JPS623678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は電源トランスの代わりに降圧チヨツパ
回路を利用したステツプモータ駆動装置に関する
ものである。

［背景技術］ この種の駆動装置は、第１図に示すように、商
用電源１からトランスを介さずに直接整流平滑回
路２に電圧を加えて整流平滑化し、チヨツパ回路
３で降圧した出力をモータ駆動回路４に供給し、
モータ駆動回路４によつてモータ５を制御するも
のである。この方式はトランスを省略できる上に
モータ駆動回路での電圧負担が少ないので、コン
パクトで効率の良い装置が得られるという利点が
ある反面、次に述べるような欠点があつた。

第２図はモータ制御装置の具体回路を示したも
ので、100Vの商用電源電圧は整流器DBで整流さ
れ、平滑コンデンサCeで平滑化されており、コ
ンデンサCeの端子電圧は約140Vとなつている。
この電圧は次段のチヨツパ回路において、制御回
路CT₁により数十ＫHzでオンオフ制御されたスイ
ツチング素子Qsのオンデユーテイ（オン時間比
率）で決まる電圧まで降圧される。チヨークLf
とコンデンサCfよりなるフイルタ回路において
は、スイツチング素子Qsのオン期間にチヨーク
Lfを通して駆動回路４に電流が供給され、スイ
ツチング素子Qsがオフになると、チヨーク電流
がコンデンサCfとダイオードDfを通つて環流
し、コンデンサCfに充電電流が供給される。

従来のチヨツパ回路では、リツプル率をできる
だけ小さくするためにチヨークのインダクタンス
を、次式で与えられる臨界インダクタンスLc
（チヨーク電流が途切れずに連続するための限界
値）よりも充分大きな値に設定されていた。

Lc＝Ton×（１−Ton／Ｔ）×Vin／2Io 但し Vinはチヨツパ回路の入力電圧 Ioはチヨツパ回路の出力電流 Ｔはチヨツピング周期 Tonはオン時間 第４図は従来のチヨツパ回路の動作を示したも
のである。上述のようにリツプルを抑えるために
チヨークのインダクタンスを充分大きく設定した
結果、チヨーク電流の谷の部分Ａにおいても電流
値が零にならずに連続しており、そのためにチヨ
ーク電流に大きな直流分を含み、スイツチング電
流が大きいために、スイツチング素子Qsのスイ
ツチ損失が大きく発熱し易いという欠点がある。
また逆電圧吸収用ダイオードDfはスイツチング
素子Qsのオフ期間中はオン状態にあり、チヨー
ク電流が大きいためにダイオードDfにも大きな
順方向電流が流れるが、そのためにスイツチング
素子Qsがオンに移行してダイオードDfに逆電圧
が印加されると、ダイオードの電荷蓄積効果によ
つて急峻な短絡電流Ｂが流れ、大きなスイツチ損
失を生じて発熱し易いという欠点がある。このた
め各素子に高速のものを必要とし、殊に高速スイ
ツチ用ダイオードはきわめて高価であるという問
題があつた。

［発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであ
り、降圧用チヨツパ回路におけるトランジスタ、
チヨークコイル、ダイオードなどのの電流容量を
低減し、装置の温度上昇を抑えると共に、回路部
品のコストダウンを図ることを目的とするもので
ある。

［発明の開示］ しかして本発明装置は、商用電源電圧を整流平
滑化する整流平滑回路と、整流平滑出力を降圧す
るチヨツパ回路と、チヨツパ回路出力に接続され
モータコイルに定電流化されたコイル電流を供給
するモータ駆動回路とよりなるステツプモータ駆
動装置において、上記チヨツパ回路をスイツチン
グ素子と、スイツチング素子をオンオフ制御する
制御回路と、スイツチング素子の出力側に接続さ
れたチヨークとコンデンサとよりなるフイルタ回
路と、フイルタ回路の入力端に並列接続された逆
電圧吸収用ダイオードとで構成し、上記チヨーク
のインダクタンスをチヨーク電流に切れ目を生じ
る限界値よりも低い値に設定したことを特徴とす
るものであり、一般にステツプモータの駆動回路
が定電流回路としての特性を備えている点を利用
し、チヨークのインダクタンスをむしろ臨界イン
ダクタンス以下に下げてチヨーク電流を不連続に
し、それによつてダイオードに流れる瞬間短絡電
流を防止するようにしたものである。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、回
路構成は従来と同じである。同図においてモータ
駆動回路４は、直列接続されたた２対のトランジ
スタQ₁，Q₂およびQ₃，Q₄を並列に接続し、これ
に電流検出抵抗Rsを直列に接続すると共に、各
トランジスタにそれぞれダイオードD₁，D₂，
D₃，D₄を並列接続し、さらに各トランジスタを
制御する制御回路CT₂を備えたものであり、各１
対のトランジスタの接続点間にモータコイルLm
が接続されている。

いま制御回路CT₂によつてトランジスタQ₁およ
びQ₄がオンしている場合を考えると、モータ駆
動電流はトランジスタQ₁、モータコイルLm、ト
ランジスタQ₄、電流検出抵抗Rsの経路で流れる
が、モータ駆動電流が増加して電流検出抵抗Rs
の両端電圧が基準値を超えると、制御回路CT₂が
これを検知してトランジスタQ₄をオフし、コイ
ル電流はモータコイルLm、ダイオードD₃、トラ
ンジスタQ₁、モータコイルLmの経路に流れて減
少するので、電流検出抵抗Rsの両端電圧が低下
してトランジスタQ₄が再びオンし、コイル電流
を増加させる。このようにしてモータ駆動回路４
は、ステツプモータの速度が変化しても常に定電
流を供給することによりトルクを一定に保つてい
るのである。

本発明は上述のように、ステツプモータの駆動
回路がトルクを一定に維持するために定電流回路
としての機能を備えている点に着目したもので、
通常は0.1％以下に抑えられている降圧用チヨツ
パ回路のリツプル率を低下させることによつて、
チヨツパ回路のスイツチ損失を減少させたもので
あり、具体的にはチヨツパ回路３のチヨークのイ
ンダクタンスLfを臨界インダクタンスLcよりも
小さい値に設定したものである。ここにおける臨
界インダクタンスとは、それ以下ではチヨーク電
流が一旦零になつて切れ目を生じるようなインダ
クタンスの限界値を表わしている。

第３図は本発明の構成による動作状態を示した
ものである。同図に示すようにチヨーク電流が半
サイクル毎に零になるので、リツプル率は２桁程
度低下するけれども、チヨーク電流のピーク値す
なわちスイツチング素子Qsがスイツチオフする
際の電流値が小さくなつてスイツチング素子のス
イツチ損失が減少し、またダイオードDfには順
方向電流が一旦零になつてから逆方向電圧が印加
されるので、第４図に示したような電荷蓄積効果
による瞬間短絡電流が流れず、したがつて高速ス
イツチ用ダイオードを必要としない。

［発明の効果］ 上述のように本発明ステツプモータ駆動装置に
おいては、降圧用チヨツパ回路の平滑用フイルタ
回路を構成するチヨークのインダクタンスを臨界
インダクタンスよりも低い値に設定し、それによ
るリツプル率の低下は次段の定電流型モータ駆動
回路でカバーするようにしたものであるから、何
等の支障を生じることなく、高価な高速スイツチ
用ダイオードやスイツチングトランジスタを用い
ずに低価格品で済ますことができる上に、チヨー
クやスイツチング素子などの発熱を防止すること
ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク回路
図、第２図は同上の具体回路図、第３図は同上の
動作を示す波形図、第４図は従来例の波形図であ
る。 １は商用電源、２は整流平滑化回路、３はチヨ
ツパ回路、４はモータ駆動回路、５はモータ、
Qsはスイツチング素子、Lfはチヨーク、Cfはコ
ンデンサ、Dfは逆電圧吸収用ダイオード、CT₁は
制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 商用電源電圧を整流平滑化する整流平滑回路
   と、整流平滑出力を降圧するチヨツパ回路と、チ
   ヨツパ回路出力に接続されモータコイルに定電流
   化されたコイル電流を供給するモータ駆動回路と
   よりなるステツプモータ駆動装置において、上記
   チヨツパ回路をスイツチング素子と、スイツチン
   グ素子をオンオフ制御する制御回路と、スイツチ
   ング素子の出力側に接続されたチヨークとコンデ
   ンサとよりなるフイルタ回路と、フイルタ回路の
   入力端に並列接続された逆電圧吸収用ダイオード
   とで構成し、上記チヨークのインダクタンスをチ
   ヨーク電流に切れ目を生じる限界値よりも低い値
   に設定したことを特徴とするステツプモータ駆動
   装置。