JPH06284792A - モータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスク装置などに使用されるステッピング
モータのモータ駆動回路に関し、簡単な回路構成で疑似
正弦波による駆動信号を生成してステッピングモータの
不要な振動や騒音を低減する。 【構成】 クロックパルスＣＫと２相励磁パルスｄ１，
ｄ２とを入力されており、クロックパルスＣＫと２相励
磁パルスｄ１，ｄ２とに基づいて疑似正弦波信号Ｖ_A,Ｖ
_B を生成する疑似正弦波生成回路５１と、疑似正弦波生
成回路５１からの疑似正弦波信号Ｖ_A,Ｖ_B に応じた励磁
電流Ｉ_A,Ｉ_B をステッピングモータ５の励磁コイルＬ
Ａ，ＬＢに供給する駆動回路５２とを具備する構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータ駆動回路に係り、
特に携帯用ビデオカメラの自動焦点調節機構等に適用さ
れるステッピングモータのモータ駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年エレクトロニクスの進歩により携帯
用ビデオカメラに自動焦点調節機構が適用されている。
この自動焦点調節機構には高精度の回転角度調整が可能
なステッピングモータが適用されている。ステッピング
モータはパルスモータとも称され、パルス入力に対して
その入力パルスのパルス数に応じた回転角度分回転する
ものである。

【０００３】図７は従来のステッピングモータのモータ
駆動回路の一例のブロック図である。同図に示すモータ
駆動回路７０は２相励磁の例であり、携帯用ビデオカメ
ラの自動焦点調節などに使用される。

【０００４】同図において、駆動信号生成回路７１は２
相の駆動信号Ｄ１と駆動信号Ｄ２を生成する。駆動信号
Ｄ１と駆動信号Ｄ２はそれぞれ矩形波信号であり、図示
しないＣＰＵから駆動信号生成回路７１に供給される制
御信号Ｃに基づいた周期、位相関係とされている。

【０００５】駆動信号Ｄ１は駆動回路７２を介してステ
ッピングモータのＡ相の励磁コイルＬＡに、また、駆動
信号Ｄ２は駆動回路７３を介してＢ相の励磁コイルＬＢ
にそれぞれ電流として供給される。

【０００６】駆動回路７２と駆動回路７３は図示のとお
り同一構成であり、いわゆるＢＴＬ(Balanced Transfor
merless)構成とされている。

【０００７】すなわち、駆動回路７２（７３）は、駆動
信号Ｄ１を非反転増幅器７４（７５）で増幅し、インピ
ーダンス変換用反転バッファ７６（７７）を介して駆動
信号Ｄ１を反転増幅器７８（７９）で増幅し、両差動増
幅器７４及び７８（７５及び７９）の各出力端の間に励
磁コイルＬＡ（ＬＢ）を接続してこれを電流駆動する。

【０００８】上記した従来のモータ駆動回路７０では、
ステッピングモータの回転位相は制御信号Ｃにより駆動
信号Ｄ１と駆動信号Ｄ２との位相関係に基づいて制御さ
れ、回転速度は駆動信号Ｄ１と駆動信号Ｄ２の周期に基
づいて制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
モータ駆動回路７０では駆動信号Ｄ１と駆動信号Ｄ２の
周期を長くすることでステッピングモータが低速で駆動
されるが、駆動信号Ｄ１と駆動信号Ｄ２が矩形波である
ためにステッピングモータが不要な振動を発生したり、
騒音を発生する問題があった。

【００１０】そこで、これを防止するために、ステップ
的にレベルが変化して正弦波状の波形となる疑似正弦波
信号を生成し、この疑似正弦波信号によりステッピング
モータの励磁コイルを駆動することが提案されている。
疑似正弦波信号を生成する回路としては、たとえばＣＰ
Ｕ（セントラル・プロセッシング・ユニット；中央演算
処理装置）を使用してＲＯＭ（リードオンリメモリ；読
み出し専用メモリ）のテーブルから波形データを読み出
すものやＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式による
ものなど種々考えられている。

【００１１】しかしながら、これらはいずれも特殊なパ
ルスを必要とし、システム構成が複雑であり、装置が高
価になる問題があった。また、従来の２相励磁に対する
互換性が無いなどの問題があった。

【００１２】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あって、簡単なシステム構成で疑似正弦波信号による駆
動信号を生成し得、ステッピングモータの不要な振動や
騒音を低減することのできるモータ駆動回路を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、次のとお
り構成することにより解決される。

【００１４】すなわち、クロックパルスと２相励磁パル
スとを入力されており、クロックパルスと２相励磁パル
スとに基づいて疑似正弦波信号を生成する疑似正弦波生
成手段と、疑似正弦波生成手段からの疑似正弦波信号に
応じた励磁電流をステッピングモータの励磁コイルに供
給する励磁手段とを具備する構成とすることで解決され
る。

【００１５】

【作用】上記構成の本発明装置によれば、疑似正弦波生
成手段はクロックパルスと２相励磁パルスとに基づいて
疑似正弦波信号を生成し、この疑似正弦波信号に応じた
励磁電流が励磁手段によってステッピングモータの励磁
コイルに供給され、ステッピングモータが回転駆動され
るように作用する。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施例であるモータ駆
動回路１０のブロック図である。図１において、５１は
疑似正弦波生成手段である疑似正弦波生成回路５１、５
２は励磁手段である駆動回路である。

【００１７】疑似正弦波生成回路５１には、通常の２相
励磁パルスであり互いに所定位相差とされたｄ１及びｄ
２と、所定周波数のクロックパルスＣＫとが入来してい
る。この疑似正弦波生成回路５１は、後述のとおりクロ
ックパルスＣＫと励磁パルスｄ１及びｄ２とに基づいて
２相の疑似正弦波信号Ｖ_A 及びＶ_B を生成する。

【００１８】疑似正弦波信号Ｖ_A 及びＶ_B を受けた駆動
回路５２は、これに応じた励磁電流Ｉ_A 及びＩ_B をステ
ッピングモータ５の励磁コイルＬＡ及びＬＢに供給す
る。この結果、ステッピングモータ５は２相の疑似正弦
波信号Ｖ_A 及びＶ_B に基づいて回転位相、回転速度を制
御される。

【００１９】次に示す図２は疑似正弦波生成回路５１の
一部を構成するデコード部５３の具体的な回路図、図３
は疑似正弦波生成回路５１の残りの部分を構成するレベ
ル設定回路３及び４、並びに駆動回路５２（７２と７３
とで構成される）の具体的な回路図であり、両図は信号
ラインａ１〜ａ８及びｂ１〜ｂ８において連続する図で
ある。図３中の図７と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００２０】図２において、デコード部５３は、インバ
ータ１１及び１２、Ａチャンネルデコード回路１３と、
Ｂチャンネルデコード回路１４とから構成される。

【００２１】Ａチャンネルデコード回路１３は、ローア
クティブのＴフリップフロップ１５及び２０と、エクス
クルーシブオア回路１６及び２１と、デコーダ１８及び
２３と、インバータ１７，１９及び２２とで構成され
る。両デコード回路１３及び１４は基本的には同一回路
構成とされており、図２ではＢチャンネルデコード回路
１４については内部回路の図示を省略した。

【００２２】両デコード回路１３及び１４には、クロッ
クパルスＣＫと、インバータ１１及び１２により反転さ
れた２相励磁パルスｄ１及びｄ２とが入力されている。

【００２３】図示のとおり、Ａチャンネルデコード回路
１３のＴフリップフロップ１５のリセット入力には反転
された励磁パルスｄ１が、Ｔフリップフロップ２０のリ
セット入力には、インバータ１９によりさらに反転され
た励磁パルスｄ１が入力されている。

【００２４】ところが、内部を図示しないＢチャンネル
デコード回路１４では、一のＴフリップフロップのリセ
ット入力には反転された励磁パルスｄ２が、他のＴフリ
ップフロップのリセット入力には、インバータによりさ
らに反転された励磁パルスｄ２が入力される点でＡチャ
ンネルデコード回路１３と異なっている。

【００２５】ここで、図４及び図５はデコード部５３及
びレベル設定回路３，４の要部の信号波形を表わすタイ
ミングチャートであり、図４（Ａ）〜（Ｆ),（Ｇ１）〜
（Ｇ８），（Ｈ１）〜（Ｈ７），（Ｉ）〜（Ｏ）及び図
５（Ａ）はＡチャンネルデコード回路１３とレベル設定
回路３の動作を詳細に表わし、図５（Ｂ）〜（Ｊ）はＢ
チャンネルデコード回路１４とレベル設定回路４の動作
を簡略に表わす。

【００２６】図４において、図４（Ａ）はクロックパル
スＣＫを、図４（Ｂ）はＴフリップフロップ１５のＱ₁
出力を、図４（Ｃ）はＴフリップフロップ２０のＱ₂ 出
力を、図４（Ｄ）は励磁パルスｄ１を、図４（Ｅ）は励
磁パルスｄ２をそれぞれ表わしている。励磁パルスｄ１
と励磁パルスｄ２とは通常のステッピングモータの２相
励磁と同じ位相関係とされており、それぞれクロックパ
ルスＣＫの立ち上がりエッジと同期して反転する。

【００２７】Ｔフリップフロップ１５は、リセット端子
がローレベル（期間Ｔ_H ）のときは、入来するクロック
パルスＣＫの立ち上がりエッジに同期して反転するＱ₁
出力を出力する。また、エクスクルーシブオア回路１６
で励磁パルスｄ１及びｄ２の排他的論理和をとった出力
波形は図７４（Ｆ）のＥＸＱのとおりとなる。

【００２８】デコーダ１８は、Ｔフリップフロップ１５
がアクティブである期間Ｔ_H 内に、反転された励磁パル
スｄ１とＱ₁ 出力とＥＸＱ出力と、これらの反転出力を
デコードし、クロックパルスＣＫの両エッジに同期して
Ｔ_H ／８毎に、Ｔ_H ／８の間だけ順次ハイレベルとなる
２値信号ｇ１〜ｇ８（図４（Ｇ８）〜（Ｇ1)参照）を出
力する。

【００２９】一方、励磁パルスｄ１がローレベルとなる
期間Ｔ_L （＝Ｔ_H ）では、Ｔフリップフロップ１５のリ
セット端子がハイレベル、Ｔフリップフロップ２０のリ
セット端子がローレベルとなる。このため、今度はＴフ
リップフロップ２０が入来するクロックパルスＣＫの立
ち上がりエッジに同期して反転するＱ₂ 出力を出力す
る。

【００３０】したがって、デコーダ２３は、Ｔフリップ
フロップ２０がアクティブであるＴ _L の間に、反転され
た励磁パルスｄ１とＱ₂ 出力とエクスクルーシブオア回
路２１のＥＸＱ出力と、これらの反転出力をデコード
し、クロックパルスＣＫの両エッジに同期してＴ_L ／８
毎に、Ｔ_L ／８の間だけ順次ハイレベルとなる２値信号
ｈ１〜ｈ７（図４（Ｈ７）〜（Ｈ1)参照）を出力する。

【００３１】両デコーダからの各２値信号はオア回路２
４〜３０においてそれぞれ論理和をとられ、Ａチャンネ
ルデコード回路１３からの２値信号ａ８〜ａ１（図４
（Ｉ）〜（Ｐ）参照）が得られる。たとえば、２値信号
ｇ１と２値信号ｈ１との論理和をとることで２値信号ａ
１が得られる。ただし、２値信号ａ８はデコーダ１８か
らの２値信号ｇ８そのものである。

【００３２】また同様に、Ｂチャンネルデコード回路１
４からは、図５（Ｂ）〜図５（Ｉ）のとおりの２値信号
ｂ８〜ｂ１が得られる。このとき、励磁パルスｄ１と９
０°位相の異なる励磁パルスｄ２を使って前述した構成
でＴフリップフロップ（図示せず）の動作期間を制御す
ることで、２値信号ｂ１〜ｂ８は２値信号ａ１〜ａ８に
対して９０°位相が進んだものとされている。

【００３３】ここで、たとえば２値信号ａ１〜ａ８をそ
れぞれ反転し、図３中のレベル設定回路３のトランジス
タＱ１〜Ｑ８（Ｑ２〜Ｑ６は図示を省略した）の各ベー
スに入力する。これにより、レベル設定回路３の各トラ
ンジスタのうち、ベースをローレベルとされたトランジ
スタのみがオフとされることで、図５（Ａ）に図示の疑
似正弦波信号Ｖ_A が得られる。

【００３４】すなわち、期間Ｔ₁ 〜期間Ｔ₈ までの間
に、トランジスタＱ１〜Ｑ８のうちいずれか一つのトラ
ンジスタが、トランジスタＱ１，Ｑ２，〜Ｑ８の順にク
ロックパルスＣＫの立ち下がりエッジに同期してオフと
される。

【００３５】また、期間Ｔ₉ 〜期間Ｔ₁₅までの間に、ト
ランジスタＱ１〜Ｑ７のうちいずれか一つのトランジス
タが、トランジスタＱ７，〜Ｑ１の順にクロックパルス
ＣＫの立ち下がりエッジに同期してオフとされる。期間
Ｔ₁₆においてはトランジスタＱ１〜Ｑ８はすべてオフと
される。

【００３６】ところで、レベル設定回路３は、カレント
ミラー対トランジスタＱ９及びＱ１０と、トランジスタ
Ｑ９のコレクタに接続された負荷抵抗ＲＡと、それぞれ
同一構成の８個の電流値設定回路３１〜３８（電流値設
定回路３２〜３６は図示を省略した）とで構成されてい
る。各電流値設定回路３１〜３８はトランジスタＱ１０
のコレクタに接続されている。

【００３７】ここで、図６は図３中のレベル設定回路３
の一部を抜粋して示す回路図である。以下、レベル設定
回路３及び４の動作について、図３と図６を参照して説
明する。

【００３８】図６に示すとおり、電流値設定回路３１は
上記したトランジスタＱ１の他に、トランジスタＱ２１
及びＱ２２、抵抗Ｒ２１及びＲ１により構成される。ト
ランジスタＱ２１のエミッタは抵抗Ｒ２１を介して電源
Ｖ_CCに接続され、ベースは所定の直流電圧Ｖ_BIASにより
バイアスされている。

【００３９】また、トランジスタＱ２２はベースをトラ
ンジスタＱ２１のエミッタに、コレクタをトランジスタ
Ｑ１０のベースコレクタに接続されており、エミッタを
抵抗Ｒ１を介して接地されている。

【００４０】一方、トランジスタＱ２２のベースにはト
ランジスタＱ１のコレクタが接続されている。トランジ
スタＱ１のベースには２値信号ａ１の反転信号が入来
し、トランジスタＱ１は２値信号ａ１に応じたタイミン
グでスイッチング制御される。

【００４１】また、期間Ｔ₁ 中は他の電流値設定回路
（３２〜３８）の各トランジスタ（Ｑ２〜Ｑ８）はオン
するようにスイッチング制御される。よって、期間Ｔ₁
中はトランジスタＱ９及びＱ１０からなるカレントミラ
ー回路はトランジスタＱ２２により駆動される。トラン
ジスタＱ９及びＱ１０のコレクタ電流比は１対１とされ
ている。

【００４２】したがって、トランジスタＱ２２のコレク
タ電流をＩc₁とすると、トランジスタＱ２２のエミッタ
端の電圧は直流電圧Ｖ_BIASに等しいため、 Ｖ_BIAS≒Ｒ１・Ｉc₁ (１） となる。

【００４３】また、負荷抵抗ＲＡに流れる電流をＩ_A ,
トランジスタＱ９のコレクタ端の出力電圧（疑似正弦波
信号）をＶ_A とすると、 Ｖ_A ＝ＲＡ・Ｉ_A (２） となる。

【００４４】期間Ｔ₁ 中はＩ_A ＝Ｉc₁とされているの
で、 (１）式と (２）式の両辺を除算して、 Ｖ_BIAS／Ｖ_A ＝Ｒ１／ＲＡ (３) ∴ Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ１）・Ｖ_BIAS (４) となる。

【００４５】このように、電流値設定回路３１の抵抗Ｒ
１の値と直流電圧Ｖ_BIASによって期間Ｔ₁ 中のトランジ
スタＱ２２のコレクタ電流Ｉc₁を (１）式のとおりに設
定し、カレントミラー回路によってこのコレクタ電流Ｉ
c₁と等しい電流Ｉ_A を負荷抵抗ＲＡに流すことで、
(４）式のとおり抵抗比（ＲＡ／Ｒ１）と直流電圧Ｖ
_BIASで決まる出力電圧Ｖ_A が得られる。また、期間Ｔ₁₅
中もこれと同様である。

【００４６】以上と同様にして、期間Ｔ₂ 中及び期間Ｔ
₁₄中は Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ２）・Ｖ_BIAS (５) 期間Ｔ₃ 中及び期間Ｔ₁₃中は Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ３）・Ｖ_BIAS (６) 期間Ｔ₄ 中及び期間Ｔ₁₂中は Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ４）・Ｖ_BIAS (７) 期間Ｔ₅ 中及び期間Ｔ₁₁中は Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ５）・Ｖ_BIAS (８) 期間Ｔ₆ 中及び期間Ｔ₁₀中は Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ６）・Ｖ_BIAS (９) 期間Ｔ₇ 中及び期間Ｔ₉ 中は Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ７）・Ｖ_BIAS (10) 期間Ｔ₈ 中は Ｖ_A ＝（ＲＡ／Ｒ８）・Ｖ_BIAS (11) となる。

【００４７】したがって、たとえば（ＲＡ／Ｒ１）＝１
となるように抵抗ＲＡと抵抗Ｒ１の値を設定し、他の抵
抗Ｒ２〜Ｒ８の値を （ＲＡ／Ｒ２）＝０．９５５ (12) （ＲＡ／Ｒ３）＝０．８６２５ (13) （ＲＡ／Ｒ４）＝０．７１ (14) （ＲＡ／Ｒ５）＝０．５０ (15) （ＲＡ／Ｒ６）＝０．２９ (16) （ＲＡ／Ｒ７）＝０．１３７５ (17) （ＲＡ／Ｒ８）＝０．０４５ (18) となるように重み付けして設定することで、トランジス
タＱ９のコレクタ端の出力電圧Ｖ_A は、図５（Ａ）に示
すようにクロックパルスＣＫに同期してステップ状にレ
ベルが変化して疑似正弦波状となるマイクロステップ正
弦波とされる。

【００４８】以上と同様にして、８個の電流値設定回路
４１〜４８（電流値設定回路４２〜４６は図示を省略し
た）を有し、レベル設定回路３と同一構成からなるレベ
ル設定回路４の各抵抗Ｒ１１〜Ｒ１８の値を （ＲＢ／Ｒ１１）＝１ (19) （ＲＢ／Ｒ１２）＝０．９５５ (20) （ＲＢ／Ｒ１３）＝０．８６２５ (21) （ＲＢ／Ｒ１４）＝０．７１ (22) （ＲＢ／Ｒ１５）＝０．５０ (23) （ＲＢ／Ｒ１６）＝０．２９ (24) （ＲＢ／Ｒ１７）＝０．１３７５ (25) （ＲＢ／Ｒ１８）＝０．０４５ (26) となるように重み付けして設定しておき、かつ、図２の
Ｂチャンネルデコード回路１４から得られる２値信号
（図５（Ｂ）〜図５（Ｉ))に基づいてレベル設定回路４
のトランジスタＱ１１〜Ｑ１８をスイッチング制御する
ことで、トランジスタＱ１９のコレクタ端の出力電圧
（疑似正弦波信号）Ｖ_B は、図５（Ｊ）に示すようにク
ロックパルスＣＫに同期してステップ状にレベルが変化
して疑似正弦波状となるマイクロステップ正弦波とされ
る。

【００４９】このとき、出力電圧Ｖ_B の出力電圧Ｖ_A に
対する位相関係は２相励磁パルスｄ１及びｄ２の位相関
係に応じて決定されるが、本実施例では出力電圧Ｖ_B が
９０°遅れた位相関係となっている。

【００５０】なお、（ＲＡ／Ｒ１）≠１、（ＲＢ／Ｒ１
１）≠１であっても、抵抗Ｒ１〜Ｒ８の値の相対関係と
抵抗Ｒ１１〜Ｒ１８の値の相対関係が上式のとおりであ
ればマイクロステップ正弦波を得ることができる。

【００５１】上記のとおり生成された疑似正弦波状の出
力電圧Ｖ_A と出力電圧Ｖ_B を、増幅利得をたとえば１２
dBに設定したそれぞれＢＴＬ構成の駆動回路７２と駆動
回路７３に供給することにより、ステッピングモータの
励磁コイルＬＡと励磁コイルＬＢを４・Ｖ_BIASの振幅の
疑似正弦波信号で駆動することができる。

【００５２】このように本実施例によれば、従来の回路
のように特殊なパルスを生成することもなく簡単な回路
で疑似正弦波信号を生成してステッピングモータを駆動
できるため装置を安価に構成し得、また矩形波で駆動す
る場合に比べてステッピングモータの不要な振動と騒音
を低減することができる。

【００５３】さらに、クロックパルスを入力しない場合
には、疑似正弦波駆動ではなくて入力の通常の２相励磁
パルスに応じてステッピングモータを駆動することがで
き、従来の２相励磁に対する互換性が有り、システムの
変更も容易である。

【００５４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、疑似正弦波
生成手段は通常の２相励磁パルスにクロックパルスを追
加してこれらに基づいて疑似正弦波信号を生成し、この
疑似正弦波信号に応じた励磁電流が励磁手段によってス
テッピングモータの励磁コイルに供給されてステッピン
グモータが回転駆動されるため、従来の回路のように特
殊なパルスを生成する必要がなく簡単な回路でよいた
め、低騒音、低振動のモータ駆動回路を低コストで構成
できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の回路図（その１）である。

【図３】本発明の一実施例の回路図（その２）である。

【図４】本発明の一実施例の要部の信号波形を示すタイ
ミングチャート（その１）である。

【図５】本発明の一実施例の要部の信号波形を示すタイ
ミングチャート（その２）である。

【図６】図３の一部の回路図である。

【図７】従来のモータ駆動回路の一例のブロック図であ
る。

【符号の説明】

５ ステッピングモータ ３，４ レベル設定回路 ５１ 疑似正弦波生成回路 ５３ デコード部 ７２，７３ 駆動回路 ＬＡ，ＬＢ 励磁コイル ＣＫ クロックパルス ｄ1,ｄ２ 励磁パルス Ｉ_A,I _B 励磁電流 Ｖ_A,Ｖ_B 出力電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロックパルスと２相励磁パルスとを入
   力されており、該クロックパルスと該２相励磁パルスと
   に基づいて疑似正弦波信号を生成する疑似正弦波生成手
   段と、 該疑似正弦波生成手段からの疑似正弦波信号に応じた励
   磁電流をステッピングモータの励磁コイルに供給する励
   磁手段とを具備してなるモータ駆動回路。