JPH04207999A - ステッピングモーター駆動用集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はステッピングモーター駆動用集積回路の、特
に定電流駆動するための方法として用いるＰＷＭ（Ｐｕ
ｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来のステッピングモーター駆動用集積回路の
回路図で、図において、（１）〜（４）、（２１）〜（
２４）はステッピングモーターの巻線（１５）、　（３
５）を駆動するためのＮＰＮトランジスタ、（５）。

（２５）はインバーター、（６）、　（７）、　（２６
）、　（２７）は２人力ＡＮＤゲート、（９）、　（１
０）、　（２９）、　（３０）は２人力ＮＡＮＤゲート
、（８）、　（２８＞は電流検出用の抵抗、（１１）、
　（３１＞は基準電圧（１２＞、　（３２）と抵抗（８
）、　（２８）で電圧に変換された出力電流を比較する
ためのコンパレータ、（５ｏ）は発振回路、（５１）は
トリガパルス発生回路、（５２）は発振回路用の容量、
（１００）は電源端子、（２００）はＧ　Ｎ　Ｄ端子、
（３００）、　（４００）はそｎぞれ出力状態を決める
為の入力端子である。

次に動作について説明する。

まず、ステッピングモーターを駆動するためには巻線（
１５）、　（３５）に電流を流し、そｎぞゎの相を励磁
する必要があるが次にその動作について説明する。

入力（３００）に”Ｈ″が印加ごｎると、ＮＰＮＩ−ラ
ンシスタ（１）が０？ｌ、、ＮＰＮトランジスタ（３）
が（Ｄ　Ｆ　Ｆする。又、ＮＡＮＤゲート（１０ンの出
力が’Ｈ″とすると、ＮＰＮｔ−ランジスタ（４）がＯ
Ｎ　ｉ、、ＮｐＮ１＝ランジスタ（２）がＯＦＦするウ
ニの時、巻１．（１５）には電流がＮ　Ｐ　Ｎ　ｆ、ラ
ンジスタ（１）かう巻線（１５）を通してＮＰＮトラン
ジスタ（：４）へ流乙、ステッピングモーターはいわゆ
る励磁状態になる。

又、入力＜３００＞に“Ｌ″が印加された場合は、ＮＰ
Ｎトランジスタ（３）がＯＮし、ＮＰＮトランジスタ（
１）がＯＦＦする。

又、ＮＡＮＤゲート（１０）の出力が“Ｈ″とすると、
ＮＰＮｉ−ランジスタ（２）がＯＮＬ、、ＮＰＮトラン
ジスタ（４）がＯＦＦする。この時、巻線（１５）には
電流がＮＰＮｉ−ランジスタ（，３）から巻線（１５）
を通してＮ　Ｐ　Ｎ　トランジスタ（２）へ流れ、ステ
ッピングモーターは、入力（３００）に“Ｈ”が印加さ
泊、た時とは逆の状態に励磁される。

入力（４００）に対する巻線（３５）の状態は、入力（
３００）及び巻線（１５）と同じ回路構成のため動作ジ
同じとなる。

次に、そ乙それの相状態に対して、ＰＷＭを使用した定
電流制卸をしており、次にその動作について説明する。

まず、入力（３００）に°°Ｈ″が印加ｔｔｚ、出力用
のＮ　Ｐ　Ｎ　＋−ランジスタ（１＞とＣ４ンが○ＮＬ
ｒ：ａｉを考える。

この状態ではモーターの巻線（１５）には、電流がＮＰ
、Ｎｌ−ランジスタ（１）から流れ込みＮＰＮ）ランジ
スタ（４）へ流ｎ出す。二の電流は第４図の波形Ｆに示
すように抵抗（８）によって電圧に変換される。さらに
、二の電圧は内部の基準電圧（１２）とコンパレータ（
１１）によって比較さｎ、電流値が基準レベル以下の場
合は“Ｈ″、基準し△、ルを越んると“Ｌ″が出力され
る。この＠号はＲ３−ＦＦ回路接続され′ｒＳＮ　Ａ　
Ｎ　Ｄゲーｔ’（９）、　（ｉｏ）（７）リテットに入
力され、Ｑ出力を反転させる。このＱ出力は入力＜３０
０＞かうの信号が入力だワ、ているＡＮＤゲ−）−（７
）のもう一方の入力に接続さｎでおり、今、入力＜３０
０）が“Ｈ″のためＡ　Ｎ　Ｄゲート（７）はＱ出力に
対して開いており、出力用ＮＰＮ　トランジスタ（４）
を反転させる。一方、発振回路（５０）は第４図の波形
Ａに示すように、容ｆｆ１（５２）で決められた周波数
で発振しでおり、又、この周期に同期してトリガパルス
発生回路（５１）で第４図の波形已に示すパルスを発生
させており、上記Ｒ３−ＦＦ回路のセット入力へ印加し
ている。従って、同様に出力用ＮＰＮトランジスタ（４
）を反転さπる。

以上の動作をまとめると、まず、トリガパルスＢによっ
て、Ｒ３−ＦＦ回路のセット入力に“Ｌ”が印加される
と出力ＱがＨ″となり、ＮＰＮ　トランジスタ（４）が
ＯＮ（、、モーターの巻線電流は、自己のインダグタン
スにより制限されながら徐々に増加する。モーターの巻
線電流が基準電圧で設定された電流値を越えると、コン
パレータ（１１）が”Ｈ”から“Ｌ″へ反転するため、
Ｒ３−ＦＦ回Ｗｒｃｔ＞ＮＡＮＤゲート（９）、　（１
０）のＱ出力が“Ｌ″になり、ＮＰＮ）ランジスタ（４
）がＯＦＦになる。この状態ではＮＰＮトランジスタ（
４）がＯＦＦしているため、モーターの逆起電力により
電流はＮ　Ｐ　Ｎトランジスタ（１）からモーター巻線
（１５）、ダイオード（１４）を通して電源（１００）
へ流れ込む。この電流は逆起電力のエネルギーが低下す
るのにつれて徐々に減少する。ある時間が経過すると、
再びｊ、リガパルスＢが“Ｌ″になり、上記の動作を繰
り返す。

二の一連の動作を繰り返す二とにより、モーターの電流
は基準電圧（１２）で決められた値になる。

この動作は入力（３００）を“Ｌ″にした場合も同様で
、ＮＰＮトランジスタ（１）を（３）に、ＮＰＮトラン
ジスタ（４）を（２ンに、ＡＮＤゲート（７）を（６）
に置き換えれば同じ動作説明となる。又、入力（４，Ｏ
Ｏ）の場合も同様に説明でさる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のステッピングモーター駆動用集積回路は以上のよ
うに構成されていたので、ＰＷＭ動作において、トリガ
パルスＢのＬ″に同期して、ＮＰＮトランジスタ（２）
／′（４）とＩぐＰ　Ｎ　トランジスタ（２２）　／　
（２４）が常に同時にＯＮするため、モータ・−電流が
大きい場合には、そｎそれのＮＰＮトランジスタの発熱
が重なり、集積回路の発熱のビーグが大きくなると共に
、Ｇ　Ｎ　Ｄライノヘ流ワる電流も倍になるため、ＯＮ
のタイミングでの電流変化量が犬きくなり、配線のイン
ピーダンス（抵抗、容量、インダクタンス）によって、
ＧＮＤラインが変動し誤動作の原因となるという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、集積回路の発熱のピークを低減させると共に
、誤動作の原因となるＧＮＤラインの変動を低減させた
ステッピングモーター駆動用集積回路を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段および作用乙・この発明に
係るステッピングモーター駆動用集積回路は、ステッピ
ングモーターの巻線（１５）と（３５）を駆動するため
のＮ　Ｐ　Ｎ　ｉ−ランシスタ＜２）　／　（４）と（
２２）　／　（２４）のＯＮするタイミングを決めるＰ
ＷＭ用トリガパルスＢを発振周期Ｔ＆二対して２倍（こ
設定し、ＯＮするタイミング（トリガパルスＢが“Ｌ　
１１になるタイミング）をそｎぞわ時間Ｔだけシフトさ
せ、ステッピングモーターの巻線（１５）と（３５）を
駆動するためのＮｐ　１７　：ランシスタ（２）、７′
（４）と（２２＞／’（２４；１（７）　ＯＮするタイ
ミングを同時にＯＮしないよつにしたものである。

〔実施例〕

以下、二の発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）〜（４）、　（２１）〜（２４）は
、ステッピングモーターの巻線（１５；ｌ、　（３５＞
を駆動するためのＮＰＮトランジスタ、（５）、　（２
５）、　＜５３）はインバーター、（６）、　（７）、
　（２６）、　（２７）は２人力ＡＮＤゲート、（９）
、　（ｔｏ）、　（２９＞、　（３０＞は２人力子りＡ
ＮＤゲート、（８）、（２Ｕは電流検出用の抵抗、（Ｌ
Ｌ）、　（３１）は基準電圧（１２）、　（３２）と抵
抗（８）。

（２８）で電圧に変換とれた出力電流を比較するための
コンパレータ、（５０）は発振回路、（５１）はトリガ
パルス発生回路、（５２）は発振回路用の容量、（５４
＞。

（５５）はＯＲゲート、（１００）は電源端子、（２０
０）はＧＮＤ端子、（３００）、　（４００）はそれぞ
れ出力状態を決める為の入力端子である。

まず、動作についての説明だが、ステッピングモーター
の相を励磁する動作についてはｉＩＩ記従来のものと全
く同一なので省略する。

次に、それぞれの相状態に対するＰＷＭを使用した定電
流制量動作について説明する。

まず、入力（３００＞に“°Ｈ″が印加され、出力用の
ＮＰＮトランジスタ（１）と（４）がＯＮした状態を考
んる。

二の状態ではモーターの巻線（１５）には、電流がＮＰ
Ｎトランジスタ（１，）から流れ込みＮＰＮトランジス
タ（４）へ流れ出す。二の電流は従来のものと同様で第
４図の波形Ｆに示すように、抵抗（８）によって電圧に
変換される。さらに、この電圧は内部の基準電圧（Ｉ２
）とコンパレ−タ（１１）によって比較され、電流値が
基準レベル以下の場合は“°Ｈ−基準レベルを越えると
°“Ｌ″が出力される。二の信号はＲＳ−Ｆ　Ｆ回路接
続されたＮＡＮＤゲート（９）、　（１０）のりでット
に入力され、Ｑ出力を反転させる。このＱ出力は入力（
３００）からの信号が入力されているＡＮＤゲート（７
）のもう一方の入力に接続されており、今、入力（３０
０）が“’Ｈ”のためＡＮＤゲート（７）はＱ出力に対
して開いており、出力用ＮＰＮトランジスタ（４）を反
転させる。一方、発振回路（５０）は第２図の波形Ａに
示すように容量（５２）で決められた周波数で発振して
おり、この周期に同期してトリガパルス発生回路（５１
）で第２図の波形Ｂに示すパルスを発生させている。又
同時に、トリガパルスＢ信号は発振回路出力Ｃとインバ
ータ（５３）によって反転させた信号Ｃで、それぞれＯ
Ｒゲート（５４）、　（５５）によってＯＲ処理されて
おり、第２図の波形り、Ｅとなる。入力（３００）の場
合には、波形Ｅを上記ＲＳ−Ｆ　Ｆのセット入力へ印加
している。従って、二のタイミングで出力用ＮＰＮトラ
ンジスタ（４）が反転する。

以上の動作をまとめると、まず、トリガパルスＥによっ
てＲＳ−Ｆ　Ｆのセット入力に“′Ｌ″′が印加さｎる
と出力Ｑが“Ｈ”となり、ＮＰＮｉ−ランジス　　゛り
（４）がＯＮし、モーターの巻線電流は、自己のインダ
クタンスにより制限されながら徐々に増加する。モータ
ーの巻線電流が基準電圧で設定さ乙た電流値を越えると
、コンパレータ（１１）が“Ｈ″力ｔ”Ｌ”へ反転する
ため、ＲＳ−Ｆ　ＦＣ９）、（１０）のＱＱ出力が“°
Ｌ”になり、ＮＰＮトランジスタ（４）がＯＦＦになる
。二の状態ではＮＰＮトランジスタ（４）がＯＦＦして
いるためモーターの逆起電力により、電流はＮＰ　Ｎ　
ｆ−ランシスタ（１）からモーター巻線（１５）、ダイ
オード（１４）を通して電源（１００）へ流れ込む。こ
の電流は逆起電力のエネルギーが低下するのにつわて徐
々に減少する。ある時間が経過すると、再びトリガパル
スＥが°Ｌ″になり、上記の動作を繰り返す。この一連
の動作を繰り返すことにより、モーターの電流は基準電
圧（１２）で決められた値になる。

この動作は入力（３００）を“Ｌｏ“にした場合も同様
で、ＮＰＮトランジスタ（１）を（３）に、ＮＰＮトラ
ンジスタ（４）を（２）に、ＡＮＤゲート（７）を（６
）に置き換えｎば同じ動作説明となる。又、入力（４０
０）の場合ジトリガバルスＥをＤにすることで同様に説
明できる。しかし、ＯＮするタイミングは第２図のトリ
ガパルスＤ、Ｅで分力＼るように、そわそわ発振局ＭＴ
だけシフトしており、ステッピングモーターの巻線（１
５）と（３５）を駆動するためのＮＰＮトラノジスタ（
２）７／（４）と（２２）／’（２４）のＯＮするタイ
ミングは同時にＯＮＬない様になっ−（いる。

〔発明の効果二・ 以上のようにこの発明Ｑこよれば、トリガパルスを半周
期シフトするという非常に簡単な構成、例えばＯＲゲー
ト２回路とインバータ１回路の追那するだけで、発熱の
ピークを低減させ、誤動作の原因であるＧＮＤラインの
変動を抑えることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は二の発明の一実施例であるステッピングモータ
ー駆動用集積回路の回路図、第２図は第１図の動作を説
明するためのタイミング波形図、第３図は従来のステッ
ピングモーター駆動用集積回路の回路図、第４図は第３
図の動作を説明するためのタイミング波形図である。 図において、（１）〜（４）、（２０〜（２４）はステ
ッピングモーターの巻線（１５＞、　（３５）を駆動す
るためのＮＰＮｆ−ランジスタ、（５：ｌ、　（２５：
ｌ　、　（５３）はインバーター、（６）、　（７）、
　（２６）、　（２７）は２人力ＡＮＤゲート、（９）
、　（１０）、　（２９）、　（３０＞は２人力ＮＡＮ
Ｄゲート、（８）、　（２８）は電流検出用の抵抗、（
１１）、　（３１）は基準電圧（１２）、　（３２）と
抵抗（８）、　（２８）で電圧に変換さ匙た出力電流を
比較するためのコンパレータ、（５０）は発振回路、（
５Ｄはトリガパルス発生回路、（５２）は発振回路用の
容量、（５４＞、　（５５）はＯＲゲート、（１００）
は電源端子、（２００）はＧＮＤ端子、（３００）、　
（４００）はそれぞれ出力状態を決める為の入力端子を
示す。 尚、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　２相以上の巻線で構成されたステッピングモーターと
   、このステッピングモーターの相数に対応した効率良く
   且つ高速に駆動する為にＰＷＭを用いた定電流方式のス
   テッピングモーター駆動回路と、１つの発振回路と、個
   々のＰＷＭ周期を発振周期ＴのＮ倍に設定し、ステッピ
   ングモーター駆動回路のＯＮするタイミングをそれぞれ
   時間Ｔづつシフトさせるように構成したＰＷＭ用トリガ
   パルス発生回路を備えたことを特徴とするステッピング
   モーター駆動用集積回路。