KR101232439B1

KR101232439B1 - 드라이버 장치

Info

Publication number: KR101232439B1
Application number: KR1020100079660A
Authority: KR
Inventors: 고사꾸 히오끼
Original assignee: 산요 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드; 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2013-02-12
Also published as: US8508175B2; US8810185B2; US20110068732A1; KR20110031085A; TW201126889A; US20130293180A1; CN102025308B; CN102025308A

Abstract

스테핑 모터의 구동 전류를 적절한 것으로 한다.
스테핑 모터(200)는 2개의 코일(22, 24)을 포함한다. 드라이버 장치(100)는 이 2개의 코일(22, 24)에의 공급 전류의 위상을 상이하게 하여 스테핑 모터(200)를 구동한다. 그리고 한쪽의 코일(22(24))에 관하여 일단부를 접지에 접속하고 타단부를 하이 임피던스 상태로 하여 그 코일에 있어서 발생하는 유기 전압을 접지에 대한 전압으로서 검출하고, 검출된 유기 전압의 상태에 따라 2개의 코일(22, 24)에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어한다.

Description

드라이버 장치{DRIVER APPARATUS}

2개의 코일을 포함하고, 이 2개의 코일에의 공급 전류의 위상을 상이하게 하여, 코일에 의해 구동되는 로터를 회전시키는 스테핑 모터의 드라이버 장치에 관한 것이다.

모터에는 각종의 것이 있지만, 위치를 정확하게 결정할 수 있는 모터의 대표적인 것으로서 스테핑 모터가 있으며, 각종 장치에 있어서 널리 이용되고 있다. 예를 들어, 카메라의 포커싱, 손 떨림 보정이나, OA 기기의 종이 이송 등을 들 수 있다.

이 스테핑의 구동은, 통상 2개의 스테이터 코일에의 전류 위상에 의해 로터의 회전 위치를 변경함으로써 행해진다. 따라서, 로터가 코일에의 전류 위상에 따른 회전을 하는 것이면 코일에의 전류량에 관계없이, 로터가 소정 회전한다. 따라서, 일반적으로는, 로터가 확실하게 회전할 수 있도록 코일에의 전류량은 충분히 큰 것으로 하고 있다.

일본 특허 공개 제2006-288056호 공보 일본 특허 공개 평8-37798호 공보

여기서, 전기 기기에 있어서의 소비 전력은 가능한 한 작게 하려는 요구가 있다. 특히, 배터리 구동의 휴대 기기나 대전류를 필요로 하는 OA 기기 등에서는 그 요구가 크다. 한편, 스테핑 모터의 구동에 있어서, 전류량을, 로터를 확실하게 회전시킬 수 있는 크기로 설정한다는 것은, 코일에 여분의 전류를 흘려, 여분의 전력을 소비하고 있다고 할 수 있다. 또한, 큰 전력에서의 모터 구동은, 로터의 회전 불균일을 발생시켜, 진동이나 소음, 발열의 원인으로도 된다.

본 발명은, 2개의 코일을 포함하고, 이 2개의 코일에의 공급 전류의 위상을 상이하게 하여, 코일에 의해 구동되는 로터를 회전시키는 스테핑 모터의 드라이버 장치이며, 상기 코일에 대하여 일단부를 일정 전압에 접속하고 타단부를 하이 임피던스 상태로 하여, 그 코일에 있어서 발생하는 유기 전압을 상기 일정 전압에 대한 전압으로서 검출하고, 검출된 유기 전압의 상태에 따라, 상기 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코일의 일단부를 접지에 접속하고 타단부에서 얻어지는 유기 전압을 직접 A/D 변환하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 2개의 코일의 구동 전류의 방향은 구동 전압의 인가 방향을 전환함으로써, 소정의 주기에서 변경되고, 이 구동 전압의 인가 방향의 전환 시에 있어서, 상기 유기 전압의 검출을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 유기 전압의 검출값을 복수로 하여, 유기 전압의 파형을 검출하고, 검출된 파형에 따라 2개의 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 유기 전압의 검출값을 복수로 하여, 유기 전압의 기울기를 검출하고, 검출된 기울기에 기초하여 제로 크로스 포인트를 추정하고, 추정된 제로 크로스 포인트의 위상에 따라 2개의 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 유기 전압을 검출하여, 유기 전압에 따라 모터 구동 전류를 제어할 수 있다. 따라서, 모터 구동 전류를 적절한 것으로 할 수 있다. 또한, 코일에 대하여 일단부를 접지에 접속하고 타단부를 하이 임피던스 상태로 하여, 그 코일에 있어서 발생하는 유기 전압을 접지에 대한 전압으로서 검출한다. 따라서, 연산 증폭기 등을 사용하지 않아도, 접지에 대한 전압으로서 유기 전압을 검출할 수 있어, 회로를 간략화할 수 있다.

도 1은 드라이버 장치 및 모터를 포함하는 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 출력 회로의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 구동 전류 조정 회로의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 출력 회로의 출력 및 제어 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 구동 전류의 상태와 구동 전압 파형의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 유기 전압 파형의 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 제로 크로스 포인트의 추정을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면에 기초하여 설명한다.

「전체 구성」

도 1은 전체 구성을 도시하는 도면이며, 시스템은 드라이버(100)와, 모터(200)로 구성된다. 입력 신호는, 드라이버(100)에 입력되고, 드라이버(100)가 입력 신호에 따른 구동 전류를 모터(200)에 공급한다. 이에 의해, 모터(200)의 회전이 입력 신호에 따라 제어된다.

여기서, 드라이버(100)는 출력 제어 회로(12)를 갖고 있으며, 입력 신호는 이 출력 제어 회로(12)에 공급된다. 출력 제어 회로(12)는 입력 신호에 따라 소정 주파수의 구동 파형(위상)을 결정함과 함께, 그 구동 전류의 진폭을 PWM 제어에 의해 결정하여, 구동 제어 신호를 작성한다. 그리고, 작성된 구동 제어 신호를 출력 회로(14)에 공급한다.

출력 회로(14)는 복수의 트랜지스터로 구성되고, 이들의 스위칭에 의해 전원으로부터의 전류를 제어하여 모터 구동 전류를 발생시켜, 이것을 모터(200)에 공급한다.

모터(200)는 스테핑 모터이며, 2개의 코일(22, 24)과 로터(26)를 갖고 있다. 2개의 코일(22, 24)은 서로 전기각으로 90° 위치가 어긋나게 배치되어 있고, 따라서 로터(26)에 대한 자계의 방향도 로터의 중심각에 대하여 서로 전기각으로 90° 어긋나 있다. 또한, 로터(26)는 예를 들어 영구 자석을 포함하고 있으며, 2개의 코일(22, 24)로부터의 자계에 따라 안정된 위치가 결정된다. 즉, 로터의 회전각에 대해 90° 어긋난 위치에 배치된 2개의 코일에 서로 90° 위상이 다른 교류 전류를 공급함으로써, 그 전류 위상에 의해 로터(26)를 이동시켜, 회전할 수 있다. 또한, 특정 전류 위상의 타이밍에, 전류 위상의 변화를 정지시킴으로써 그때의 전류 위상에 따른 위치에 로터를 정지시킬 수 있고, 이에 의해 모터(200)의 회전이 제어된다.

2개의 코일(22, 24)에의 4개의 전류 경로의 출력(OUT1 내지 OUT4)의 전압은, 구동 전류 조정 회로(30)에 공급된다. 구동 전류 조정 회로(30)는 출력(OUT1 내지 OUT4)의 전압에 기초하여, 모터(200)에의 전류 진폭을 결정한다. 그리고, 이 전류 진폭에 관한 조정 신호를 출력 제어 회로(12)에 공급한다. 따라서, 출력 제어 회로(12)는 입력 신호 및 조정 신호로부터 구동 제어 신호를 생성한다.

「출력 회로의 구성」

도 2에는 출력 회로(14)의 일부와 모터(200)의 1개의 코일(22(24))의 구성을 도시한다.

이와 같이, 전원과 접지 사이에 2개의 트랜지스터(Q1, Q2)의 직렬 접속으로 이루어지는 아암과, 2개의 트랜지스터(Q3, Q4)의 직렬 접속으로 이루어지는 아암이 설치되어 있고, 트랜지스터(Q1, Q2)의 중간점과, 트랜지스터(Q3, Q4)의 중간점 사이에 코일(22(24))이 접속된다. 그리고, 트랜지스터(Q1, Q4)를 온, 트랜지스터(Q2, Q3)를 오프함으로써 코일(22(24))에 일방향의 전류를 흘리고, 트랜지스터(Q1, Q4)를 오프, 트랜지스터(Q2, Q3)를 온함으로써 코일(22(24))에 반대 방향의 전류를 흘려, 코일(22, (24))을 구동한다.

이러한 회로가 2개 설치됨으로써, 2개의 코일(22, 24)에 공급하는 전류를 개별적으로 제어할 수 있다.

「구동 전류 조정 회로의 구성」

구동 전류 조정 회로(30)의 구성예를 도 3에 도시한다. OUT1 내지 OUT4의 전압은, 4개의 스위치(32)를 각각 통하여, ADC(34)에 입력된다. ADC(34)는 스위치(32)에 의해 선택되어 입력되어 오는 전압을 디지털 신호로 변환하여 순차적으로 출력한다. ADC(34)의 출력은 제어 로직(36)에 공급된다. 이 제어 로직(36)은, 공급되는 OUT1 내지 OUT4의 전압 파형에 기초하여, 모터(200)에의 전류 진폭을 결정하여, 이 전류 진폭에 관한 조정 신호를 출력 제어 회로(12)에 공급한다.

출력 제어 회로(12)는 조정 신호에 의해 PWM 제어에 있어서의 구동 제어 신호를 작성하지만, 여기에서 PWM 제어의 방식에는 다이렉트 PWM 제어 방식과, 정전류 초핑 방식이 있다.

다이렉트 PWM 제어 방식의 경우에는 구형파의 듀티비와 전류 출력이 비례한다고 가정하고 PWM 제어를 행한다. 이 때, 모터에 유기 전압이 발생하면 실제의 전류 출력값은 작아진다. 다이렉트 PWM 제어 방식에서는, 목표가 되는 구형파의 듀티비와, 구형파의 진폭을 조정하는 계수를 제어함으로써, 전류 출력값을 조정할 수 있다.

정전류 초핑 방식의 경우에서는, 저항 Rt를 흐르는 전류를 검출함으로써, 모터를 구동하는 전류를 검출하여, 그 전류가 목표값으로 되도록 구형파의 펄스폭을 변경하는 제어를 행한다. 정전류 초핑 방식에서는, 상기 목표값을 변경함으로써, 전류 출력값을 조정할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 다이렉트 PWM 제어 방식을 채용한 드라이버 장치의 설명을 행한다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서는, 4개의 코일 단부에의 출력 전압 OUT1 내지 OUT4를 그대로 ADC(34)에 의해 AD 변환하고 있다.

그 때문에, 타이밍 회로(38)를 갖고 있으며, 이 타이밍 회로(38)가 각 코일의 구동 위상에 기초하여, 스위치(32)의 스위칭을 제어함과 함께, 출력 회로(14)에 있어서의 트랜지스터(Q2, Q4)의 스위칭을 제어하고 있다. 즉, 코일(22(24))에 있어서, 한 쪽의 단자 OUT을 접지에 접속하고, 다른 쪽의 단자 OUT을 오픈으로 한다. 이에 의해, 오픈측의 단자 OUT에 유기 전압이 나타난다. 이것을 ADC(34)에 입력하고, ADC(34)는 진폭을 나타내는 디지털값을 출력한다.

여기서, 상술한 바와 같이, 1개의 코일(22(24))에 대한 출력 회로는 도 2와 같은 구성을 갖고 있다. 그리고, 1개의 코일(22(24))의 구동은, 트랜지스터(Q4)를 온하고 있는 상태에서, 트랜지스터(Q1)를 PWM 제어하는 상태와, 트랜지스터(Q2)를 온하고, 트랜지스터(Q3)를 PWM 제어하는 상태를 반복한다.

도 4에는 코일(22)에 구동 전압을 인가하는 OUT1과 OUT2 사이의 전압 파형, 코일(24)에 구동 전압을 인가하는 OUT3과 OUT4 사이의 전압 파형을 나타내고 있다. 이와 같이, 2개의 코일(22, 24)에의 구동 파형은, 90도 위상이 상이하며, 코일(22)의 구동 파형쪽이 코일(24)의 구동 파형에 비하여 90도 앞선다.

그리고, OUT3과 OUT4 사이의 전압 파형의 예에서는, 도 2에 있어서의, 트랜지스터(Q4)를 온하고 트랜지스터(Q1)를 PWM 제어하고 있는 상태로부터, 트랜지스터(Q2)를 온하고, 트랜지스터(Q3)를 PWM 제어하는 상태로 이행할 때, 즉 구동 파형의 180도의 스텝과, 트랜지스터(Q2)를 온하고 트랜지스터(Q3)를 PWM 제어하고 있는 상태로부터, 트랜지스터(Q4)를 온하고, 트랜지스터(Q1)를 PWM 제어하는 상태로 이행할 때, 즉 구동 파형의 0도의 스텝에 있어서, 유기 전압을 검출한다.

즉, 이 기간에 있어서 트랜지스터(Q1, Q3)는 오프인 상태로 하고, 다음 페이즈에 있어서 온으로 되어야 할 트랜지스터(Q2(또는 Q4))를 온한다. 또한, 트랜지스터(Q4(또는 Q2))는 오프인 상태로 한다.

도 4의 예에서는, 전기각 0도의 부근에 있어서, 코일(22)에 대한 OUT1-OUT2에서는, 트랜지스터(Q4)를 온하고 트랜지스터(Q1)를 PWM 제어하고 있는 상태이며, 전기각 90도의 스텝에 있어서, 트랜지스터(Q2)를 온하고 OUT1을 접지 GND에 접속하고, 트랜지스터(Q1, Q3, Q4)를 오프하고, OUT2를 오픈 상태로 한다. 이에 의해, 코일(22)에 있어서의 유기 전압이 OUT2에서 얻어지고, 스위치(32-2)를 온함으로써 유기 전압이 ADC(34)에 입력된다. 전기각 270도의 스텝에 있어서, 트랜지스터(Q4)를 온하고 OUT2를 접지 GND에 접속하고, 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)를 오프하고, OUT1을 오픈 상태로 한다. 이에 의해, 코일(22)에 있어서의 유기 전압이 OUT1에서 얻어지고, 스위치(32-1)를 온함으로써, 유기 전압이 ADC(34)에 입력된다. 코일(24)은, 위상이 90도 지연되고 있기 때문에, 전기각 0도에 있어서 OUT3이 오픈이 되고, OUT4가 접지에 접속되고, 스위치(32-3)가 온이 되고 OUT3의 유기 전압이 ADC(34)에 공급되고, 전기각 180도에 있어서 OUT4가 오픈이 되고, OUT3이 접지에 접속되고, 스위치(32-4)가 온이 되고 OUT4의 유기 전압이 ADC(34)에 공급된다.

이러한 유기 전압 계측을 위한 코일(22, 24)에 대한 출력 회로(14)에 있어서의 각 트랜지스터(Q1 내지 Q4)의 스위칭, 스위치(32)의 제어는 타이밍 회로(38)가 출력 제어 회로(12)로부터의 스위칭 위상의 신호에 기초하여 행한다.

코일(22(24))의 유기 전압은 양단부의 전압의 차로서 구해진다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는, 유기 전압을 측정할 때에 코일(22(24))의 일단부가 접지에 접속되어 있기 때문에, 오픈 상태로 되어 있는 타단부에 있어서, 코일(22(24))의 양단부의 전위차의 값을 직접 얻을 수 있다. 따라서, 코일의 양단부의 전위차를 연산 증폭기에 의해 검출할 필요가 없어, 회로가 간단해진다. 또한, 오픈측의 OUT은 유기 전압이 상승하는 측의 단자이며, ADC(34)에의 입력은 기본적으로 양의 전압이 되어, ADC(34)에 있어서 그대로 디지털 신호로 변환이 가능하다.

이와 같이 하여, 구동 전류 파형이 0이 되는 위상에 있어서의 유기 전압을 순차적으로 ADC(34)에 의해 검출할 수 있다. 따라서, 2개의 코일(22, 24)에 있어서, 모터의 전기각 1주기에 있어서, 4회의 검출을 행할 수 있다. 또한, 유기 전압의 검출 기간은, 본 실시 형태에서 채용하고 있는 1-2상 여자 모드에서 1/8 주기로 되고, W1-2상 여자 모드에서 1/16 주기로 된다.

다음에, 도 5에는 1개의 코일(22)에 있어서의 구동 전압 파형과, 유기 전압 파형에 관한 3개의 예가 도시되어 있다. 유기 전압 파형은, 구동 전류가 크면 위상이 앞서는 경향이 있으며, 구동 전류가 최적인 경우에 구동 전압 파형과 유기 전압 파형의 위상은 거의 일치한다. 한편, 구동 전류가 작으면, 로터의 구동이 불능이 되어 탈조 상태로 되기 때문에, 유기 전압 파형은 0인 상태에서 움직이지 않게 된다.

유기 전압 파형을 구동 효율이 최대가 되는 위상이 되도록 구동 전류의 조정을 행한 경우, 모터의 부하가 변동되었을 때에 탈조될 위험이 크다. 따라서, 실제의 모터의 사용 상황 등에도 의하지만, 구동 효율이 최대가 되는 위상으로 되도록 제어하는 것이 아니라, 조금 여유가 있는 위상으로 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

「유기 전압 파형에 의한 판정」

도 6에는 유기 전압 검출 기간에 있어서의 유기 전압 파형의 예를 나타내고 있다. <상태 1>에서는 킥백 후, 단조 증가한다. 이 상태는, 검출 기간의 최초 부근에 제로 크로스가 위치한다고 생각된다. 따라서, 상술한 최적(최저한)의 구동 전류에 비하여 약간 여유가 있는 구동 전류라고 생각되어진다. 따라서, 이것에 대하여 적절하다고 판정하거나 또는 한층 상세한 판정이 필요해진다. 즉, 모터의 사용 상황에 따라, 그 부하 변동이 비교적 큰 경우에는 탈조의 위험이 크므로, 구동 전류량이 적기 때문에, 이것을 늘리는 것이 필요하다고 판정할 수 있다.

<상태 2>에서는 킥백 후의 구동 전압, 산의 형상이 된다. 이 경우, 유기 전압의 위상이 구동 전압 파형에 비해 앞서고 있다. 따라서, 도 5에 있어서의 구동 전류 과대에 대응한다고 생각되어, 전류량을 감소해야 한다고 판정한다.

<상태 3>에서는 킥백 후의 유기 전압이 없다. 따라서, 로터의 회전이 없어 탈조 상태로 판정할 수 있다.

구동 전류 조정 회로(30)의 제어 로직(36)에 있어서는, 이러한 판정 결과에 기초하여, 출력 제어 회로(12)를 제어한다. 또한, 상태 3의 경우에는 제어 로직(36)은 탈조를 검출한 것을 나타내는 신호를 출력한다. 상기한 신호는 드라이버 장치를 제어하는 컨트롤러(도시 없음)가 수취한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 유기 전압 검출 기간에 있어서의 유기 전압 파형에 따라, 모터 구동 상태를 판정하여 모터 구동 전류를 제어한다. 따라서, 모터의 구동 상태를 정확하게 파악하여 적절한 모터 구동 제어를 행할 수 있다.

또한, 제어 로직(36)은 유기 전압의 디지털 데이터에 의해 판정을 행한다. 예를 들어, 3점의 검출값의 비교로부터, 상술한 파형의 판정을 행하는 것이 바람직하다. 여기서, 킥백의 크기는 코일 전류의 크기 등에 따라 상이하다. 따라서, 킥백의 영향을 가능한 한 배제하고, 유기 전압 파형을 검출하기 위해서는 검출 기간의 후반에 실제의 검출을 행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 검출 기간을 8개의 기간으로 분할하여, 6/8, 7/8, 8/8의 타이밍에 검출을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 8/8에서, 0V인 것에 의해 탈조를 검출하는 것도 가능하다.

「제로 크로스의 추정」

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 기본적으로 유기 전압 파형은 단조 증가하며, 제로 크로스의 포인트가 검출 기간의 4/8의 타이밍보다 앞에 존재하도록 목표 위상을 설정한다. 따라서, 유기 전압 파형이 단조 증가하는 경우에는, 6/8과, 8/8의 검출값에 의해, 기울기를 구하여 제로 크로스를 추정하고, 이것을 목표 위상과 비교하여 추정한 제로 크로스 포인트가 목표가 되는 제로 크로스 포인트에 대하여 어디에 위치하는지로, 구동 전류의 증감을 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 파형의 검출은, 구동 전류 조정 회로(30)의 제어 로직(36)에 있어서 행해지며, 제어 로직(36)의 출력에 따라 출력 제어 회로(12)가 제어된다.

도 7에는 제로 크로스 포인트의 추정의 상태에 대하여 도시되어 있다. 예를 들어, 킥백 후의 단조 증가 상태의 유기 전압 파형에 대해, 2점을 검출한다. 2점 사이의 시간이 ΔT, 2점 사이의 유기 전압의 차가 ΔV인 경우, 유기 전압 파형의 기울기는 ΔV/ΔT로 나타난다. 예를 들어, 상술한 검출 기간을 8등분한 경우의 6/8, 8/8의 시점에서의 유기 전압을 검출하는 것이면, ΔT는 검출 기간의 1/4의 기간이며, ΔV×4=V0으로서, 8/8의 타이밍에서의 유기 전압이 V0이면, 0/8의 시점이 제로 크로스 포인트로 추정된다.

이와 같이, 유기 전압에 대해 설정한 시간 간격 ΔT의 2점에 있어서의 유기 전압을 검출함으로써 제로 크로스 포인트를 추정할 수 있다. 그리고, 모터의 부하 변동 등으로부터 모터 구동 전류의 여유에 관한 설정을 하고 제로 크로스 포인트에 관한 목표를 설정하여, 제로 크로스 포인트가 목표 위상에 접근하도록 제어하는 것이 바람직하다.

추정한 제로 크로스 포인트가 목표 위상에 비하여, 지연되고 있으면 전류량을 증가시키고, 앞서면 전류량을 감소시킨다. 목표 위상과의 차가 큰 경우에는 증가, 감소의 단위량을 변경해도 좋고, 또한 목표 위상과의 차가 소정의 범위 내인 경우에는 증감하지 않아도 된다.

또한, 단위량의 변경은, 1회의 변경량을 변경하는 것이 아니라, 주파수를 변경하는 것이어도 된다. 즉, 1회의 검출에 대하여, 1단위량의 변경을 2회로 하면, 게인이 배로 된다.

특히, 전류량이 부족 방향인 경우, 탈조의 위험이 있으므로, 조기에 전류량을 회복할 필요가 있다. 따라서, 게인을 크게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 구동 전류에 관한 제어의 범위에 대하여, 단위량(1스텝)을 1/256로 설정하여, 통상 전기각의 1주기 1회의 제어(1단위량의 변경)를 행하고, 탈조에 가까운 쪽에서는 4회의 제어(4단위량의 변경)로 하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 모터의 1주기(전기각 360도)로 4회의 검출이 행해지기 때문에, 그 검출마다 제어를 행하여 4회의 제어로 할 수 있다. 또한, 1회뿐인 변경의 경우에는 4회의 판정 결과로부터 4회 모두 동일 판정 결과이었을 때만 증감의 제어를 행하도록 하는 것도 바람직하다.

또한, 모터의 특성이나, 구동 전압의 크기 등에 따라 제어도 변경할 필요가 있다. 따라서, 제어 게인(단위량)을 변경 가능하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 모터의 특성에 따라서는, 킥백의 폭이 커져, 유기 전압의 파형 검출을 행할 수 없는 경우가 있다. 이러한 유기 전압 파형의 검출을 행할 수 없는 경우에는 구동 전류의 조정 제어는 행하지 않고, 최대의 전류로 구동하는 것도 바람직하다.

또한, 모터에 가해지는 부하 변동이 적은 시스템에 적용되는 경우, 유기 전압의 검출을 행하는 단자를 OUT1만으로 할 수 있다. 이에 의해, 스위치(32)의 수를 줄일 수 있어, 드라이버(100)를 작게 할 수 있다.

「효과에 대해서」

본 실시 형태에 따르면, 모터의 고효율 운전이 가능하게 된다. 따라서, 소비 전력을 감소하여 효과적인 모터 구동을 행할 수 있다. 또한, 매끄러운 구동이 되므로, 진동, 소음의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 고효율 운전에 의해, 발열을 억제할 수 있어, 냉각 기구 등을 간이하게 할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또한, 유기 전압의 검출 시에, 차분을 구할 필요없이, 전압을 그대로 ADC(34)에 입력함으로써 파형을 검출할 수 있다. 이로 인해, 연산 증폭기를 생략하여 회로의 간략화를 도모할 수 있다.

또한, 이 고효율 제어는, 회전 동작이 연속되는 통상 운전 시에 가장 효과가 있는 제어이며, 기동 시 등은 최대 전류에서의 구동이나 다른 제어를 행하는 것이 바람직하다. 회전수가 소정 이상이었을 때에만 이 제어를 행하면 된다.

12 : 출력 제어 회로
14 : 출력 회로
22, 24 : 코일
26 : 로터
30 : 구동 전류 조정 회로
32 : 스위치
36 : 제어 로직
38 : 타이밍 회로
100 : 드라이버
200 : 모터

Claims

2개의 코일을 포함하고, 이 2개의 코일에의 공급 전류의 위상을 상이하게 하여, 코일에 의해 구동되는 로터를 회전시키는 스테핑 모터의 드라이버 장치이며,
상기 코일에 대하여 일단부를 일정 전압에 접속하고 타단부를 하이 임피던스 상태로 하여, 그 코일의 양단부에 발생하는 유기 전압을 상기 일정 전압에 대한 전압으로서 검출하고, 검출된 유기 전압의 상태에 따라, 상기 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하며,
유기 전압의 검출값을 복수로 하여, 유기 전압의 파형을 검출하고, 검출된 파형에 따라 2개의 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
제1항에 있어서, 상기 코일의 일단부를 접지에 접속하고 타단부에서 얻어지는 유기 전압을 직접 A/D 변환하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
제1항에 있어서, 상기 2개의 코일의 구동 전류의 방향은 구동 전압의 인가 방향을 전환함으로써, 소정의 주기에서 변경되고, 이 구동 전압의 인가 방향의 전환 시에 있어서, 상기 유기 전압의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 전압의 검출값을 복수로 하여, 유기 전압의 기울기를 검출하고, 검출된 기울기에 기초하여 제로 크로스 포인트를 추정하고, 추정된 제로 크로스 포인트의 위상에 따라 2개의 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
2개의 코일을 포함하고, 이 2개의 코일에의 공급 전류의 위상을 상이하게 하여, 코일에 의해 구동되는 로터를 회전시키는 스테핑 모터의 드라이버 장치이며,
상기 2개의 코일의 구동 전류가 0으로 되는 위상에 있어서 코일의 양단부에 발생하는 유기 전압의 파형을 검출하고, 검출된 파형의 타입에 따라 공급 전류의 적합 여부를 판정하여, 판정 결과에 따라 상기 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
제6항에 있어서, 상기 유기 전압의 파형은, 적어도 3점의 전압값에 따라 결정하고,
유기 전압 파형이 킥백 파형 후, 단조 증가하는 경우에 적절하다거나 또는 모터 구동 전류 부족이라고 판정하고,
유기 전압 파형이 킥백 파형 후, 단조 증가 후 감소하는 경우에 모터 구동 전류 과잉이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 유기 전압 파형이 단조 증가하는 경우에, 유기 전압 파형에 기초하여, 유기 전압 파형의 제로 크로스 포인트를 추정하고, 추정된 제로 크로스 포인트의 위상에 따라 2개의 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
2개의 코일을 포함하고, 이 2개의 코일에의 공급 전류의 위상을 상이하게 하여, 코일에 의해 구동되는 로터를 회전시키는 스테핑 모터의 드라이버 장치이며,
상기 2개의 코일의 구동 전류가 0으로 되는 위상에 있어서 코일의 양단부에 발생하는 유기 전압의 기울기를 검출하고,
검출된 기울기로부터 유기 전압 파형의 제로 크로스 포인트를 추정하고, 추정된 제로 크로스 포인트의 위상에 따라 2개의 코일에 공급하는 모터 구동 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.
제9항에 있어서, 상기 유기 전압의 기울기는, 상기 코일을 하이 임피던스 상태로 한 것에 의한 유기 전압의 킥백 파형 후, 단조 증가하는 개소에서 검출하는 것을 특징으로 하는 드라이버 장치.