JPS6139898A - High speed drive circuit for stepping motor - Google Patents

High speed drive circuit for stepping motor

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JPS6139898A
JPS6139898A JP15533384A JP15533384A JPS6139898A JP S6139898 A JPS6139898 A JP S6139898A JP 15533384 A JP15533384 A JP 15533384A JP 15533384 A JP15533384 A JP 15533384A JP S6139898 A JPS6139898 A JP S6139898A
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JP
Japan
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motor
transistor
stepping motor
current
drive circuit
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Pending
Application number
JP15533384A
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Japanese (ja)
Inventor
Noritoshi Okabe
岡部 典利
Tamio Ishihara
石原 民雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6139898A publication Critical patent/JPS6139898A/en
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

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE:To enable to drive a stepping motor at a high speed by providing a switch circuit for breaking a reverse exciting current generated by mutual induction. CONSTITUTION:In order to break a reverse exciting current for causing a motor winding to excite in a direction for disturbing the rotation of the motor, generated by mutual induction, bias resistors 17, 19, 20, 22, 23, 25, 26, 28 and transistors 18, 21, 24, 27 are added. Thus, a current passage formed of the transistor 21, a motor winding 4, a diode 10 and an absorbing resistor 7 is interrupted by the OFF of the transistor 21 in the motor winding 4 through which, for example, a reverse exciting current is heretofore flowed. Accordingly, the reverse exciting current does not flow to enable high speed drive.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はステッピングモータ高速駆動回路に係り、特に
ハーフステップ駆動機能を保持させたままで高速駆動を
可能とするのに好適なステッピングモータ高速駆動回路
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a stepping motor high-speed drive circuit, and more particularly to a stepping motor high-speed drive circuit suitable for enabling high-speed drive while maintaining a half-step drive function. It is something.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

ステッピングモータを高速駆動する場合の課題は、(1
)  モータコイルのインダクタンスLと巻線抵抗Rと
によって定まる時定数T(=L/R)で規定される電流
の立ち上がり時間の遅れの短縮化をはかること。
The problem when driving a stepping motor at high speed is (1
) To shorten the delay in the rise time of the current defined by the time constant T (=L/R) determined by the inductance L of the motor coil and the winding resistance R.

(2)モータコイル相互誘導作用による逆励磁現象を除
去すること。
(2) Eliminate the reverse excitation phenomenon due to mutual induction between motor coils.

である。(1)については、ステッピングモータに高電
圧を印加することによって電流の絶対値を上げる方法や
外付は抵抗の抵抗値を調節して時定数を変える方法など
があるが、前者については、電源装置に負担がかかり、
かつ、モータの放熱に配慮が必要になり、さらに、スイ
ッチング素子として逆耐圧の高い殊称な素子を用いる必
要があるという欠点がある。また、後者については、外
付は抵抗による電力消費がかなり大きくなり、効率が悪
くなるという欠点がある。(2)については、モータコ
イルの巻き方を変えるなどのモータ本体の構造上からの
対処が考えられるが、構造の複雑化にともなう大型化あ
るいは加工上の精度面からの制約などによりコストアッ
プが避けられないという欠点がある。したがって、駆動
回路上の工夫が要請され、このため、一般的には従来か
らバイポーラ駆動方式が採用されていた。
It is. Regarding (1), there are methods to increase the absolute value of the current by applying a high voltage to the stepping motor, and methods to change the time constant by adjusting the resistance value of an external resistor. It puts a strain on the equipment,
In addition, consideration must be given to heat dissipation from the motor, and furthermore, a special element with a high reverse voltage resistance must be used as the switching element. Regarding the latter, external resistance has the disadvantage that power consumption by the resistor is considerably large, resulting in poor efficiency. Regarding (2), it is possible to solve the problem from the structure of the motor body, such as changing the winding method of the motor coil, but this will increase the cost due to the increase in size due to the complexity of the structure or constraints from the precision aspect of processing. There are drawbacks that cannot be avoided. Therefore, improvements to the drive circuit are required, and for this reason, a bipolar drive system has generally been adopted.

第1図は従来のバイポーラ方式ステッピングモータ駆動
回路の回路図である。第1図の回路構成の説明について
は省略するが、第1図においては、人相、B相のモータ
コイル1.2にそれぞれ常に電流を流すようにしてオシ
(ステッピングモータの動作としては、第2図に示すよ
うなスイツチンングシータンスにしたがうため、通常の
2相励磁方式と同じでちる。したがって、相互誘導によ
り発生する逆励磁電流が流れるべきときに、強制的にこ
の逆励磁電流を打ち消す電流が流れ、結果的に有効電流
が多く流れ、高速駆動が可能である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional bipolar stepping motor drive circuit. Although a description of the circuit configuration in FIG. 1 will be omitted, in FIG. Since it follows the switching thetance as shown in Figure 2, it is the same as the normal two-phase excitation method.Therefore, when the reverse excitation current generated by mutual induction should flow, this reverse excitation current is forced to flow. A canceling current flows, and as a result, a large amount of effective current flows, allowing high-speed driving.

しかし、2相励磁の場合と同一のシーヶ、ンスによる駆
動しかできないので、N0ステツプ/パルスのステッピ
ングモータを使用して(N’/2)ステップ/パルスの
分解能を得るためには、N0ステツプ/パルスの4相の
ステッピング七−夕を用1、Aなければならず、第1図
に示す駆動回路がもう1組必要となり、回路構成が複雑
となるという欠点がある。
However, since it can only be driven with the same sequence as in the case of two-phase excitation, in order to obtain a resolution of (N'/2) steps/pulses using a stepping motor with N0 steps/pulses, it is necessary to use N0 steps/pulses. It is necessary to use a four-phase stepping Tanabata pulse, which requires one more set of drive circuits as shown in FIG. 1, which has the disadvantage of complicating the circuit configuration.

第3図は従来のユニポーラ方式ステッピングモータ駆動
回路の回路図である。第3図において、3.4はステッ
ピングモータのA相のモータ巻線、5.6はB相のモー
タ巻線、7は、吸収抵抗、8はコンデンサ、9〜12は
ダイオード、13〜16はトランジスタである。第3図
によれば、第4図に示すよりな1−2相励磁シーケンス
によるハーフステップ駆動が可能であるため、NOステ
ップ/ハパルの2相モータを用いて(N’/2)ステッ
プ/パルスの分解能を得ることができる。しかし、第5
図に示すように、低速域においては各相に十分大きな電
流1.−I4が流れるが、高速域に入ると、第6図に示
すように、各相電流工1〜工4の電流の立ち上がシの時
間が不足し、流れる電流の絶対値が減少する。また、逆
励磁電流が流れ、ステッピングモータの出力トルクがか
なり減少する。第7図は第6図の一部を拡大して示した
図で、期間T1ではA相電流IIが有効電流となるが、
期間T3では、コイル3、ダイオード9、抵抗7を環流
する逆励磁電流となって、ステッピングモータの回転を
妨げる。したがって、期間TI において人相に流れる
有効電流は、近似的に(、II   I2)で表わされ
、第7図の斜線を引いて示した部分のみとなり、かなり
有効電流が減少することになる。この電流減少によりモ
ータトルク低下が生じ、高速駆動が不可能になるという
問題があった。
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional unipolar stepping motor drive circuit. In Fig. 3, 3.4 is the A-phase motor winding of the stepping motor, 5.6 is the B-phase motor winding, 7 is an absorption resistor, 8 is a capacitor, 9 to 12 are diodes, and 13 to 16 are It is a transistor. According to FIG. 3, half-step driving is possible using the 1-2 phase excitation sequence shown in FIG. resolution can be obtained. However, the fifth
As shown in the figure, in the low speed range, each phase has a sufficiently large current 1. -I4 flows, but when entering the high speed range, as shown in FIG. 6, there is insufficient time for the currents in each of the phase currents 1 to 4 to rise, and the absolute value of the flowing current decreases. In addition, a reverse excitation current flows, and the output torque of the stepping motor is considerably reduced. FIG. 7 is an enlarged view of a part of FIG. 6, and in period T1, the A-phase current II becomes the effective current.
During period T3, a reverse excitation current circulates through the coil 3, diode 9, and resistor 7, and prevents the stepping motor from rotating. Therefore, the effective current flowing through the human phase during the period TI is approximately expressed as (, II I2), and is only the shaded portion in FIG. 7, resulting in a considerable decrease in the effective current. This decrease in current causes a decrease in motor torque, posing a problem in that high-speed drive becomes impossible.

以上述べたように、従来用いられてきたバイポーラ方式
のものでは、高速駆動が可能であるが、回路構成が複雑
化し、一方、ユニポーラ方式では、−回路は単純である
が、高速域で逆励磁電流が発生し、高速駆動には適さな
いという欠点があった。
As mentioned above, the conventionally used bipolar system is capable of high-speed driving, but the circuit configuration is complicated, while the unipolar system has a simple circuit, but is capable of reverse excitation in the high-speed range. The drawback was that it generated a current and was not suitable for high-speed driving.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、ハーフステップ駆動機能を保持し、しかも、
高速駆動が可能のユニポーラ方式のものを改良したステ
ッピングモータ高速駆動回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to maintain the half-step drive function, and to
An object of the present invention is to provide a high-speed stepping motor drive circuit that is an improved version of a unipolar system capable of high-speed drive.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、従来のユニポーラ方式の駆動回路で問題とな
っていた逆励磁電流をしゃ断するために、この逆励磁電
流をしゃ断するスイッチング回路を具備させたことを特
徴としている。
The present invention is characterized in that a switching circuit is provided to cut off the reverse excitation current, which has been a problem with conventional unipolar drive circuits.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を第8図に示した実施例を用いて詳細に説明
する。
The present invention will be explained in detail below using the embodiment shown in FIG.

第8図は本発明のステッピングモータ高速駆動回路の一
実施例を示す回路図である。第8図におu−r−13,
4はステッピングモータのA相のモータ巻線、5,6は
同じくB相のモータ巻線、7は吸収抵抗、8はコンデン
サ、9〜12はダイオード 13〜16はトランジスタ
である。ところで、本発明においては、相互誘導作用に
より発生するモータ回転を妨げる方向にモータ巻線を励
磁する原因となる逆励磁電流をしゃ断するようにするた
め、バイアス抵抗17,19,20,22,23゜25
.26,28、トランジスタ18.21゜24.27を
追加してあり、これらを図示のように接続しである。な
お、第8図は基本的にはユニポーラ方式構成であるため
、第4図の1−2相励磁シ一ケンス信号を入力してノ・
−7ステツプ駆動を行うことができる。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an embodiment of the stepping motor high speed drive circuit of the present invention. In Figure 8, ur-13,
4 is an A-phase motor winding of the stepping motor, 5 and 6 are B-phase motor windings, 7 is an absorption resistor, 8 is a capacitor, 9 to 12 are diodes, and 13 to 16 are transistors. By the way, in the present invention, the bias resistors 17, 19, 20, 22, 23 are used in order to cut off the reverse excitation current that causes the motor winding to be excited in a direction that prevents the motor rotation, which occurs due to mutual induction.゜25
.. 26, 28, and transistors 18, 21, and 24, 27 are added, and these are connected as shown. In addition, since Fig. 8 basically has a unipolar system configuration, the 1-2 phase excitation sequence signal shown in Fig. 4 is inputted.
-7 step drive is possible.

以下、第8図を用いてA相モータ巻線3,4の励磁動作
について説明する。第4図に示す1−2相励磁シーケン
スにしたがい、トランジスタ13のベースに端子Dムか
ら1H#レベルの信号が入力すると、トランジスタ13
はオンする。このとき、第4図から明らかなように、端
子り人には″″L#L#レベルが入力しているから、ト
ランジスタ18のベースは低電位となり、トランジスタ
13もオンし、電源VMからトランジスタ18、モータ
巻線3、トランジスタ13へと電流が流れ、モータ巻線
3に励磁電流が流れる。−万、トランジスタ13のベー
スは高電位を保つため、トランジスタ21はオフ状態で
あり、従来、逆励磁電流が流れていたモータ巻線4には
、トランジスタ21、モータ巻線4、ダイオード10、
吸収抵抗7により構成される電流経路がトランジスタ2
1のオフによってしゃ断されているから逆励磁電流が流
れることがない。次に、端子Dムの入力信号が”L#レ
ベルになると、トランジスタ13はオフとなるが、人相
電流は急に零にはならないので、ダイオード9、吸収抵
抗7、トランジスタ18、モータ巻線3で構成される電
流経路を、ダンピング電流という形で流れ、次第に減衰
する。そして、端子Dムの入力信号が”H″レベルなる
と、トランジスタ14がオンとなり、同時に端子DAの
入力信号が“L″レベルあるからトランジスタ21もオ
ン状態となり、モータ巻線4にトランジスタ21.14
を通して励磁電流が流れる。一方、トランジスタ14の
ベースは高電位であるため、トランジスタ18はオフと
なり、モータ巻線3に流れる逆励磁電流はしゃ断される
。端子DAの入力信号が@L″レベルになると、トラン
ジスタ14はオフし、モータ巻線4の励磁電流は、モー
タ巻線4、ダイオード10、吸収抵抗7、トランジスタ
21で構成される電流経路をダンピング電流として流れ
、次第に減衰する。以下同じ動作を繰り返す。B相モー
タ巻線5,6の励磁動作についても同様である。
The excitation operation of the A-phase motor windings 3 and 4 will be described below with reference to FIG. According to the 1-2 phase excitation sequence shown in FIG. 4, when a 1H# level signal is input from terminal Dm to the base of transistor 13,
turns on. At this time, as is clear from FIG. 4, since the ""L#L# level is input to the terminal, the base of the transistor 18 becomes a low potential, the transistor 13 is also turned on, and the power supply VM supplies the transistor 18, a current flows to the motor winding 3 and the transistor 13, and an excitation current flows to the motor winding 3. - 10,000, since the base of the transistor 13 maintains a high potential, the transistor 21 is in an off state, and the motor winding 4 through which reverse excitation current conventionally flows has the transistor 21, the motor winding 4, the diode 10,
The current path formed by the absorption resistor 7 is the transistor 2
1 is turned off, so no reverse excitation current flows. Next, when the input signal of the terminal D becomes "L# level", the transistor 13 turns off, but the human phase current does not suddenly become zero, so the diode 9, absorption resistor 7, transistor 18, and motor winding 3, it flows in the form of a damping current and gradually attenuates.Then, when the input signal at the terminal D becomes "H" level, the transistor 14 is turned on, and at the same time, the input signal at the terminal DA becomes "L". '' level, the transistor 21 is also turned on, and the transistor 21.14 is connected to the motor winding 4.
The excitation current flows through. On the other hand, since the base of the transistor 14 is at a high potential, the transistor 18 is turned off, and the reverse excitation current flowing through the motor winding 3 is cut off. When the input signal of the terminal DA becomes @L'' level, the transistor 14 is turned off, and the excitation current of the motor winding 4 damps the current path consisting of the motor winding 4, the diode 10, the absorption resistor 7, and the transistor 21. It flows as a current and gradually attenuates.The same operation is repeated thereafter.The same applies to the excitation operation of the B-phase motor windings 5 and 6.

上記したように、本発明の実施例によれば、従来のユニ
ポーラ方式のステッピングモータ駆動回路に逆励磁電流
をしゃ断するバイアス抵抗17゜19.20,22,2
3,25,26.28とトランジスタエ8.21,24
.27からなるスイッチング回路を付加したので、ハー
フステップ駆動機能を保持し、しかも、高速駆動が可能
であるという効果がある。
As described above, according to the embodiment of the present invention, a bias resistor 17° 19.20, 22, 2 for cutting off reverse excitation current is added to the conventional unipolar stepping motor drive circuit.
3, 25, 26.28 and transistor 8.21, 24
.. Since the switching circuit consisting of 27 is added, the half-step drive function is maintained and high-speed drive is possible.

なお、第8図に示した実施例では、送動磁電しゃ所用ス
イッチとしてトランジスタ18,21.  ・24.2
7を用いたが、これはトランジスタに限定されるもので
はなく、サイリスク等の他の牛導体スイッチあるいはリ
レー等の機械的スイッチで構成してもよい。また、第8
図に示す駆動回路は、多相モータ駆動用にも適用可能で
あることはいうまでもない。
In the embodiment shown in FIG. 8, transistors 18, 21 .・24.2
7 is used, but this is not limited to transistors, and may be constructed from other conductive switches such as SIRISK or mechanical switches such as relays. Also, the 8th
It goes without saying that the drive circuit shown in the figure can also be applied to driving a polyphase motor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ハーフステップ
駆動機能を保持し、しかも、高速駆動が可能マ′あると
いう効果がある。
As explained above, according to the present invention, there is an effect that the half-step drive function is maintained and high-speed drive is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のバイポーラ方式ステッピングモータ駆動
回路の回路図、第2図は2相励磁シ一ケンス図、第3図
は従来のユニポーラ方式ステッピングモータ駆動回路の
回路図、第4図゛は1−2相励磁シ一ケンス図、第5図
は第3図の回路に第4図の信号を入力した場合の低速時
における巻線電流波形図、第6図は同じく高速時におけ
る巻線電流波形図、第7図は第6図の一部拡大図および
有効電流説8A図、#!8図は本発明のステッピングモ
ータ高速駆動回路の一実施例を示す回路図である。 3.4,5.6・・・モータ巻線、7・・・吸収抵抗、
8・・・コンデンサ、9〜12・・・ダイオード、13
〜16.18,21,24.27・・・トランジスタ、
17.19,20,22,23,25,26゜そ /I 肴2m IK
Figure 1 is a circuit diagram of a conventional bipolar stepping motor drive circuit, Figure 2 is a two-phase excitation sequence diagram, Figure 3 is a circuit diagram of a conventional unipolar stepping motor drive circuit, and Figure 4 is a circuit diagram of a conventional unipolar stepping motor drive circuit. -Two-phase excitation sequence diagram, Figure 5 is a winding current waveform diagram at low speed when the signal in Figure 4 is input to the circuit in Figure 3, and Figure 6 is the winding current waveform at high speed. Figure 7 is a partially enlarged view of Figure 6 and effective current theory 8A diagram, #! FIG. 8 is a circuit diagram showing an embodiment of the stepping motor high speed drive circuit of the present invention. 3.4, 5.6... Motor winding, 7... Absorption resistance,
8... Capacitor, 9-12... Diode, 13
~16.18,21,24.27...transistor,
17.19,20,22,23,25,26゜So /I Appetizer 2m IK

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.ユニポーラ方式ステツピングモータ駆動回路におい
て、相互誘導作用により発生するモータ回転を妨げる方
向にモータ巻線を励磁する原因となる逆励磁電流をしや
断するスイツチ回路を具備させたことを特徴とするステ
ツピングモータ高速駆動回路。
1. A unipolar stepping motor drive circuit, characterized in that it is equipped with a switch circuit that cuts off a reverse excitation current that causes the motor windings to be excited in a direction that prevents motor rotation caused by mutual induction. Ping motor high speed drive circuit.
JP15533384A 1984-07-27 1984-07-27 High speed drive circuit for stepping motor Pending JPS6139898A (en)

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