TW201136140A - Motor driving circuit - Google Patents

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TW201136140A
TW201136140A TW099145435A TW99145435A TW201136140A TW 201136140 A TW201136140 A TW 201136140A TW 099145435 A TW099145435 A TW 099145435A TW 99145435 A TW99145435 A TW 99145435A TW 201136140 A TW201136140 A TW 201136140A
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Taiwan
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coil
switch
induced voltage
turned
circuit
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TW099145435A
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English (en)
Inventor
Kazumasa Takai
Takeshi Naganuma
Kosaku Hioki
Yoshihiro Niwa
Original Assignee
Sanyo Electric Co
Sanyo Semiconductor Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/36Protection against faults, e.g. against overheating or step-out; Indicating faults
    • HELECTRICITY
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P8/00Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
    • H02P8/22Control of step size; Intermediate stepping, e.g. microstepping

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

201136140 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種透過對兩個線圈供給不同相位的電 流,而使轉子(Rotor)旋轉的馬達驅動電路。 【先前技術】 馬達有各種種類,但作為能夠正確地決定位置的馬達 的代表例,有步進馬達(Stepping Motor ),在各種裝置中 被廣泛利用。例如,利用在相機的對焦、抖動補正、工作 機械的定位等。 在一般的步進馬達中,透過供給到兩個定子(Stator) 線圈的電流的相位差,來控制轉子的旋轉位置。因此,在 原理上與供給到兩個定子線圈的電流量無關,而能夠使轉 子旋轉。然而,若供給到定子線圈的電流過小則轉矩 (Torque )過小,會有失調的可能性。因此,要使轉子可 靠地旋轉,最佳係對定子線圈供給比較大的電流。 專利文獻1 :日本特開2006-288056號公報 專利文獻2:日本特開平8-37798號公報 但是,有使在電器設備中的消耗功率儘可能小的要 求。尤其是在電池(Battery)驅動的攜帶式設備等中此要 求強烈。因此,尋求能夠既抑制失調,又以低诮耗功率來 進行驅動的驅動方式。 .【發明内容】 本發明正是鑒於這種狀況而提出的,其目的在於,提 供一種以高精度高效率地驅動步進馬達的技術。 4 322619 201136140 本發明的一種態樣的馬達驅動電路是包含第一線 圈、第二線圈以及轉子的馬達驅動電路,其包括·驅動部, 其對第一線圈以及第二線圈供給相位不同的電流,使轉子 旋轉;感應電壓檢測部,其在從第一線圈或者第二線圈來 看驅動部為高阻抗狀態時,檢測第一線圈的兩端電壓或者 第二線圈的兩端電壓,並檢測在第一線圈或者第二線圈產 =應電壓;及控制部,其以從外部設定的輸入信號為 土礎來生成驅動信號,並根據由感應電壓檢測部檢測 應電壓來調整驅動信號並設定到驅動部。感應電壓檢 包含:差動放大電路,其對第一線圈的兩端的電位或者第 二線圈的㈣的電位進行差動放大;及類比數位變換電 $,其將從差動放大電路輸出的類比值變換成數、 輸出到控制部。 根據本發明’能夠以高精度高效率地驅動步進馬達。 【實施方式】 第1圖是表示步進馬達200以及其驅動電路ι〇〇的構 产圖。從步進馬達_的控制裝置(未圖示)供給的輪 入k號輸入到驅動電路巾 . 驅動電路100將與該輪入 U對應的電祕給到步進馬達_ _。這樣 與該輸人錢對應的步進馬達的旋轉控制。 子2/ ^馬達_包含第一線圈22、第二線圏24以及轉 電角地^線圈22以及第二線圈24,其位置相互偏離90。 仃配置。因此’對轉子26的磁場的方向也相對 轉子的中心角’相互偏離9〇。電角。 *對於 i 322619 _ 201136140 轉子26包含磁性體(例如,永久磁石),根據來自第 一線圈22以及第二線圈24的磁場,來決定穩定的位置。 驅動電路100透過對第一線圈22以及第二線圈24供給相 位相互相差90°的交流電流,藉此能夠對兩者的電流相位 設置差別,並使轉子26旋轉。 另外,驅動電路100透過在特定的時機使電流相位的 變化停止,藉此能夠使在與此時機的電流相位對應的特定 的位置使轉子26停止。透過這些處理,能夠控制步進馬達 200的旋轉。 以下,對於驅動電路100進行具體地說明。驅動電路 100包含控制部10、驅動部30以及感應電壓檢測部40。 控制部10以從外部設定的輸入信號為基礎來生成驅動信 號,並設定到驅動部30。驅動部30對第一線圈22以及第 二線圈24供給相位不同的電流,藉此使轉子26旋轉。 第2圖是用於說明驅動部30的構成例的圖。在此構 成例中,由Η橋(bridge)電路驅動第一線圈22。Η橋電 路包含第一電晶體Q1、第二電晶體Q2、第三電晶體Q3以 及第四電晶體Q4。由第一電晶體Q1和第二電晶體Q2構成 的第一串聯電路、以及由第三電晶體Q3和第四電晶體Q4 構成的第二串聯電路分別連接在電源和接地之間。在第一 電晶體Q1和第二電晶體Q2的連接點、與第三電晶體Q3 和第四電晶體Q4的連接點之間連接有第一線圈22。 在此構成中,若第一電晶體Q1和第四電晶體Q4為導 通、以及第二電晶體Q2和第三電晶體Q3為截止,則在第 6 322619 201136140 一線圈22中電流正方向流過,若第一電晶體Q1和第四電 晶體Q4為截止、以及第二電晶體Q2和第三電晶體Q3為導 通,則在第一線圈22中電流反方向流過。 針對第二線圈24,與第一線圈22同樣,能夠用Η橋 電路驅動。透過設置兩個這樣的Η橋電路,藉此能夠個別 地控制第一線圈22以及第二線圈24。 回到第1圖。在驅動部30由Η橋電路構成的情況下, 作為上述驅動信號,控制部10生成具有與上述輸入信號對 應的能率比(duty ratio )的 PWM ( Pulse Width Modulation :脈衝寬度調變)信號,並輸入到構成上述Η 橋電路的電晶體的閘極端子。即,供給到第一線圈22以及 第二線圈24的功率由此PWM信號進行控制。 感應電壓檢測部40在從第一線圈22或者第二線圈24 來看驅動部30為高阻抗狀態時,檢測第一線圈22的兩端 電壓或者第二線圈24的兩端電壓,並檢測在第一線圈22 或者第二線圈24中產生的感應電壓。感應電壓檢測部40 的構成例將後述。 在此,所說的從第一線圈22來看驅動部30為高阻抗 狀態時,是指用於驅動第一線圈22的Η橋電路中所包含的 電晶體全部為截止時。所說的從第二線圈24來看驅動部 30為高阻抗狀態時,是指用於驅動第二線圈24的Η橋電 路中所包含的電晶體全部為截止時。 控制部10透過使上述驅動信號適應地變化以使在第 一線圈22或者第二線圈24中產生的感應電壓的目標值、 5 7 322619 201136140 與由感應電壓檢測部40檢測出的感應電壓的值之間的差 分變小,藉此調整上述感應電壓的相位。用於實現此相位 調整的構成例將後述。 第3圖是表示步進馬達200的旋轉相位的圖。供給到 第一線圈22中的驅動電流的能率比是用電角表示的轉子 2 6的旋轉角為0 °以及180 °時的100 %、90 °以及2 70 °時的 0%、以及45°、135°、225°以及315°時的71°/。。在第二線 圈24中,驅動電流的能率比與轉子26的旋轉角之間的關 係與第一線圈22的該關係相位偏離90°。 例如,在1-2相驅動中,將供給到第一線圈22的驅 動電流的能率比設定為0 %— 71 %— 10 0 %— 71 %— 0 %— 71 %— 100%->71%—0%。即,把轉子26的1周旋轉分成8個相位 (Phase :狀態)來控制。此外,第二次的100%時的電流 是與第一次的100%時的電流反方向的電流。另外,第三次 以及第四次的71%時的電流是與第一次以及第二次的71°/〇 時的電流反方向的電流。 在此,上述能率比,假設為最大轉矩下的驅動的能率 比。在供給到步進馬達200的電流不夠大的情況下,功率 會不足,有得不到期望的旋轉精度的可能性。因此,在現 有技術中,供給了足夠大的電流。但是,根據這樣的驅動 方式,產生了多餘的能量損失。 在本實施方式中,根據由感應電壓檢測部40檢測出 的感應電壓,來進行降低上述能率比的控制。例如,從71% 降低到57%,從100%降低到80%。此外,使各自的能率比 322619 201136140 減少的比例可以不是相同的比例。 第4圖是表示第一線圈22的驅動電壓波形以及感應 電壓波形的圖(轉矩高)。在此,表示了對第一線圈22供 給足夠充分的電流,用高轉矩來驅動的例子。此外,感應 電壓波形雖不一定是正弦波,但在此作為接近正弦波的波 形來進行表現。另外,驅動電壓波形是用波形來描述第一 線圈22的兩端的電位差的產物。在此,在轉子26的旋轉 角為90°、270°的情況下,第一線圈22的電壓供給為0。 第2圖所示的Η橋電路所包含的全部的第一至第四電晶體 Q1至Q4被控制為截止,成為高阻抗狀態。因此,在第一 線圈22的兩端,感應電壓波形顯現為原狀。 在第4圖中,感應電壓波形的相位相對驅動電壓波形 的相位超前。即,感應電壓波形在突入高阻抗期間前,已 經相交於零。這是由於流過第二線圈24的電流足夠大,故 轉子26提前旋轉。 若降低驅動電壓的能率比,則感應電壓波形逐漸接近 驅動電壓波形的相位。而且,在即將失調時,感應電壓波 形相對驅動電壓波形變得滯後。而且,若失調,則轉子26 不旋轉,將得不到感應電壓波形。 第5圖是表示第一線圈22的驅動電壓波形以及感應 電壓波形的圖(轉矩適度)。在此,表示了對第一線圈22 供給適度的電流,並以適度的轉矩來驅動的例子。在第5 圖中,驅動電壓波形的相位與感應電壓波形的相位大致一 致。即,感應電壓波形在高阻抗期間的中央附近相交於零。 g 9 322619 201136140 反過來說’相交於零為在高阻抗期間的中央附近發生的情 況’從旋轉精度以及消耗功率的兩方面的觀點出發,被認 為是最佳驅動。此外,為了避免大的轉矩變動引起的失調, 可以使驅動電流有一定的裕度。 這樣’透過進行控制以使感應電壓波形的相位儘量接 近驅動電壓波形的相位,藉此能夠降低消耗功率ό以下, 針對用於實現此控制的具體構成進行說明。 第6圖是表示控制部1 〇的構成例的圖。在此構成例 中,控制部10具有減法運算部11、PID (Proportional Integral-Derivative:比例-積分-微分)運算部12、加 法運算部13、驅動信號生成部14、固定值保存部15、大 小比較部16、更新部17、更新值保存部18、第一模式切 換開關S11以及第二模式切換開關S12。 減法運算部11算出上述感應電壓的目標值、與由感 應電壓檢測部40檢測出的感應電壓的值之間的差分,來生 成誤差信號。在此,該感應電壓的值可以是該感應電壓本 身的值,也可以是後述的該感應電壓以預定的放大率所放 大的值。若是後者的情況,則還設定上述感應電壓的目標 值為以此放大率進行放大的值。 設定上述感應電壓的目標值為後述的調整信號的理 想值。此理想值是根據與步進馬達200的旋轉控制有關的 實驗、類比(Simulation),所導出的值。即,是在上述感 應電壓波形的相位與上述驅動電壓波形的相位一致時的調 整信號的值、或者在此調整信號的值中加上一定補償 10 322619 201136140 (Of f set)值的值。 另外,上述目標值以及上述輸出值可以是類比值,也 可以是數位值,在以下的說明中,說明用數位值進行規定 的例子。 PID運算部12對由減法運算部11生成的誤差信號進 行PID運算。PID運算部12包含積分運算部12a、比例運 算部12b以及微分運算部12c。積分運算部12a用預定的 放大率來放大所輸入的誤差信號,並對放大的誤差信號進 行積分並輸出。例如,包含保存上次的輸出值的暫存器, 對上次的輸出值和本次的輸入值(放大後)進行加法運算, 來作為本次的輸出值。比例運算部12b用預定的放大率來 放大所輸入的誤差信號,並輸出。微分運算部12c對所輸 入的誤差信號進行微分,並用預定的放大率來放大微分了 的誤差信號,並輸出。例如,包含保存上次的輸入值(放 大前)的暫存器,算出上次的輸入值(放大前)與本次的 輸入值(放大前)之間的差分,並放大此值,作為本次的 輸出值。 在積分運算部12a、比例運算部12b以及微分運算部 12c之中,用戶能夠任意地設定有效化的運算部。例如, 可以使三個運算部全部有效化,可以僅使比例運算部12b 有效化進行使用,還可以僅使積分運算部12a以及比例運 算部12b有效化進行使用。 加法運算部13對於在PID運算部12所包含的積分運 算部12a、比例運算部12b以及微分運算部12c之中,從 g 11 322619 201136140 被有效化的運异部輸出的信號進行加法運算並生成調整信 號。此時,加法運算部13對於從PID運算部12輸入的信 號進一步加上經由第一模式切換開關S11所輸入的固定 值’或者經由第二模式切換開關所輸入的調整信號的 上次值,來生成調整信號。有關此追加地所加上的值的詳 細說明將後述。 驅動彳5號_成部14以上述的輸入信號、以及由加法 運算部13生成的調整信號為基礎來生成驅動信號。在本實 施方式中,根據該調整信號來調整基於該輸入信號所生成 的PWM信號的能率比。更具體地說,在從piD運算部12 輸出的信號的合計為正的值的情況τ,降低該刪信號的 能率比,使供給到第一線圈22以及第二線圈24的電流量 小。相反,當從PID運算部12輸出的信號的合計為負的值 的匱況下,知;南该P麗信號的能率比,使供給到第一線圈 22以及第二線圈24的電流量大。 ^另外,該調整信號的絕對值越大,使該PWM信號的能 率比的調整量越大。此外,該調整信號的值、與該信 嬈的能率比的調整量的變換比預先設定在驅動信號生成部 14中。 固定值保存部15保存預定的固定值,並將此固定值 輸出到加法運异部13。此固定值用作開始步進馬達2〇〇的 運轉時的調整信號的初始值。在開始步進馬達2〇〇的運轉 時,加法運算部13將從固定值保存部15輸入的固定值作 為調整信號的初始值,輸出到驅動信號生成部14。 322619 12 201136140 透過供給加法運算部13該固定值,藉此能夠由將來 自PID運算部12的有效信號輸入到加法運算部13前起, 將有效的調整信號供給到驅動信號生成部14。上述固定值 在來自PID運算部12的有效信號被輸入到加法運算部13 後,亦作為補償成分,持續供給到加法運算部13中。 上述固定值可以是從外部設定的固有的值,也可以是 經過適應調整的值。作為前者的例子,設定比上述目標值 更高的值。在此情況下,當設定了接近上述目標值的值時, 雖然從與上述目標值接近的位置也能夠開始上述相位的調 整,但是旋轉開始時的轉矩不足造成的失調的可能性也會 相應變大。而當設定了離上述目標值遠的值時,雖然旋轉 開始時的轉矩不足造成的失調的可能性會變低,但是會從 上述目標值離得遠的位置開始上述相位的調整,到上述感 應電壓的相位調整到適度的位置為止的時間也會相應變 長。設計者或者用戶可以考慮這種平衡(Tradeoff)關係, 來設定上述固定值。 以下,針對用於適應地調整上述固定值的構成進行說 明。大小比較部16比較在固定值保存部15中所保存的固 定值、和從加法運算部13輸出的調整信號的值之間的大小 關係。更新部17根據大小比較部16的比較結果,來更新 上述固定值。 保存在固定值保存部15中的固定值作為初始值而設 定在更新值保存部18中。以下,保存在更新值保存部18 中的固定值由更新部17依次更新。即,更新值保存部18
S 13 322619 201136140 保存由更新部17更新的更新值。保存在更新值保存部18 中的更新值在步進馬達200的本次的運轉結束後,設定在 固定值保存部15中,並成為保存在固定值保存部15中的 新的固定值。此固定值將成為步進馬達2〇〇下次運轉時的 調整信號的初始值。 以下’更具體地說明保存在固定值保存部15中的固 定值的更新處理。此外,在以下的說明中,以由感應電壓 檢測部40在1次的高阻抗期間採樣(SampHng)感應電壓 1次的例子為前提。因此,會在1次的高阻抗期間輸出i 次由加法運算部13更新的新的調整信號。此外,關於在高 阻抗期間的哪個時機來採樣感應電壓,可以由設計者或者 用戶任意設定。 t 第7圖疋用於說明更新部I?進行的在更新值保存部 18中所保存的更新值的更新處理的流程圖。大小比較部 16,在進行馬達的驅動而被控制為最初顯現為高阻抗狀態 的相位,對保存在固定值保存部15中的固定值和從加法運 算部13輸出的調整信號的值進行比較(sl〇1)。更新部η 在該固疋值比該調整信號的值大時的“>,,),減4 (Decrement)保存在更新值保存部18中的、將該固定值 作為初始值的更新值(S102)。在該固定值比該調整信號的 值小時(sioi的“<’,),增大(Increment)保存在更新 值保存部18中的、將該固定值作為初始值的更新值 (S103)。在該固定值與該調整信號的值相等時(si〇i的 “=’’),不更新保存在更新值保存部18中的值。 322619 14 201136140 透過上述增大處理以及上述減小處理,經加法運算以 及減法運算的值可以是上述更新值的最小控制單位,也可 以是比其大的值。例如,可以是± 1,可以是± 2,也可以是土 5 ° 此外,將保存在固定值保存部15中的固定值作為調 整信號的初始值供給到加法運算部13的前向反饋 (Feedforward)控制,不是必須的控制,當不用前向反饋 控制時,斷開第一模式切換開關S11。在此情況下,該固 定值不會作為補償成分由加法運算部13加到調整信號 中。取而代之地,接通第二模式切換開關S12,將調整信 號的上次值作為補償成分供給到加法運算部13。此外,當 利用前向反饋控制時,斷開第二模式切換開關S12。 第8圖是表示感應電壓檢測部40的詳細構成以及步 進馬達200與感應電壓檢測部40之間的詳細的連接關係的 圖。感應電壓檢測部40包括差動放大電路42、類比數位 變換電路44以及補償產生電路46。差動放大電路42對第 一線圈22的兩端的電位或者第二線圈24的兩端的電位進 行差動放大,並輸出到類比數位變換電路44。類比數位變 換電路44將從差動放大電路42輸出的類比值變換成數位 值,並輸出到控制部10 (更嚴密地說,減法運算部11)。 控制部10透過使驅動信號適應地變化,以使依據感 應電壓的目標值的數位值、與從類比數位變換電路44輸入 的數位值之間的差分變小,藉此調整感應電壓的相位。在 此,所說的依據上述感應電壓的目標值的數位值,是使與 i 15 322619 201136140 差動放大電路42的放大率對應,使該目標值放大的值。 以下,針對差動放大電路42的具體構成進行說明。 差動放大電路42包含運算放大器0P1、第一電阻R1、第二 電阻R2、第三電阻R3以及第四電阻R4。 第一線圈22或者第二線圈24的一端的電位經由第一 電阻R1輸入到運算放大器0P1的反轉輸入端子。運算放大 器0P1的反轉輸入端子和輸出端子經由第二電阻R2進行連 接。第一電阻R1和第二電阻R2串聯連接。 第一線圈22或者第二線圈24的一端的電位經由第三 電阻R3輸入到運算放大器0P1的非反轉輸入端子。另外, 運算放大器0P1的非反轉輸入端子經由第四電阻R4與補償 產生電路46進行連接。第三電阻R3和第四電阻R4串聯連 接。此外,當不設置補償產生電路46時,第四電阻R4取 代補償產生電路46,而與接地連接。 設定第一電阻R1和第三電阻R3的電阻值為相同的 值,設定第二電阻R2和第四電阻R4的電阻值為相同的值。 在此條件下,差動放大電路42的放大率由R2/R1來決定。 設計者或者用戶透過調整第一電阻R1 (=第三電阻R3)以 及第二電阻R2 (=第四電阻)的電阻值,藉此能夠調整差 動放大電路42的放大率。 補償產生電路46包含第五電阻R5和第六電阻R6。第 五電阻R5以及第六電阻R6串聯連接,此串聯電路連接在 電源與接地之間。第五電阻R5與第六電阻R6之間的分壓 點與第四電阻R4連接。設計者或者用戶透過調整第五電阻 16 322619 201136140 R5以及第六電阻R6的電阻值,能夠調整第五電阻舫與第 六電阻R6的分壓比,並能夠調整加到差動放大電路的 補償電壓。 ' 第一開關S1是用於使第一線圈22的第一端子和差動 放大電路42的反轉輸入端子導通或者非導通的開關。第二 開關S2疋用於使第一線圈22的第一端子和差動放大電路 42的补反轉輸入端子導通或者非導通的開關。第三開關% 是用於使第一線圈22的第二端子和差動放大電路42的反 轉輸入端子導通或者非導通的開關。第四開關S4是用於使 第/線圈22的第二端子和差動放大電路42的非反轉輸入 端手導通或者非導通的開關。 第五開關S5是用於使第二線圈24的第一端子和差動 放大電路42的反轉輪入端子導通或者非導通的開關。第六 開關S6 {用於使第二線圈24的第一端子和差動放大電路 42的#反轉輪人端子導通或者非導通的開關。第七開關s7 是用於^第二線圈24的第二端子和差動放大電路42的反 轉輸入端子導通或者非導通的開關。第人開關沾是用於使 第二線,】4的第二端子和差動放大電路42的非反轉輸入 端子導通或者非導通的開關。 當檢,第一線圈22的感應電壓時,就從第一線圈22 來看驅動部30被控制為高阻抗狀態的每一相位,交替地切 換:第〆開關S1為接通以及第二開關S2為辦開、及第三 開關S3為斷開以及第四開關S4為接通的第〜狀熊、和第 /開關si為斷開以及第二開關S2為接通、及第三開關%
S 322619 17 201136140 為接通以及第四開關S4為斷開的第二狀態。 當檢測第二線圈24的感應電壓時,就從第二線圈24 來看驅動部30被控制為高阻抗狀態的每一相位,交替地切 換·第五開關S5為接通以及第六開M S6為斷開、及第七 開關S7為斷開以及第八開關邡為接通的第三狀態、和第 五開關S5為斷開以及第六開關S6為接通、及第七開關S7 為接通以及第八開關S8為斷開的第四狀態。 根據此控制方式,感應電壓從零朝上升方向變化時還 是朝下降方向變化時,都能夠將運算放大器〇pl的輸出電 壓統一成諸如正極性。因此,能夠縮小運算放大器〇pl的 輸出電壓範圍以及類比數位變換電路44的輸入電壓範 圍,能夠抑制運算放大器0P1以及類比數位變換電路44 的成本。此外,由於感應電壓的極性在被控制為高阻抗狀 態的每一相位交替地進行切換,故在類比數位變換電路44 的後級中,能夠在此輸出數位值中容易地追加極性資訊。 另外,在不使運算放大器0P1的輸出電壓的極性統一 的情況下,沒有設置第二開關S2、第三開MS3、第六開關 S6以及第七開關S7的必要。此外,根據此構成,若跳過 一個相位來執行感應電壓的採樣,也能夠使該極性統一。 然而,收斂時間與用全相位進行採樣時的情況相比較,變 得滯後。 如以上說明’根據本實施方式,透過檢測感應電壓, 進行反饋控制以使其相位接近驅動電壓的相位,藉此能夠 高效率地驅動步進馬達。即,能夠既抑制失調,又降低消 322619 18 201136140 耗功率。另外,透過利用PID控制作為反饋控制,藉此能 夠實現極細緻地反映了用戶需求的反饋控制。 此外,在反饋控制開始時,透過採用將預定的固定值 設定為上述調整信號的初始值的前向反饋控制,藉此能夠 縮短收斂時間。另外,透過學習以最佳值為目標來更新該 固定值,藉此能夠進一步縮短收斂時間。 此外,感應電壓檢測電路由差動放大電路以及類比數 位變換電路構成’藉此能夠精度两地檢測感應電壓。即’ 在以低電壓驅動的步進馬達中,感應電壓雖也是小的值, 但即使是這種情況,透過將線圈的兩端電位輸入到差動放 大電路的兩個輸入端子,並對其進行差動放大,藉此能夠 精度高地檢測感應電壓。另外,透過將此檢測結果變換成 數位值,藉此基於數位值的反饋控制成為可能,能夠使補 正精度提高。 以上,以一些實施方式為基礎說明了本發明。但本領 域的技術人員應了解這些實施方式是例示,其各構成要素 或各處理過程的組合中可以有各種變形例,另外,這樣的 變形例也在本發明的保護範圍以内。 在上述的實施方式中,主要說明了在被控制為高阻抗 狀態的每一相位,對感應電壓進行1次採樣的例子。這點 也可以為在每一該相位進行多次採樣。 另外,在上述的實施方式中,說明了用兩個定子線圈 使轉子旋轉的例子,但也可以適用於用四個或八個等、三 個以上的定子線圈來使轉子旋轉的構成的步進發動機。 19 322619 201136140 【圖式簡單說明】 第1圖是表示步進馬達以及其驅動電路的構成圖。 第2圖是用於說明驅動部的構成例的圖。 第3圖是表示步進馬達的旋轉相位的圖。 第4圖是表示第一線圈的驅動電壓波形以及感應電壓 波形的圖(轉矩高)。 第5圖是表示第一線圈的驅動電壓波形以及感應電壓 波形的圖(轉矩適度)。 第6圖是表示控制部的構成例的圖。 第7圖是用於說明更新部進行的、保存在更新值保存 部中的更新值的更新處理的圖。 第8圖是表示感應電壓檢測部的詳細構成以及步進馬 達與感應電壓檢測部之間的詳細連接關係的圖。 【主要元件符號說明】 10 控制部 11 減法運算部 12 PID運算部 12a 積分運算部 12b 比例運算部 12c 微分運算部 13 加法運算部 14 驅動信號生成部 15 固定值保存部 16 大小比較部 20 322619 201136140 17 更新部 18 更新值保存部 22 第一線圈 24 第二線圈 26 轉子 30 驅動部 40 感應電壓檢測部 42 差動放大電路 44 類比數位變換電路 46 補償產生電路 100 驅動電路 200 步進馬達 OP1 運算放大器 Q1 第一電晶體 Q2 第二電晶體 Q3 第三電晶體 Q4 第四電晶體 R1 第一電阻 R2 第二電阻 R3 第三電阻 R4 第四電阻 R5 第五電阻 R6 第六電阻 SI 第一開關 21 322619 201136140 S2 第二開關 S3 第三開關 S4 第四開關 S5 第五開關 S6 第六開關 S7 第七開關 S8 第八開關 Sll 第一模式切換開關 S12 第二模式切換開關 22 322619

Claims (1)

  1. 201136140 七、申請專利範圍: 1. 一種馬達驅動電路,包含第一線圈、第二線圈以及轉 子,其特徵在於包括: 驅動部,其對上述第一線圈以及上述第二線圈供 給相位不同的電流,使上述轉子旋轉; 感應電壓檢測部,其在從上述第一線圈或者上述 第二線圈來看上述驅動部為高阻抗狀態時,檢測上述 第一線圈的兩端電壓或者上述第二線圈的兩端電壓, 並檢測在上述第一線圈或者上述第二線圈產生的感應 電壓;及 控制部,其以從外部設定的輸入信號為基礎來生 成驅動信號,並根據由上述感應電壓檢測部檢測的感 應電壓來調整上述驅動信號,並設定到上述驅動部, 上述感應電壓檢測部包含: 差動放大電路,其對上述第一線圈的兩端的電位 或者上述第二線圈的兩端的電位進行差動放大;及 類比數位變換電路,其將從上述差動放大電路輸 出的類比值變換成數位值,並輸出到上述控制部。 2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達驅動電路,其中, 上述控制部,透過使上述驅動信號適應地變化以 使得依據上述感應電壓的目標值的數位值與從上述類 比數位變換電路輸入的數位值之間的差分變小,來調 整上述感應電壓的相位。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述之馬達驅動電路,其中, 1 322619 201136140 復包括: 第一開關,其用於使上述第一線圈的第一端子與 上述差動放大電路的第一輸入端子導通或者非導通; 第二開關,其用於使上述第一線圈的第一端子與 上述差動放大電路的第二輸入端子導通或者非導通; 第三開關,其用於使上述第一線圖的第二端子與 上述差動放大電路的第一輸入端子導通或者非導通; 第四開關,其用於使上述第一線圈的第二端子與 上述差動放大電路的第二輸入端子導通或者非導通; 第五開關,其用於使上述第二線圈的第一端子與 上述差動放大電路的第一輸入端子導通或者非導通; 第六開關,其用於使上述第二線圈的第一端子與 上述差動放大電路的第二輸入端子導通或者非導通; 第七開關,其用於使上述第二線圈的第二端子與 上述差動放大電路的第一輸入端子導通或者非導通; 及 第八開關,其用於使上述第二線圈的第二端子與 上述差動放大電路的第二輸入端子導通或者非導通。 4.如申請專利範圍第3項所述之馬達驅動電路,其中, 當檢測上述第一線圈的感應電壓時, 就從上述第一線圈來看上述驅動部被控制為高阻 抗狀態的每一相位,交替地切換:上述第一開關為接 通以及上述第二開關為斷開且上述第三開關為斷開以 及上述第四開關為接通的第一狀態、和上述第一開關 2 322619 201136140 為斷開以及上述第二開關為接通且上述第三開關為接 通以及上述第四開關為斷開的第二狀態, 當檢測上述第二線圈的感應電壓時, 就從上述第二線圈來看上述驅動部被控制為高阻 抗狀態的每一相位,交替地切換:上述第五開關為接 通以及上述第六開關為斷開且上述第七開關為斷開以 及上述第八開關為接通的第三狀態、和上述第五開關 為斷開以及上述第六開關為接通且上述第七開關為接 通以及上述第八開關為斷開的第四狀態。 322619
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