JPH09331698A - ステッピングモータ駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル電流を出力電流制御電圧に精度良く追
随させてステッピングモータの振動を除去し位置精度の
高い２相ステッピングモータの駆動回路を得る。 【解決手段】 電流方向信号とタイミング信号の制御で
各相のモータコイルに接続された出力スイッチング素子
のマイクロステップオン／オフを制御し、モータコイル
電流に比例した検出電圧と出力電流制御電圧との比較信
号によりタイミング信号の発生を制御し、モータコイル
電流が増加する区間と減少する区間とを判別しそれぞれ
の区間の切替えに伴いマイクロステップオン／オフする
出力スイッチング素子を切替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タ等に使用されるステッピングモータ駆動回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の２相ステッピングモータ
駆動回路としては、その１例として、図７乃至図１１に
示すようなものがあった。図７は従来の２相ステッピン
グモータ駆動回路の構成を示すブロック線図、図８は図
７に示す２相ステッピングモータ駆動回路の動作の１例
を示すタイミング図、図９は図８に示すタイミングの詳
細を示すタイミング図、図１０は図７に示す２相ステッ
ピングモータ駆動回路の動作の他の例を示すタイミング
図、図１１は図１０に示すタイミングの詳細を示すタイ
ミング図である。

【０００３】まず、図７を参照して、上記従来の２相ス
テッピングモータ駆動回路の構成について説明する。図
７において、１０１はＨブリッジ型の出力回路であっ
て、電源ＶＤＤと共通端子Ｃ１との間にはトーテンポー
ル型に接続された出力スイッチング素子１１,１４が接
続され、同じく電源ＶＤＤと共通端子Ｃ１との間にはト
ーテンポール型に接続された出力スイッチング素子１
３,１２が接続されている。また、それぞれの出力、す
なわち、出力回路１０１の出力をモータコイルＬ１に接
続するモータドライブ端子ＯＵＴ１,ＯＵＴ２と電源Ｖ
ＤＤ間にはフライホールダイオード３１,３３が接続さ
れ、モータドライブ端子ＯＵＴ１,ＯＵＴ２とＧＮＤ間
にはフライホールダイオード３４,３２が接続され、２
つのモータドライブ端子ＯＵＴ１,ＯＵＴ２間にはモー
タコイルＬ１が接続されている。

【０００４】また、ＲＳ１はトーテンポール型の出力回
路１０１のＧＮＤ側に接続された出力スイッチング素子
１２,１４の共通端子Ｃ１とＧＮＤとの間に接続され共
通端子Ｃ１に流れる電流を検出する電流検出抵抗、２０
１は反転入力端子に共通端子Ｃ１が接続され、非反転入
力端子にはモータコイルＬ１の電流を制御するため予め
定められた波形で増減する出力電流制御電圧ＶＣＴＬ１
が接続され、その電圧ＶＣＴＬ１と電流検出抵抗ＲＳ１
に流れる電流（共通端子Ｃ１に流れる電流）に比例した
電圧ＶＣ１とを比較して合致したときに比較出力Ｓ３を
タイマー回路１０３に出力する電圧比較回路である。

【０００５】また、１０３は出力スイッチング素子制御
回路１０２に対し出力スイッチング素子１１,１２,１
３,１４のマイクロステップ（オン／オフまたはチョッ
ピング）動作を制御するために、出力電流制御電圧ＶＣ
ＴＬ１と電流検出抵抗ＲＳ１に流れる電流に比例した電
圧ＶＣ１とが合致したという比較出力Ｓ３を電圧比較回
路２０１から受けて、モータコイルＬ１に対する予め定
めた所定の電流オフ期間を開始させるため、出力スイッ
チング素子１１,１２,１３,１４をオフに切替えるよう
制御するタイミング信号Ｓ２を出力するタイマー回路で
ある。

【０００６】１０２は４つの各出力がそれぞれ出力スイ
ッチング素子１１,１２,１３,１４に接続され、電流方
向信号Ｓ１とタイマー回路１０３からのタイミング信号
Ｓ２とを入力し、電流方向信号Ｓ１の制御によるモータ
コイルＬ１の電流方向の切替えのための出力スイッチン
グ素子１１,１２,１３,１４の切替えと、タイミング信
号Ｓ２によりモータコイルＬ１に対する電流オン／オフ
（マイクロステップ）期間を制御するため、出力スイッ
チング素子１１,１２,１３,１４のオン／オフとを制御
する出力スイッチング素子制御回路（図には、出力素子
制御回路と示す）である。

【０００７】以上説明した２相ステッピングモータ駆動
回路の各構成部は、図７の左半部に示した１相分の駆動
回路である。従って、２相ステッビングモータの場合、
上記１相分の駆動回路と全く同一構成を有する駆動回路
が、図７の右半部に示すように更にもう１つ装備され
て、２相ステッピングモータ駆動回路を構成する。

【０００８】次に、図７を参照して、上記従来の２相ス
テッピングモータ駆動回路の動作について説明する。
尚、２相ステッピングモータ駆動回路の動作の説明も１
相分のみ行い、他相は同様であるからその説明は省略す
る。電流方向信号Ｓ１は２値のデジタル信号Ｈ／Ｌによ
り、モータコイルＬ１の電流方向を制御する。ここで、
電流方向信号Ｓ１がＨ（「ハイ」、以下同じ）である
と、出力スイッチング素子制御回路１０２の制御により
出力スイッチング素子１１,１２がオンし、出力スイッ
チング素子１３,１４がオフすると仮定する。

【０００９】モータドライブ端子ＯＵＴ１は出力スイッ
チング素子１１がオンし、出力スイッチング素子１４が
オフすることにより電源ＶＤＤに接続され、他方のモー
タドライブ端子ＯＵＴ２は出力スイッチング素子１２が
オンし出力スイッチング素子１３がオフすることにより
ＧＮＤに接続される。従って、モータドライブ電流は、
電源ＶＤＤから出力スイッチング素子１１、モータドラ
イブ端子ＯＵＴ１、モータコイルＬ１、他方のモータド
ライブ端子ＯＵＴ２、出力スイッチング素子１２、電流
検出抵抗ＲＳ１,ＧＮＤの経路で流れる。

【００１０】また逆に、電流方向信号Ｓ１がＬ（「ロ
ー」、以下同じ）の場合は、モータドライブ電流は、電
源ＶＤＤから出力スイッチング素子１３、モータドライ
ブ端子ＯＵＴ２、モータコイルＬ１、モータドライブ端
子ＯＵＴ１、出力スイッチング素子１４、電流検出抵抗
ＲＳ１、ＧＮＤの経路で流れる。このようにして、モー
タコイルＬ１に流れる電流の方向が決定される。

【００１１】次に、モータコイルＬ１に流れる電流の制
御方法について説明する。モータコイルＬ１に流れるモ
ータコイル電流ＩＯＵＴ１は、モータコイルＬ１に流れ
ていない状態（電流０）から電流が増加していき所定の
電流（後述する）に達すると出力スイッチング素子をオ
フし、モータコイル電流ＩＯＵＴ１を減少させるように
動作する。

【００１２】上記の説明のように、モータコイル電流Ｉ
ＯＵＴ１は入力された電流方向信号Ｓ１のレベルＨ／Ｌ
に従い、出力スイッチング素子１１,１２,１３,１４の
制御により予め定められた所定の方向に流れる。以下の
説明では、モータコイル電流ＩＯＵＴ１は、電流方向信
号Ｓ１がＨのときには、出力スイッチング素子１１及び
１２がオンして、モータドライブ端子ＯＵＴ１からモー
タコイルＬ１を通し、モータドライブ端子ＯＵＴ２の方
向に流れるものとする。

【００１３】モータコイルＬ１に電流が流れると、電流
検出抵抗ＲＳ１にも電流が流れ、端子Ｃ１にモータコイ
ル電流ＩＯＵＴ１に比例した電圧ＶＣ１が発生する。こ
の電圧ＶＣ１と所定の波形の出力電流制御電圧ＶＣＴＬ
１とを比較し、〔ＶＣ１＜ＶＣＴＬ１〕であれば比較出
力Ｓ３はＨであり、タイマー回路１０３及び出力スイッ
チング素子制御回路１０２を通し、出力スイッチング素
子１１,１２がオン状態を保持して、更にモータコイル
電流ＩＯＵＴ１は増加していく。

【００１４】モータコイル電流ＩＯＵＴ１が増加して、
電圧ＶＣ１が〔ＶＣ１≧ＶＣＴＬ１〕となった瞬間に、
電圧比較回路２０１の比較出力Ｓ３はＨ→Ｌに切り替わ
り、タイマー回路１０３及び出力スイッチング素子制御
回路１０２を通し、タイマー回路で決定されたＴＯＦＦ
期間、出力スイッチング素子１１,１２をオフさせる
（オフの仕方は後述する）。出力スイッチング素子１
１,１２がオフすることによりモータコイル電流ＩＯＵ
Ｔ１は減少していく。そしてタイマー回路１０３で決定
したＴＯＦＦ期間中、電圧ＶＣ１の如何に係わらず、出
力スイッチング素子１１,１２をオフし、ＴＯＦＦ期間
が経過した後に、再び出力スイッチング素子１１,１２
をオンさせる動作を繰り返すことにより、モータコイル
電流ＩＯＵＴ１を出力電流制御電圧ＶＣＴＬに比例した
電流に制御するようにしている。

【００１５】以下、図８，図９，図１０及び図１１を参
照して、従来の２相ステッピングモータ駆動回路の問題
点について述べる。上記において、出力スイッチング素
子１１,１２をオフさせる方法として、出力スイッチン
グ素子１１,１２をオフさせるＴＯＦＦ期間になると、
それまでオン状態であったスイッチング素子１１,１２
のうち１１だけをオフさせる方法と、両出力スイッチン
グ素子１１,１２ともオフさせる方法とがある。

【００１６】まず、図８及び図９を参照して、今までオ
ン状態であった出力スイッチング素子１１,１２のうち
１１だけをオフさせる方法について、そのマイクロステ
ップ（チョッパ）駆動方法の問題点について述べる。
尚、ここでは、出力スイッチング素子１１だけをオフさ
せる場合を考えるが、出力スイッチング素子１２だけを
オフしても同様の問題が発生する。

【００１７】図８及び図９には、出力電流制御電圧ＶＣ
ＴＬ１とモータコイル電流ＩＯＵＴ１との関係が示され
ている。モータコイル電流ＩＯＵＴ１が増加するＴ１区
間において、出力するモータコイル電流ＩＯＵＴ１の増
加は出力電流制御電圧ＶＣＴＬ１の増加に比例し、且つ
出力スイッチング素子１１,１２がオン／オフすること
によって発生する電流リップルも小さく、良好なモータ
コイル電流ＩＯＵＴ１を得ることが出来る。

【００１８】しかし、モータコイル電流ＩＯＵＴ１が減
少するＴ２区間においては、出力スイッチング素子１１
をオフしただけでは、モータコイル電流ＩＯＵＴ１が出
力電流制御電圧ＶＣＴＬ１の減少に比例して希望する電
流まで減少しないという問題があった。

【００１９】以下、その点について詳細に説明する。す
なわち、出力スイッチング素子１１と１２がオンしてい
る時のモータドライブ端子ＯＵＴ１の電圧は出力スイッ
チング素子のオン電圧を無視すると電源電圧ＶＤＤであ
り、モータドライブ端子ＯＵＴ２の電圧はＧＮＤとな
る。ｔ＝０においてモータコイル電流ＩＯＵＴ１＝０の
状態から、モータコイルＬ１に電源電圧ＶＤＤが印加さ
れた時の、ｔ＝ｔ秒後のモータコイル電流ＩＯＵＴ１は
下記の（１）式で算出され急激に増加してく。

【００２０】 ＩＯＵＴ＝（ＶＤＤ／Ｒ）＊｛１−Ｅｘｐ（−Ｒ＊ｔ／Ｌ）｝・・・（１）式 但し、Ｒはモータコイルの直流抵抗。

【００２１】次に、ｔ＝ｔｌとなったときに、〔出力電
流検出抵抗の電圧ＶＣ１≧出力電流制御電圧ＶＣＴＬ
１〕となったため、それまでオン状態であった出力スイ
ッチング素子１１と１２のうち１１だけをオフさせる
と、モータコイルＬ１の回生電流は、モータコイルＬ１
から、モータドライブ端子ＯＵＴ２、出力スイッチング
素子１２、電流検出抵抗ＲＳ１,ＧＮＤ、フライホール
ダイオード３４、モータドライブ端子ＯＵＴ１を経由し
て、モータコイルＬ１に戻る。この時、モータコイルＬ
１の両端にかかる電圧ＶＬ１は、出力スイッチング素子
１２のオン電圧ＶＤＳと、電流検出抵抗ＲＳ１の電圧降
下と、フライホールダイオード３４の電圧ＶＦとの和と
なる。

【００２２】ー般的に、ＶＤＳ，ＶＲＳ１及びＶＦはそ
れぞれＩＶ以下であるため、ＶＬ１は数Ｖ以下となり、
出力スイッチング素子１１,１２がオンしていたとき
に、モータコイルに印加された電圧ＶＤＤとは逆方向
（極性が逆）の非常に低い電圧が印加される。今、数Ｖ
以下となるＶＬ１を０Ｖと仮定して（みなして）計算し
た場合、ｔ＝ｔ１を起点として、それ以降のｔ＝ｔ秒後
のモータコイル電流ＩＯＵＴは下記の（２）式で算出さ
れる。

【００２３】 ＩＯＵＴ＝（ＶＤＤ／Ｒ）＊［Ｅｘｐ｛ｌ−Ｒ（ｔ−ｔ１）／Ｌ｝ −Ｅｘｐ（−Ｒｔ／Ｌ）］ ・・・・・・（２）式

【００２４】（２）式の電流があるー定時間内に減少す
る電流の値は、（１）式の電流があるー定時間内に増加
する電流の値に比べ、非常に小さくなる。そのため、図
９に示すモータコイル電流ＩＯＵＴ１のように、電流が
増加するＴ１区間では、ＴＯＦＦ期間で減少する電流が
低いため、電流リップルを小さくできるというメリット
があるが、逆に電流が減少するＴ２区間では、電流が０
まで減少できないという問題が発生していた。

【００２５】次に、出力スイッチング素子１１または１
２をオフさせるＴＯＦＦ期間において、それまでオン状
態にあった出力スイッチング素子１１と１２の両方とも
オフさせるチョッバ駆動方法の問題点について説明す
る。

【００２６】図１０及び図１１を参照して、この場合の
出力電流制御電圧ＶＣＴＬ１とモータコイル電流ＩＯＵ
Ｔ１との関係を説明する。モータコイル電流ＩＯＵＴ１
が減少するＴ２区間においては、モータコイル電流ＩＯ
ＵＴ１は出力電流制御電圧ＶＣＴＬ１に比例した良好な
電流を得ることが出来る。

【００２７】しかし、モータコイル電流ＩＯＵＴ１が増
加するＴ１区間では、モータコイル電流ＩＯＵＴ１は出
力スイッチング素子１１,１２がオン／オフすることに
よって発生する電流リップルが大きいという問題があっ
た。この原因も前記同様、前述したように、出力スイッ
チング素子１１,１２がオフしているＴＯＦＦ期間にモ
ータコイルＬ１に流れる回生電流の“電流経路”に起因
している。出力スイッチング素子１１,１２がオンして
いるときのモータコイル電流ＩＯＵＴ１は前述した
（１）式と同様である。

【００２８】そこで、ｔ＝ｔｌになったとき、〔出力電
流検出抵抗の電圧ＶＣ１≧制御電圧ＶＣＴＬ１〕になっ
たとすると、それまでオン状態であった出力スイッチン
グ素子１１,１２を両方ともオフさせたとする。そのと
きに流れるモータコイルＬ１の回生電流は、モータコイ
ルＬ１からモータドライブ端子ＯＵＴ２、フライホール
ダイオード３３、電源ＶＤＤ,ＧＮＤ、フライホールダ
イオード３４、モータドライブ端子ＯＵＴ１を経由して
モータコイルＬ１に戻る。

【００２９】この時、モータコイルＬ１の両端にかかる
電圧ＶＬ１は、フライホールダイオード３３,３４の電
圧ＶＦと電源電圧ＶＤＤとの和となる。ー般的に、電圧
ＶＦはＩＶ以下であるため、モータコイルＬ１の電圧Ｖ
Ｌ１はほぼ電源電圧ＶＤＤとなり、出力スイッチング素
子１１,１２がオンしていたときにモータコイルＬ１に
印加される電圧ＶＤＤとほぼ同じ電圧値で逆方向（極性
が逆）の電圧が印加されることになる。

【００３０】今、モータコイルＬ１の電圧ＶＬ１を−Ｖ
ＤＤ（”−”は極性が逆であることを表す。）と仮定し
た場合、ｔ＝ｔ秒後のモータコイル電流ＩＯＵＴは下記
の（３）式で表される。 ＩＯＵＴ＝（ＶＤＤ／Ｒ）＊［Ｅｘｐ｛−Ｒ（ｔ−ｔ１）／Ｌ｝ −Ｅｘｐ（−Ｒｔ／Ｌ）］ −［（ＶＤＤ／Ｒ）＊｛１−Ｅｘｐ（−Ｒ＊ｔ／Ｌ）｝］ ・・・・・（３）式

【００３１】（３）式のモータコイル電流ＩＯＵＴがあ
るー定時間内に減少する電流の値は、（１）式の電流が
あるー定時間内に増加する電流の値とほぼ同様の値とな
る。従って、モータコイル電流ＩＯＵＴが減少するＴ２
区間において、モータコイル電流ＩＯＵＴは出力電流制
御電圧ＶＣＴＬに比例し、良好なモータコイル電流ＩＯ
ＵＴを得ることが出来るというメリットがあるが、他
方、モータコイル電流ＩＯＵＴが増加するＴ１区間にお
いては、出力スイッチング素子１１,１２がオン／オフ
することによってモータコイル電流ＩＯＵＴに発生する
電流リップルが大きいという問題があった。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】近年、プリンタ、ＯＡ
機器等に使用されるステッピングモータは、高回転、低
振動の要求が急速に高まってきている。以上の要求を実
現するため、ステッピングモータをマイクロステップ駆
動することが提案され、それが問題解決のために非常に
有効な対策であるということが認識されてきた。ここ
で、マイクロステップ駆動とは２相ステッピングモータ
の場合、図８、１０に示すような第１相のモータコイル
電流（ＩＯＵＴ１）と第２相のモータコイル電流（ＩＯ
ＵＴ２）とをＳＩＮ波形（サイン波形）とＣＯＳ波形
（コサイン波形）とになるように交互に制御することで
ある。

【００３３】しかし、従来技術では、第１相の出力電流
制御電圧（ＶＣＴＬ１）及び第２相の出力電流制御電圧
（ＶＣＴＬ２）のために、それぞれＳＩＮ波形及びＣＯ
Ｓ波形を入力したとしても、上記のように、モータコイ
ル電流（ＩＯＵＴ１及びＩＯＵＴ２）が正しく出力電流
制御電圧（ＶＣＴＬ１及びＶＣＴＬ２）に比例して発生
しないため、この現象がステッピングモータの振動及び
位置精度を悪化させるという問題があった。

【００３４】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、モータコイル電流を出力電流制御電
圧に精度良く追随させるようにして、ステッピングモー
タの振動を除去し、位置精度が高い２相ステッピングモ
ータ駆動回路を提供することを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明による２相ステッ
ピングモータ駆動回路は、それぞれ各相において２組の
出力スイッチング素子からの出力が各相のモータコイル
に接続されたブリッジ型出力回路と、電流方向信号の制
御によりモータコイルに流れる電流の方向を切替え、タ
イミング信号の制御により前記モータコイルに流れる電
流のオン／オフを制御するよう前記出力スイッチング素
子のマイクロステップのオン／オフを制御する出力スイ
ッチング素子制御回路と、前記モータコイルに流れる電
流に比例した検出電圧と所定の通りに変化する出力電流
制御電圧とを比較して合致したときに比較信号を出力す
る比較回路と、前記比較信号の制御により前記出力スイ
ッチング素子のマイクロステップのオン／オフを制御す
るタイミング信号を発生するタイマー回路とからなる２
相ステッピングモータ駆動回路において、前記出力スイ
ッチング素子制御回路は前記モータコイルに流れる電流
が増加する区間と減少する区間とを判別し、それぞれの
区間においてタイミング信号によりオン／オフする出力
スイッチング素子を切替える手段を具備することを特徴
とするものである。

【００３６】本発明による２相ステッピングモータ駆動
回路によれば、上記のようにして、ステッピングモータ
のマイクロステップ駆動時において、滑らかにモータを
回転させることが出来、振動の低減、位置精度の向上が
図れると共に、モータを高回転で回転させることができ
る。

【００３７】また、本発明による２相ステッピングモー
タ駆動回路は、モータコイルに流れる電流が増加する区
間と減少する区間とを判別しそれぞれの区間においてオ
ン／オフする出力スイッチング素子を切替える手段は相
互に他の相に入力された電流方向信号のオン／オフによ
り制御されるようにしたものである。

【００３８】本発明による２相ステッピングモータ駆動
回路によれば、上記のようにして、出力電流を精度良く
制御でき、ステッピングモータのマイクロステップ駆動
時において、滑らかにモータを回転させることが出来、
振動の低減、位置精度の向上が図れると共に、モータを
高回転で回転させることができる。

【００３９】さらに、本発明による２相ステッピングモ
ータ駆動回路は、出力スイッチング素子を切替える手段
は、相互に他の相に入力された電流方向信号を入力し
て、区間の切替えにおいて、出力スイッチング素子制御
回路に対し相互に他の相の出力スイッチング素子のオン
／オフを切替える制御信号を供給する出力電流増減検出
回路を含み、モータコイルに流れる電流が増加する区間
では出力スイッチング素子を１つのみオン／オフし、モ
ータコイルに流れる電流が減少する区間では出力スイッ
チング素子を両方ともオン／オフするようにしたもので
ある。

【００４０】本発明による２相ステッピングモータ駆動
回路によれば、上記のようにして、簡単な構成により、
出力電流を精度良く制御でき、ステッピングモータのマ
イクロステップ駆動時において、滑らかにモータを回転
させることが出来、振動の低減、位置精度の向上が図れ
ると共に、モータを高回転で回転させることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、添付図面、図１乃至図６に基づ
き、本発明の実施の形態１を詳細に説明する。図１は本
発明の実施の形態１における２相ステッピングモータ駆
動回路の構成を示すブロック図、図２は図１に示す２相
ステッピングモータ駆動回路の動作の一例を示すタイミ
ング図、図３は図１に示す出力電流増減検出回路の一例
を詳細に示す回路図、図４は図１に示す出力スイッチン
グ素子制御回路の一例を詳細に示す回路図、図５は図１
に示す出力スイッチング素子制御回路の他の例を詳細に
示す回路図、図６は図１に示す２相ステッピングモータ
駆動回路の動作の一例を詳細に示すタイミング図であ
る。

【００４２】まず、図１を参照して、本発明の実施の形
態１における２相ステッピングモータ駆動回路の構成に
ついて説明する。図１において、１０１はＨブリッジ型
の出力回路であって、電源ＶＤＤと共通端子Ｃ１との間
にはトーテンポール型に接続された出力スイッチング素
子１１,１４が接続され、同じく電源ＶＤＤと共通端子
Ｃ１との間にはトーテンポール型に接続された出力スイ
ッチング素子１３,１２が接続されている。また、それ
ぞれの出力、すなわち、出力回路１０１の出力をモータ
コイルＬ１に接続するモータドライブ端子ＯＵＴ１,Ｏ
ＵＴ２と電源ＶＤＤとの間にはフライホールダイオード
３１,３３が接続され、モータドライブ端子ＯＵＴ１,Ｏ
ＵＴ２とＧＮＤ間にはフライホールダイオード３４,３
２が接続され、２つのモータドライブ端子ＯＵＴ１,Ｏ
ＵＴ２間にはモータコイルＬ１が接続されている。

【００４３】また、ＲＳ１はトーテンポール型の出力回
路１０１のＧＮＤ側に接続された出力スイッチング素子
１２,１４の共通端子Ｃ１とＧＮＤとの間に接続され共
通端子Ｃ１に流れる電流を検出する電流検出抵抗、２０
１は反転入力端子に共通端子Ｃ１が接続され、非反転入
力端子にはモータコイルの電流を制御するため予め定め
られた波形で増減する出力電流制御電圧ＶＣＴＬ１が接
続され、その電圧ＶＣＴＬ１と電流検出抵抗ＲＳ１に流
れる電流（共通端子Ｃ１に流れる電流）に比例した電圧
ＶＣ１とを比較して合致したときに比較出力Ｓ３をタイ
マー回路１０３に出力する電圧比較回路である。

【００４４】また、１０３は出力スイッチング素子制御
回路１０２に対し出力スイッチング素子１１,１２,１
３,１４のマイクロステップ（チョッピング）動作を制
御するために、出力電流制御電圧ＶＣＴＬ１と電流検出
抵抗ＲＳ１に流れる電流に比例した電圧ＶＣ１とが合致
したという比較出力Ｓ３を電圧比較回路２０１から受け
て、モータコイルＬ１に対する予め定めた所定の電流オ
フ期間を開始させるため、出力スイッチング素子１１,
１２,１３,１４をオフに切替えるよう制御するタイミン
グ信号Ｓ２を出力するタイマー回路である。

【００４５】１０２は４つの各出力がそれぞれ出力スイ
ッチング素子１１,１２,１３,１４に接続され、電流方
向信号Ｓ１とタイマー回路１０３からのタイミング信号
Ｓ２とを入力し、電流方向信号Ｓ１の制御によるモータ
コイルＬ１の電流方向の切替えのための出力スイッチン
グ素子１１,１２,１３,１４の切替えと、タイミング信
号Ｓ２によりモータコイルＬ１に対する電流オン／オフ
（マイクロステップ）期間を制御するため、出力スイッ
チング素子１１,１２,１３,１４のオン／オフとを制御
する出力スイッチング素子制御回路（図では、出力素子
制御回路と示す）である。

【００４６】以上説明した本実施の形態における２相ス
テッピングモータ駆動回路の各構成部は、図１の左半部
に示す１相分の駆動回路である。従って、２相ステッビ
ングモータの場合、上記１相分の駆動回路と全く同一構
成を有する駆動回路が、図１の右半部に示すように更に
もう１つ装備されて２相ステッピングモータ駆動回路を
構成する。尚、以上説明した本実施の形態における２相
ステッピングモータ駆動回路の構成は前述の従来の２相
ステッピングモータ駆動回路の構成と同様である。

【００４７】更に、本発明の実施の形態における２相ス
テッピングモータ駆動回路においては、出力電流増減検
出回路１０８が設けられ、モータコイル電流ＩＯＵＴの
方向を制御する第１相側の電流方向信号Ｓ１と第２相側
の電流方向信号Ｓ５とを入力して、第１相のモータコイ
ルＬ１及び第２相のモータコイルＬ２の電流が、それぞ
れ増加するする期間にあるか、もしくは減少する期間に
あるかを判定して、第１相のモータコイル電流ＩＯＵＴ
１が増加するときには第１相の出力スイッチング素子制
御回路１０２に対し制御信号Ｓ４を出力し、第２相のモ
ータコイル電流ＩＯＵＴ２が増加するときには第２相の
出力スイッチング素子制御回路１０５に対し制御信号Ｓ
８を出力するようにしている。

【００４８】次に、図１乃至図６を参照して、上記本発
明の一実施の形態における２相ステッピングモータ駆動
回路の動作について説明する。尚、２相ステッピングモ
ータ駆動回路の動作も１相分のみ行い、他相は同様であ
るからその説明は省略する。電流方向信号Ｓ１は２値の
デジタル信号Ｈ／Ｌにより、モータコイルＬ１の電流方
向を制御する。ここで、電流方向信号Ｓ１がＨ（「ハ
イ」、以下同じ）であると、出力スイッチング素子制御
回路１０２の制御により出力スイッチング素子１１,１
２がオンし、出力スイッチング素子１３,１４がオフす
ると仮定する。

【００４９】モータドライブ端子ＯＵＴ１は出力スイッ
チング素子１１がオンし、出力スイッチング素子１４が
オフすることにより電源ＶＤＤに接続され、他方のモー
タドライブ端子ＯＵＴ２は出力スイッチング素子１２が
オンし出力スイッチング素子１３がオフすることにより
ＧＮＤに接続される。従って、モータドライブ電流は、
電源ＶＤＤから出力スイッチング素子１１、モータドラ
イブ端子ＯＵＴ１、モータコイルＬ１、他方のモータド
ライブ端子ＯＵＴ２、出力スイッチング素子１２、電流
検出抵抗ＲＳ１、ＧＮＤの経路で流れる。

【００５０】また逆に、電流方向信号Ｓ１がＬ（「ロ
ー」、以下同じ）の場合は、モータドライブ電流は、電
源ＶＤＤから出力スイッチング素子１３、モータドライ
ブ端子ＯＵＴ２、モータコイルＬ１、モータドライブ端
子ＯＵＴ１、出力スイッチング素子１４、電流検出抵抗
ＲＳ１、ＧＮＤの経路で流れる。このようにして、モー
タコイルＬ１に流れる電流の方向が決定される。

【００５１】次に、モータコイルＬ１に流れる電流の制
御方法について説明する。モータコイルＬ１に流れるモ
ータコイル電流ＩＯＵＴ１は、モータコイルＬ１に流れ
ていない状態（電流０）から電流が増加していき所定の
電流（後述する）に達すると出力スイッチング素子をオ
フし、モータコイル電流ＩＯＵＴ１を減少させるように
動作する。

【００５２】上記の説明のように、モータコイル電流Ｉ
ＯＵＴ１は入力された電流方向信号Ｓ１のレベルＨ／Ｌ
に従い、出力スイッチング素子１１,１２,１３,１４の
制御により予め定められた所定の方向に流れる。以下の
説明では、モータコイル電流ＩＯＵＴ１は、電流方向信
号Ｓ１がＨのときには、出力スイッチング素子１１及び
１２がオンして、モータドライブ端子ＯＵＴ１からモー
タコイルＬ１を通し、モータドライブ端子ＯＵＴ２の方
向に流れるものとする。

【００５３】モータコイルＬ１に電流が流れると、電流
検出抵抗ＲＳ１にも電流が流れ、端子Ｃ１にモータコイ
ル電流ＩＯＵＴ１に比例した電圧ＶＣ１が発生する。こ
の電圧ＶＣ１と所定の波形の出力電流制御電圧ＶＣＴＬ
１とを比較し、〔ＶＣ１＜ＶＣＴＬ１〕であれば比較出
力Ｓ３はＨであり、タイマー回路１０３及び出力スイッ
チング素子制御回路１０２を通し、出力スイッチング素
子１１,１２がオン状態を保持して、更にモータコイル
電流ＩＯＵＴ１は増加していく。

【００５４】モータコイル電流ＩＯＵＴ１が増加して、
電圧ＶＣ１が〔ＶＣ１≧ＶＣＴＬ１〕となった瞬間に、
電圧比較回路２０１の比較出力Ｓ３はＨ→Ｌに切り替わ
り、タイマー回路１０３及び出力スイッチング素子制御
回路１０２を通し、タイマー回路で決定されたＴＯＦＦ
期間、出力スイッチング素子１１,１２をオフさせる
（オフの仕方は後述する）。出力スイッチング素子１
１,１２がオフすることによりモータコイル電流ＩＯＵ
Ｔ１は減少していく。そしてタイマー回路１０３で決定
したＴＯＦＦ期間中、電圧ＶＣ１の如何に係わらず、出
力スイッチング素子１１,１２をオフし、ＴＯＦＦ期間
が経過した後に、再び出力スイッチング素子１１,１２
をオンさせる動作を繰り返すことにより、モータコイル
電流ＩＯＵＴ１を出力電流制御電圧ＶＣＴＬに比例した
電流に制御するようにしている。

【００５５】次に、主に出力電流増減検出回路１０８、
第１相の出力スイッチング素子制御回路１０２及び第２
相の出力スイッチング素子制御回路１０５を中心に、本
実施の形態における２相ステッピングモータ駆動回路の
特徴とする動作及び制御方法について説明する。これら
出力電流増減検出回路１０８及び出力スイッチング素子
制御回路１０２,１０５はモータコイルに流れる電流が
増加する区間と減少する区間とを判別しそれぞれの区間
においてオン／オフする出力スイッチング素子を切替え
る手段を構成する。尚、出力電流増減検出回路１０８、
第１相の出力スイッチング素子制御回路１０２及び第２
相の出力スイッチング素子制御回路１０５以外の構成部
の動作は従来技術と同様である。

【００５６】まず、出力電流増減検出回路１０８によっ
て、第１相及び第２相のモータコイル電流ＩＯＵＴ１,
ＩＯＵＴ２が増加する期間にあるか、もしくは減少する
期間にあるかを、第１相のモータコイルＬ１の電流方向
を制御する電流方向信号Ｓ１と第２相のモータコイルＬ
２の電流方向を制御する電流方向信号Ｓ５とを利用し判
定する。図２に示すように、２相ステッピングモータの
場合、電流方向信号Ｓ１とＳ５は位相が９０°ずれてそ
れぞれ入力されるため、電流方向信号Ｓ１とＳ５のＥＸ
−ＯＲ（排他的ＯＲ）及び、その反転を取ることによ
り、容易に制御信号Ｓ４,Ｓ８のＨ／Ｌ論理を得ること
が出来る。

【００５７】図３に出力電流増減検出回路１０８の具体
的な回路例を示す。図３において、電流方向信号Ｓ１及
びＳ５はＥＸ−ＯＲ回路に入力され、両電流方向信号の
オン／オフが互いに異なるときにのみＥＸ−ＯＲ回路の
出力がオン（Ｈ）になるため、そのようなときに制御信
号Ｓ４はオン（Ｈ）が出力され、制御信号Ｓ８はインバ
ータを通し反転して出力される。このように構成する
と、図２から分かるように、制御信号Ｓ４及びＳ８はそ
れぞれのモータコイル電流ＩＯＵＴ１及びＩＯＵＴ２が
増加する区間ではＨとなり、減少する区間ではＬとな
る。このようにして、モータコイル電流ＩＯＵＴ１及び
ＩＯＵＴ２が増加する区間であるか、もしくは減少する
区間であるかを判定することができる。

【００５８】次に、本実施の形態における２相ステッピ
ングモータ駆動回路の具体的な制御例について説明す
る。本実施の形態における２相ステッピングモータ駆動
回路においては、モータコイル電流が増加している区間
Ｔ１とモータコイル電流が減少している区間Ｔ２の切替
えを判別または識別し、区間Ｔ１では出力スイッチング
素子を１つのみオン／オフしてモータコイル電流を微細
調節し、区間Ｔ２では出力スイッチング素子を２つとも
オン／オフしてモータコイル電流を急速調節するように
して、上記従来の２相ステッピングモータ駆動回路の欠
点を除去したものである。

【００５９】そのため、図２からわかるように、それぞ
れの区間Ｔ１,Ｔ２を識別する制御信号Ｓ４、Ｓ８を図
１に示す第１相側の出力スイッチング素子制御回路１０
２及び、第２相側の出力スイッチング素子制御回路１０
５に入力して区間Ｔ１とＴ２との切替えを識別し、各区
間Ｔ１,Ｔ２の切替えに伴い、それぞれのＴＯＦＦ期間
でオフする出力スイッチング素子を切り替えれば良いわ
けである。

【００６０】区間Ｔ１とＴ２との切替えを識別して各区
間Ｔ１,Ｔ２の切替えに伴い、ＴＯＦＦ期間でオフする
出力スイッチング素子を切り替える出力スイッチング素
子制御回路１０２,１０５の具体的な回路の一例は図４
に示す。図４において、その構成例として出力スイッチ
ング素子制御回路１０２の構成を説明する。制御信号Ｓ
４及びタイミング信号Ｓ２はＯＲ回路に入力され、その
出力は２つのＡＮＤ回路Ｇ１２,Ｇ１４に入力され、Ａ
ＮＤ回路Ｇ１２,Ｇ１４には更に電流方向信号Ｓ１とそ
の反転信号が入力される。また、ＡＮＤ回路Ｇ１１,Ｇ
１３には、タイミング信号Ｓ２と電流方向信号Ｓ１及び
その反転信号とがそれぞれ入力される。

【００６１】次に、図６を参照して、本実施の形態にお
ける出力スイッチング素子に対する切替え制御について
詳細に説明する。以下の説明についても、第２相の制御
は第１相の制御と同様のため、第１相についてのみ説明
する。モータコイル電流ＩＯＵＴ１が増加している区間
Ｔ１において、〔出力電流検出抵抗の電圧ＶＣ≧出力電
流制御電圧ＶＣＴＬ〕となる度ごとにタイミング信号Ｓ
２をＬにし、それまではオンしていた出力スイッチング
素子１１,１２のうち１１のみをオフさせることによ
り、そのＴＯＦＦ期間内で減少するモータコイル電流Ｉ
ＯＵＴ１を小さくすることができ、出力電流増加区間Ｔ
１における電流リップルを小さくすることができ、出力
電流制御電圧ＶＣＴＬ１に比例した良好なモータコイル
電流ＩＯＵＴ１を得ることが出来る。ＴＯＦＦ期間で減
少するモータコイル電流ＩＯＵＴ１を小さくできる理由
は前述の従来技術の説明で述べた通りである。

【００６２】また、変形例として、それまでオンしてい
た出力スイッチング素子１１,１２のうち、出力スイッ
チング素子１２をオフさせることを希望する場合は、図
４に示す出力スイッチング素子制御回路１０２,１０５
の代わりに、図５に示す出力スイッチング素子制御回路
を用いればよく、それによって上記同様の効果を得るこ
とができる。図５に示す出力スイッチング素子制御回路
の構成は図４に示す出力スイッチング素子制御回路の構
成から推考可能であるから、その詳細な説明は省略す
る。

【００６３】逆に、モータコイル電流ＩＯＵＴ１が減少
する区間Ｔ２において、〔出力電流検出抵抗の電圧ＶＣ
≧出力電流制御電圧ＶＣＴＬ〕となる度ごとにタイミン
グ信号Ｓ２をＬにし、それまではオンしていた出力スイ
ッチング素子１１,１２を両方ともオフさせることによ
り、そのＴＯＦＦ期間内で減少するモータコイル電流Ｉ
ＯＵＴ１を大きくすることができるため、モータコイル
電流ＩＯＵＴ１は出力電流減少区間Ｔ２において急速に
減少し、出力電流制御電圧ＶＣＴＬ１に比例した良好は
モータコイル電流ＩＯＵＴ１を得ることができる。

【００６４】ＴＯＦＦ期間で減少するモータコイル電流
ＩＯＵＴ１を大きくすることができる理由は前述した通
りである。従って、出力スイッチング素子制御回路１０
２でオフする出力スイッチング素子１１,１２を、モー
タコイル電流ＩＯＵＴ１が増加する区間Ｔ１と、減少す
る区間Ｔ２とで切り替えるように構成したため、出力電
流を精度良く制御でき、２相ステッピングモータのマイ
クロステップ駆動時において、滑らかにステッピングモ
ータを回転させることができ、振動の低減、位相精度の
向上が図れると共に、ステッピングモータを高回転まで
回転させることが可能になる。

【００６５】

【発明の効果】本発明による２相ステッピングモータ駆
動回路は、上記のように構成し、特に、モータコイル電
流が増加している区間Ｔ１とモータコイル電流が減少し
ている区間Ｔ２とを区別し、区間Ｔ１では出力スイッチ
ング素子を１つのみオン／オフしてモータコイル電流を
微細調節し、区間Ｔ２では出力スイッチング素子を２つ
ともオン／オフしてモータコイル電流を急速調節するよ
う、出力スイッチング素子を切り替えるように構成にし
たことにより、簡単な構成により、出力電流を精度良く
制御でき、ステッピングモータのマイクロステップ駆動
時において、滑らかにモータを回転させることが出来、
振動の低減、位置精度の向上が図れると共に、モータを
高回転で回転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における２相ステッピ
ングモータ駆動回路の構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態１における２相ステッピ
ングモータ駆動回路の動作の一例を示すタイミング図で
ある。

【図３】 本発明の実施の形態１における２相ステッピ
ングモータ駆動回路における出力電流増減検出回路の一
例を詳細に示す回路図である。

【図４】 本発明の実施の形態１における２相ステッピ
ングモータ駆動回路における出力スイッチング素子制御
回路の一例を詳細に示す回路図である。

【図５】 本発明の実施の形態１における２相ステッピ
ングモータ駆動回路における出力スイッチング素子制御
回路の他の例を詳細に示す回路図である。

【図６】 本発明の実施の形態１の２相ステッピングモ
ータ駆動回路の動作の一例を詳細に示すタイミング図で
ある。

【図７】 従来の２相ステッピングモータ駆動回路の構
成を示すブロック図である。

【図８】 従来の２相ステッピングモータ駆動回路の動
作の１例を示すタイミング図である。

【図９】 従来の２相ステッピングモータ駆動回路の動
作におけるタイミングの詳細を示すタイミング図であ
る。

【図１０】 従来の２相ステッピングモータ駆動回路の
動作の他の例を示すタイミング図である。

【図１１】 従来の２相ステッピングモータ駆動回路の
動作の他の例におけるタイミングの詳細を示すタイミン
グ図である。

【符号の説明】

１０１,１０４ 出力回路、１０２,１０５ 出力スイッ
チング素子制御回路、１０３,１０６ タイマー回路、
１０７ ステッピングモータ、１０８ 出力電流増減検
出回路、２０１,２０２ 電圧比較回路、１１,１２,１
３,１４ 出力スイッチング素子、２１,２２,２３,２４
出力スイッチング素子、３１,３２,３３,３４ フラ
イホールダイオード、４１,４２,４３,４４ フライホ
ールダイオード、ＲＳ１,ＲＳ２ 電流検出抵抗、Ｌ１,
Ｌ２ モータコイル、Ｓ１,Ｓ５電流方向信号。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ各相において２組の出力スイッ
   チング素子からの出力が各相のモータコイルに接続され
   たブリッジ型出力回路と、電流方向信号の制御によりモ
   ータコイルに流れる電流の方向を切替え、タイミング信
   号の制御により前記モータコイルに流れる電流のオン／
   オフを制御するよう前記出力スイッチング素子のマイク
   ロステップのオン／オフを制御する出力スイッチング素
   子制御回路と、前記モータコイルに流れる電流に比例し
   た検出電圧と所定の通りに変化する出力電流制御電圧と
   を比較して合致したときに比較信号を出力する比較回路
   と、前記比較信号の制御により前記出力スイッチング素
   子のマイクロステップのオン／オフを制御するタイミン
   グ信号を発生するタイマー回路とからなる２相ステッピ
   ングモータ駆動回路において、前記出力スイッチング素
   子制御回路は前記モータコイルに流れる電流が増加する
   区間と減少する区間とを判別し、それぞれの区間におい
   てタイミング信号によりオン／オフする出力スイッチン
   グ素子を切替える手段を具備することを特徴とする２相
   ステッピングモータ駆動回路。
2. 【請求項２】 前記モータコイルに流れる電流が増加す
   る区間と減少する区間とを判別しそれぞれの区間におい
   てオン／オフする出力スイッチング素子を切替える手段
   は相互に他の相に入力された前記電流方向信号のオン／
   オフにより制御されるようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の２相ステッピングモータ駆動回路。
3. 【請求項３】 前記出力スイッチング素子を切替える手
   段は、相互に他の相に入力された前記電流方向信号を入
   力して前記区間の切替えにおいて前記出力スイッチング
   素子制御回路に対し相互に他の相の出力スイッチング素
   子のオン／オフを切替える制御信号を供給する出力電流
   増減検出回路を含み、前記モータコイルに流れる電流が
   増加する区間では出力スイッチング素子を１つのみオン
   ／オフし、前記モータコイルに流れる電流が減少する区
   間では出力スイッチング素子を両方ともオン／オフする
   ようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の２
   相ステッピングモータ駆動回路。