JPH0733600Y2 - 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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JPH0733600Y2
JPH0733600Y2 JP1990034019U JP3401990U JPH0733600Y2 JP H0733600 Y2 JPH0733600 Y2 JP H0733600Y2 JP 1990034019 U JP1990034019 U JP 1990034019U JP 3401990 U JP3401990 U JP 3401990U JP H0733600 Y2 JPH0733600 Y2 JP H0733600Y2
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voltage
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健二 松本
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Oriental Motor Co Ltd
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【考案の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本考案は、PWM(pulse width modulation)制御により
ステッピングモータを定電流で駆動する装置に関する。
b.従来の技術 従来、この種のステッピングモータの駆動装置として
は、例えば第4図のブロック図に示すようなものがあ
る。
同図において、この駆動装置は直流電源E1からの直流出
力をスイッチング素子を含むチョッパ回路部1によっ
て、パルス幅変調した後、コイルL1とコンデンサC1とか
らなる平滑回路を通して、駆動回路部2により負荷のス
テッピングモータMを駆動する。なお、図中のD1は還流
ダイオードである。
該モータMに流れる駆動電流の大きさは電流検出抵抗器
R1によって検出され、この検出信号値が、電流指令部3
で設定された値と一致するように、制御部4で前記チョ
ッパ回路部1の出力パルス幅を制御する。
すなわち、検出信号と設定信号とを前記制御部4のなか
の誤差増幅器4aに入力し、その偏差信号を増幅した後の
出力電圧Veを、同部4のコンパレータ4bの一方の入力端
に入力する。このコンパレータ4bの他方の入力端にはの
こぎり波形のキャリア信号(電圧)4cが入力されてお
り、前記出力電圧Veは該コンパレータ4bにより前記キャ
リア信号(電圧)4cと比較される。この出力電圧Veが、
第5図に示すように、前記キャリア信号(電圧)4cより
小さいときは、該コンパレータ4bの出力はONとなり、ま
た大きいときはその出力はOFFするよように働く。図中
の破線で示す出力電圧Veはモータの低速駆動の場合であ
り、実線で示す出力電圧Veは中速駆動の場合である。
このため、前記コンパレータ4bの出力、すなわちチョッ
パ回路部1のチョッピングデューティは前記駆動電流の
検出信号に応じて制御され、結果的には前記モータMの
駆動電流は電流指令部3の設定値に等しい一定電流にな
るように制御される。
c.考案が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来のステッピングモータの
駆動装置にあっては、モータMを高速で駆動するに従っ
て一定の駆動電流を維持するために、モータ印加電圧の
チョッピングデューティはしだいに大きくなり、ついに
はチョッピングデューティが100%となる。この状態で
は該駆動装置は定電圧駆動となって、もはやモータMの
駆動電流を一定に制御することができないという現象が
発生する。
第6図は、このときのキャリア信号4cと誤差増幅器出力
電圧Veとコンパレータ出力電圧の状態を表わしたもので
ある。
かかる駆動状態においては、誘起電圧による励磁電流変
調が原因であるステッピングモータMの振動現象を、駆
動電流を一定に制御することによって抑制することが不
可能となり、ロータの振動、トルクの低下および脱調な
どをひきおこすという問題点があった。
本考案はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は
前記問題点を解消し、前記モータの高速領域、すなわ
ち、定電圧駆動領域においても、モータ駆動電流を交流
的に一定に制御することにより、誘起電圧による励磁電
流変調を防止し、前記モータの振動発生を抑止するステ
ッピングモータの駆動装置を提供することにある。
d.課題を解決するための手段 前記目的を達成するための本考案の構成は、直流を断続
するスイッチング素子を含むチョッパ回路部と、該チョ
ッパ回路部の出力を平滑する平滑回路部と、該平滑回路
部の出力を入力してステッピングモータを駆動する駆動
回路部と、該モータの駆動電流を検出する検出回路部
と、前記モータの駆動電流を設定する電流指令部と、前
記検出回路部の信号値を前記電流指令部の設定値に一致
させるように、前記チョッパ回路部の出力パルス幅を制
御する制御部とから成るステッピングモータ駆動装置に
おいて、次のとおりである。
前記制御部は、のこぎり波形のキャリア信号を発生する
キャリア信号発生回路と、前記検出回路部の検出信号と
前記電流指令部の設定信号との差を増幅する誤差増幅器
と、該誤差増幅器の出力電圧を入力して交流成分の電圧
を取り出すフィルタ回路と、最大デューティ制限電圧を
発生する直流電源と、前記フィルタ回路から取り出され
る交流成分の電圧に、前記直流電源の最大デューティ制
限電圧を加算する加算回路と、該加算回路からの加算電
圧を一方の入力端に入力し、前記誤差増幅器の出力電圧
を他方の入力端に入力して、前記加算電圧値を最低リミ
ット値として前記誤差増幅器の出力電圧を制限して出力
するリミッタ回路と、該リミッタ回路の出力電圧を一方
の入力端に入力し、前記キャリア信号発生回路のキャリ
ア信号を他方の入力端に入力して、両入力端の入力を比
較し、パルス幅制御信号を出力させて前記制御部の出力
とするコンパレータとから構成される。
そして、前記ステッピングモータの低中速駆動のよう
に、前記検出回路部の検出信号と前記電流指令部の設定
信号との差が小さいときは、前記誤差増幅器の出力電圧
は前記リミッタ回路の制限電圧を超えないため、何等の
制限を受けずに該リミッタ回路を通過して前記コンパレ
ータに入力され、該コンパレータで前記キャリア信号と
比較され、その出力により、前記ステッピングモータは
一定電流で駆動制御されるとともに、前記モータの高速
駆動のように、前記検出回路部の検出信号と前記電流指
令部の設定信号との差が大きいときは、前記誤差増幅器
の出力電圧は前記リミッタ回路の制限電圧を超えるた
め、前記加算回路からの加算電圧値に応じた前記リミッ
タ回路の制限電圧が前記コンパレータに入力され、該コ
ンパレータで前記キャリア信号と比較され、その出力に
より、該モータの駆動電圧は直流的には前記最大デュー
ティ制限電圧で制限される値をとりつつ、交流的には該
モータの駆動電流の交流成分に応じて変化して、該駆動
電流を交流的に一定電流に駆動制御する。
e.作用 本考案は以上説明したように、制御部において、モータ
駆動電流を検出する検出回路部の検出信号と電流指令部
の設定信号との偏差信号の交流成分を、フィルタ回路を
介して取り出し、この信号を前記リミッタ回路に通し
て、チョッピングデューティの最大値に制限を与えてい
る。
このデューティ制限値は、平均値として、直流的には前
記最大デューティ制限電圧によって決定される値をとり
つつ、前記フィルタ回路により取り出されたモータ駆動
電流の変化に応じて、交流的に変化させている。
このため、前記モータがデューティ100%の定電圧駆動
となるような高速駆動のときでも、駆動電流の交流分に
ついて定電流制御作用が維持され、前記ステッピングモ
ータの中速駆動領域における振動現象を抑制することが
できる。
f.実施例 以下、図面に基づいて本考案の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。
第1図は本考案の一実施例を示すステッピングモータ駆
動装置のブロック図であり、第4図と同一要素には同一
符号を付してその説明を省略する。
第1図において、制御部14のなかの、15は交流成分を取
り出すフィルタ回路、16は最低電圧リミッタ回路、17
は、前記フィルタ回路15からの交流成分の出力電圧に、
直流電源E2からの最大デューティ制限電圧を加算するた
めの加算回路で、該加算回路17からの加算電圧を前記最
低電圧リミッタ回路16に入力する。なお、R11,R12は加
算抵抗器である。
この制御部14においては、駆動電流検出抵抗器R1により
検出された信号と、電流指令部3で設定された信号との
偏差を、誤差増幅器4aで増幅し、電圧Veを出力する。
まず、ステッピングモータMの中低速駆動時は、誤差増
幅器4aの出力電圧Veは最低電圧リミッタ回路16の制限電
圧Vlimより大きいため、コンパレータ4bは、この出力電
圧Veとのこぎり波形のキャリア信号電圧4cとを比較す
る。このときのコンパレータ4bの出力におけるチョッピ
ングデューティは、第2図に示すように、前記出力電圧
Veとキャリア信号電圧4cとの比較結果から決定される。
ここで、ステッピングモータMに振動が発生すると、そ
の振動成分は駆動電流検出抵抗器R1の検出信号から誤差
増幅器4aで増幅されて出力電圧Veに現れる。これにより
チョッピングデューティは振動成分を含んだものとな
り、振動成分に応じた平均電圧がステッピングモータM
に印加されて電流の変化を抑制して振動を抑え込む。
次に、該モータMの高速駆動時は、前記誤差増幅器4aの
出力電圧Veは、前記制限電圧Vlimより小さくなるため、
コンパレータ4bは、この制限電圧Vlimとキャリア信号電
圧4cとを比較する。このときの出力におけるチョッピン
グデューテュは、第3図に示すように、前記制限電圧V
limとキャリア信号電圧4cとの比較結果から決定される
ようになる。ここで、前記制限電圧Vlimの交流成分は、
前記フィルタ回路15から取り出したもので前記出力電圧
Veの交流成分と等しいため、チョッピングデューティは
出力電圧Ve、すなわちモータ駆動電流の検出信号の交流
成分に応じて変化することになる。
ここでステッピングモータMに振動が発生すると、その
振動成分は駆動電流検出抵抗器R1の検出信号から誤差増
幅器4aで増幅されてフィルタ回路15で直流分が除去され
て最低電圧リミッタ回路16の制限電圧Vlimに現れる。こ
れによりチョッピングデューティは振動成分を含んだも
のとなり、振動成分に応じた平均電圧成分がステッピン
グモータMに印加されて電流の変化を抑制して振動を抑
え込む。
このように本実施例によれば、従来の駆動装置のチョッ
ピングデューティが100%となって駆動電流の制御性を
失う高速駆動時でも、前記制限電圧Vlimの交流成分によ
り、駆動電流を交流的に一定電流に制御することができ
る。
また、前記フィルタ回路15の入力信号として、前記電流
検出抵抗器R1により検出された駆動電流検出信号を、直
接入力することによっても同様の効果を得ることができ
る。
なお、本考案の技術は前記実施例における技術に限定さ
れるものではなく、同様な機能を有する他の態様の手段
によってもよく、また本考案の技術は前記構成の範囲内
において種々の変更,付加が可能である。
g.考案の効果 以上の説明から明らかなように本考案のステッピングモ
ータ駆動装置によれば、制御部で、モータ駆動電流の検
出回路部の検出信号と電流指令部の設定信号との偏差信
号の交流成分を取り出し、この信号をリミッタ回路によ
り、前記チョッパ回路部のチョッピングデューティが10
0%にならないように制限を加え、かつその制限値が前
記電流検出信号の交流成分に応じて変化するようにし
た。
このため、前記モータの高速駆動時にも、モータ駆動電
流を交流的に一定にする電流制御作用を失わないため、
該モータの励磁電流変調により発生する振動現象を、定
電圧駆動領域においても抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本考案のステッピングモータ駆動
装置の一実施例を示す図で、第1図はブロック図、第2
図は本駆動装置の低速駆動時におけるキャリア信号と誤
差増幅器の出力電圧Veとリミッタ出力電圧Vlimおよびコ
ンパレータの出力電圧であるチョッピング信号の状態を
表わした図、第3図は本駆動装置の高速駆動時における
キャリア信号と誤差増幅器の出力電圧Veとリミッタ出力
電圧Vlimおよびコンパレータの出力電圧であるチョッピ
ング信号の状態を表わした図、第4図は従来のステッピ
ングモータ駆動装置のブロック図、第5図は従来の駆動
装置の低速および中速駆動時におけるキャリア信号と誤
差増幅器の出力電圧Veとコンパレータの出力電圧である
チョッピング信号の状態を表わした図、第6図は従来の
ステッピングモータ駆動装置の高速駆動時におけるキャ
リア信号と誤差増幅器の出力電圧Veとコンパレータの出
力電圧であるチョッピング信号の状態を表わした図であ
る。 4a…誤差増幅器、4b…コンパレータ、14…制御部、15…
フィルタ回路、16…最低電圧リミッタ回路、17…加算回
路、E2…最大デューティ制限電圧発生用直流電源。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流を断続するスイッチング素子を含むチ
    ョッパ回路部と、該チョッパ回路部の出力を平滑する平
    滑回路部と、該平滑回路部の出力を入力してステッピン
    グモータを駆動する駆動回路部と、該モータの駆動電流
    を検出する検出回路部と、前記モータの駆動電流を設定
    する電流指令部と、前記検出回路部の信号値を前記電流
    指令部の設定値に一致させるように、前記チョッパ回路
    部の出力パルス幅を制御する制御部とから成る駆動装置
    において、 前記制御部は、のこぎり波形のキャリア信号を発生する
    キャリア信号発生回路と、前記検出回路部の検出信号と
    前記電流指令部の設定信号との差を増幅する誤差増幅器
    と、該誤差増幅器の出力電圧を入力して交流成分の電圧
    を取り出すフィルタ回路と、最大デューティ制限電圧を
    発生する直流電源と、前記フィルタ回路から取り出され
    る交流成分の電圧に、前記直流電源の最大デューティ制
    限電圧を加算する加算回路と、該加算回路からの加算電
    圧を一方の入力端に入力し、前記誤差増幅器の出力電圧
    を他方の入力端に入力して、前記加算電圧値を最低リミ
    ット値として前記誤差増幅器の出力電圧を制限して出力
    するリミッタ回路と、該リミッタ回路の出力電圧を一方
    の入力端に入力し、前記キャリア信号発生回路のキャリ
    ア信号を他方の入力端に入力して、両入力端の入力を比
    較し、パルス幅制御信号を出力させて前記制御部の出力
    とするコンパレータとから構成され、 前記ステッピングモータの低中速駆動のように、前記検
    出回路部の検出信号と前記電流指令部の設定信号との差
    が小さいときは、前記誤差増幅器の出力電圧は前記リミ
    ッタ回路の制限電圧を超えないため、何等の制限を受け
    ずに該リミッタ回路を通過して前記コンパレータに入力
    され、該コンパレータで前記キャリア信号と比較され、
    その出力により、前記ステッピングモータは一定電流で
    駆動制御されるとともに、前記モータの高速駆動のよう
    に、前記検出回路部の検出信号と前記電流指令部の設定
    信号との差が大きいときは、前記誤差増幅器の出力電圧
    は前記リミッタ回路の制限電圧を超えるため、前記加算
    回路からの加算電圧値に応じた前記リミッタ回路の制限
    電圧が前記コンパレータに入力され、該コンパレータで
    前記キャリア信号と比較され、その出力により、該モー
    タの駆動電圧は直流的には前記最大デューティ制限電圧
    で制限される値をとりつつ、交流的には該モータの駆動
    電流の交流成分に応じて変化して、該駆動電流を交流的
    に一定電流に駆動制御することを特徴とするステッピン
    グモータ駆動装置。
JP1990034019U 1990-03-30 1990-03-30 ステッピングモータ駆動装置 Expired - Lifetime JPH0733600Y2 (ja)

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JPH03127499U JPH03127499U (ja) 1991-12-20
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