JPS60109791A - ステツピングモ−タのpwm制御回路 - Google Patents

ステツピングモ−タのpwm制御回路

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JPS60109791A
JPS60109791A JP21530583A JP21530583A JPS60109791A JP S60109791 A JPS60109791 A JP S60109791A JP 21530583 A JP21530583 A JP 21530583A JP 21530583 A JP21530583 A JP 21530583A JP S60109791 A JPS60109791 A JP S60109791A
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JP
Japan
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circuit
time constant
duty ratio
output
permanent magnet
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Pending
Application number
JP21530583A
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English (en)
Inventor
Kouji Soushin
耕児 宗進
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/12Control or stabilisation of current

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はステッピング七−夕のマイクロステップ制圓や
高速ドライブ側副等に用いられるステツピンタ七−夕の
PWM制御回路に関するものである。
〔背景技術〕
第1図は、従来の2相式のステツピニノク七−タの概略
構成図を示しており、第2図は上記七−タの励磁方式を
示している。第1図において、(1)は永久磁石り一夕
であり、(2)および+3)はステータコイルである。
ステータコイル12)tJ:A相、ステータコイルI3
)けB相を構成しており、正負両極性に励磁されるよう
になっている。かかる2相式のステッヒンク七−夕にあ
っては、第2図に示すように、まず人相およびB相を交
互に正に励磁し、次に入相およびB相を交互に負に励磁
するようにして、永久磁石ロータ+1+を回転させるよ
うにしている。かかる永久磁石ロータ(夏)の1ステツ
プの回転角度は、例えば極数が100であれば3.6°
、極数が200であれば1.8°というように構造止定
まっているか、1ステツプをさらにN個(Nは2以上の
整数)に分J1シたマイクロステップで駆動することが
可能である。、第3図(a) (t))はその原理を示
すものであり、s3図(alけ励磁電流IA、IBのベ
クトル図、第3図(b)は各励磁電流の変化を示す波形
図である。第3図(a)のベクトル図を見ればわかるよ
うに、入相とB相の各電流工A 、 よりを、14M 
+ IN= ItlつまりIA = 、[sinθ、(
B = 1cosθとして、θの1直を90゜をN分割
した直とすれば、基本ステtソづ角のN分の1のマイク
ロステップで七−夕を回転駆動できるものである。なお
第3図(b)における正弦波および余弦波の各波形は、
現実には譲4図に示すように分割ステップごとの階段波
となっている。また第3図(b)において、方形波によ
る駆動波形は基本ステップ角ごとの駆動を行なう場合に
ついて示したものである。
45図は上記ステッピ、7り七−夕の入相やB相に流れ
る各′電流JA 、 よりを制−するためのPWM制f
i[1回路の従来例を示すものであシ、第6図はその動
作説明図である。第5図回路において、(4)はD/入
〕シバータであり、各相に流れる4流IA、IBの大き
さを決定するデジタル入力をアナOり縦圧直に変換して
コンパレータ(5)の一方の入力に印加している。(6
)は発振器であり、第6図(a)に示すような矩形波信
号(数10KHz)を発振している。
(7)は三角−波整形回路であって、前記矩形波信号を
入力し、第6図(b)に示すような三角波信号に波形4
1:形して、コンパレータ(5)の他方の入力に印加さ
れている。第6図(C) (d)はフシパレータ(5)
から出力される24M出力の一例を示している。かかる
24M出力はステータコイルf21 tallにドライ
バ段を介して印加されるものであり、したがってステー
タコイル121 i3)に流れる電流は高速度でチヨ・
ツブされるものであるが、ステータコイル121 +3
1にはイーJタクタシス成分による時定数があるので、
ステータコイル121131に流れる電流は′fIt源
のオシ時間に流れる電流直を全体に平均化した値となる
。第6図(C)の場合にはステータコイル121 i:
tlに流れる平均電流は小さく、第6図(d)の場合に
はステータコイル(2)13)に流れる平均電流は大き
い。したがって第5図回路のようなPWM制御回路を用
いることにより、上述の第3図(a) (b)に示すよ
うな原理によるマイクロステ・ソづ側副が可能となるも
のである。
かかるPVVM制副回路による七−夕側一は、ステ・リ
ピ−Jり℃−夕の高速ドライブ制菌においても有用なも
のである。すなわち、一般にステラじシフ七−夕にあっ
ては、永久磁石ロータ(1)を有しているので、回転速
度が速くなると、逆起電力や電機子反作用の関係でステ
ータコイル12+ 13+のインピータンス、特にL成
分が大きくなり、電流が流れにくくなるという問題があ
るが、常時定格オーバ電圧を印加し、パルス中で電流を
制圓し、低速ではパルス中を小さくし、高速ではパルス
中を大きくするように制御すればこのような問題は解決
できる。第7図はステラピンク七−夕を回転速度に拘ら
ず定電流駆動できるようにした七−夕駆動回路の回路図
である。同図において(8)は信号側倒回路であり、抵
抗rにて検出した七−全電流を入力とし、七−全電流が
常に一定になるように24M出力を発生して、ドライバ
(9)を介してステラピン6e−夕のステータコイル+
21 ia+を駆動するようになっている。かかる第7
図に示すような制菌回路を用いれば、七−夕を定トルク
で回転させることができるものである。
しかしながら、a5図に示すようなPWM制−回路を用
いる場合には、D/Aコンバータ(4)や三角波整形回
路(7)のような高価な部品を必要とするといつ欠点が
あり、また特に三角波整形回路telには高増幅率のオ
ペアンプが用いられるので、発振しやすく、温度による
特性変動が大きく、また微調整が必要であり、しかも正
負2璽源が必要であるという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上述のような点に鑑みて為されたものであり、
高増幅率のオペアンプのような不安定なアナO/:J素
子を使用しないで正確なパルス幅変調出力が得られるよ
うにしたステラじシジ七−夕のPWM制圓側副を提供す
ることを目的とするものである。
〔発明の開示〕
以下本発明の構成を図示実施例について説明する。第8
図は本発明の一実施例の回路図である。
同図において、UO) (U)はデコーダであり、2ピ
1ソトのデジタル人力をデコードして4つの出力のうち
、いずれか1つの出力がHレベル、他の3つの出力はL
レベルになるように構成されている。各デコーダuo+
 to)の出力はそれぞれトランジスタアレイ112)
 1131に人力されて、低イシピータンス化される。
一方のトラ:7ジスタアレイリ4の各出力は、それぞれ
抵抗比a1、ルa2、几aい几a、を介して5vの電源
側にづルアツブされている。またこのトランジスタアレ
イ02の各出力はそれぞれタイオードD□、D8、すD
s、D4のアノードカソード間を介して、タイマーIC
U4)の7番ピンに人力されている。タイマーIC34
)は、例えばNHCの555などが用いられる。
このタイマーICα荀の1番ピンはアースライン、8番
ピンは電源ラインにそれぞれ接続される。2番ピンはト
リ乃入力であり、電源電圧VCCの1/3以下の電圧が
入力されるとタイマーIC114)が立ちドリトリカさ
れて、1サイクルの動作が開始するようになっている6
3番ピンは出力であり、通常rtLレベルであるが、ト
リガがかかるとHレベルになり、1サイクルが終ると再
びLレベルに戻るようになっているa4番ピンはリセッ
ト入力であるが、本実施例ではリセットを必要としない
ので6源ラインに接続しである。5番ピンはコシトロー
ル入力であるが、本実施例では必要としないので、ヂカ
ツづり−)ジコンヂンサC8を介してアースラインに接
続しである。lビシはスレショルド入力であり、この端
子の゛電圧かZ/3 Vcc iC4すると1サイクル
が終了するものである。さらに7番ピンは放電端子であ
って、1サイクルの終了時にLレベルになって、外付コ
シヂン寸を放電せしめるものである。
第9図はタイマーl−C34の動作説明用の回路図であ
り、第10図は禰9図回路を用いた場合において、タイ
マーIC34の3番ピンから得られる出力電圧波形を示
す図である。M9図回路図において発振周期′rは次式
で与えられる。
’r=0.693 (RA+2)LB) −Cまた出力
6圧のオン期間Taとオフ期間′vbとの間にtま次式
の関係が成立する。
ここで、Dfはデユーティ比、几A、几BI/よ抵抗比
A、凡Bの抵抗値、CはコシデンサCの容量をそ1Lそ
れ示している。上記各式から明らかなように、(itA
+2几B)の直を変えることなく、H,aの値を変化さ
せればデユーティ比1)fのみを変化させることができ
、PWM変調が1llIT能であることがわかる。上述
の第8図実砲し11はこの原理を応用したものであり、
第1I図にその要部構成を示す。同図において、Q1〜
Q、はトランジスタアレイll″4の出力段のトランジ
スタであり% tJ−頃はトラ:、Iジスタアレイ州の
出力段のトランジスタである。各トランジスタq〜Q4
.91〜Q;のオンオフ関係はデク−夕1101 +l
りの出力の変化に応じて第1表に示すように変化する。
第1表 第1表から明らかなように、トランジスタQ、〜Q、は
いずれか1つがオフで、他の3つはオシであり、反対に
トランジスタQr” Q;はいずれか1つオンで、他の
3つはオフであって、トランジスタQ1〜Q、のうちオ
フになるものとトランジスタ(J−(Jのうちオシにな
るものとけ番号が対応している。
例えば、第12図の等価回路に示すようにトランジスタ
Q、がオフのときには、トランジスタQrはオンとなっ
ており、トランジスタQ2〜Q、はオン、トラシジスタ
Q;−Qにはオフとなっている。したがってこの場合に
は、第9図の回路において抵抗KA%几Bの代わりに抵
抗Ra、 % Rb1が接続されたことになる。このと
きタイオードD2〜D4のアノードはL17ベルになっ
ており、したがってこれらのづイオードD、〜D、はす
べて遮断されている。以下同様にして、トランジスタQ
l〜Q4.Qr−QrがヂD −4(+ol to)の
出力に応じて切り換わることにより、抵抗に%a、3、
凡す7、砥抗几a、 % Rb、、および抵抗Ha、 
%Rb4が抵抗1(A%几Bに代えてそれぞれ接続され
るものであり、これによって出力のデユーティ比が変化
するものである。
〔発明の効果〕
本発明は叙上のように構成されており、発振周期および
デユーティ比を外付のC几時定数回路にて決定される矩
形波発振回路と、ステータコイルよりも充分に時定数が
小さく、矩形波発振回路への接続時には発憑周期が同じ
でデユーティ比のみ異なる矩形波信号を発振せしめる複
数個のCR時足数回路と、デジタル信号を入力とし、該
入力に応じて複数個の出力のうちいずれか1つに信号が
出力されるデコーダと、デコーダの各出力にて、駆動さ
れるトランジスタを有して前記複数1固のCR時定数回
路のうちいずれか1つを選択的に矩形波発振回路に接続
せしめるデユーティ比切換回路とを有するものであるか
ら、従来のように高増幅率のオペアシづを用いて三角波
整形回路を構成する必要がなく、オペアンプの発振によ
る誤動作のおそれがなくなり、また温度変化による特注
の変化が少なくなり、微調整も不要で、さらにまた従来
のようにオペアシプ用に正負2電源を設ける必要もなく
なって、単一電源での動作か可能となり、全体として安
価に構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一般的な2相式ステッヒンジt−夕の概
略構成図、第2図乃至第4図は同上の動作説明図、第5
図は従来のステラご−JクモータのPWM制画制菌の回
路図、第6図は同上の動作説明図、第7図は従来のステ
ラじシフ七−夕の定醒流ドライブ回路の回路図、第8図
は本発明の一実櫂列の回路図、第9図は同上に用いるタ
イマーICの動作説明用の回路図、第10図は第9図回
路の出力直圧波形図、第11図は第8図実施例回路の要
部回路図1、第12図は第11図回路の等画回路図であ
る。 11)ンj永久磁石ロータ、!21 +31はステータ
コイル、Haul tit) rtヂコータ、+121
t+3)はトランジスタアレイ、(141はタイマー1
C,几a1〜FLa6およびttb、〜ab4は抵抗、
Cは〕ンヂンサ、QI〜Q、お“よび’J” Q:はト
ランジスタである。 代理人 弁理士 石 1)長 七 第1図 71 第2図 A(−) 第3図 第4図 第5図 第10図 第11図 第12図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 111周方向について等角度間隔毎にN極およびS極に
    交互に着磁された永久磁石ロータと、この永久磁石ロー
    タを回転駆動する2個以上のステータコイルとを具備す
    るステラピンク七−夕の各ステータコイルに永久磁石ロ
    ータを駆動する冨圧信号をパルス幅変調信号にて供給す
    るpwM!uI+#回路において、発振周期およびデユ
    ーティ比を外付のCI(時定数回路にて決定される矩形
    波発振回路と、ステータコイルよりも充分に時定数が小
    さく、矩形波発掘回路への接続時には発振周期が同じで
    デユーティ比のみ異なる矩形波信号を発振せしめるfl
    、数個のCR時定数回路と、デジタル信号を入力とし、
    該入力に応じて複数個の出力のうちいずれか1つに信号
    が出力されるデコーダと、デコーダの各出力にて駆動さ
    れるトラーJジスタを有して前記複数個のCR時定数回
    路のうちいずれか1つを選択的に矩形波発振回路に接続
    せしめるデユーティ比切換回路とを備えて成ることを特
    徴とするステラじ、7クモータのPWM制0司回路。
JP21530583A 1983-11-15 1983-11-15 ステツピングモ−タのpwm制御回路 Pending JPS60109791A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0357838A (ja) * 1989-07-24 1991-03-13 Honda Motor Co Ltd 車載エンジンの制御弁制御装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5731331A (en) * 1980-08-01 1982-02-19 Hitachi Ltd Transformer for spot network

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