JPS63294296A - ステップモ−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】 ［技術分野］ 本発明はＰＷＭ制御を用いたステップモータの駆動回路
に関するものである。

［背景技術］ 第５図は従来の定電流型駆動方式のステップモータの駆
動回路を示している。この駆動回路ではステップモータ
のモータコイル１にトランジスタブリッジ２により両方
向に電流を流して励磁するようになっており、このコイ
ル電流Ｉ。を電流検出抵抗Ｒｓに流して抵抗Ｒｓの降下
電圧Ｖｓにより検出し、該電圧＼ｌｓを減算器３に入力
してこの減算器３において設定電圧値Ｖ　ｒｅｆと減算
し、Ｖ　ｒｅｆ−＼１ｓ＝＼／ｉｎとなって比較器４へ
入力する。

比較器４では一方の入力端に鋸歯状波電圧が入力され、
上記Ｖｉｎと比較される。この＼／ｉｎが鋸歯状波より
小さい場合には出力ＶｃはＨＩ＋の信号となり、大きい
場合にＬ“の信号となる。

この出力Ｖｃが”■１″となると、ロジック回路５を通
じてトランジスタブリッジ２の駆動電流が流れてモータ
コイル１にコイル電流■。が流れるのである。ここで何
等かの外乱でコイル電流■。が増加すると、このときＶ
ｉｎ＝Ｖｒｅｆ−Ｖｓは第６図（、）に示すようにＶ　
ｉｎ’となって低下する。このとき比較器４の出力Ｖｃ
は第６図（ｂ）に示すようにそのオン期間ｔｏｎがｔｏ
ｎ　’と短くなり、コイル電流■。

を減少させ、Ｖｉｎ”　Ｖｒｅｒ−Ｖｓを一定とするよ
うに動作する。文通に外乱でコイル電流■。が減少した
場合には上記の動作と逆の動作が行なわれる。

」二元ロジック回路５は回転周波数を決める入力クロッ
クｃｌｏｃｋを取り込み、該クロックｃｌｏｃｋに基づ
いて比較器４からの出力Ｖｃにより上記トランジスタブ
リッジ２の各トランジスタＱ１〜Ｑ、のベース駆動電流
を流す対のベース駆動信号■■゛と■■°を発生させ、
夫々の対において一方■又は■が電流相を決定し、第７
図（、）又は（ｃ）に示すように対応するトランジスタ
Ｑ１又は０２オン期間中、他方のトランジスタＱ３又Ｑ
、はオン／オフデユーティ比が変化したパルスにより同
図（ｂ）又は（ｄ）に示すように駆動され、トランジス
タＱ、、Ｑ３又はトランジスタＱ２．Ｑ、を通じてモー
タコイル１に間歇電流がコイル電流■。とじて流れる。

尚この例は簡略化のためステップモータ１フイル分のみ
を考えているが、各モータコイルにおいても同じである
。

また出力■■゛と■■゛に対応するトランジスタＱ、、
Ｑ、、Ｑ２．Ｑ、のペアはその信号が」１下で逆でも差
し支えない。

ところでこのような定電流方式の回路では印加電圧を高
く設定し、コイル電流Ｉ。の立ち」二がりを７４くし、
追従特性を向上させ高速回転でも逆起電圧の影響を小さ
くでき、更に低速時にも過電流が流れず安定するという
利点をもっている。つまり第８図に示すようにコイル電
流■。が減算器３の設定電圧Ｖｒｅｆで決まる設定電流
値Ｔａに達するまではコイル電流■。は電源電圧Ｅを１
指して急速に立ち一ヒがり、設定電流値Ｉｎに達すると
、比較器４、ロジック回路５、トランジスタブリツノ２
からなるチョッパ部が動作して電源電圧Ｅをオンオ７し
てフィル電流■。を一定とするのである。

そして回転速度が速くなると、速度が低い場合では第９
図（ａ）に示すように多かった各電流相におけるチョッ
ピングの回数が、同図（ｂ）に示すように少なくなり、
ついには同図（ｅ）に示すように電圧をオフする前に電
流相が切替わり、最早定電流制御が出来なくなって定電
圧駆動となってしまい、ロータの軸ぶれ、共振等で逆起
電圧が変動するとコイル電流Ｉ。の電流値が一定となら
ず、脱調し易くなるという問題があった。

この問題点はチョッパ型の定電流制御方式の回路以外に
も設定電圧Ｖ　ｒｅｆと電流検出を用いる定電流制御方
式の回路では共通であった。

［発明の目的１ 本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところは高速回転時においても定電流駆動が行
えるステップモータの駆動回路を提供するにある。

［発明の開示１ 第１０図は本発明の原理を示しており、横軸は駆動周波
数１１１１　ｓ　、縦軸はコイル電流１゜で、コイル電
流Ｉ。のビーク値を駆動周波数ｐｐｓ１．：、ｔ＋ｊ応
してプロットしである。

まず低速からある範囲ｆ。までは定電流制御が働き、モ
ータの回転速度が速くなって、モータの見掛けのインピ
ーダンスＺ＋ｎが増加して行くと、コイル電流■。が設
定電流値Ｉａまで達せずに電流相が反転しでしまうのは
背景技術で述べた通りであり、それ以上の速度ではコイ
ル電流Ｉ。のビーク値は第１０図のように低下する一方
である。この図では設定電圧値Ｖ　ｒｅｆで決まる設定
電流値Ｉａが一定であるから」二元のように定電流制御
が停止するので、設定電流値Ｉｎを第１０図の破線のよ
うにコイル電流■。のビーク値よりやや低いレベルＩａ
’に設定してやることにより第１１図のように定電流制
御が行え、結果全領域で定電流駆動が可能となることが
分かる。

このような原理に基づいて本発明は構成され、以下本発
明を実施例により説明する。

笈１鮭 １１図はロジック回路５から出力される対のベース駆動
信号■、■゛（又は■、■′）の内、電流相を決めるベ
ース駆動信号■（又は■）をリセット信号とし、他方の
ベース駆動信号■゛（又は■゛）をカウントするカウン
タ６と、このカウンタ６のカウント値と比較設定値りと
を比較するコンパレータ７と、このコンパレータ７の比
較出力Ｓｃにより所定デジタル値を発生させるマイクロ
コンピュータシステム８と、このマイクロコンピュータ
システム８の出力デジタル値をアナログ値に変換するデ
ジタル／アナログ変換器９と、このデジタル／アナログ
変換器９の出力値Ｖαと基準電圧値Ｖｒｅｒとの減算を
行う減算器１０とを設け、この減算器１０の減算出力Ｖ
ｒｅｆ−Ｖαを減算器３の設定電圧値とするようになっ
ている。尚図中Ａの枠内の回路はベース駆動信号■、■
゛に対応したカウンタとコンパレータとからなる回路で
、そのコンパレータの比較出力Ｓｃが上記のコンパレー
タ７と同様にマイクロコンピュータシステム８に取り込
まれ同様な処理が為される。

しかしてロジック回路５では入力する回転数に応じた周
波数を持つタロツクｃｌｏｃｋ（第２図（ａ））に対応
して位相が１８０°ずれたＡ相、Ｂ相の信号を同図（ｔ
＋Ｈｃ）に示すように作成する。更に各相において正と
負の電流相を決めるベース駆動信号を作成する。第３図
（ｂ）（ｄ）に示す信号が例えばＡ相に対応する正と負
の電流相を決めるベース駆動信号■、■であり、そして
これらの電流相に対応して印加電圧をオンオフする、つ
まり高周波チョッパを行うためのベース駆動信号■゛、
■゛を第３図（Ｃ）（ｅ）のように作成する。ここでこ
のベース駆動信号■°、■゛はモータコイル１に流れる
電流が設定電流値１ａに達しするまでの期間、つまり比
較器４の出力＼ｌｃが発生するまでの期間は”Ｈ”であ
るが、それ以後必ず何個かのパルスとなって出力されて
、第３図（ｆ）に示すように定電流制御が行なわれる。

しかしながら回転数が速くなり第３図（ａ）に示すクロ
ックｃｌｏｃｋの周波数が高くなり、設定電流値Ｉａに
達する以前に電流相が反転するようになると、上記のパ
ルスの発生が無くなる。

そこで本発明では定電流制御期間中にはベース駆動信号
■゛（又は■゛）が必ずパルス信号として出力されるこ
とを利用し、ベース駆動信号■（又は■）の発生期間中
の出力されるベース駆動信号■゛（又は■゛）の個数を
カウンタ６でカウントし、このカウント値と予め定めた
比較設定値Ｄ（実施例では２個）とをコンパレータ７で
比較して比較設定値り以上でなけらば定電流制御の限界
点に達したと判定するのである。この比較設定値りは定
電流制御の限界点に対応する近辺の値であれば上記２個
には特に限定されない。

つまり例えばベース駆動信号■が立ち上がると、カウン
タ６はリセットされ、零からカウントを開始する。コン
パレータ７はベース駆動信号■が立ち下がった時点でカ
ウンタ６のカウント値と比較設定値りとを比較してカウ
ント値が比較設定値り以上であれば次の比較まで出力Ｓ
ｃをＨ”とし、逆に下回っておれば出力Ｓｃを”Ｌ”と
する。マイクロコンピュータシステム８ではこの出力５
ｃｌＪ’″Ｈ”であれば定電流制御が行なわれていると
判定して出力を零とする。逆に出力ＳｃがＬ″であれば
定電流制御が停止したと判定して、電圧Ｖαに相当する
デジタル値を発生する。

従ってデジタル／アナログ変換器９のアナログ出力値は
定電流制御中は零であるため、次段の減算器１０の減算
出力は設定基準値Ｖ　ｒｅｆがそのまま減算器３の設定
電圧値として出力される。従ってこの設定基準値Ｖｒｅ
ｆに基づく設定電流値１ａに対応した定電流制御が継続
されることになる。

さて回転が速くなり、定電流制御の限界点に達すると、
上記のようにマイクロコンピュータシステム８から電圧
■αに対応するデジタル値が出力され、デジタル／アナ
ログ変換器９のアナログ出力値Ｖαが、次段の減算器１
０で設定基準値＼／ｒｅｆより減算される。従って減算
器３の設定電圧値はＶｒｅｒ−Ｖαとなる。この設定電
圧値Ｖｒｅｆ−Ｖαにより設定電流値Ｉａは低下するこ
とになる。

従ってコンパレータ７の出力Ｓｃが’Ｈ″に反転するま
で、つまりカウンタ６のパルスカウント値が比較設定値
り以」二となるまで、」二記アナログ出力値Ｖαを徐々
に増加するようにマイクロコンピュータシステム８は出
力デジタル値を増加させる。

このようにしてマイクロコンピュータシステム８の働き
により、減算器３の設定電圧値を制御して定電流制御を
確保するのである。

尚第４図は本発明の」二連の動作の７０−チャートを示
す。

［発明の効果］ 本発明はステップモータの駆動回路において、上記電流
相の期間においてモータコイルに印加する電圧をオンオ
フさせる駆動信号の個数をカウントするカウンタと、該
カウンタのカウント値が定電流制御の限界点近辺に設定
した比較設定値を下回ったことを検知するコンパレータ
と、コンパレータの検知出力により、カウンタのカウン
ト値が上記コンパレータの比較設定値以」二となるよう
に前記減算器の設定電圧値を制御する制御手段を備えた
ので、回転速度が高速になっても定電流制御が行え、結
果逆起電圧変動、負荷変動に対して強くなって脱調を起
こさず安定した回転が高速領域でも得られるという効果
を奏するものであって、しかもリアルタイムで自動的に
減算器の設定電圧値を制御できるから、予め予備実験等
を行ってフィル電流の減少特性を知る必要が無く、あら
ゆる場合に対応できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路図、第２図、第３図は同
上の動作説明用のタイムチャート、第４図は同上のマイ
クロフンピユータシステムの動作説明用の７０−チャー
ト、第５図は従来例の回路図、第６図乃至第９図は同」
二の動作説明図、第１０図及び第１１図は本発明の原理
説明図である。 ２・・・トランジスタブリッジ゛、３・・・減算器、４
・・・比較器、５・・・ロジック回路、６・・・カウン
タ、７・・・コンパレータ、８・・・マイクロコンピュ
ータシステム、■、■゛、■、■°・・・ベース駆動信
号である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力クロックの周波数に応じてモータコイルにコ
   イル電流を流す電流相の期間を設定するとともに、モー
   タコイルに流れるコイル電流値に対応した検出電圧と設
   定電圧値とを減算器で減算してその減算値に応じて当該
   電流相においてモータコイルに印加する電圧をオンオフ
   させモータコイルに流れる電流を定電流とするステップ
   モータの駆動回路において、上記電流相の期間において
   モータコイルに印加する電圧をオンオフさせる駆動信号
   の個数をカウントするカウンタと、該カウンタのカウン
   ト値が定電流制御の限界点近辺に設定した比較設定値を
   下回ったことを検知するコンパレータと、コンパレータ
   の検知出力により、カウンタのカウント値が上記コンパ
   レータの比較設定値以上となるように前記減算器の設定
   電圧値を制御する制御手段を備えたことを特徴とするス
   テップモータの駆動回路。