JPH0837798A - ステッピングモーターの駆動回路 - Google Patents

ステッピングモーターの駆動回路

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JPH0837798A
JPH0837798A JP17425894A JP17425894A JPH0837798A JP H0837798 A JPH0837798 A JP H0837798A JP 17425894 A JP17425894 A JP 17425894A JP 17425894 A JP17425894 A JP 17425894A JP H0837798 A JPH0837798 A JP H0837798A
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stepping motor
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current
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JP17425894A
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Ryoichi Takahashi
良一 高橋
Hiroshi Inoue
広志 井上
Masatoshi Komada
雅俊 駒田
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】プリンタや複写機などに用いられるステッピン
グモーターをマイクロステップ駆動する駆動回路の改善
を目的とする。 【構成】ステッピングモーター15の動作制御に係る制
御指令SSを生成するCPU11と、前記制御指令SS
に基づいて、ステッピングモーター15を駆動する際の
基準となる相電流IA,IBを生成する相電流生成回路
12と、前記相電流に基づいてステッピングモーター1
5を駆動する駆動部14とを有する駆動回路であって、
前記相電流生成回路12は、外部信号OS1,OS2に
基づいて、複数の相電流のうち、何れか1つを選択して
前記駆動部14に供給すること。

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ーの
駆動回路に関し、更に詳しく言えば、プリンタや複写機
などに用いられるステッピングモーターをマイクロステ
ップ駆動する駆動回路の改善を目的とする。
【0002】
【従来の技術】以下で、従来例に係るステッピングモー
ターの駆動回路について図面を参照しながら説明する。
従来のステッピングモーターの駆動回路は、図4に示す
ように、CPU(1)と、A相に対応する基準信号を生
成する第1の相電流生成回路(2)と、B相に対応する
基準信号を生成する第2の相電流生成回路(3)と、相
電流に基づいて2相励磁のステッピングモーター(5)
を駆動する駆動部(4)とを有する回路である。
【0003】第1の相電流生成回路(2)と第2の相電
流生成回路(3)とは同様の回路構成をとっており、ア
ップダウンカウンタ(6)と基準信号生成回路(7)と
D/Aコンバータ(8)とからなる回路である。当該回
路によれば、まずCPU(1)から制御信号(SS1,
SS2)が第1、第2の相電流生成回路(2,3)に出
力され、制御信号(SS1,SS2)に基づいて第1、
第2の相電流生成回路(2,3)によってそれぞれA
相、B相に対応する相電流(IA,IB)が生成され
る。
【0004】すなわち、第2の相電流生成回路(3)に
ついて説明すると、制御信号(SS)がまずアップダウ
ンカウンタ(6)に入力され、それによるカウント結果
が基準信号生成回路(7)に出力される。これによって
相電流のもとになる基準信号が生成され、D/Aコンバ
ータ(8)によってディジタル/アナログ変換されるこ
とにより、相電流(IB)が生成される。
【0005】このようにして生成された相電流(IA、
IB)に基づいて駆動部(4)がステッピングモーター
(5)をマイクロステップ駆動する。このA相、B相に
対応する相電流(IA,IB)は、図5に示すようなA
相とB相が張るA相−B相平面にその電流軌跡を図示す
ると、図5に示すように、円ベクトルの軌跡を描くよう
に生成されている。
【0006】なお、図5は2W1−2相励磁で、90゜
が8分割されたステップ(A1〜A8)に沿ってモータ
がA相からB相に回転している状況を示している。駆動
対象であるステッピングモーター(5)の構造がいたる
ところ対称であるようなときには、A相、B相に対応す
る相電流(IA,IB)の電流軌跡がA相−B相平面で
円ベクトルを描くような相電流を流すときにステッピン
グモーターの振動が最小になるので、図4に示す上記回
路では、このような相電流が流れるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示すような上記従来の駆動回路によると、以下に示すよ
うな問題が生じる。すなわち、ステッピングモーターの
種類によっては、振動低減などのために意図的に構造を
非対称に設計したり、あるいは対称な構造をとっている
つもりでも、製造過程で局所的に非対称になってしまう
ような場合があり、このようなときには上述の円ベクト
ルを描くような相電流を供給してもステッピングモータ
ーの回転が不均一になってしまい、逆に振動が増大して
しまうなどの問題が生じがちであった。
【0008】従来回路では、相電流はA相、B相の2相
について、円ベクトルを描くような1種類の相電流を生
成しているだけだったので、このような問題に対処する
にはCPU(1)の内部プログラムを更正して、対応す
るなどする必要があったがために、非常に煩雑で、コス
トも膨大になってしまい、事実上不可能であって、特に
使用するユーザの選択の余地がないという問題が生じて
いた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑みて成されたもので、図1に示すように、ステッピ
ングモーターの動作制御に係る制御指令を生成するCP
Uと、前記制御指令に基づいて、ステッピングモーター
の駆動に係る相電流を生成する相電流生成回路と、前記
相電流に基づいてステッピングモーターを駆動する駆動
部とを有する駆動回路であって、前記相電流生成回路
は、外部信号に基づいて、複数の相電流のうち、何れか
1つを選択して前記駆動部に供給することにより、CP
U内部のプログラムを変更することなどで相電流を変化
させていた従来に比してコストが高くならずに、モータ
の動作状態に適した相電流をユーザが容易に選択するこ
とが可能となるステッピングモーターの駆動回路を提供
するものである。
【0010】
【作 用】本発明によれば、図1に示すように、CPU
と、相電流生成回路と、駆動部とを有し、図2に示すよ
うに相電流生成回路は、外部信号に基づいて、複数の相
電流のうち、何れか1つを選択して駆動部に供給してい
る。すなわち、CPUによってステッピングモーターの
動作制御に係る制御指令が生成され、制御指令に基づい
て、相電流生成回路によって、ステッピングモーターの
駆動に係る相電流が生成され、その相電流は外部信号に
基づいて、複数の相電流のうち、ステッピングモーター
の駆動状態に適した何れかの相電流が選択されており、
このようにして選択された相電流に基づいて、駆動部に
よってステッピングモーターが駆動される。
【0011】このため、ステッピングモーターの状態に
応じて複数の相電流のうち、外部から外部信号を供給す
ることで、状態に適した相電流を容易に選択できるの
で、例えばステッピングモーターの構造が非対称な場合
でも、振動が最小になったり、トルクを向上させたり、
というように、それぞれ異なるユーザの要望に応じて、
モータの実際の動作状態に適した相電流を容易に選択す
ることが可能になる。
【0012】また、本発明に係るステッピングモーター
の駆動回路において、相電流生成回路は、制御指令を入
力して複数の基準信号生成回路に出力するアップダウン
カウンタと、アップダウンカウンタの出力に基づいて複
数の基準信号を生成する複数の基準信号生成回路と、外
部信号に基づいて、複数の基準信号生成回路のうちのい
ずれかを選択するマルチプレクサと、マルチプレクサに
よって選択された基準信号をディジタル/アナログ変換
して、相電流を生成するD/Aコンバータとからなる。
【0013】このため、かりにアナログ素子を有するた
めに回路規模が膨大で、かつ製造に手間のかかるD/A
コンバータを必要な相電流の種類の数だけ設けると、回
路規模が膨大になり、かつ製造も煩雑になるが、本発明
ではD/Aコンバータを各相について1つだけ設けてい
るので、その分回路規模を縮小化でき、かつ製造を容易
にしつつ上述の目的を達成することが可能になる。よっ
て、当該回路をハイブリッドICに搭載したような場合
には、特に有効である。
【0014】さらに、本発明に係る2相励磁のステッピ
ングモーターの駆動回路においては、A相、B相が張る
平面において、A相の相電流とB相の相電流とが円ベク
トルの軌跡を描く相電流と、該相電流を挟んだ軌跡を描
く複数の相電流とが相電流生成回路によって選択され
る。このため、理想的にはステッピングモーターの振動
が最小になる円ベクトルの軌跡を描く相電流と、それよ
りも外側の電流軌跡を描くか内側の電流軌跡を描く相電
流のうちの何れかのうちで、モータの駆動状態に応じて
最適な相電流をユーザが比較的容易に選択することがで
きる。
【0015】また、本発明に係るステッピングモーター
の駆動回路において、A相、B相が張る平面において、
A相の相電流とB相の相電流とが円ベクトルの軌跡を描
く相電流と、該相電流を挟んだ軌跡を描く複数の相電流
とが相電流生成回路によって選択され、外部信号が無入
力の状態ではA相の相電流とB相の相電流とが円ベクト
ルの軌跡を描く相電流が相電流生成回路によって選択さ
れる。
【0016】このため、理想的には振動が最小になり、
最もユーザが選択する頻度が高いであろうと思われる、
円ベクトルの電流軌跡を描くA相、B相の相電流につい
ては、外部信号が無信号のときに対応できるので、外付
け配線を形成したり、外部信号を入力させる手間が省け
るので、大多数のユーザ側にとって取扱いが容易になる
という利点がある。
【0017】
【実施例】以下で、本発明の実施例に係るステッピング
モーターの駆動回路について図面を参照しながら説明す
る。本実施例に係るステッピングモーターの駆動回路
は、図1に示すように、CPU(11)と、第1の相電
流生成回路(12)と、第2の相電流生成回路(13)
と、駆動部(14)とを有し、2相励磁のステッピング
モーター(15)を駆動する回路である。
【0018】CPU(11)は、ステッピングモーター
(15)の動作制御をするための制御指令を第1、第2
の相電流生成回路(12,13)に出力する回路であ
る。第1の相電流生成回路(12)は、図2に示すよう
に、アップダウンカウンタ(21),マルチプレクサ
(22),第1〜第4の基準信号生成回路(23A〜2
3D),第1〜第4のAND回路(24A〜24D),
出力段のAND回路(25)及びD/Aコンバータ(2
6)からなる回路であって、CPU(11)からの制御
指令(SS)と外部からの外部信号(OS1,OS2)
に基づいて、A相に対応する相電流(IA)を生成して
駆動部(14)に出力する回路である。
【0019】第2の相電流生成回路(13)は、CPU
(11)からの制御指令(SS)と外部からの外部信号
(OS1,OS2)に基づいて、B相に対応する相電流
(IB)を生成して駆動部(14)に出力する回路であ
る。その回路構成は第1の相電流生成回路(12)と同
じなので説明を省略する。駆動部(14)は、不図示の
PWM変調回路などを有し、A相に対応する相電流(I
A)とB相に対応する相電流(IB)とに基づいて、ス
テッピングモーター(15)のコイルに電流を供給/非
供給することによって、ステッピングモーター(15)
を駆動制御する回路である。
【0020】以下で、本発明の実施例に係るステッピン
グモーターの駆動回路の動作について説明する。まず、
図1に示すCPU(11)から第1、第2の相電流生成
回路(12,13)に制御指令(SS)が出力される。
次に、外部信号(OS1,OS2)に基づいて、モータ
の状態に適したA相、B相の相電流(IA,IB)が第
1、第2の相電流生成回路(12,13)によってそれ
ぞれについて選択され、駆動部(14)に出力される。
【0021】次いで、A相、B相の相電流(IA,I
B)に基づいて駆動部(14)からステッピングモータ
ー(15)の不図示のコイルに電流が供給/非供給処理
され、ステッピングモーター(15)が駆動される。上
記動作において、第1、第2の相電流生成回路(12,
13)によってモータの駆動状態に適した相電流(I
A,IB)が生成される動作の詳細について以下で図2
を参照しながら説明する。
【0022】なお、上述のように第2の相電流生成回路
(13)は、その構成と動作が第1の相電流生成回路
(12)とまったく同様であるので、以下では第1の相
電流生成回路(12)についてのみ説明し、第2の相電
流生成回路(13)については説明を省略する。まず、
アップダウンカウンタ(21)に、CPU(11)から
の制御指令(SS)が入力される。
【0023】次いで、制御指令(SS)がアップダウン
カウンタ(21)によってカウントされ、そのカウント
結果が第1〜第4の基準信号生成回路(23A〜23
D)に出力される。次に、アップダウンカウンタ(2
1)の出力に基づいて、第1〜第4の基準信号生成回路
(23A〜23D)によって、相電流の元になる階段状
の波形を有する第1〜第4の基準信号(SA〜SD)が
生成される。
【0024】この第1〜第4の基準信号(SA〜SD)
は、それぞれ性質の異なる信号であるが、その詳細につ
いては後述する。このとき、マルチプレクサ(22)の
入力端子(T1,T2)にはそれぞれ“L”、“H”の
何れかの外部信号(OS1,OS2)が入力されてお
り、その状態に応じて以下の表1に示すような内部選択
信号(M1〜M4)がマルチプレクサ(22)から出力
される。
【0025】
【表1】
【0026】この信号に従って、第1〜第4の基準信号
(SA〜SD)が選択される。例えば、外部信号(OS
1,OS2)がそれぞれ(“H”,“H”)であったと
すると、マルチプレクサ(22)からは表1により、
“H”の内部選択信号(M3)が出力され、残余の内部
選択信号(M1,M2,M4)は“L”である。
【0027】第1〜第4の基準信号生成回路(23A〜
23D)の出力には、第1〜第4のAND回路(24A
〜24D)が接続されており、上述のようにその一方の
入力であるマルチプレクサ(22)の出力は“L”にな
っているので、第1、第2、第4の基準信号生成回路
(23A,23B,23D)から出力される基準信号
(SA,SB,SD)は出力段のAND回路(25)に
は入力されない。
【0028】逆に、第3の基準信号生成回路(23C)
から出力される第3の基準信号(SC)については、そ
の出力に接続されている第3のAND回路(23C)の
一方の入力であるマルチプレクサ(22)の出力が
“H”になっているので、これだけが選択されて出力段
のAND回路(25)から出力されることになる。同様
にして、例えば外部信号(OS1,OS2)がそれぞれ
(“L”,“L”)であったとすると、表1により第4
の基準信号(SD)が選択されることになる。
【0029】その後、このようにして選択された基準信
号がD/Aコンバータ(26)によってディジタル/ア
ナログ変換されて、正弦波の波形形状を有するA相の相
電流(IA)が生成されて駆動部(14)に出力され
る。このようにして選択された相電流を、その各々につ
いてA相とB相とで張られる平面に図示すると、図3に
示すようになる。図中でI1〜I4は、それぞれ第1〜
第4の基準信号生成回路(23A〜23D)が生成する
第1〜第4の基準信号(SA〜SD)に基づく相電流を
示している。
【0030】図3に示すように、第3の基準信号生成回
路(23C)で生成した相電流(I3)の電流軌跡が真
円を描くような相電流であって、第4の基準信号生成回
路(23D)によって生成された相電流(I4)は真円
を描く相電流(I3)よりも外側の電流軌跡を描いてお
り、第1、第2の基準信号生成回路(I1,I2)でに
よって生成される相電流(I1、I2)は、真円を描く
相電流(I3)よりも内側の電流軌跡を描いている。
【0031】ところで、マルチプレクサの入力端子(T
1,T2)には、不図示のプルアップ抵抗と称する電位
を上げるための抵抗が接続されており、外部信号(OS
1,OS2)が無信号の場合には(“H”,“H”)の
信号が入力されていることになる。このような場合に
は、図3に示すように相電流(I3)が選択される。こ
の相電流(I3)は、図3のA相−B相平面で円ベクト
ルに沿うような軌跡を描く相電流である。
【0032】このような相電流は、駆動対象であるステ
ッピングモーター(15)の構造がいたるところ対称で
あるようなときには、この電流軌跡が円ベクトルを描く
ような相電流を流すときにステッピングモーターの振動
が最小になる。この条件を選択すれば大多数のユーザに
とっては適した条件であるはずであるが、そうでなく
て、ステッピングモーターの構造が局所的に非対称にな
っているなど、ステッピングモーターの振動が最小にな
らないような場合がある。
【0033】外部信号(OS1,OS2)として別の信
号を入力すると、図3に示すように、円ベクトルよりも
外側の軌跡を描く相電流(I4)や、内側の軌跡を描く
相電流(I1,I2)が選択される。これで、かりに円
ベクトルを描く相電流を選択しても振動が最小にならな
いような場合などには、外部信号(OS1,OS2)を
外部から加えて例えば相電流(I4)や相電流(I1)
を選択することにより、ユーザが振動が最小になる条件
を容易に選択することができる。
【0034】また、振動を最小にするという要望のみな
らず、例えばモータのトルクを稼ぎたいという要求など
にも、外部信号(OS1,OS2)をユーザが選択する
ことにより容易に選択することができるので、ユーザの
選択の幅が広がり、幅広い汎用性を提供することが可能
になる。また、本実施例に係るステッピングモーターの
駆動回路によれば、相電流生成回路(12,13)は、
制御指令(SS)を入力して複数の基準信号生成回路
(23A〜23D)に出力するアップダウンカウンタ
(21)と、アップダウンカウンタ(21)の出力に基
づいて複数の基準信号を生成する複数の基準信号生成回
路(23A〜23D)と、外部信号(OS1,OS2)
に基づいて、複数の基準信号生成回路(23A〜23
D)のうちのいずれかを選択するマルチプレクサ(2
2)と、マルチプレクサ(22)によって選択された基
準信号をディジタル/アナログ変換して、相電流を生成
するD/Aコンバータ(26)とからなる。
【0035】このため、かりにアナログ素子を有するた
めに回路規模が膨大で、かつ製造に手間のかかるD/A
コンバータ(26)を必要な相電流の種類の数だけ設け
ると、回路規模が膨大になり、かつ製造も煩雑になる
が、本発明ではD/Aコンバータ(26)を各相につい
て1つだけ設けているので、その分回路規模を縮小化で
き、かつ製造を容易にしつつ上述の目的を達成すること
が可能になる。よって、当該回路をハイブリッドICに
搭載したような場合には特に有効である。
【0036】なお、本実施例では、駆動対象として2相
励磁のステッピングモーターについて説明しているが、
本発明はこれに限らず、例えば5相励磁のステッピング
モーターに対しても、同様の構成で相電流を選択するこ
とにより、同様の効果を奏する。また、各相について4
個の基準信号生成回路を設けているが、本発明はこれに
限らず、ユーザの要求に応じて例えば8個の基準信号生
成回路を設けて8種類の相電流を選択するなど、要望に
応じていかようにも対応することが可能になる。
【0037】
【発明の効果】本発明に係るステッピングモーターの駆
動回路によれば、CPUと、相電流生成回路と、駆動部
とを有し、相電流生成回路は、外部信号に基づいて、複
数の相電流のうち、何れか1つを選択して駆動部に供給
している。このため、ステッピングモーターの状態に応
じて複数の相電流のうち、外部から外部信号を供給する
ことで、状態に適した相電流を容易に選択できるので、
例えばステッピングモーターの構造が非対称な場合で
も、振動が最小になったり、トルクを向上させたり、と
いうように、ユーザの希望に応じて、モータの実際の動
作状態に適した相電流を容易に選択することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るステッピングモーターの
駆動回路の回路図である。
【図2】本発明の実施例に係るステッピングモーターの
駆動回路の要部を説明する回路図である。
【図3】本発明の実施例に係るステッピングモーターの
駆動回路の動作を説明する電流軌跡図である。
【図4】従来例に係るステッピングモーターの駆動回路
の回路図である。
【図5】従来例に係るステッピングモーターの駆動回路
の動作を説明する電流軌跡図である。
【符号の説明】
(11) CPU (12) 第1の相電流生成回路 (13) 第2の相電流生成回路 (14) 駆動部 (15) ステッピングモーター (21) アップダウンカウンタ (22) マルチプレクサ (23A〜23D) 第1〜第4の基準信号生成回路 (24A〜24D) 第1〜第4のAND回路 (25) 出力段のAND回路 (26) D/Aコンバータ (M1〜M4) 内部制御信号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモーターの動作制御に係る
    制御指令を生成するCPUと、 前記制御指令に基づいて、ステッピングモーターを駆動
    する際の基準となる相電流を生成する相電流生成回路
    と、 前記相電流に基づいてステッピングモーターを駆動する
    駆動部とを有する駆動回路であって、 前記相電流生成回路は、外部信号に基づいて、複数の相
    電流のうち、何れか1つを選択して前記駆動部に供給す
    ることを特徴とするステッピングモーターの駆動回路。
  2. 【請求項2】 ステッピングモーターの動作制御に係る
    制御指令を出力するCPUと、 前記制御指令に基づいて、ステッピングモーターを駆動
    する際の相電流を生成する相電流生成回路と、 前記相電流に基づいてステッピングモーターを駆動する
    駆動部とを有する駆動回路であって、 前記相電流生成回路は、前記制御指令を入力して複数の
    基準信号生成回路に出力するアップダウンカウンタと、 前記アップダウンカウンタの出力に基づいて複数の基準
    信号を生成する複数の基準信号生成回路と、 外部信号に基づいて、前記複数の基準信号生成回路のう
    ちのいずれかを選択するマルチプレクサと、 前記マルチプレクサによって選択された基準信号をディ
    ジタル/アナログ変換して、相電流を生成するD/Aコ
    ンバータとからなり、外部信号に基づいて、複数の相電
    流のうち、何れか1つを選択して前記駆動部に供給する
    ものであることを特徴とするステッピングモーターの駆
    動回路。
  3. 【請求項3】 ステッピングモーターの動作制御に係る
    制御指令を出力するCPUと、 前記制御指令に基づいて、ステッピングモーターを駆動
    する際の基準となる相電流を生成する相電流生成回路
    と、 前記相電流に基づいて2相励磁のステッピングモーター
    を駆動する駆動部とを有する駆動回路であって、 前記相電流生成回路は、外部信号に基づいて、複数の相
    電流のうち、何れか1つを選択して前記駆動部に供給
    し、 かつA相、B相が張るA−B相平面において、前記A相
    の相電流と前記B相の相電流との電流軌跡が円ベクトル
    の軌跡を描く相電流と、該相電流を挟んだ軌跡を描く複
    数の相電流とが前記相電流生成回路によって選択される
    ことを特徴とするステッピングモーターの駆動回路。
  4. 【請求項4】 ステッピングモーターの動作制御に係る
    制御指令を出力するCPUと、 前記制御指令に基づいて、ステッピングモーターを駆動
    する際の基準となる相電流を生成する相電流生成回路
    と、 前記相電流に基づいて2相励磁のステッピングモーター
    を駆動する駆動部とを有する駆動回路であって、 前記相電流生成回路は、外部信号に基づいて、複数の相
    電流のうち、何れか1つを選択して前記駆動部に供給
    し、 A相、B相が張るA−B相平面において、前記A相の相
    電流と前記B相の相電流との電流軌跡が円ベクトルの軌
    跡を描く相電流と、該相電流を挟んだ軌跡を描く複数の
    相電流とが前記相電流生成回路によって選択され、 外部信号が無入力の状態では前記A相の相電流と前記B
    相の相電流とが円ベクトルの軌跡を描く相電流が前記相
    電流生成回路によって選択されることを特徴とするステ
    ッピングモーターの駆動回路。
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