JPH0775387A - 定電流チョッパー駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステップモータを駆動する時に、チョッパー
オフ時間をソフトウェアにより任意に設定変更するよう
にし、モータ駆動条件に合わせた定電流制御を容易にす
る。 【構成】 モータコイル６に流れる電流を検出し、モー
タコイル６に流れる電流が設定ピーク電流値に達した時
に電流オフ信号を出力する電流ピーク検出回路２と、オ
フ時間がソフトウェアより任意に設定可能であるととも
に、電流ピーク検出回路２よりの電流オフ信号により起
動し、設定されたオフ時間が経過した時に電流オン信号
を出力して動作を停止するチョッパーオフ時間設定回路
３と、チョッパーオフ時間設定回路３よりの電流オン信
号により励磁オン信号を出力する一方、電流ピーク検出
回路２よりの電流オフ信号により、励磁オフ信号を出力
する励磁信号制御回路４とよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスモータを駆動す
る定電流チョッパー駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステップモータを駆動制御する定電流チ
ョッパー駆動回路においては、従来、チョッパーオフ時
間を決定するチョッパーオフ時間を決定する回路が、例
えば、図３に示すように、比較器１２、コンデンサＣ１
及び抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５及びＲ６よりなるアナログ回路
により構成されていた。

【０００３】図３において、励磁信号制御回路１３より
励磁オン信号がトランジスタ５に出力されて、モータコ
イル６が通電される。モータコイル６に流れる電流は、
モータコイル６，トランジスタ５，検出抵抗Ｒｆを経由
して接地Ｐ．Ｇ流れ、該電流の値は、検出抵抗Ｒｆの電
圧ａとして比較器１１の−端子に入力される。

【０００４】一方、比較器１１の＋端子には、抵抗Ｒ１
及び抵抗２によって分圧されるモータコイル６の駆動ピ
ーク電流に対応した基準電圧ｂが入力されており、比較
器１１によって基準電圧ａと検出抵抗Ｒｆの電圧ｂが比
較される。比較器１１の出力側には、抵抗Ｒ４及びコン
デンサＣ１の間に接続され、さらに、抵抗Ｒ４及びコン
デンサＣ１の間に、比較器１２の−端子が接続されてい
る。また、比較器１２の＋端子には、抵抗Ｒ５及び抵抗
Ｒ６により分圧された基準電圧ｄが印加され、抵抗Ｒ４
及びコンデンサＣ１の間の電位ｃと抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ
６により分圧された基準電圧ｄが比較される。

【０００５】コンデンサＣ１の一端は接地され、コンデ
ンサＣ１の他端は抵抗Ｒ４を介して＋５Ｖが印加されて
コンデンサＣ１は常時には充電状態にあり、比較器１１
の出力によりコンデンサＣ１は放電する。なお、比較器
１２の出力側と並列に接続される抵抗Ｒ７は、比較器１
２の出力レベルをロジック電圧にするためのものであ
る。

【０００６】図３及び図４に示すように、最初、コンデ
ンサＣ１は充電状態にあるので、比較器１２に入力され
る電位ｃが基準電圧ｄを上回っているため、比較器１２
の出力は０であり、励磁信号制御回路１３の出力によっ
てトランジスタ５がオンされ、モータコイル６に電流が
流れている。

【０００７】モータコイル６に流れる電流は、時間の経
過とともに増加し、モータコイル６に流れる電流が増加
して駆動電流ピーク値に達すると、検出抵抗Ｒｆの電圧
ｂが基準電圧ａを超えて比較器１１が動作する。比較器
１１の出力があると、コンデンサＣ１が放電されること
により電位ｃが０Ｖとなって基準電圧ｄを下回り、比較
機１２の出力が１となり、この信号が励磁信号制御回路
１０に入力されて、励磁信号制御回路１３より励磁オン
信号がオフされ、トランジスタ５がオフされてモータコ
イル６の通電がオフされる。

【０００８】モータコイル６の通電がオフされると、比
較器１１の出力により抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１の充電
特性によってが電位ｃは０Ｖよりなだらかに上昇する。
電位ｃが基準電圧ｄに達した時、比較器１２の出力が１
から０になり、再び励磁信号制御回路１３の出力によっ
てトランジスタ５がオンされ、モータコイル６が通電さ
れる。なお、電位ｃは、電位ｃが基準電圧ｄに達した後
も、コンデンサＣ１が充電状態に達するまで上昇する。
図３に示す従来の定電流チョッパー駆動制御回路におい
ては、チョッパーオフ時間はコンデンサＣ１の充電時間
によって決定される。

【０００９】このように、従来の定電流チョッパー駆動
制御においては、チョッパーオフ時間の設定が、比較器
１２の一方に入力される抵抗Ｒ５，Ｒ６によって決定さ
れる基準電圧ｄと、比較器１２の他方に入力されるコン
デンサＣ１及び抵抗Ｒ４の値で決まるため、チョッパー
オフ時間が固定的に設定されてしまうものであった。

【００１０】このため、一度チョッパーオフ時間を設定
してしまうと、チョッパーオフ時間を変更することはで
きないため、モータを数通りの回転速度で安定して制御
する場合、抵抗Ｒ５，Ｒ６の値を変化させて基準電圧を
変えることで理論上は可能ではあるが、基準電圧の設定
が非常に困難であった。このため、高速回転時と低速回
転時ともに同じチョッパーオフ時間でモータを定電流チ
ョッパー駆動制御していた。

【００１１】また、ステップモータの特性として、低速
回転させる場合、負荷トルクが大きいので、モータコイ
ルに流す電流は小さい値でよいが、高速で回転する場合
には、モータに加えられる負荷トルクが小さくなるた
め、高速回転時にはモータコイルに流す電流を大きくし
てやらなければならず、このため、高速回転時に合わせ
てモータコイルに流す電流のチョッパーオフ時間を決定
するため、低速回転時において、モータの駆動条件、即
ち、負荷トルクやモータコイルの発熱の適正化を図るこ
とができなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ステ
ップモータを駆動する時に、チョッパーオフ時間をソフ
トウェアにより任意に設定変更するようにし、モータ駆
動条件に合わせた定電流制御を容易にすることが可能と
なる定電流チョッパー駆動回路を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の定電流チョッパ
ー回路は、上記課題を解決するために、モータコイルに
流れる電流を検出し、該モータコイルに流れる電流が設
定ピーク電流値に達した時に電流オフ信号を出力する電
流ピーク検出回路と、オフ時間がソフトウェアより任意
に設定可能であるとともに、前記電流ピーク検出回路よ
りの電流オフ信号により起動し、設定されたオフ時間が
経過した時に電流オン信号を出力して動作を停止するチ
ョッパーオフ時間設定回路と、前記チョッパーオフ時間
設定回路よりの電流オン信号により励磁オン信号を出力
する一方、前記電流ピーク検出回路よりの電流オフ信号
により、励磁オフ信号を出力する励磁信号制御回路とよ
りなることを特徴とする。

【００１４】

【作用】チョッパーオフ時間設定回路におけるチョッパ
ーオフ時間をソフトウェアにより外部から設定する。励
磁信号制御回路は、電流オン信号を出力することによ
り、モータコイルを通電する。電流ピーク検出回路は、
モータコイルに流れる電流を検出抵抗の電圧により検出
し、モータコイルに流れる電流が設定ピーク電流値に達
した時に電流オフ信号を出力し、該電流オフ信号は、チ
ョッパーオフ時間設定回路および励磁信号制御回路に入
力される。励磁信号制御回路は、電流オフ信号が入力さ
れると、励磁オフ信号を出力してモータコイルの通電を
オフする。これと同期して、チョッパーオフ時間設定回
路は電流オフ信号が入力されると起動し、設定されたチ
ョッパーオフ時間が経過した時点で電流オン信号を出力
して動作を停止する。チョッパーオフ時間設定回路より
出力された電流オン信号は、励磁信号制御回路に入力さ
れ、励磁信号制御回路は電流オン信号が入力されると、
励磁オン信号を出力してモータコイルを通電する。この
サイクルを繰り返すことにより、定電流チョッパー制御
を行う。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、実施例における定電流チョッパー駆動回
路の要部ブロック図である。定電流チョッパー駆動回路
１は、概略として、モータコイル６に流れる電流Ｉを検
出し、モータコイル６に流れる電流Ｉが設定ピーク電流
値に達した時に電流オフ信号を出力する電流ピーク検出
回路２と、オフ時間が外部のＣＰＵ１０より任意にオフ
時間が設定可能であるとともに、電流ピーク検出回路２
よりの電流オフ信号により起動し、設定されたオフ時間
が経過した時に電流オン信号を出力して動作を停止する
チョッパーオフ時間設定回路３と、チョッパーオフ時間
設定回路３よりの電流オン信号により励磁オン信号を出
力する一方、電流ピーク検出回路３よりの電流オフ信号
により、励磁オフ信号を出力する励磁信号制御回路４
と、励磁信号制御回路４よりの励磁オン信号によりオン
してモータコイル６を通電し、励磁信号制御回路４より
の励磁オフ信号によりオフしてモータコイル６の通電を
オフするトランジスタ５とにより構成される。

【００１６】チョッパーオフ時間設定回路３は、オフ時
間をＣＰＵ１０により設定するタイマを内蔵すると共
に、入力側を電流ピーク回路２の出力側に接続され、出
力側を励磁信号制御回路４に接続されている。

【００１７】励磁信号制御回路４は、２つの入力を備
え、一方の入力側をチョッパーオフ時間設定回路３の出
力側とに接続されると共に他方の入力側は電流ピーク回
路２の出力側に接続され、出力側をトランジスタ５に接
続されている。

【００１８】トランジスタ５は、ベースを励磁信号制御
回路４の出力側に接続されると共に、コレクタをモータ
コイル６に接続され、該モータコイル６には、正電圧２
７Ｖが印加され、また、エミッタは検出抵抗Ｒｆを介し
て接地されると共に、電流ピーク検出回路２に接続され
ている。

【００１９】電流ピーク検出回路２は、比較器７の−端
子は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間に接続され、抵抗Ｒ１
と抵抗Ｒ２とによる分圧電位、即ち、モータコイル６の
駆動電流ピーク値に対応する比較電圧Ｖ１が入力される
一方、比較器７の＋端子はトランジスタ５のエミッタに
接続され、モータコイル６に電流Ｉが流れた時に検出抵
抗Ｒｆによって分圧される電圧が入力され、比較器７の
出力側は、チョッパーオフ時間設定回路３及び励磁信号
制御回路４の入力側に接続されている。

【００２０】なお、比較器７の出力側と並列に接続され
る抵抗Ｒ３は、比較器７の出力レベルをロジック電圧に
するためのものである。

【００２１】次に、図２のモータコイル６に流れる電流
Ｉと電流オフ信号と電流オン信号及び励磁信号との関係
を示す動作タイミングチャートを参照し、定電流チョッ
パー駆動回路１の動作について説明する。

【００２２】ステップモータ起動時、励磁信号制御回路
４に対して、ＣＰＵ１０より最初にステップモータ立ち
上げのための電流オン指令が入力される。励磁信号制御
回路４は、これを受け、励磁信号制御回路４が励磁オン
信号を出力すると、トランジスタ５がオンとなり、モー
タコイル６が通電される。

【００２３】モータコイル６に流れる電流Ｉは、モータ
コイル６，トランジスタ５及び検出抵抗Ｒｆを経由して
接地Ｐ．Ｇへ流れ、該電流Ｉは、図２に示すように、時
間の経過につれて次第に増加する。

【００２４】電流ピーク検出回路２は、モータコイル６
に流れる電流Ｉを検出抵抗Ｒｆにおける電圧として検出
し、比較器７の＋端子に入力される検出抵抗Ｒｆの電圧
と比較器７の−端子に入力される駆動電流ピーク値に対
応する比較電圧Ｖ１とを比較する。モータコイル６に流
れる電流Ｉが増加して駆動電流ピーク値に達すると、検
出抵抗Ｒｆの電圧が比較電圧Ｖ１を超えて比較器７が動
作し、電流オフ信号を出力する。電流ピーク検出回路２
より出力された電流オフ信号は、チョッパーオフ時間設
定回路２と励磁信号制御回路４とにそれぞれ入力され
る。

【００２５】励磁信号制御回路４は、電流オフ信号が入
力されると励磁信号をオフし、モータコイル６への通電
をオフする。これと同期してチョッパーオフ時間設定回
路２は、電流オフ信号が入力されると起動し、ＣＰＵ１
０により設定されたオフ時間が経過した時に電流オン信
号を出力して動作を停止する。

【００２６】励磁信号制御回路４は、電流オン信号が入
力されると、再び、励磁オン信号を出力してトランジス
タ５をオンし、モータコイル６を通電する。定電流チョ
ッパー駆動回路１は、以上の動作を繰り返し、チョッパ
ーオフ時間設定回路２に設定されたオフ時間毎にモータ
コイル６を通電し、ステップモータの定電流チョッパー
制御を行う。

【００２７】チョッパーオフ時間設定回路２に設定され
るオフ時間は、ＣＰＵ１０により設定変更可能であるた
め、回転速度に応じたステップモータの定電流チョッパ
ー制御を行うことができ、モータの負荷や回転速度に対
応したモータの駆動条件、即ち、負荷トルク及びモータ
コイルの発熱の最適化を図ることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の定電流チョッパー駆動回路は、
モータコイルに流れる電流を検出し、モータコイルに流
れる電流が設定ピーク電流値に達した時に電流オフ信号
を出力する電流ピーク検出回路と、オフ時間がソフトウ
ェアより任意に設定可能であるとともに、電流ピーク検
出回路よりの電流オフ信号により起動し、設定されたオ
フ時間が経過した時に電流オン信号を出力して動作を停
止するチョッパーオフ時間設定回路と、チョッパーオフ
時間設定回路よりの電流オン信号により励磁オン信号を
出力する一方、電流ピーク検出回路よりの電流オフ信号
により、励磁オフ信号を出力する励磁信号制御回路とよ
りなり、チョッパーオフ時間がソフトウェアにより任意
に設定変更できるため、ステップモータの回転速度が複
数通りある場合には、回転速度の別に応じたチョッパー
オフ時間を設定することにより、モータの回転速度に応
じた定電流チョッパー制御を行うことができる。

【００２９】また、モータの負荷や回転速度に対応した
モータの駆動条件、即ち、トルク、発熱に合わせた定電
流制御が容易に行えるため、モータの駆動条件の最適化
を図ることができる。さらに、回路構成が簡単なため、
部品点数の削減をすることができ、装置における実装ス
ペースを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る定電流チョッパー駆動回
路の要部ブロック図

【図２】モータコイルに流れる電流Ｉと電流オフ信号と
電流オン信号及び励磁信号との関係を示す動作タイミン
グチャート

【図３】従来の定電流チョッパー駆動回路を示す要部ブ
ロック図

【図４】従来の定電流チョッパー駆動回路におけるモー
タコイルの通電状態と電流オフ信号との関係を示す動作
タイミングチャート

【符号の説明】

１ 定電流チョッパー駆動回路 ２ 電流ピーク検出回路 ３ チョッパーオフ時間設定回路 ４ 励磁信号制御回路 ５ トランジスタ ６ モータコイル ７ 比較器 １０ ＣＰＵ １１ 比較器 １２ 比較器 １３ 励磁信号制御回路 Ｒｆ 検出抵抗 Ｒ１ 抵抗 Ｒ２ 抵抗 Ｒ３ 抵抗 Ｒ４ 抵抗 Ｒ５ 抵抗 Ｒ６ 抵抗 Ｒ７ 抵抗 Ｃ１ コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータコイルに流れる電流を検出し、該
   モータコイルに流れる電流が設定ピーク電流値に達した
   時に電流オフ信号を出力する電流ピーク検出回路と、オ
   フ時間がソフトウェアより任意に設定可能であるととも
   に、前記電流ピーク検出回路よりの電流オフ信号により
   起動し、設定されたオフ時間が経過した時に電流オン信
   号を出力して動作を停止するチョッパーオフ時間設定回
   路と、前記チョッパーオフ時間設定回路よりの電流オン
   信号により励磁オン信号を出力する一方、前記電流ピー
   ク検出回路よりの電流オフ信号により、励磁オフ信号を
   出力する励磁信号制御回路とよりなることを特徴とする
   定電流チョッパー駆動回路。