JP3365250B2 - 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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JP3365250B2 JP10997797A JP10997797A JP3365250B2 JP 3365250 B2 JP3365250 B2 JP 3365250B2 JP 10997797 A JP10997797 A JP 10997797A JP 10997797 A JP10997797 A JP 10997797A JP 3365250 B2 JP3365250 B2 JP 3365250B2
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晴男 西浦
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/22Control of step size; Intermediate stepping, e.g. microstepping

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はステッピングモータ
駆動装置に関し、特に駆動電流を疑似正弦波状のマイク
ロステップ波形でPWM制御するステッピングモータ駆
動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマイクロステップ駆動方式のステ
ッピングモータ駆動装置100を図10を参照して説明
する。駆動装置100は半導体集積回路で構成され、端
子として電源端子2、センス抵抗接続端子3、接地端子
4、出力端子5,6、デレクション信号入力端子7が設
けられており、電源端子2には電源(図示せず)、セン
ス抵抗接続端子3と接地端子4間にはセンス抵抗8、接
地端子4にはGND、出力端子5,6にはステッピング
モータ1、入力端子7にはデレクション信号発生回路
(図示せず)がそれぞれ外部接続される。
【0003】ステッピングモータ1は、例えば2相励磁
方式の場合、図12に示すように4極の固定子を持ち、
対抗する極にかけて、励磁コイルφ1,φ2が巻かれ、
各コイルに90°の位相差を持った電流を流すと回転子
が回転する。従って、ステッピングモータ1を回転させ
るには駆動装置100は2個必要であるが、説明を簡明
にするため、励磁コイルφ1又はφ2の片方を駆動する
場合について以下説明する。
【0004】駆動装置100の内部には、Hブリッジ回
路10を構成する電源側スイッチ素子である第1,第2
MOSFET11,12及びGND側スイッチ素子であ
る第3,第4MOSFET13,14と、2個のフライ
ホイールダイオード15,16と、ステップ基準電圧発
生回路17と、三角波発生回路18と、比較器19と、
プリドライバ20とを具備している。Hブリッジ回路1
0はPチャネル型である第1及び第2MOSFET1
1,12のソースが電源端子2に共通接続され、Nチャ
ネル型である第3及び第4MOSFET13,14のソ
ースがセンス抵抗接続端子3に共通接続されると共に、
MOSFET11,13及びMOSFET12,14が
それぞれ直列接続され、それらの中点が出力端子5,6
にそれぞれ接続されている。ダイオード15はMOSF
ET11,13の中点と接地端子4間に、ダイオード1
6はMOSFET12,14の中点と接地端子4間接続
されている。
【0005】ステップ基準電圧発生回路17からの山型
ステップ基準電圧に三角波発生回路18からの三角波が
重畳された信号は比較器19の正相入力に、センス抵抗
8により電圧検出した信号は負相入力に接続され、比較
器19の出力はPWM制御信号としてプリドライバ20
に接続されている。プリドライバ20の入力Dは端子7
に接続され、出力A1,B1,A2,B2はMOSFE
T11,12,14,13のゲートにそれぞれ接続され
ている。
【0006】次に、上記の駆動装置100の動作を説明
する。モータ1を流れる駆動電流を制御する動作は、ス
テップ基準電圧発生回路17からのステップ基準電圧に
三角波発生回路18からの三角波を重畳させた信号を比
較器19に正相入力し、センス抵抗8の両端で電圧検出
した信号を比較器19に負相入力して比較することによ
り、比較器19からプリドライバ20にPWM制御信号
を供給し、端子7から入力されるデレクション信号とに
よりプリドライバ20の出力A1,B1,A2,B2か
らHブリッジ回路10に各出力を供給してMOSFET
11,12,13,14をオン/オフ動作させることに
より行われ、駆動電流は疑似正弦波的に制御される。
【0007】MOSFET11、12、13、14のオ
ン/オフ動作は具体的には、モータ1に流れる駆動電流
IM が図10に示す矢印方向で制御されている場合、M
OSFET11は出力A1によりPWM制御信号が印加
されてオン/オフ制御され、MOSFET14は出力A
2によりオン状態、MOSFET12,13は出力B
1,B2によりオフ状態に制御され、矢印と反対方向で
制御されている場合、MOSFET12は出力B1より
PWM制御信号が印加されてオン/オフ制御され、MO
SFET13は出力B2によりオン状態、MOSFET
11,14は出力A1,A2によりオフ状態に制御され
ている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
の駆動装置100は、例えば、モータ1に流れる駆動電
流IM が図10に示す矢印方向で制御されている場合、
MOSFET11のPWM制御信号によるオフ制御時に
モータ1に発生する逆起電力によりMOSFET14、
センス抵抗8及びダイオード15を含む電流経路に回生
電流が流れ、この電流経路がオフ制御時の駆動電流の経
路となる。この回生電流i、モータコイルのインダクタ
ンスL[H]とこの電流経路内の抵抗成分R[Ω]とで
定義される電気的時定数τ=L/Rで立ち下がり、 i=I×exp(−t/τ) ……… (1) で表される。
【0009】駆動装置100の場合、この電流経路内の
センス抵抗8を除く抵抗成分はMOSFET14のオン
抵抗で決まり、このオン抵抗は通常低く設計されており
ステップ基準電圧のステップ幅が短くなると、PWM制
御におけるオフ制御の時間が短くなり、その時間内で
(1)式に従う回生電流の立ち下がり量が少なくなり、
ステップ基準電圧の変化に対してセンス抵抗に発生する
電圧が追随しきれないためPWM状態に移行できず、図
11に示すように駆動電流の波形が歪む。特に疑似正弦
波状の駆動電流のピーク時からの減少時に減少しきれず
に跳ね上がる形の波形となり、モータの振動、騒音の原
因となる。本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので
あり、PWM制御信号によるモータのオフ制御時に回生
電流が流れる電流経路内のセンス抵抗を除く抵抗成分を
高くして電気的時定数を小さくすることにより回生電流
の立ち下がりを速くし、また、回生電流によるセンス抵
抗の初期電圧をセンス抵抗/(センス抵抗+センス抵抗
以外の抵抗成分)により分圧して小さくすることによ
り、回生電流によるセンス抵抗に発生する電圧を速く下
げステップ高速化においても駆動電流波形に歪みを生じ
ない駆動装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の駆動
装置は、センス抵抗の電圧に基づいて生成したPWM制
御信号によりマイクロステップ駆動するステッピングモ
ータの駆動装置において、電源端子および接地端子と、
ステッピングモータへの第1および第2の出力端子と、
電源端子と第1の出力端子間に接続された電源側スイッ
チ素子と、第2の出力端子と一端が接地端子に接続され
たセンス抵抗の他端間に接続されたGND側スイッチ素
子と、GND側スイッチ素子に並列接続されたGND側
スイッチ素子より高オン抵抗のスイッチ素子と、第1の
出力端子と接地端子間に接続された回生用スイッチ素子
とを具備し、前記PWM制御信号によるオン制御時に、
前記電源側スイッチ素子、GND側スイッチ素子および
高オン抵抗のスイッチ素子がオン制御されるとともに、
前記回生用スイッチ素子がオフ制御され、前記PWM制
御信号によるオフ制御時に、前記高オン抵抗のスイッチ
素子および回生用スイッチ素子がオン制御されるととも
に、前記電源側スイッチ素子およびGND側スイッチ素
子がオフ制御されることを特徴とする。本構成により、
オフ制御時にモータに発生する逆起電力により駆動電流
の経路内に流れる回生電流は、高オン抵抗のスイッチ素
子により、経路内のセンス抵抗以外の抵抗成分を高くし
たことにより、電気的時定数が小さくなり回生電流の立
ち下がりが速くなり、また、回生電流によるセンス抵抗
の初期電圧もセンス抵抗/(センス抵抗+センス抵抗以
外の抵抗成分)により分圧されて小さくなるので、セン
ス抵抗の電圧を急激に下げることができ、ステップ高速
化においてもステップ基準電圧の変化に対しセンス抵抗
の電圧が追随しPWM制御を精度よく実行できる。
た、本発明の請求項2の駆動装置は、請求項1の駆動装
置において、さらに、前記回生用スイッチ素子に直列接
続された抵抗素子を具備したことを特徴とする。 また、
本発明の請求項3の駆動装置は、請求項1の駆動装置に
おいて、さらに、前記高オン抵抗のスイッチ素子に直列
接続された抵抗素子を具備したことを特徴とする。
た、本発明の請求項4の駆動装置は、請求項1の駆動装
置において、さらに、前記第2の出力端子とGND側ス
イッチ素子間に接続された抵抗素子を具備したことを特
徴とする。 また、本発明の請求項5の駆動装置は、セン
ス抵抗の電圧に基づいて生成したPWM制御信号により
マイクロステップ駆動するステッピングモータの駆動装
置において、 電源端子および接地端子と、ステッピン
グモータへの第1および第2の出力端子と、電源端子と
第1の出力端子間に接続された電源側スイッチ素子と、
第2の出力端子と一端が接地端子に接続されたセンス抵
抗の他端間に接続されたGND側スイッチ素子と、第1
の出力端子と接地端子間に接続された回生用スイッチ素
子とを具備し、前記PWM制御信号によるオン制御時
に、前記電源側スイッチ素子がオン制御され、前記GN
D側スイッチ素子が低オン抵抗にオン制御されるととも
に、前記回生用スイッチ素子がオフ制御され、前記PW
M制御信号によるオフ制御時に、前記回生用スイッチ素
子がオン制御され、前記GND側スイッチ素子が高オン
抵抗にオン制御されるとともに、前記電源側スイッチ素
子がオフ制御されることを特徴とする。本構成により、
オフ制御時にモータに発生する逆起電力により駆動電流
の経路内に流れる回生電流は、GND側スイッチ素子が
高オン抵抗にオン制御されることにより、経路内のセン
ス抵抗以外の抵抗成分を高くしたことにより、電気的時
定数が小さくなり回生電流の立ち下がりが速くなり、ま
た、回生電流によるセンス抵抗の初期電圧もセンス抵抗
/(センス抵抗+センス抵抗以外の抵抗成分)により分
圧されて小さくなるので、センス抵抗の電圧を急激に下
げることができ、ステップ高速化においてもステップ基
準電圧の変化に対しセンス抵抗の電圧が追随しPWM制
御を精度よく実行できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のステッピングモー
タ駆動装置の第1の実施例について図1及び図8を参照
して説明する。図1において本発明の駆動装置200
は、半導体集積回路で構成され、端子として電源端子
2、センス抵抗接続端子3、接地端子4、出力端子5,
6、デレクション信号入力端子7が設けられており、電
源端子2には電源(図示せず)、センス抵抗接続端子3
と接地端子4間にはセンス抵抗8、接地端子4にはGN
D、出力端子5,6にはステッピングモータ1、入力端
子7にはデレクション信号発生回路(図示せず)がそれ
ぞれ外部接続される。
【0012】駆動装置200の内部には、従来の駆動装
置100と同様に、Hブリッジ回路10を構成する電源
側スイッチ素子である第1,第2MOSFET11,1
2及びGND側スイッチ素子である第3,第4MOSF
ET13,14と、ステップ基準電圧発生回路17と、
三角波発生回路18と、比較器19とを具備すると共
に、それ以外に、プリドライブ120と、ダイオード1
5,16の替わりに回生用スイッチ素子としてN型であ
る第5及び第6MOSFET21,22と、本発明の特
徴であるPWM制御信号によるオフ制御時に回生電流が
流れる電流経路の電気的時定数を小さくするためにセン
ス抵抗8以外の抵抗成分を高くするための高抵抗化手段
で高オン抵抗のスイッチ素子としてN型である第7及び
第8MOSFET23,24とを具備している。
【0013】Hブリッジ回路10は第1及び第2MOS
FET11,12のソースが電源端子2に共通接続さ
れ、第3及び第4MOSFET13,14のソースがセ
ンス抵抗接続端子3に共通接続されると共に、MOSF
ET11,13及びMOSFET12,14がそれぞれ
直列接続され、それらの中点が出力端子5,6にそれぞ
れ接続されている。第5MOSFET21は、MOSF
ET11,13の中点と接地端子4間に、第6MOSF
ET22はMOSFET12,14の中点と接地端子4
間接続されている。第7MOSFET23はMOSFE
T13に並列され、第8MOSFET24はMOSFE
T14に並列接続されている。第7及び第8MOSFE
T23,24のオン抵抗はMOSFET13,14より
例えば10〜20倍ほど高く設計している。
【0014】ステップ基準電圧発生回路17からの山型
ステップ基準電圧に三角波発生回路18からステップ幅
より小さい周期で微小振幅幅の三角波が重畳された信号
は比較器19の正相入力に、センス抵抗8により電圧検
出した信号は負相入力に接続され、比較器19の出力は
PWM制御信号としてプリドライバ120の入力に接続
されている。端子7はプリドライバ120の入力Dに接
続されている。プリドライバ120は例えば、図6に示
す論理回路からなり、プリドライバ120の出力は、出
力A1がMOSFET11のゲートに、出力反転A1が
MOSFET14のゲートに、出力B1がMOSFET
12のゲートに、出力反転B1がMOSFET13のゲ
ートに、出力A2がMOSFET24のゲートに、出力
B2がMOSFET23のゲートに、出力A3がMOS
FET21のゲートに、出力B3がMOSFET22の
ゲートにそれぞれ接続されている。
【0015】次に、上記の駆動装置200に電源、モー
タ1及びセンス抵抗8が接続され、電源電圧及びデレク
ション信号が印加されたときの動作を図8を併用して説
明する。モータ1を流れる駆動電流を制御する動作は、
ステップ基準電圧発生回路17からのステップ基準電圧
に三角波発生回路18から三角波を重畳させた信号を比
較器19に正相入力し、センス抵抗8の両端により電圧
検出した信号を比較器19に負相入力して比較すること
により、比較器19からプリドライバ20にPWM制御
信号を供給し、端子7から入力されるデレクション信号
とによりプリドライバ120からHブリッジ回路10及
びMOSFET21〜24のゲートに出力してMOSF
ET11〜14,21〜24を選択的にオン/オフ動作
することにより行われ、駆動電流は疑似正弦波的に制御
される。
【0016】MOSFET11〜14,21〜24のオ
ン/オフ動作を具体的に説明する。 モータ1に流れる
駆動電流IM は図1で示す矢印方向とその反対方向に交
互に制御されて疑似正弦波的波形となり、その両方向の
動作を図8に示すが、基本的には同一であるので、以
下、モータ1に流れる駆動電流IM が矢印方向で制御さ
れる場合について説明する。駆動電流が矢印方向で制御
される間、端子7にデレクション信号がレベル”L”で
供給され、そのときプリドライバ120の出力B1,反
転B1,A2,B2,B3はレベル”H”,”L”,”
H”,”L”,”L”にそれぞれなり、MOSFET1
2,13,24,23,22はオフ,オフ,オン,オ
フ,オフの状態にそれぞれ制御される。
【0017】この状態でPWM制御信号がレベル”L”
のときプリドライバ120の出力A1,反転A1,A3
はレベル”L”,”H”,”L”にそれぞれなり、MO
SFET11,14,21はオン,オン,オフの状態に
制御され、端子2,4間に印加されている電源電圧によ
りMOSFET11、モータ1、MOSFET14及び
MOSFET24を含む電流経路に電流が流れ、モータ
1に図1の矢印方向に駆動電流IM が流れる。
【0018】PWM制御信号が”L”レベルから”H”
レベルに切り替わると、プリドライバ120の出力A
1,反転A1,A3はレベル”H”,”L”,”H”に
それぞれなり、MOSFET11,14,21はオフ,
オフ,オンの状態に制御され、モータ1には電源電圧に
よる駆動電流は流れなくなるが、その時点でモータ1に
は逆起電力が発生するため、MOSFET24、センス
抵抗8及びMOSFET21を含む電流経路に回生電流
が流れる。
【0019】この場合、回生電流が流れる電流経路内の
センス抵抗8を除く抵抗成分としてMOSFET24の
オン抵抗をMOSFET14のオン抵抗より高く設計し
ているため従来の駆動装置100で回生電流が流れる電
流経路より電気的時定数τ=L/Rが小さくなり、
(1)式に従う回生電流は従来の駆動装置100の回生
電流より速く立ち下がり、また、回生電流によるセンス
抵抗の初期電圧も逆起電圧がセンス抵抗/(センス抵抗
+センス抵抗以外の抵抗成分)により分圧されて更に小
さくなるので、従ってセンス抵抗に発生する電圧も従来
の駆動装置100よりも急激に下がり、比較器19にお
いて正相入力されるステップ基準電圧のステップ幅が小
さくなっても、ステップ基準電圧の変化に対して負相入
力されるセンス抵抗により電圧検出した信号が追随する
ためPWM制御を精度よく実行でき、従来の駆動装置1
00のように駆動電流の波形が歪むことはない。特に疑
似正弦波状の駆動電流のピークからの減少時に従来の駆
動装置100で発生した跳ね上がる形の波形が改善さ
れ、モータの振動、騒音を低減できる。
【0020】以上に説明したように、MOSFET1
3,14にこれよりオン抵抗が高いMOSFET23,
24をそれぞれ並列接続し、PWM制御信号によるモー
タ1のオフ制御時にMOSFET13(又はMOSFE
T14)をオフ状態とし、MOSFET23(又はMO
SFET24)をオン状態とすることにより、逆起電力
による回生電流の流れる電流経路内のセンス抵抗8を除
く抵抗成分が高くなり、従来の駆動装置100のように
駆動電流の波形が歪むことはない。
【0021】本発明の駆動装置の第2の実施例について
図2を参照して説明する。尚、図1に示す駆動装置20
0と同一部分は同一符号を付したのでその説明を省略す
る。本発明の駆動装置300は、図1に示す駆動装置2
00とは、図1のMOSFET21,22の替わりに第
2の高抵抗化手段としてこれらより合計のオン抵抗が高
くなる第5MOSFET27と抵抗29との直列回路,
第6MOSFET28と抵抗30との直列回路を接続し
た点で異なる構成としている。
【0022】この駆動装置300の動作について図1の
駆動装置200と異なる点を、モータ1に流れる駆動電
流IM が図2に示す矢印方向で制御される場合について
説明する。PWM制御信号が”L”レベルから”H”レ
ベルに切り替わると、MOSFET24、センス抵抗
8、MOSFET27及び抵抗29からなる電流経路に
回生電流が流れる。尚、モータ1に流れる駆動電流が図
2に示す矢印方向と反対方向で制御される場合、矢印方
向の場合に準じるので説明を省略する。以上の場合、回
生電流が流れる電流経路内のセンス抵抗8を除く抵抗成
分が駆動装置200より更に高くなり、時定数は更に小
さくなり、また、回生電流によるセンス抵抗の初期電圧
も逆起電圧がセンス抵抗/(センス抵抗+センス抵抗以
外の抵抗成分)により分圧されて更に小さくなるのでP
WMの移行が更にしやすくなる。尚、抵抗29,30を
接続せずに、MOSFET27,28のオン抵抗をMO
SFET21、22より高くしてもよい。また、MOS
FET23,24を接続せずにMOSFET13,14
をオフ制御時の電流経路内に含むように制御可能にして
もよい。
【0023】本発明の駆動装置の第3の実施例について
図3を参照して説明する。尚、図1に示す駆動装置20
0と同一部分は同一符号を付したのでその説明を省略す
る。本発明の駆動装置400は図1の駆動装置200と
は、図1のMOSFET23,24の替わりにMOSF
ET13,14に並列に、高抵抗化手段としてMOSF
ET23と抵抗31との直列回路,MOSFET24と
抵抗32との直列回路をそれぞれ接続し、抵抗31,3
2をスイッチS1,S2によりそれぞれ短絡可能にした
点で異なる構成としている。
【0024】この駆動装置400の動作について図1の
駆動装置200と異なる点を、モータ1に流れる駆動電
流IM が図3に示す矢印方向で制御される場合について
説明する。このときスイッチS1はオン状態に制御され
ている。PWM制御信号が”L”レベルのときスイッチ
S2はPWM制御信号に同期してオン状態に制御され、
端子2,4間に印加されている電源電圧によりMOSF
ET11、モータ1、MOSFET14及びMOSFE
T24を含む電流経路に電流が流れる。PWM制御信号
が”L”レベルから”H”レベルに切り替わると、スイ
ッチS2はオフ状態に制御され、抵抗32、MOSFE
T24、センス抵抗8及びMOSFET21を含む電流
経路に回生電流が流れる。尚、モータ1に流れる駆動電
流IM が図3に示す矢印方向と反対方向で制御される場
合、スイッチS2はオン状態に制御され、以下、上記矢
印方向の場合に準じるので説明を省略する。以上の場合
も駆動装置300と同様に回生電流が流れる電流経路内
のセンス抵抗8を除く抵抗成分が駆動装置200より更
に高くなり、駆動装置300と同様にPWMの移行が更
にしやすくなる。尚、電源電圧によりモータ1に電流が
流れるときは、抵抗31(又は抵抗32)は短絡される
ので、電流経路内の抵抗成分が低くなる。また、MOS
FET23,24を接続せずに、高抵抗化手段として抵
抗31,32とスイッチS1,S2のそれぞれの並列回
路をMOSFET13,14にそれぞれ直列接続し、抵
抗31,32及びMOSFET13,14をオフ制御時
の電流経路に含むように制御可能にしてもよい。
【0025】本発明の駆動装置の第4の実施例について
図4を参照して説明する。尚、図1に示す駆動装置20
0と同一部分は同一符号を付したのでその説明を省略す
る。本発明の駆動装置500は図1の駆動装置200と
は、第2の高抵抗化手段としてMOSFET11,13
の中点と出力端子5間に抵抗33、MOSFET12,
14の中点と出力端子6間に抵抗34が接続され、抵抗
33をスイッチS3、抵抗34をスイッチS4により短
絡可能にした点で異なる構成としている。
【0026】この駆動装置400の動作について図1の
駆動装置200と異なる点を、モータ1に流れる駆動電
流が図4に示す矢印方向で制御される場合について説明
する。このときスイッチS3はオン状態に制御されてい
る。PWM制御信号が”L”レベルのときスイッチS4
はPWM制御信号に同期してオン状態に制御され、端子
2,3間に印加されている電源電圧によりMOSFET
11、モータ1、MOSFET14及びMOSFET2
4を含む電流経路に電流が流れ、モータ1に図4の矢印
方向に駆動電流が流れる。PWM制御信号が”L”レベ
ルから”H”レベルに切り替わると、スイッチS4はオ
フ状態に制御され、抵抗34、MOSFET24、セン
ス抵抗8及びMOSFET21を含む電流経路に回生電
流が流れる。尚、モータ1に流れる駆動電流が図4に示
す矢印方向と反対方向で制御される場合、スイッチS4
はオン状態に制御され、以下、上記矢印方向の場合に準
じるので説明を省略する。以上の場合も駆動装置300
と同様にPWMの移行が更にしやすくなる。尚、MOS
FET23,24を接続せずにMOSFET13,14
をオフ制御時の電流経路に含むように制御可能にしても
よい。
【0027】本発明の駆動装置の第5の実施例について
図5を参照して説明する。尚、図1に示す駆動装置20
0と同一部分は同一符号を付したのでその説明を省略す
る。本発明の駆動装置600は、図1に示す駆動装置2
00とは、図1のMOSFET21,22及びプリドラ
イバ120の替わりにPWM制御におけるオフ制御時に
MOSFET13、14が高抵抗化手段としてオン抵抗
が高くなるようにMOSFET13,14のゲートを制
御するプリドライバ220とこのプリドライバへの中間
電位電源端子9を有する点で異なる構成としている。
【0028】プリドライバ220は例えば、図7に示す
論理回路からなり、プリドライバ220の入力は、入力
Dがデレクション信号入力端子7に、入力VGMが中間電
位電源端子9に、入力PWMが比較器19の出力に接続
され、プリドライバ220の出力は、出力A1がMOS
FET11のゲートに、出力B1がMOSFET12の
ゲートに、出力A3がMOSFET21のゲートに、出
力B3がMOSFET22のゲートに、出力A4がMO
SFET14のゲートに、出力B4がMOSFET13
のゲートにそれぞれ接続されている。
【0029】この駆動装置600の動作について図1の
駆動装置200と異なる点を、図9を併用して説明す
る。端子9には中間電位電源が接続され、中間電位の電
源電圧が供給される。モータ1を流れる駆動電流を制御
する動作は、比較器19からプリドライバ220にPW
M制御信号を出力し、さらにプリドライバ220からH
ブリッジ回路10及びMOSFET21,22のゲート
に出力してMOSFET11〜14,21,22を選択
的にオン/オフ動作することにより行われ、駆動電流は
疑似正弦波的に制御される。
【0030】MOSFET11〜14のオン/オフ動作
を具体的に説明する。モータ1に流れる駆動電流IM は
図5で示す矢印方向とその反対方向に交互に制御されて
疑似正弦波的波形となり、その両方向の動作を図9に示
すが、基本的には同一であるので、以下、モータ1に流
れる駆動電流IM が矢印方向で制御される場合について
説明する。駆動電流が矢印方向で制御される間、端子7
にデレクション信号Dがレベル”L”で供給され、その
ときプリドライバ220の出力B1,B3,B4はレベ
ル”H”,”L”,”L”にそれぞれなり、MOSFE
T12,13,22はそれぞれオフ,オフ,オフの状態
に制御される。
【0031】この状態でPWM制御信号がレベル”L”
のときプリドライバ220の出力A1,A3,A4はレ
ベル”L”,”L”,”H”にそれぞれなり、MOSF
ET11,14,21はオン,オン,オフの状態に制御
され、端子2,4間に印加されている電源電圧によりM
OSFET11、モータ1及びMOSFET14を含む
電流経路に電流が流れ、モータ1に図5の矢印方向に駆
動電流IM が流れる。
【0032】PWM制御信号が”L”レベルから”H”
レベルに切り替わると、プリドライバ220の出力A
1,A3,A4はレベル”H”,”H”,”M”にそれ
ぞれなり、MOSFET11,14,21はオフ,中間
(オン抵抗が高い動作状態),オンの状態に制御され、
モータ1には電源電圧による駆動電流は流れなくなる
が、その時点でモータ1には逆起電力が発生するため、
MOSFET14、センス抵抗8及びMOSFET21
を含む電流経路に回生電流が流れる。この場合、回生電
流が流れる電流経路のセンス抵抗8を除く抵抗成分とし
てMOSFET14のオン抵抗をPWM制御信号による
オン制御時より高く制御するため、駆動装置200と同
様の効果が得られる。
【0033】以上の第1〜第5の実施例において、各ス
イッチ素子をMOSFETを例にして説明したが、これ
に限定されることなく例えば、バイポーラトランジスタ
やIGBTでもよい。また、電源側MOSFETをP型
で説明したが、昇圧回路を接続すればN型でもよい。ま
たHブリッジ回路で説明したが、ハーフブリッジ回路や
多相ブリッジ回路でもよい。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、PWM制御信号による
モータのオフ制御時に回生電流が流れる電流経路内にお
いてセンス抵抗を除く抵抗成分が大きくなる構成とする
ことにより電流経路の電気的時定数を小さくできるの
で、モータの逆起電力により流れる回生電流の立ち下が
りを速くでき、また、回生電流によるセンス抵抗の初期
電圧も逆起電圧がセンス抵抗/(センス抵抗+センス抵
抗以外の抵抗成分)により分圧されて更に小さくなるの
で、センス抵抗に発生する電圧も速く下げることができ
ステップ高速化においても駆動電流波形に歪みを生じ
ず、特に疑似正弦波状の駆動電流のピークからの減少時
に従来の駆動装置で発生した跳ね上がる形の波形が改善
され、モータの振動、騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す回路図
【図2】 本発明の第2の実施例を示す回路図
【図3】 本発明の第3の実施例を示す回路図
【図4】 本発明の第4の実施例を示す回路図
【図5】 本発明の第5の実施例を示す回路図
【図6】 図1〜図4の駆動装置に使われるプリドライ
バの実施例を示す回路図
【図7】 図5の駆動装置に使われるプリドライバの実
施例を示す回路図
【図8】 図1の駆動装置の動作状態図
【図9】 図5の駆動装置の動作状態図
【図10】 従来のモータ駆動装置の回路図
【図11】 従来のモータ駆動装置の駆動電流の波形図
【図12】 ステッピングモータの概略構成図
【符号の説明】 1 ステッピングモータ 8 センス抵抗 11 第1MOSFET(電源側スイッチ素子) 12 第2MOSFET(電源側スイッチ素子) 13 第3MOSFET(GND側スイッチ素子) 14 第4MOSFET(GND側スイッチ素子) 17 ステップ電圧発生回路 18 三角波発生回路 19 比較器 21,27 第5MOSFET(回生用スイッチ素
子) 22,28 第6MOSFET(回生用スイッチ素
子) 23 第7MOSFET(高抵抗化手段) 24 第8MOSFET(高抵抗化手段) 29,30,31,32,33,34 抵抗(高抵抗
化手段) 120,220 プリドライバ S1,S2,S3,S4 スイッチ
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 (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センス抵抗の電圧に基づいて生成したPW
    M制御信号によりマイクロステップ駆動するステッピン
    グモータの駆動装置において、 電源端子および接地端子と、ステッピングモータへの第
    1および第2の出力端子と、電源端子と第1の出力端子
    間に接続された電源側スイッチ素子と、第2の出力端子
    と一端が接地端子に接続されたセンス抵抗の他端間に接
    続されたGND側スイッチ素子と、GND側スイッチ素
    子に並列接続されたGND側スイッチ素子より高オン抵
    抗のスイッチ素子と、第1の出力端子と接地端子間に接
    続された回生用スイッチ素子とを具備し、 前記PWM制御信号によるオン制御時に、前記電源側ス
    イッチ素子、GND側スイッチ素子および高オン抵抗の
    スイッチ素子がオン制御されるとともに、前記回生用ス
    イッチ素子がオフ制御され、 前記PWM制御信号によるオフ制御時に、前記高オン抵
    抗のスイッチ素子および回生用スイッチ素子がオン制御
    されるとともに、前記電源側スイッチ素子およびGND
    側スイッチ素子がオフ制御されることを特徴とするステ
    ッピングモータの駆動装置。
  2. 【請求項2】さらに、前記回生用スイッチ素子に直列接
    続された抵抗素子を具備したことを特徴とする請求項1
    記載のステッピングモータの駆動装置。
  3. 【請求項3】さらに、前記高オン抵抗のスイッチ素子に
    直列接続された抵抗素子を具備したことを特徴とする請
    求項1記載のステッピングモータの駆動装置。
  4. 【請求項4】さらに、前記第2の出力端子とGND側ス
    イッチ素子間に接続された抵抗素子を具備したことを特
    徴とする請求項1記載のステッピングモータの駆動装
    置。
  5. 【請求項5】センス抵抗の電圧に基づいて生成したPW
    M制御信号によりマイクロステップ駆動するステッピン
    グモータの駆動装置において、 電源端子および接地端子と、ステッピングモータへの第
    1および第2の出力端子と、電源端子と第1の出力端子
    間に接続された電源側スイッチ素子と、第2の出力端子
    と一端が接地端子に接続されたセンス抵抗の他端間に接
    続されたGND側スイッチ素子と、第1の出力端子と接
    地端子間に接続された回生用スイッチ素子とを具備し、 前記PWM制御信号によるオン制御時に、前記電源側ス
    イッチ素子がオン制御され、前記GND側スイッチ素子
    が低オン抵抗にオン制御されるとともに、前記回生用ス
    イッチ素子がオフ制御され、 前記PWM制御信号によるオフ制御時に、前記回生用ス
    イッチ素子がオン制御され、前記GND側スイッチ素子
    が高オン抵抗にオン制御されるとともに、前記電源側ス
    イッチ素子がオフ制御されることを特徴とするステッピ
    ングモータの駆動装置。
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