JPH0723597A - 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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JPH0723597A
JPH0723597A JP14906893A JP14906893A JPH0723597A JP H0723597 A JPH0723597 A JP H0723597A JP 14906893 A JP14906893 A JP 14906893A JP 14906893 A JP14906893 A JP 14906893A JP H0723597 A JPH0723597 A JP H0723597A
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stepping motor
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diode
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Shogo Imada
昭吾 今田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 常時は発熱量を抑制し、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。 【構成】 電源バス60とHブリッジの高圧辺との間に
電流の逆流を防止する第1のダイオード61、それと並
列に設置されるスイッチ素子62、62のゲートと接地
間に設けられるツェナーダイオード63、および62の
接断を制御するトランジスタ64から構成される急速放
電回路が設置される。制御部40により64のベースを
制御することによって急速放電を許容あるいは禁止する
ことができる。ステッピングモータの動作速度が低であ
る場合は急速放電を禁止し、所定電圧以上のサージを6
0に回収する。動作速度が高である場合は急速放電を許
容し、サージを62で吸収する。

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。
【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。
【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。
【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。
【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
ma 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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図6】図6はステッピングモータの特性図である。
【符号の説明】
10…ステッピングモータ 11…コイル 21、22、23、24…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)

Claims (1)

    【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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020002780A (ko) * 2000-06-30 2002-01-10 밍 루 모터의 구동 장치

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KR20020002780A (ko) * 2000-06-30 2002-01-10 밍 루 모터의 구동 장치

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