JPH0540720Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、ステツピングモータをチヨツパ方式
により定電流でバイポーラ駆動する回路に関す
る。

＜従来の技術＞ 高速回転領域においてステツピングモータのト
ルク特性を良好に保つ為には、ステツピングモー
タの巻線へ流す電流の立上り時間を短くする必要
がある。そしてその為の回路としてチヨツパ方式
定電流駆動回路がある。

第２図は、チヨツパ方式定電流駆動回路を用い
た従来のステツピングモータ駆動回路図で、ステ
ツピングモータの一相についてだけの回路を示
す。

第２図において、チヨツパ駆動電源E₁はトラ
ンジスタTR₁及びトランジスタTR₂に接続され、
入力端子１に入力される相励磁信号φ及びインバ
ータINV₁の出力によつて選択的に、ステツピン
グモータの巻線Ｌの端部l₁又はl₂からモータ駆動
電源E₁の電力が供給される。

巻線Ｌの端部l₂はトランジスタTR₃に、又端部
l₁はTR₄に接続されている。そして巻線Ｌを流れ
た電流は、入力端子１に入力される相励磁信号φ
及びインバータINV₁の出力によつて選択的に、
巻線Ｌの端部l₂からトランジスタTR₃を介して、
或は巻線Ｌの端部l₁からトランジスタTR₄を介し
て、電流検出用抵抗Rfを流れる。その際電流検
出用抵抗Rfに生ずる電圧Vfは、コンパレータ
COMPの負入力端子に印加されて、正入力端子
に与えられる基準電圧Vsと比較される。

一方、入力端子１とトランジスタTR₁との間に
はアンドゲートAND₁とトランジスタTR₅が設け
られ、又入力端子１とトランジスタTR₂との間に
はインバータINV₁とアンドゲートAND₂とトラ
ンジスタTR₆が設けられている。上記トランジス
タTR₅，TR₆は、夫々アンドゲートAND₁，
AND₂の出力に応じて、トランジスタTR₁，TR₂
をON／OFFする為のベース電流を供給する。

又入力端子１とTR₃との間にはバツフアBUF₁
が設けられ、上記インバータINV₁とTR₄との間
にはバツフアBUF₂が設けられている。これらバ
ツフアBUF₁，BUF₂は、夫々入力端子１に入力
される相励磁信号φ及びインバータINV₁の出力
に応じて、トランジスタTR₃，TR₄をON／OFF
する為のベース電流を供給する。

更に、後述の励磁抑止信号INHを入力する入
力端子２と、アンドゲートAND₁及びアンドゲー
ト２との間にはインバータINV₂とアンドゲート
AND₃が共通に設けられている。このアンドゲー
トAND₃の一端には上記コンパレータCOMPの出
力が接続され、入力端子２に入力される励磁抑止
信号INHとコパレータCOMPが出力する信号に
よつて巻線Ｌへの電力供給が制御される。

上記励磁抑止信号INHは、相励磁信号φの極
性反転時に、トランジスタTR₁〜TR₄のターンオ
フ時間の遅れによりトランジスタTR₁，TR₄のル
ート又はトランジスタTR₂，TR₃のルートで大電
流が流れるのを防止する為のものである。即ち、
相励磁信号φの極性反転の前後で励磁抑止信号
INHを所定の時間“１”にすることにより、ト
ランジスタTR₁〜TR₄のうち、ONしていたトラ
ンジスタが確実にターンオフした後、次にONす
べきトランジスタがターンオンする。

又トランジスタTR₇及び該トランジスタTR₇の
コレクタ直列抵抗Rcは、基準電圧Vsを変圧する
為に設けられるもので、入力端子３に入力される
モータトルク低減信号HOLDに応じて、抵抗分
圧した基準電圧用電源Esから２段階の基準電圧
Vsが得られる。

更に、誘導負荷である巻線Ｌの逆起電流を通す
為に、ダイオードD₁〜D₄が設けられる。

次に上記構成のステツピングモータ駆動回路の
動作を説明する。

入力端子１の相励磁信号φが“０”から“１”
になるとバツフアBUF₁を介してトランジスタ
TR₃がONするとともに、インバータINV₁の出
力が“０”になつて、バツフアBUF₂を介してト
ランジスタTR₄がOFFする。その直後、入力端
子２の励磁抑止信号INHが“１”から“０”に
なる。この時点では、まだトランジスタTR₁が
OFFしている為に巻線Ｌには電流は流れない。
よつて電流検出用抵抗Rfに生ずる電圧Vs即ちコ
ンパレータCOMPの負入力端子電圧は、正入力
端子に与えられる基準電圧Vsより小さく、コン
パレータCOMPの出力は“１”となる。すると
アンドゲートAND₃，AND₁及びトランジスタ
TR₅を介してトランジスタTR₁がONする。即ち
トランジスタTR₁とTR₃がONになつて、巻線Ｌ
の端部l₁から端部l₂へ電流が流れる。

トランジスタTR₁、巻線Ｌ、TR₃を流れた電流
が、電流検出用抵抗Rfを流れることにより、そ
の電流に比例した電圧Vfが発生する。そしてコ
ンパレータCOMPの負入力電圧が巻線Ｌの電流
増加とともに増加していく。そのコンパレータ
COMPの負入力電圧が、正入力端子に与えられ
る基準電圧Vsを超えるとコンパレータCOMPが
OFFして、アンドゲートAND₃，AND₁及びTR₅
を介してトランジスタTR₁がOFFする。トラン
ジスタTR₁がOFFになるとダイオードD₄、巻線
Ｌ、トランジスタTR₃、電流検出用抵抗Rfのル
ートを通る逆起電流が流れて巻線電流が減少す
る。

巻線電流が減少してコンパレータCOMPの負
入力電圧が正入力電圧より低下するとコンパレー
タCOMPが反転し、再びトランジスタTR₁をON
して巻線Ｌに流れる電流が増大する。

以上の過程が繰返されることにより、巻線Ｌに
は端部l₁からl₂方向へ定電流が流れる。

又相励磁信号φが“１”から“０”に反転した
場合にも同様にして、巻線Ｌに端部l₂からl₁の方
向へ定電流が流れる。よつてステツピングモータ
は、定電流でバイポーラ駆動される。

次に上記従来のステツピングモータ駆動回路に
おける、ホールド時即ち回転子を一定位置に保持
する時の動作を説明する。

ホールド時には、回転子に回転駆動時の様な大
きなトルクを与える必要はない為、巻線電流を小
さくする様にしている。即ち入力端子３にモータ
トルク低減信号HOLDを“１”で入力すると、
トランジスタTR₇がONしてコレクタ直列抵抗Rc
が接地され、基準電圧用電源Esの分圧比が小さ
くなる。よつてコンパレータCOMPの正入力端
子に与えられる基準電圧Vsが低下する。これに
より、ステツピングモータの巻線Ｌには回転駆動
時の電流より低い定電流が、回転駆動時と同様に
して流れることになる。斯かる状態で、ステツピ
ングモータの回転子は一定位置に保持される。

＜考案が解決しようとする問題点＞ この種の駆動回路によりステツピングモータを
駆動する場合には、高速回転領域におけるトルク
特性を向上させる為に、ステツピングモータの巻
線抵抗値Ｒを小さくする。しかもホールド時には
回転数に比例する誘導起電圧が零となる為、次式
で示す如くチヨツピング時の巻線電流ｉの立上り
が速くなる。

（Ei：チヨツパ駆動電源、Ke：モータの誘導
起電圧定数、ω：モータの回転数、L₁：巻線の
インダクタンス） 更にホールド時に、より低い電流値で定電流駆
動しようとする程、チヨツピング周波数を高くし
なければならない。

従つて上記構成の従来の駆動回路では、チヨツ
ピングを行うトランジスタTR₁，TR₂のスイツチ
ングロスが増大してチヨツピング時に大きな電流
が流れる為、大容量のトランジスタを必要とした
り放熱板を必要とする等、コスト高になるという
問題があつた。

その上、チヨツピング周波数が高いことから高
周波ノイズを発生するという問題もあつた。

＜問題点を解決するための手段＞ 本考案は上記問題点を解決すべく案出されたス
テツピングモータ駆動回路である。

即ち、ステツピングモータのホールド時に、前
記ステツピングモータの巻線の中点に設けた共通
端子から前記ステツピングモータをユニポーラ駆
動する為の電力を供給する手段と、前記ホールド
時にモータトルク低減信号を入力することによ
り、前記トランジスタをOFFして前記チヨツパ
駆動電源からステツピングモータの巻線への電力
供給を遮断する手段とを設けたことを特徴とする
ものである。

＜作用＞ ホールド時に、モータトルク低減信号をオアゲ
ートに“１”で入力するとともに、該オアゲート
の出力をインバータを介してアンドゲートに入力
し、該アンドゲートの出力によつてチヨツピング
用のトランジスタをOFFする。これによりチヨ
ツパ駆動電源からステツピングモータの巻線への
電力供給が遮断される。

又上記ホールド時に、低電圧電源からの電流が
ステツピングモータの巻線の共通端子から、相励
磁信号により選択された方向へホールド電流とし
て流れて、ステツピングモータはユニポーラ駆動
される。

＜実施例＞ 以下、図面に基づいて本考案の一実施例を説明
する。

第１図は、チヨツパ方式定電流駆動回路を用い
た本考案に係るステツピングモータ駆動回路図
で、ステツピングモータの一相についてだけの回
路を示す。

尚第１図において、第２図に示した従来例と同
一の構成要素については同一符号を付し、説明を
省略する。

本考案の駆動回路における、第２図の従来例と
の相違点は以下の通りである。

即ち、第２図においてトランジスタTR₇と該ト
ランジスタTR₇のコレクタ直列抵抗Rcで構成さ
れた基準電圧切換え用の回路を削除する。そして
巻線Ｌの中点に共通端子l₃を設け、ステツピング
モータのホールド時に、この共通端子l₃からステ
ツピングモータをユニポーラ駆動する為の電力を
供給する手段として、共通端子l₃にダイオード
DHと抵抗RHとを直列接続するとともに、抵抗
RHに低圧電源E₂を接続する。

又、ホールド時にモータトルク低減信号
HOLDを入力することにより、チヨツピングを
行うトランジスタTR₁，TR₂をOFFしてチヨツ
パ駆動電源E₁から巻線Ｌへの電力供給を遮断す
る手段として、励磁抑止信号INHを入力する入
力端子２とインバータINV₂の間にオアゲートOR
を追加し、該オアゲートORの一方の入力端子に
モータトルク低減信号HOLD入力用の入力端子
３を接続する。

次に上記構成の駆動回路におけるホールド時の
動作を説明する。

即ち入力端子３のモータトルク低減信号
HOLDが“１”になるとオアゲートORの出力が
“１”になり、インバータINV₂の出力、即ちアン
ドゲートAND₃の入力が“０”になる。これによ
りコンパレータCOMPの出力が“１”であつて
もアンドゲートAND₃の出力が常に“０”にな
り、アンドゲートAND₁，AND₂の出力も“０”
になる。よつてトランジスタTR₅，TR₆を介して
トランジスタTR₁，TR₂がOFFしてチヨツパ駆
動電源E₁から巻線Ｌへの電力供給が遮断される。

又、トランジスタTR₁，TR₂がOFFになると
チヨツパ駆動電源E₁の電圧は巻線Ｌに印加され
ず、巻線Ｌの共通端子l₃の電圧は低圧電源E₂より
低くなる。すると低電圧電源E₂から抵抗RH、ダ
イオードDHを通し、更に共通端子₃から相励
磁信号φにより選択されたトランジスタTR₃又は
TR₄の何れか一方を通して所定のホールド電流が
流れる。即ち共通端子l₃から巻線Ｌに流れるホー
ルド電流により、ステツピングモータはユニポー
ラ駆動され、その回転子は一定位置に保持され
る。しかもこのホールド電流は、低電圧電源E₂
の電圧及び抵抗RHの抵抗値を適宜に設定するこ
とにより、回転駆動時の電流より小さくすること
ができる。

尚、モータトルク低減信号HOLDが“０”の
時、即ち回転駆動時の上記駆動回路の動作は、ホ
ールド電流が回転駆動時の電流に比して小さい場
合には、従来例と殆ど同様の動作となるので説明
を省略する。

＜考案の効果＞ 以上述べた様に本考案のステツピングモータ駆
動回路によれば、ホールド時にチヨツピング用の
トランジスタを高い周波数でチヨツピングするこ
とがないので、大容量のトランジスタや放熱板が
不要となり、よつてコストを低減することができ
る。しかも高周波ノイズを発生することもなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係るステツピングモータ駆
動回路図、第２図は、従来のステツピングモータ
駆動回路図。 E₁……チヨツパ駆動電源、E₂……低電圧電源、
Ｌ……巻線、l₃……共通端子、OR……オアゲー
ト、TR₁〜TR₆……トランジスタ、φ……相励磁
信号、HOLD……モータトルク低減信号。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 相励磁信号に応じてトランジスタをON／OFF
   することにより、チヨツパ駆動電源からステツピ
   ングモータの巻線に流す電流の方向を反転して該
   巻線に電力を供給し、前記ステツピングモータを
   バイポーラ駆動する回路において、 ステツピングモータのホールド時に、前記ステ
   ツピングモータの巻線の中点に設けた共通端子か
   ら前記ステツピングモータをユニポーラ駆動する
   為の電力を供給する手段と、 前記ホールド時にモータトルク低減信号を入力
   することにより、前記トランジスタをOFFして
   前記チヨツパ駆動電源からステツピングモータの
   巻線への電力供給を遮断する手段とを設けたこと
   を特徴とするステツピングモータ駆動回路。