッジの高圧辺に発生したサージ電圧の
うち電源バスへ回収するしきい値電圧を規定する第２の
ダイオードと、から構成されるステッピングモータ駆動
装置であって、 前記Ｈブリッジの制御周波数が予め定められた所定のし
きい値周波数以下である場合に前記スイッチ素子を接と
する制御信号を出力し、前記Ｈブリッジの制御周波数が
前記しきい値周波数以上である場合には前記スイッチ素
子を断とする制御信号を出力するスイッチ素子制御部を
具備するステッピングモータ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14906893A JP3186903B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ステッピングモータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14906893A JP3186903B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ステッピングモータ駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0723597A JPH0723597A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3186903B2 true JP3186903B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=15466987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14906893A Expired - Fee Related JP3186903B2 (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | ステッピングモータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3186903B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020002780A (ko) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | 밍 루 | 모터의 구동 장치 |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP14906893A patent/JP3186903B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0723597A (ja) | 1995-01-24 |
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