JPS63245298A - 誘導性負荷駆動回路 - Google Patents

誘導性負荷駆動回路

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JPS63245298A
JPS63245298A JP7871287A JP7871287A JPS63245298A JP S63245298 A JPS63245298 A JP S63245298A JP 7871287 A JP7871287 A JP 7871287A JP 7871287 A JP7871287 A JP 7871287A JP S63245298 A JPS63245298 A JP S63245298A
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JP
Japan
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transistors
voltage
inductive load
resistor
output
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JP7871287A
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English (en)
Inventor
Toru Miyawaki
徹 宮脇
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Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Audio Video Engineering Co Ltd
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野 本発明は、たとえばステッピングモ−9の:コイルやソ
レ,/イドコイルなどの誘導性負荷を1〜ランジスタス
イツヂによるブリッジ回路によ・)で駆動する誘導性負
荷駆動回路に係り,特にパルス幅変調信号によって疑似
正弦波駆動を行な・)駆動回路に関する、、 (従来の技術) ステッピングモータを滑らかに駆動する目的でステップ
角を2分解ずる1−2相駆動方式は、第3図に示すよう
に4個のコイルA.B,A.8のうち1mまたは隣合う
2flilを順次励磁するものである。この場合、たと
えばA相のコイルAを励磁したとぎの駆動ベクトルit
A,B相のコイルBを励磁したときの駆動ベクトルJI
Bをそれぞれ1とすれば、A相の」イルAおよびB相の
コイルB@同時に励磁したときの駆動ベクトルI(A+
8)はrゴとなる,したがって、上線・タの1回転中に
駆動ベクトル−の大さ,恣が1−・(−7−1の454
(7ルを繰返すことになり、理想ベクトル量の軌跡(第
4図に破線で示ブ′ように常に1である,)とのVvン
ブ(オーバーパワー領域であり、第4図にBで示す)が
あり、このギャップはモータの澗らかな回転動作の妨げ
になるとともに、モータの回翫に伴い大きな雑音が発生
する要因となる。
上記ギャップを少なくするために、モータの」イルに流
れる電流を検知し、この1!流をモータの理想の駆動電
流(たとえば疑似的な正弦波信号)と実時間で大きさを
比較し、理想の大きさに達したら上記コイルの励磁電流
を遮所することが考え゛られる。この考えを従来の駆動
回路にそのまま採用すると、第5図に示すようになる.
、1jなわち、直流電源50の正槓端と負極端(接地端
)との面に、H型のトランジスタブリッジ回路とモ・一
タコーイル51どコイル電流検出用抵抗Rとが直列に接
続されでいる。なお、第5図はモータコイルの1相分の
駆動回路を示しているウ上記H型のブリッジ回路は、出
力用のNPNトランジスタQl。
Q2の直列回路とトランジスタQ3,Q4の直列回路と
が並列接続されており、トランジスタQ1。
Q2の接続点とトランジスタQ3,Q4の接続点との間
にモータコイル!)1が接続されている。さらに、トラ
ンジスタQ1.Q2には、それeれコレクタ・エミッタ
間に放電用のダイオードD1、D2が接続され、トラン
ジスタQ2,Q4の各コレクタと接地端との間には、そ
れぞれ放電用のダイオードD3.D4が接続されている
。そして、抵抗Rの両端の電圧が電圧比較器52の比較
入力となり、基準入力として基準電圧8i53の疑似正
弦波信号(段階状に正弦波的に変化する信号)Vre 
fに高速くたとえば25にセ)の鋸歯状波信号ΔSが重
畳ざれたものが与えられる。そして、この電圧比較器5
2の比較出力(パルス幅変調信号)と相励磁信号く相駆
動時にアクティブになるパルス信号》とがアンド回路5
4に入力し・、このアンド回路54の出力がトランジス
タQ1のベースに与えられる。このとき、トランジスタ
Q2。
Q3はオフとなるJ、うに相励磁信号により制御される
上記駆動回路においては、コイル駆動電流Itが図示矢
印の経路に流れて電圧比較出力が低レベルになったとき
、アンド回路54の出力が低レベルになってトランジス
タQ1がオフになる。このとき、コイル51に蓄えられ
でいたエネルギに図示矢印のごとくコイル51→トラン
ジスタQ4→抵抗R→ダイオードD2の経路に過渡電流
I2が流れて上記エネルギが引き汰かれる。
しかし、上記電流I2は、コイル51のインダクタンス
の値、抵抗Rの値、ダイオードD2の順方向インピーダ
ンスの値、トランジスタQ4のオン抵抗に大きく依存し
、これらの温度特性を含むばらつきによって大きくばら
つく。
したがって、疑似正弦波信号を高速化したい場合、上記
電流I2によるエネルギの引き抜きが間に合わず、コイ
ル駆動電流Irの疑似正弦波信号に対する追従性が低下
し、待に疑似正弦波信号のステップレートが高い場合に
は追従が不能になるおそれがある。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上記したように誘導性負荷を疑似正弦波信号
で高速に駆動しようとすると、駆動電流の追従性が低下
するという問題点f解決すべくなされたもので、負荷を
amでき、疑似正弦波信号で高速に駆動することが可能
になる1!導性負荷駆動回路を提供することを目的とす
る。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の誘導性負荷駆動回路は、4個の駆動用トランジ
スタQ1.Q2.Q3.Q4がブリッジ接続され、一対
の出力、端子間に誘導性負荷が接続されるブリッジ回路
と、このブリッジ回路の一対の入力端子と直流電源の両
端との間にそれぞれ接続された抵抗R1,R2と、前記
ブリッジ回路における一方の入力端子側のトランジスタ
Q1゜Q3にそれぞれ接続された放電用のダイオードD
i、D3と、前記ブリッジ回路における他方の入力端子
側のトランジスタQ2.Q4の各一端とfiJ記抵抗抵
抗R2端との間にそれぞれ接続された放電用のダイオー
ドD2.D4と、前記抵抗R1の電圧降下が所望の疑似
正弦波信号の′R電圧レベルりも大きいか否かを比較す
る第1の電圧比較器と、前記抵抗R2の電圧降下が所望
の疑似正弦波信号の電圧レベルよりも大きいか否かを比
較する第2の電圧比較器と、この第2の重圧比較器の出
力と前記第1の電圧比較器の出力とを論理tB理し、前
記ブリッジ回路における1組のトランジスタQ1.Q4
 (またはQ2.Q3)を同時にオン状態またはオフ状
態に1ilJ ill L、このオン/オフυJlI1
期間は残りの1組のトランジスタQ2.Q3 (または
Q1、Q4)をオフ状態に制御するようにしてなること
を特徴とする。
(作用) 負荷の過渡電流が直流電源に運流し、抵抗R1,R2の
値をブリッジ回路のトランジスタのオン抵抗、ダイオー
ドの順方向インピーダンスの値に比べて充分に大きく設
定しておくことにより、上記トランジスタやダイオード
の温度特性を含むばらつきに対して負荷電流のばらつき
が小さくなり、負荷電流の立上がり、立下がりが速くな
る。
したがって、疑似正弦波信号の高速化、そのステップレ
ートの高速化(高分解能化)に際して負荷に流れる電流
の追従性が向上する。負荷が1−2相励磁方式のステッ
プモータのコイルであれば、疑似正弦波信号による駆動
によって滑らかな回転動作(低撮動)が得られるととも
に回転時の低雑音化を実現でき、しかも理想の正弦波に
近い波形で高速駆動することができる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を訂細に説明す
る。
第1図は、1−2相励磁方式のステッピングモータを駆
動するバイポーラ型の駆動回路の1つのコイル(A相分
)に対応する回路を示している。
4Nの駆動用のNPNトランジスタQ1、Q2゜Q3.
Q4がブリッジ接続されたH型のブリッジ回路の一対の
出力端子1,2間にはモータのコイル3が接続されてい
る。上記ブリッジ回路の一対の入力端子4.5と直流電
源6の両端との間にはそれぞれ抵抗R1,R2が接続さ
れており、この直R電源6の負極端は接地されている。
上記ブリッジ回路において、1組のトランジスタQ1゜
Q4はコイル3に正方向の電流を流すためにFP用され
、残りの1組のトランジスタQ2.Q3はコイル3に逆
方向の電流を流すために使用されるものであり、ステッ
ピングモータの正転または逆転に対応していずれか一方
の組のトランジスタが同時に後述するようにオン/オフ
制御され、残りの組のトランジスタはオフ状態に制御さ
れる。一方の入力端子4側のトランジスタQ1.Q3は
それぞれコレクタ・エミッタ間に放電用のダイオードD
1.D3が接続され、他方の入力端子5側のトランジス
タQ2.Q4のそれぞれの一端(本例ではコレクタ)と
抵抗R2の他tm(本例では接地端)との間には放電用
のダイオード02.04が接続されている。
7は第1の電圧比較器であり、その比較入力〈−)とし
て一方の入力端子4の電圧が入力し、その基準人力(+
)として第1の基準電圧源8の出力(¥&似正正弦波信
号31にトリガ用信@1li9からの微小振幅の高周波
(たとえば25KHz)の鋸歯状波信号が重畳された信
号が入力する。すなわち、第1の電圧比較器7は、抵抗
R1の電圧降下が疑似正弦波信号S1の電圧レベルより
も大きいか否かを比較し、前者が後者よりも小さいとき
には低レベルを出力し、大きいときには高レベルを出力
する。10は第2の電圧比較器であり、その比較入力(
−)として他方の入力端子5の電圧が入力し、その基準
入力(+)として第2の基準電圧源11の出力(疑似正
弦波信号82)に上記鋸歯状波信号が重畳された信号が
入力する。すなわち、第2の電圧比較器10は、抵抗R
2の電圧降下が疑似正弦波信号S2の電圧レベルよりも
大きいか否かを比較し、前者が後者よりも小さいときに
は高レベルを出力し、大きいときには低レベルを出力す
る。この第2の電圧比較器10の比較出力と相励磁信号
とは、それぞれ2人力の第1のアンド回路12および第
2のアンド回路13に入力する。第1のアンド回路12
の出力と第1の電圧比較器7の出力とは第1の排他的オ
ア回路14の入力となり、このオア回路14の出力はト
ランジスタQ1のペース入力となる。また、第2のアン
ド回路13の出力と第1の電圧比較器7の出力とは第2
の排他的オア回路15の入力となり、このオア回路15
の出力はトランジスタQ4のペース入力となる。
上記駆動回路においては、たとえば図示矢印のごとく電
源6→抵抗R1→トランジスタQ1→コイル3→トラン
ジスタQ4→抵抗R2の経路でコイル3に正方向の駆動
電流が流れる場合、この駆動電流が小さくて抵抗R1,
R2の電圧降下が小さい場合には、第1の電圧比較器7
の出力が低レベル、第2の電圧比較器10の出力が高レ
ベルになる。このとき、相励磁信号と第2の電圧比較器
1oの出力とのアンド出りは高レベルであり、第1、第
2の排他的オア回路14.15の各出力はそれぞれ高レ
ベルであり、トランジスタQ1゜Q4はオンのままであ
る。しかし、上記駆動電流が大きくなり、抵抗R2の一
端の電圧が第2の電圧比較器10の基準入力電圧よりも
高くなれば、その比較出力は低レベルになる。この場合
、抵抗R1の電圧降下は第1の電圧比較器7の基準入り
電圧よりも大きくならないように、その値が選定されて
いる。したがって、第1のアンド回路12、第2のアン
ド回路13の各出力は低レベルになり、第1.第2の排
他的オア回路14.15の各出力は低レベルになり、ト
ランジスタQ1.Q4は同時にオフ状態になる。このと
き、コイル3に蓄えられていたエネルギにより図示矢印
のごとくコイル3→ダイオードD3→抵抗R1→電源6
→ダイオードD2の経路で過渡電流が流れ、この放電電
流は電源6に還流して吸収される。このとき、抵抗R1
の電圧降下が大きくなり、第1の電圧比較器7の比較出
力は高レベルになる。また、トランジスタQ1.Q4が
オフになると同時に抵抗R2の電圧降下が生じなくなり
、第2の電圧比較器10の比較出力は高レベルになり、
第1.第2のアンド回路12.13の各出力は高レベル
になっているので、第1.第2の排他的オア回路14゜
15の各出力は低レベルのままである。次に、前記過渡
電流が流れなくなると、抵抗R1の電圧降下が小さくな
り、第1の電圧比較器7の比較出力は低レベルになり、
第1.第2の排他的オア回路14.15の各出力は高レ
ベルになり、トランジスタQ1.Q4は同時にオン状態
になる。
上記したような動作により、コイル3には第2図に示し
たA相信号のような疑似正弦波に追従した正弦波状の駆
DI流を供給することができ、図示しないB相分のコイ
ルはB相信号に示すようなタイミングで正弦波状のコイ
ル駆動電流が供給される。なお、第2図中、クロックは
疑似正弦波信号のステップレートを定めるものであり、
たとえば5 K R2である。
上記駆動回路によれば、抵抗R1,R2の値をブリッジ
回路のトランジスタのオン抵抗、ダイオードの順方向イ
ンピーダンスの1直に比べて充分に大きく設定しておく
ことにより、上記トランジスタやダイオードの温度特性
を含むばらつきに対して、コイルの駆動電流や過渡電流
のばらつきが小さくなるとともに電流の立上がり、立下
がりが速くなる。したがって、疑似正弦波信号の高速化
、そのステップレートの高速化(高分解能化)に際して
コイルに流れる電流の応答性が向上するので、ステッピ
ングモータの滑らかなく低振動で)回転とともに低雑音
化を実現でき、高速駆動することができる。
なお、前記実施例では、ステッピングモータの駆動回路
を示したが、たとえばソレノイドコイルを正弦波駆動す
る場合にも本発明を適用できる。
[発明の効果コ 上述したように本発明の誘導性負荷駆動回路によれば、
負荷を疑似正弦波信号で高速に駆動することができるの
で、1−2相励磁方式のステッピングモータなどの駆動
回路に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の誘導性負荷駆動回路の一実施例である
ステッピングモータ駆動回路の1相分を示す回路図、第
2図は第1図の回路の動作説明のために示す信号波形図
、第3図は1−2相励磁方式のステッピングモータのコ
イル配置を示す図、第4図は第3図のステッピングモー
タの回転中の駆動ベクトル量の大きさの変化を示す図、
第5図は第3図のステッピングモータを正弦波駆動する
ために従来考えられている駆動回路を示す回路図である
。 Q1〜Q4・・・・・・トランジスタ、D1〜D4・・
・・・・ダイオード、R1,R2・・・・・・抵抗、1
.2・・・・・・出力端子、3・・・・・・コイル、4
.5・・・・・・入力端子、6・・・・・・直流電源、
7,10・・・・・・電圧比較器、8.11・・・・・
・基準電圧源(疑似正弦波信号′#り、12〜15・・
・・・・論理回路。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図    
      第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)4個の駆動用トランジスタQ1、Q2、Q3、Q
    4がブリッジ接続され、一対の出力端子間に誘導性負荷
    が接続されるブリッジ回路と;このブリッジ回路の一対
    の入力端子と直流電源の両端との間にそれぞれ接続され
    た抵抗R1、R2と; 前記ブリッジ回路における一方の入力端子側のトランジ
    スタQ1、Q3にそれぞれ接続された放電用のダイオー
    ドD1、D3と; 前記ブリッジ回路における他方の入力端子側のトランジ
    スタQ2、Q4の各一端と前記抵抗R2の他端との間に
    それぞれ接続された放電用のダイオードD2、D4と; 前記抵抗R1の電圧降下が所望の疑似正弦波信号の電圧
    レベルよりも大きいか否かを比較する第1の電圧比較器
    と; 前記抵抗R2の電圧降下が所望の疑似正弦波信号の電圧
    レベルよりも大きいか否かを比較する第2の電圧比較器
    と; この第2の電圧比較器の出力と前記第1の電圧比較器の
    出力とを論理処理し、前記ブリッジ回路における1組の
    トランジスタQ1、Q4(またはQ2、Q3)を同時に
    オン状態またはオフ状態に制御し、このオン/オフ制御
    期間は残りの1組のトランジスタQ2、Q3(またはQ
    1、Q4)をオフ状態に制御するようにしてなることを
    特徴とする誘導性負荷駆動回路。
  2. (2)前記誘導性負荷は1−2相励磁方式のステッピン
    グモータのコイルであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の誘導性負荷駆動回路。
  3. (3)前記コイルの駆動電流による前記抵抗R2の電圧
    降下が前記疑似正弦波信号の電圧レベルよりも大きくな
    ったときの前記第2の電圧比較器の比較出力により前記
    トランジスタQ1、Q4(またはQ2、Q3)を同時に
    オフ状態に制御し、前記コイルに蓄えられたエネルギに
    より前記抵抗R1に流れる電流による電圧降下が前記疑
    似正弦波信号の電圧レベルよりも小さくなったときの前
    記第1の電圧比較器の比較出力により前記トランジスタ
    Q1、Q4(またはQ2、Q3)を同時にオン状態に制
    御するようにしてなることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の誘導性負荷駆動回路。
  4. (4)前記誘導性負荷はソレノイドコイルであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の誘導性負荷駆動
    回路。
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