JPH09215392A - 定電流発生回路 - Google Patents

定電流発生回路

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JPH09215392A
JPH09215392A JP8032822A JP3282296A JPH09215392A JP H09215392 A JPH09215392 A JP H09215392A JP 8032822 A JP8032822 A JP 8032822A JP 3282296 A JP3282296 A JP 3282296A JP H09215392 A JPH09215392 A JP H09215392A
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JP
Japan
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current
transistor
circuit
voltage
exciting
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JP8032822A
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English (en)
Inventor
Kenji Oishi
兼司 大石
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 励磁数が変わる駆動方式でも、複雑な回路を
使用することなく、1つの定電流源でステッピングモー
ターの定電流駆動を実現する。 【解決手段】 励磁コイル(5a〜5d)に電流を供給
することにより、ステッピングモーターを駆動する定電
流発生回路であって、励磁コイル(5a〜5d)に流れ
る励磁電流(V2)と基準値(V1)とを比較する比較器
(1)と、励磁する励磁コイル(5a〜5d)の数を検
出する励磁検出回路(7)と、励磁検出回路の出力に応
じて、励磁電流または基準値のいずれか一方の値を切り
換えて、比較器に供給する切り換え器(8a、8b、
9)とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
ターを駆動する定電流発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ステッピングモーターで、定電圧駆動よ
り高速域で大きなトルクを得る駆動方式として、定電流
チョッパ方式がよく使われる。図5に従来の回路例を示
す。回路に流れる電流とその電流の大きさを検出する抵
抗32で発生する電位差V5とコンパレータ31で基準
となる電圧V6とを比較してV5<V6の時は、トランジ
スタ33を開いて電源ラインをONし、V6<V5の時
は、トランジスタ33を閉じて電源ラインをOFFして
いる。このON/OFFを繰り返し、V5のレベルをV6
のレベルと同等にして電流を定電流化している。
【0003】トランジスタ33のOFF時には、モータ
ーコイル35が今まで流れていた電流を流そうとして逆
起電圧を発生する。ダイオード34が、モーターコイル
35とGNDに接続しているので、ON時と同方向に電
流を流している。電源からの電流供給は電源ラインがO
Nしている時のみであるので、電源効率が良い。
【0004】また、トランジスタ33がONする時、V
5がV6よりも低いのでモーターコイル35に高電圧がか
かることにより、電流の立ち上がりが速くなり、高速域
での電流の立ち上がりが不完全なことによるトルク不足
を解消することが出来る利点がある。
【0005】また、従来は図5の様に、コンパレータ、
電流検出抵抗、コイル(この場合はモーターの内部コイ
ルが兼用している)、ダイオード等で構成される定電流
源をモーターコイル1相につき1つ使用し、モーターの
コイルごとに定電流化を行っていた。この方式ならば、
1−2相励磁、2−3相励磁といったコイルの励磁数が
変わる駆動方式でも、コイル1相ごと別々に定電流化を
しているので、定電流駆動が可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、その反面この
方式は、コイル1相ごとに1つの定電流源を回路に使用
するために、特にモーターのコイル数の多い4相や5相
のステッピングモーターなどは、4つまたは5つの定電
流源を使用しなければならず、回路が複雑になるという
欠点があった。
【0007】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、励磁数が変わる駆動方式でも、複雑な回路を使
用することなく、1つの定電流源でステッピングモータ
ーの定電流駆動を実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の定電流発生回路は、励磁コイル(5a〜5
d)に電流を供給することにより、ステッピングモータ
ーを駆動する定電流発生回路であって、励磁コイル(5
a〜5d)に流れる励磁電流(V2)と基準値(V1)と
を比較する比較器(1)と、励磁する励磁コイル(5a
〜5d)の数を検出する励磁検出回路(7)と、励磁検
出回路の出力に応じて、励磁電流または基準値のいずれ
か一方の値を切り換えて、比較器に供給する切り換え器
(8a、8b、9)とを具備する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0010】図1は、本発明による定電流発生回路の一
実施例を示すブロック結線図である。図1は、4相モー
ターユニポーラ1−2相励磁方式のモーター駆動回路を
示している。図1において、コンパレータ1の+端子に
は、モーターに流れる電流が入力している。コンパレー
タ1の−端子には、基準電圧V2の三角波が印加されて
いる。コンパレータ1は、電流検出用抵抗2aまたは2
bで発生する電圧降下V1と、基準電圧V2の三角波とを
比較して、V2<V1の時に出力がLoとなり、V1<V2
の時出力がHiになる。抵抗2aおよび2bは電流検出
用の抵抗で、抵抗2aは1相励磁用、抵抗2bは2相励
磁用であり、抵抗2bは抵抗2aの1/2倍の大きさに
してある。
【0011】トランジスタ3は、コンパレータ1の出力
を受けて電源ラインのON/OFFの切り換えを行うス
イッチトランジスタである。ダイオード4は、電源ライ
ンのOFF時の電流の流れる方向の決定とOFF時に電
流を循環させるダイオードである。コイル5a〜5d
は、ステッピングモーターの内部コイルである。トラン
ジスタ6a〜6dは、コイルの励磁切替え用である。切
替回路7は、トランジスタ8aおよび8bの入力信号を
切替える回路であり、トランジスタ6a〜6dのベース
信号が供給されている。切替回路7は、XORゲートを
使用して、コイルの励磁数が奇数の時はHi、偶数の時
はLoの信号を出力する。トランジスタ8aおよび8b
は、電流検出用の抵抗2aおよび2bの接続スイッチで
あり、切替回路7の出力に応じて抵抗2aまたは2bを
切替えて接続させる。インバータ9は、切替回路7の出
力を反転させてトランジスタ8aおよび8bが同時にO
Nしないようにしている。パルス発生回路10は、トラ
ンジスタ6a〜6dのベースに入力するパルスを発生さ
せる回路である。
【0012】次に、まずこの回路が1相励磁した時の動
作について説明を行う。各トランジスタ6a〜6dの各
ベースには、図3の様にパルス発生回路10から信号が
入っている。図3でステップS1の時は、トランジスタ
6aだけがONし、コイル5aに電流が徐々に流れる。
トランジスタ6aのベース信号だけがHiであることか
ら、コイルの励磁数が1つ(奇数)なので、切替回路7
はHiを出力する。トランジスタ8aのベースにはHi
信号が印加され、トランジスタ8bのベースには、イン
バータ9によってHi信号がLo信号に反転した信号が
印加される。これにより、トランジスタ8aがONとな
り、トランジスタ8bはOFFとなる。コイル5aを流
れる電流は、トランジスタ8aがONして接続された抵
抗2aに流れる。この時、電流検出用抵抗2aの両端に
電圧降下V1を発生する。コンパレータ1では、この電
圧降下V1と基準電圧V2の三角波のレベルを比較してい
る。
【0013】モーターコイル5aに流れる電流が時間と
共に徐々に大きくなると、それに伴い電圧降下V1のレ
ベルは高くなっていく。やがて基準電圧V2の三角波レ
ベルよりもV1のレベルが大きくなると、コンパレータ
1の出力がHiからLoになり、トランジスタ3が電源
ラインをOFFし、電源からモーターコイル5aへの電
流の供給が停止される。トランジスタ3がOFFして電
源からの電流の供給が停止すると、モーターコイル5a
はそれまで流れていた大きさの電流を流そうとして逆起
電圧を発生する。ダイオード4がモーターコイル5aと
グランド間に接続されているので、図1の実線の矢印の
方向、つまり今まで流れていたのと同方向に電流が流れ
る。トランジスタ3がON時と同様に、コンパレータ1
では電流と電流検出用抵抗2aで発生する電圧降下V1
と基準電圧V2の三角波のレベルを比較している。この
電流は、モーターコイル5aの逆起電圧が弱まっていく
にしたがって徐々に小さくなっていき、それに伴ってモ
ーターコイル5aで発生した電流と電流検出用抵抗2a
によって発生する電圧降下V1のレベルが徐々に低くな
っていく。やがて電圧降下V1のレベルが基準電圧V2の
三角波のレベルより小さくなると、再びコンパレータ1
の出力がLoからHiになり、トランジスタ3がON
し、電源からモーターコイル5に電流が供給される。
【0014】このON/OFF動作を繰り返すことによ
って、電圧降下V1は、三角波の基準電圧V2とほぼ同じ
電圧になり、それによって、モーターコイル5aに一定
の電流が流れる。
【0015】次に、2相励磁の時の動作について説明を
行う。図3のステップS2の時、トランジスタ6aおよ
び6bがONし、回路が接続されコイル5aおよび5b
に電流が徐々に流れる。今度は、トランジスタ6aおよ
び6bのベース信号がHi信号、即ちコイルの励磁数が
2つ(偶数)なので、切替回路7はLoを出力する。ス
テップS1の時と逆に今度は、トランジスタ8aはLo
信号を受けてOFFし、トランジスタ8bは、Lo信号
がインバータ9によって反転したHi信号を受けてON
する。コイル5aおよび5bに流れる電流は、トランジ
スタ8bがONして接続された抵抗2bに流れる。抵抗
2bに流れる電流によって両端に発生する電圧降下V1
が、ステップS1の1相励磁の時と同様に、コンパレー
タ1で基準電圧V2の三角波と比較されて電源のON/
OFFの動作を繰り返す。これにより、三角波の基準電
圧V2のレベルになったときに、流れる電流値は抵抗2
bが抵抗2aの1/2の大きさであるから1相励磁の時
の2倍になる。モーターコイル5aおよび5bは並列に
接続されていて、コイルのインピーダンスが等しいの
で、電流が2等分されて流れることから、モーターコイ
ル1相分の電流値は1相励磁の時と変わらない。
【0016】本発明の第2実施例である4相モーターユ
ニポーラ1−2相励磁方式のモーター駆動回路を図2に
示す。図2において、コンパレータ11の+端子には、
モーターに流れる電流と抵抗12によって発生する電圧
降下V3が印加されている。コンパレータ11の−端子
には、電源電圧を抵抗19と抵抗20〜21とで分圧し
た電圧V4が印加されている。コンパレータ11は、モ
ーターに流れる電流と抵抗12によって発生する電圧降
下V3と、電源電圧を抵抗19と抵抗20〜21とで分
圧した電圧V4を比較して、V4<V3の時に出力がLo
となり、V3<V4の時出力がHiになる。抵抗12は、
電流検出用の抵抗である。トランジスタ13、ダイオー
ド14、コイル15a〜15d、トランジスタ16a〜
16d、切替回路17は、それぞれ図1の回路のトラン
ジスタ3、ダイオード4、コイル5a〜5d、トランジ
スタ6a〜6d、切替回路7と同様である。トランジス
タ18は、1相励磁のときと2相励磁のときで、抵抗1
9と抵抗20〜21との分圧比を変化させるためのスイ
ッチである。抵抗19〜21は、電源電圧の分圧用の抵
抗である。
【0017】次に、この回路が1相励磁した時の動作に
ついて説明を行う。各トランジスタ16a〜16dの各
ベースには、図3の様にパルス発生回路22から信号が
入っている。図3のステップS1の時、トランジスタ1
6aだけがONし、コイル15aに電流が徐々に流れ
る。コイル15aを流れる電流は、抵抗12を流れる時
に抵抗12の両端に電圧降下V3を発生させる。また、
トランジスタ16aのベース信号だけがHiであること
から、切替回路17はHi信号を出力する。このHi信
号を受けて、トランジスタ18はONし、コンパレータ
11の−端子にかかる電圧V4は、抵抗19と抵抗20
の分圧比で決まる。抵抗12の両端にかかる電圧降下V
3が、コンパレータ1で電圧V4と比較して、電源のON
/OFFの動作を繰り返すことによって、三角波の基準
電圧V2のレベルになり、コイル15aに一定の電流が
流れる。
【0018】次に、この回路が2相励磁した時の動作に
ついて説明を行う。図3のステップS2の時、トランジ
スタ16aおよび16bがONし、コイル15aおよび
15bに電流が徐々に流れる。トランジスタ16aおよ
び16bのベース信号がHi信号なので、切替回路7は
Loを出力する。ステップS1の時と逆に今度は、トラ
ンジスタ18はLo信号を受けてOFFし、コンパレー
タ11の−端子にかかる電圧V4は、抵抗19と抵抗2
0および21の分圧比で決まる。この時、抵抗19の両
端にかかる電圧は、流れる電流値が減少し小さくなるた
めに、コンパレータ11の−端子にかかる電圧V4は、
1相励磁の時より大きくなる。電圧V4を1相励磁の時
の2倍の大きさにするために、抵抗21の大きさは、抵
抗19をR1、抵抗20をR2とすると、下記の式で表
される。
【0019】R2×(R1+R2)/(R1−R2)
【0020】ただし、電圧V4の2倍<電源電圧でなけ
ればならないので、常にR2<R1なる。
【0021】抵抗12の両端にかかる電圧降下V3が、
コンパレータ1で電圧V4比較されて、電源のON/O
FFの動作を繰り返すことによって、電圧V4のレベル
になったときに流れる電流値は、電圧V4の大きさが1
相励磁の時の電圧V4の大きさの2倍であるから、1相
励磁の時の2倍になる。モーターコイル15aおよび1
5bは並列に接続されていて、コイルのインピーダンス
が等しいので、電流が2等分されて流れることから、モ
ーターコイル1相分の電流値は1相励磁の時と変わらな
い。
【0022】なお、実施例では、4相モーターの1−2
相励磁方式を使用したが、5相モーターで使用される2
−3相励磁方式、4−5相励磁方式にも、図1の回路で
は、図4の回路の様に切替回路の入力端の追加と電流検
出用抵抗の比率を変えるだけで対応が可能である。この
場合の電流検出用抵抗の比率は、
【0023】 抵抗2a:抵抗2b=1:奇数の励磁数/偶数の励磁数 となる。
【0024】また、図2の回路では、切替回路の入力端
の追加、電圧V4の変化率の変化、および切替回路17
の出力の反転だけで、対応が可能である。この場合の変
化率を決める抵抗21の抵抗値は、aを変化率とする
と、
【0025】 (a−1)R2(R1+R2)/R1+(1−a)R2 となる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明の定電流発生回路
によれば、電流検出用抵抗の抵抗値または比較する電圧
値を変化させることにより、モーターに流れる電流値を
変化させて、モーターコイル1相当たりの電流値を一定
にするようにしたので、励磁数が変わる駆動方式でも、
複雑な回路を使用することなく、ステッピングモーター
の定電流駆動を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による定電流発生回路の第1実施例を示
すブロック結線図である。
【図2】本発明による定電流発生回路の第2実施例を示
すブロック結線図である。
【図3】本発明による定電流発生回路の実施例を説明す
る波形図である。
【図4】本発明による定電流発生回路の第3実施例を説
明する波形図である。
【図5】従来の定電流発生回路の一例を示すブロック結
線図である。
【符号の説明】
1 コンパレータ 2a 電流検出用抵抗(奇数励磁用) 2b 電流検出用抵抗(偶数励磁用) 3 トランジスタ 4 ダイオード 5 モーターコイル 5a モーターコイル 6a トランジスタ 7 切替回路 8a トランジスタ 8b トランジスタ 9 インバータ 10 パルス発生回路 11 コンパレータ 12 抵抗 13 トランジスタ 14 ダイオード 15a モーターコイル 16a トランジスタ 17 切替回路 18 トランジスタ 19 抵抗 20 抵抗 21 抵抗 22 パルス発生回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】励磁コイルに電流を供給することにより、
    ステッピングモーターを駆動する定電流発生回路であっ
    て、 励磁コイルに流れる励磁電流と基準値とを比較する比較
    器と、 励磁する前記励磁コイルの数を検出する励磁検出回路
    と、 前記励磁検出回路の出力に応じて、前記励磁電流または
    前記基準値のいずれか一方の値を切り換えて、前記比較
    器に供給する切り換え器とを具備する定電流発生回路。
JP8032822A 1996-01-26 1996-01-26 定電流発生回路 Pending JPH09215392A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8032822A JPH09215392A (ja) 1996-01-26 1996-01-26 定電流発生回路

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JP8032822A JPH09215392A (ja) 1996-01-26 1996-01-26 定電流発生回路

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003079191A (ja) * 2001-09-04 2003-03-14 Namiki Precision Jewel Co Ltd モータ駆動装置及びモータ駆動方法
CN103279159A (zh) * 2013-05-13 2013-09-04 常熟理工学院 基于虚拟仪器技术的步进电流源装置
CN113809962A (zh) * 2021-11-18 2021-12-17 杭州瑞盟科技有限公司 一种步进电机驱动系统及电机系统

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JP2003079191A (ja) * 2001-09-04 2003-03-14 Namiki Precision Jewel Co Ltd モータ駆動装置及びモータ駆動方法
CN103279159A (zh) * 2013-05-13 2013-09-04 常熟理工学院 基于虚拟仪器技术的步进电流源装置
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