JPS6198193A - ステツプモ−タの駆動回路 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はステップモータつトランジスタ・チョッパ制御
方式による駆動回路に係り、特に電源の異常サージ電圧
等に対してトランジスタを保護するに好適なステップモ
ータの１駆動回路に関する。

〔発明の背景〕

従来．ステツプモータを高速回転させて応答性を上げる
九めにステップモータのコイルに定格電圧以上の電圧を
印加して定電流制御するチョッパ制御方式がある。また
コイルに流れる電流をしゃ断する時に、コイルに蓄積さ
れたエネルギを吸収する手段を設ける必要があシ、これ
がないと電流をしゃ断するトランジスタが破壊するおそ
れがある。

第４図は例えば特開５８−２２４５９号公報に記載のよ
うな従来のステップモータの１相分の駆動回路を列示す
る回路図である。第４図において、ステップモータのコ
イル１のグランド側には相信号端子２に入力される相信
号により励磁相を切υ換えてコイルに電流を流すことに
よシステップモータを歩進させる相切換え用トランジス
タ３とコイルｌに流れる駆動電流を検出するための電流
検出用抵抗４が直列接続され、コイル１の電源＋Ｖ側に
は電流検出用抵抗４の検出電圧とある基準電圧５ｔ−比
較する比較器６の出力によりスイッチングさせて駆動電
流を制御する電流制御用トランジスタ７が接続される。

この駆動回路には、コイルｌに流れる一流をしゃ断する
時にコイルの蓄積二不ルギを吸収するための回路として
、コイル１０ｔ＊制御用トランジスタ７側からグランド
にダイオード８が接続され、かつコイル１の相切換え用
トランジスタ３側からダイオード１４およびツェナーダ
イオード１５が直列に電源＋Ｖ側へ接続される。

この構成で、電流制御用トランジスタ７はコイル１に流
れる電流の電流検出用抵抗４による電流検出電圧がある
基準電圧５に達しなければ比較器６の出力によりオンし
ているので、この状態で相信号端子２に相信号が入力す
ると相切換え用トランジスタ３がオンしてコイル１に電
流が流れ始めるが、電流検出用抵抗４の電流検出電圧が
基準電圧５を越えれば電流制御用トランジスタ７がオフ
となって電流がしゃ断、される。このときコイルｌに蓄
積されたエネルギによる電流がグランド−ダイオード８
−コイル１−相切換え用トランジスタ３−電流検出用抵
抗４−グランドの方向に流れることによシ、電流制御用
トランジスタ７のコレクタ・エミッタ間電圧は電源＋Ｖ
電圧とダイオード８の順方向電圧ドロップ分の和となっ
て、電流制御用。トランジスタ７を保護する。この電流
制御用トランジスタ７のオン・オフの繰返しのスイッチ
ング動作によりコイル１の定電流制御が行なわれる。つ
いで相信号端子２に相信号が入力されなくなると相切換
え用トランジスタ３がオフとなってコイルｌの励磁が終
了すると同時に、励磁相が切９換わって他のコイルの励
磁がなされる。このときコイル１に蓄積さｔ″ＬｆｃＬ
ｆｃエネルギ流がグランド−ダイオード８−コイルｌ−
ダイオード１４−ツェナーダイオード１５−電源＋Ｖの
方向に訛ｎることにニブエネルギを吸収し、これによシ
相切換えトランジスタ３のコレクタ電圧は電源＋ｖｖｔ
圧とツェナーダイオード１５のツェナー電圧とダイオー
ド１４の順方向電圧ドロップ分の和の定格＠囲内寛圧と
なって、相切換え用トランジスタ３を保護する。このよ
うにして電流しゃ断時のコイルの蓄積エネルギをダイオ
ード８．１４とツェナーダイオード１５を含む回路を通
して吸収することにより、このときのｔｆｉ制御用トラ
ンジスタ７お孟び相切換え用トランジスタ３には電源＋
ｖｒｔ圧を基準にした′電圧が印加され、これらのトラ
ンジスタ７．３を保護している。

しかしながらこのような従来回路では、ｉｔ源に異常ナ
ージ゛電圧がのった場合等の電源に異常をきたした時に
は、トランジスタに印加される電圧が電源′電圧を基準
にしているためにトランジスタの定格範囲を越えてしま
うことがあり、これによりトランジスタを破壊する危険
性がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は電源に異常ナージ電圧がのる等の電源異
常に対しても確実にトランジスタを保護。

できるステップモータの駆動回路を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は．ステツプモータのトランジスタ・チョッパ制
御方式による駆動回路において、コイルに蓄積されたエ
ネルギまたは電源の異常サージ等電圧をツェナーダイオ
ードを通してグランドに落すことにより、電流制御用ト
ランジスタおよび相切換え用トランジスタを保護するよ
うにしたステップモータの駆動回路である。また好まし
くは上記ツェナーダイオードのツェナー電圧を適切な所
定値以上にすることによシ．ステツプモータのチョッパ
制御を確実に行えるようにしたステップモータの駆動回
路である。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説
明する。第１図は本発明によるステップモータの駆動回
路の一実施例を示す回路図で、４相ステツプモータの２
相励磁法による２相分の駆動回路を例示する。第１図に
おいて、第４図と同一符号または記号は各図面を通じ同
一または相当部分を示し．ステツプモータのコイルＩＡ
、ＩＢはバイファイラ巻きすなわちコイル枠が同じで電
流の流れる向きが互いに逆の関係になる巻線となってい
る。また相信号端子２Ａ、２Ｂに入力される相信号ａ、
ｂには互いに１８０°の位相差があ夛、コイルＩＡ、Ｉ
Ｂが同時に励磁されることはなく常にどちらかが励磁さ
れる。コイルＩＡ。

１Ｂのグランド側の一端にはそれぞれ逆流防止用ダイオ
ード９Ａ、９Ｂのアノード側が接続され該ダイオード９
Ａ、９Ｂのカソード側にそれぞれダーリントンタイプの
相切換え用トランジスタ３Ａ。

３Ｂのコレクタが接続され、さらに該コレクタにはそれ
ぞれアノードがグランドに接地されたツェナーダイオー
ドＩＯＡ、ＩＯＢが接続される。相切換え用トランジス
タ３Ａ、３Ｂのペースはそれぞれ相信号端子２Ａ、２Ｂ
に接続され、互いに１８０°の位相差のある相信号ａ、
ｂにより交互にオン・オフされ、さらにそれぞれのエミ
ッタは片側がグランドに接地された電流検出用抵抗４に
接続される。またコイルＬＡ、ＩＢの電源＋Ｖ側の一端
には共通に、コレクタが電源＋Ｖに接続された電流制御
用トランジスタ７のエミッタと、アノード側がグランド
に接地されたダイオード８のカソードと、カソード側が
電源＋■に接続されたツェナーダイオード１１のアノー
ドとが接続される。さらに上記電流検出用抵抗４の出力
は抵抗几１を通して比較器６に入力され、ある基準電圧
５と比較される。比較器６の出力はトランジスタ１２．
１３を通して電流制御用トランジスタ７をスイッチング
すべく接続される。なお抵抗１４に工り比較器６に正帰
還を施してヒステリシスを設け、比較器１６の異常発掘
を防止する。そのほか抵抗几２〜几９がそれぞれ設けら
れる。

つぎに第２図は第１図の各部電圧波形のタイムチャート
である。第２図のａ−ｇはそれぞれ第１図の３−、−　
ｇ部分の電圧波形を示し、ａは相信号端子２Ａの相信号
ａ、ｂは相信号端子２Ｂの相信号す、ｃは電流検出用抵
抗４の電流検出電圧ｃ、　ｄは電流制御用トランジスタ
７のエミッタ篭手ｄ。

ｅは電流制御用トランジスタ７のコレクタ・エミッタ間
電圧ｅ（Ｖｃｚ）、ｆは相切換え用トランジスタ３Ａの
コレクタ電圧ｆｉｇは相切換え用トランジスタ３Ｂのコ
レクタ電圧ｇの各電圧波形である。

まず第２図により第１図の動作を説明する。いま電流制
御用トランジスタ７がオフ状態で、時刻ｔ１に相信号端
子２Ａに相信号ａの電圧が印加されると、相切換え用ト
ランジスタ３ＡがオンしてコイルＩＡに電源＋Ｖから電
流制御用トランジスタ７を通して電流が流れ始める。こ
れと同時刻ｔ１に相信号端子２８に相信号すの電圧が印
加されなくなり、相切換え用トランジスタ３Ｂがオフし
てコイルＩＢに電流が流れなくなる。ついで電流検出用
抵抗４の電流検出電圧Ｃがある基準電圧５より高くなる
と、その時刻ｔ２に比較器６の出力が高Ｖペルから低レ
ベルに反転して電流制御用トランジスタ７がオフするこ
とにより、電源＋Ｖからコイル１人への電流供給がしゃ
断される。このときコイルＩＡＫ蓄積されたエネルギに
よる電流がグランド−ダイオード８−コイルＩＡ−ダイ
オード９Ａ−相切換え用トランジスタ３Ａ−電流検出用
抵抗４−グランドの方向に流れることにより、電流制御
用トランジスタ７のエミッタ電圧ｄはほぼ電源＋Ｖ電圧
からダイオード８の順方向電圧ドロップ分に低下すると
ともに、電流制御用トランジスタ７のコレクタ・エミッ
タ間電圧ｅ（％’ｃ＋ｃ）は電源＋■電圧とダイオード
８の順方向電圧ドロップ分絶対値との和の電圧にしたが
ってほぼ電源＋Ｖ電圧に等しい電圧となシ、電源電圧に
依存しているが電源の正常時の直流制御用トランジスタ
７を保題する。さらにこの時刻ｔ２に電源の異常サージ
電圧ｖ８が発生しても、電流制御用トランジスタ７のコ
レクタ・エミッタ間電圧ｅはトランジスタ７の定格範囲
内の値のツェナー゛送圧Ｖ　Ｚ　２をもつツェナーダイ
オード１１により該ツェナー電圧ＶＺ２に押えられるの
で、電源の異常サージ電圧等の発生時の電流制御用トラ
ンジスタ７を保護して破壊防止できる。この電流制御用
トランジスタ７のオン・オフの繰返しのスイッチング動
作によシコイルＩＡの定電流制御が行なわれる。つぎに
時刻ｔ３に相信号端子２人に相信号ａの電圧が印加され
なくなると、相切換え用トランジスタ３人がオフするこ
とによシミ源＋Ｖからコイル１１への電流供給がしゃ断
されてコイルＩＡに電流が流れなくなり、これと同時に
相信号端子２Ｂに相信号６の電圧が印加され、相切換え
用トランジスタ３Ｂがオ／してコイル１２に電流が流れ
始める。

このときコイル１１に蓄積されたエネルギによる電流が
今度はグランド−ダイオード８−コイルＩＡ−ダイオー
ド９Ａ−ツェナーダイオードｌ０Ａ−グランドの方向に
流れることによシ、相切換え用トランジスタ３Ａのコレ
クタ電圧ｆは該トランジスタ３人の定格範囲内の値のツ
ェナーダイオード１４Ａのツェナー電圧Ｖｚｔに等しい
電圧となシ、電源＋Ｖ電圧に依存していないので電源の
正常時のみでなく電源の異常サージ電圧等の発生時の相
切換え用トランジスタ３Ａを保護して破壊防止できる。

なお相切換え用トランジスタ３Ｂのコレクタ電圧ｇにつ
いても、上記の時刻ｔ１に同様にしてツェナーダイオー
ドＩＯＢのツェナー電圧ＶＨの１直に押えられ、相切換
え用トランジスタ３Ｂを保護する。このようにして第１
図の駆動回路においては電源に異常サージ電圧等がのっ
ても、ツェナーダイオード１１およびコイルＩＡ、ＩＢ
およびツェナーダイオードＩＯＡ、ｌ０Ｂ（または相切
換え用トランジスタ３Ａ、３Ｂおよび電流検出抵抗４）
を通ってグランドへ電流が流詐るため、電流制御用トラ
ンジスタ７および相切換え用トランジスタ３Ａ、３Ｂは
それぞれツェナー電圧ＶｚｚおよびＶれに押えられるの
で破壊される危険性がない。

さらに第１図においてコイルＩＡ、ＩＢはパイ７アイ２
巻き巻線のため、両コイルの相互インダクタンスの影響
を受けて不具せいな現象を生じることがらるが、これを
除くには上記ツェナーダイオードＩＯＡ、ＩＯＢのツェ
ナー電圧ｖｚ１ｔ−ある程度高く設定することにより、
上記のコイルＩＡ。

ＩＢＫ蓄積されたエネルギによる′電流をできるだけ小
さくするのが好ましい。つぎに第３図匹よりこの動作を
説明する。第３図は第１図の駆動回路の要因である。い
ま第２図の例えば時刻ｔ４に相切換え用トランジスタ３
Ａがオンで相切換え用トランジスタ３Ｂがオフで電流制
御用トランジスタ７がオフからオンになる過渡的状態に
おいて、コイル１１に電源＋Ｖから電流制御用トランジ
スタ７を通って電流が流れようとするが、このときコイ
ル１人のインダクタンス分によりコイルＩへには第３図
のような＋、−の矢印の向きの逆起電力が働く。このと
き一方のコイルＩＢには相切換え用トランジスタ３Ｂが
オフのため電源からの電流が流れないが、コイルＩＡ、
ＩＢがバイファイラ香きで電流の向きが逆の巻線のため
に相互インダクタンスの直が大きいので、上記コイル１
１に逆起シカが生じた結果によりコイルＩＢには第３図
の＝９な＋、−の向きの起電力が発生する。したかって
ツェナーダイオードＩＯＨのツェナー電圧Ｖ　ｚ　ｔ　
ｄ（コイルＩＢに生じた上記起電力の値よ）も小さけれ
ば、コイルＩＢにはグランド−ダイオード８−コイルＩ
Ｂ−ダイオード９Ｂ−ツェナーダイオード１０Ｂ−グラ
ンドの矢印の向きに瞬時電流が流れる。すなわち今度は
この瞬時電流によ）発生する磁界を打ち消そうとする周
知の「ンンツの法則」が働くために、結果的にコイルＩ
Ａに第３図のようなグランド−ダイオード８−コイルＩ
Ａ−ダイオード９Ａ−相切換え用トランジスタ３Ａ−’
ｔｌ流検出用抵抗４−グランドの矢印の向きに瞬時電流
が流れる。したがって瞬時に電流検出用抵抗４の電流検
出電圧Ｃが基準電圧５を越えて比較器６が高レベルから
低レベルに反転して電流制御用トランジスタ７がオフし
ようとするが、コイルＩＡに流れた電流が瞬時のために
すぐ比較器６が再び低レベルから高レベルに反転して初
めの状態に戻）、これを繰シ返すことになる。端果、コ
イル１人に流れる電流は瞬時′電流の連続的繰返しとな
って電流制御が正常に行なえなくなることがある。これ
′！ｉ−ｉ決するには、ツェナーダイオード１０Ａ、Ｉ
ＯＢのツェナー電圧Ｖｚｒをある程度高くして、コイル
ＩＡ、ＩＢの相互インダクタンスによシ発生する起′成
力による瞬時電流を流さないようにすればよい。すなわ
ちツェナーダイオード１０Ａ、ＩＯＢのツェナー電圧Ｖ
ｚｔを上記起電力より高く設定する必要があり、このツ
ェナー電圧Ｖｚｌを実験的に求めるとコイルＩＡ、ＩＢ
のインダクタンスに関係なく電源電圧に一定電圧たとえ
ば２２Ｖ以上を加えた値にすればコイル１人。

１Ｂの相互インダクタンスね影響による不具合い現象を
生じさせずに正常な電流制御が行なわれることが判明し
ている。

以上のように本実施例によれば．ステツプモータのコイ
ルに蓄積されたエネルギまたは電源の異常サージ電圧等
をツェナーダイオードを通してグランドに流すことによ
り、電流制御用トランジスタおよび相切換え用トランジ
スタを保護することができる。さらに好ましくは、相切
替え用トランジスタに接続されたツェナーダイオードの
ツェナー電圧を適切な渣以上たとえば電源電圧に＋２２
Ｖ、　を加えた値以上に選定することにより．ステツプ
モータのコイル電流のチョッパ制御を確実に行なうこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上の説明のように本発明によれば、電源の異常サージ
電圧等の電源異常時においても確実にトランジスタを保
護することが簡単な回路構成で可能となるため信頼性の
高いステップモータの駆動回路が提供できる。

【図面の簡単な説明】

Ｘ１図は本発明によるステップモータの駆ａｍ路の一実
施例を示す回路図、第２図は第１図の各部電圧波形のタ
イムチャート、第３図は第１図の要因、第４図は従来の
ステップモータの、駆動回路を例示する回路図でちる。 ＩＡ、ＩＢ・・・コイル、２人、２Ｂ・・・相信号端子
、３Ａ、３Ｂ・・・相切換え用トランジスタ、４・・・
晟流検出用抵抗、５・・・基準４圧、６・・・比敗器、
７・・・電流制御用トランジスタ、８．９Ａ、９Ｂ・・
・ダイオード、ＩＯＡ、ＩＯＢ、１１・・・ツェナーダ
イオード、１２．１３・・・トランジスタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　ステツプモータのコイルの電源側に基準電圧と上
   記コイルの駆動電流検出電圧とを比較する比較器の出力
   でスイツチングさせて上記コイルの駆動電流制御する電
   流制御用トランジスタを接続するとともに、上記コイル
   のグランド側に上記コイルの励磁相切換えを行ないステ
   ツプモータを歩進させる相切換え用トランジスタを接続
   したステツプモータの駆動回路において、上記コイルと
   上記電流制御用トランジスタとの接続点にアノードがグ
   ランドに接地されたダイオードとカソードが上記電源に
   接続された第１のツエナーダイオードとを接続し、かつ
   上記コイルと上記相切換え用トランジスタとの接続点に
   アノードがグランドに接地された第２のツエナーダイオ
   ードを接続してなるステツプモータの駆動回路。
2. ２．　上記第２のツエナーダイオードのツエナー電圧は
   少なくとも上記電源電圧に所定電圧値を加えた値以上で
   ある特許請求の範囲第１項記載のステツプモータの駆動
   回路。
3. ３．　上記所定電圧値は２２Ｖである特許請求の範囲第
   ２項記載のステツプモータの駆動回路。