JPS6031438Y2 - ステッピングモ−タの駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本発明は、多相励磁形のステッピングモータの駆動回路
の改良に関する。

第１図は、多相励磁形のステッピングモータの駆動回路
の１相分を示す電気的接続図の従来例を示す図である。

同図において、１はトランジスタＱ１をスイッチングに
より定電流駆動する駆動回路である。

トランジスタＱ１は、該駆動回路の駆動パルスをそのベ
ースに受けて続く励磁コイルＬを駆動する。

Ｑｌのエミッタは電源■９に接続されている。

Ｄ□は、図に示すようにトランジスタＱ１のコレクタと
励磁コイル１間に直列に接続されたダイオードで、Ｑｌ
がオフになった瞬間にコイルＬに誘起される逆起電力に
よりＱ□が破懐されるのを防ぐための保護ダイオードで
ある。

Ｌは、前述した励磁コイルでその他端は接地されている
。

一方、前記ダイオードＤ□と励磁コイルＬの接地点Ｅに
は、抵抗器Ｒ□及びダイオードＤ２の直列回路が接続さ
れている。

Ｄ２の一端が前記接続点Ｅに接続され、抵抗器Ｒ１の一
端は接地されている。

このように構成された回路の動作を以下に説明する。

トランジスタＱ□がオンになると、励磁コイルＬに励磁
電流が供給される。

トランジスタＱ１がオフになると、励磁コイル上１ダイ
オードＤ２が抵抗器Ｒ□とで第２図に示すようなループ
が形成される。

ここで、第２図においてｒはコイルＬの等価抵抗である
。

励磁コイルＬに畜積された電気エネルギーは、該ループ
を電流ｉが流れることにより失われる。

即ち、電流ｉが流れることにより、抵抗器Ｒ１，ｒでそ
れぞれ熱エネルギーで変換され、前記電気エネルギーは
徐々に失われることになる。

ここで、抵抗器Ｒ□の値が小さいと消費されるエネルギ
ーが小さいので、前記蓄積された電気エネルギーが零に
なるまでの時間が長くなる。

即ち、この場合は高速動作ができないことになる。

一方、抵抗器Ｒ１の値が大きいと消費されるエネルギー
が大きいので前記電気エネルギーが零になるまでの時間
が短くなる。

即ち、高速動作が可能になる。

しかしながら、この場合は、抵抗器Ｒ１で消費されるエ
ネルギーが大きいので発熱が太きなるという欠点がある
。

本考案は、このような点に鑑みてなされたもので、高速
動作が可能でかつ発熱の少いステッピングモータの駆動
回路を実現したものである。

以下、図面を参照して本考案を詳細に説明する。

第３図は、本考案に係るステッピングモータの駆動回路
の一実施例のうち１相分を示す電気的接続図である。

第１図と同一のものは同一の番号を付して示す。

第３図を第１図と比較して、第１図における抵抗器Ｒ□
の代わりに、トランジスタＱ２及びトランジスタ駆動回
路２が付加されている点が異なっている。

即ち、トランジスタＱ２のエミッタがダイオードＤ２の
アノード側に接続され、コレクタは接地されている。

そのベースは、トランジスタ駆動回路２に接続されてい
る。

２は、前述した駆動回路でその構成は以下のとおりであ
る。

即ち、駆動回路２は、励磁コイルＬの電流をステップ的
に低下させるために、トランジスタＱ２のベースを定電
圧−■２でクランプし定電圧クリッパにするような回路
を内蔵している。

このように構成された回路の動作を以下に説明する。

トランジスタＱ１が一定の周期でオンオフすると、励磁
コイルＬに励磁電流が流れ供給される。

励磁コイルＬの励磁電流が定常状態であれば、トランジ
スタＱ２はオン状態であり、Ｑ２による電気エネルギー
の消費は少く従って発熱も少い。

励磁コイルＬの電流をステップ的に低下させる時、制御
回路２は励磁フィルＬの電流の低下を検知しトランジス
タＱ２を定電圧でクリップする。

ここで、励磁コイルＬの電流の低下は以下のようにして
検知する。

即ち、第１の駆動回路１と第２の駆動回路２には同一の
駆動パルス信号（図示せず）が印加されているので、第
２の駆動回路は励磁コイルＬの電流が低下する瞬間を予
知することができる。

励磁コイルＬの電流を、ステップ的に低下させる瞬間に
トランジスタＱ１がオフになると、励磁コイルＬに蓄積
された電気エネルギーが、トランジスタＱ２の等価コレ
クタ抵抗を通じて消費される。

ここで、トランジスタＱ２は定電圧クリッパとして動作
し、その等価コレクタ抵抗は大きいので、励磁コイルＬ
に蓄積された電気エネルギーは瞬時に零になる。

従って、ステッピングモータの高速応答が可能となる。

そして、トランジスタＱ１のオフ時間が経過し励磁電流
レベルが低下すると、駆動回路２は再びトランジスタＱ
２をオンにする。

トランジスタＱ２がオンになると、そのオン抵抗は小さ
いのでその消費電力は無視できる。

なお、励磁電流低下のためにトランジスタＱ１がオフに
なる時間Δｔは予め実測により求めておき、その時間Δ
ｔだけトランジスタＱ２をオフにするように駆動回路２
を構成しておく。

トランジスタＱ２が発熱する期間Δｔは一般にＱ２オン
の時間に比較して極めて短いので、全体として発熱を抑
えることが可能となる。

第４図は、第３図に示す回路をダブル１−２相励磁回路
に応用した具体的な一実施例を示す電気的接続図である
。

同図におけるトランジスタＱＩＯ〜Ｑ１３がそれぞれ第
３図に示すトランジスタＱ０に、ダイオードＤ１ｏ−Ｄ
１３がそれぞれ第３図に示すＤ□に対応している。

また、励磁コイルＬＡ−Ｌ。がそれぞれ第３図に示すＬ
と、ダイオードＤ１４〜Ｄ１□がそれぞれ第３図に示す
Ｄ２と、トランジスタＱ１４〜Ｑ１７がそれぞれ第３図
に示すＱ２に対応している。

また、１０は第３図に示す第１の駆動回路１を各相ごと
に設けた第１の駆動回路である。

破線で囲った部分２０は、第３図に示す第２の駆動回路
２を各相ごとに設けた第２の駆動回路である。

このように構成された回路の動作を以下に説明する。

同図において、駆動回路２０に印加される駆動パルスＡ
、 Ａ’、 Ｂ、 Ｂ’、 Ｃ，Ｃ’、 Ｄ、 Ｄ’は
第５図に示すようなダブル１−２相励磁パルスである。

第６図は、このときの各励磁コイルＬＡ〜Ｌ。に流れる
電流波形を示す図である。

ｉＡ〜ｉ Ｄはそれぞれ励磁コイルＬ＾〜ＬＤに流れる
電流に対応している。

第４図に示す回路は、チョッパ一定電流駆動方式による
ダブル１−２相励磁力式を採用しているため、第６図に
示す電流はリップル状波形を示している。

該リップル状波形は、トランジスタＱＩＯ”Ｑｌ３がス
イッチングしていることを示している。

第７図は、第６図に示す電流波形の拡大図である。

励磁コイルＬ＾の場合について説明する。

第６図に示すように、電流がリップル状を示している期
間は、トランジスタＱ□４はオンになっている。

この期間は、トランジスタＱ□。

のスイッチング周期かそれ程速い必要はない。

従って、この期間はトランジスタＱ□４はオンになって
発熱を防いでいる。

一方、第７図に示すオフ時間、Δｔ□〜Δｔ２の間にお
いては、前述したように瞬時に電流波形を立下がらせる
必要がある。

従ってΔｔ１９ Δ畑の期間は、トランジスタＱ１４を
定電圧クリッパにして励磁コイルＬＡに蓄積された電気
エネルギーを速やかに消費させる。

時間Δｔ１．Δｔ２はそれぞれ第４図に示すモノマルチ
１１．１２でつくり出している。

Ａ相について駆動回路２０の動作タイミングチャートを
第８図に示す。

同図においてＰＡ、ＰＡ′はそれぞれＡパルス、Ａ′パ
ルスの波形を示す。

ＰＲは第４図における点Ｒの波形を示す図である。

ＰＱはトランジスタＱ１４のエミッターコレクタ間の電
圧波形を示す図、ｊ Ａは前述した同様励磁コイルＬＡ
の電流波形を示す図である。

マルチバイブレータ１１は、ＰＡ信号が立下る時にその
出力を発生し、ＰＡ′信号が立下るとクリアされる。

励磁コイルＬＡの電流ｉ Ａがゼロのときに、トランジ
スタＱ１４を電源電圧−■２でクランプし定電圧クリッ
パの状態にしておくのは以下の理由による。

即ち、Ａ相とＣ相間の電磁誘導結合によりＣ相の電流増
加時にＡ相コイルＬＡに電圧（一般に−ＶＭより小さい
）が発生し、トランジスタＱ□、及びダイオードＤ、を
通じて電力消費するのを防ぐためである。

なお、第８図のＰ、波形に示すＶｓはトランジスタＱ□
４の飽和電圧を示す。

以上、詳細に説明したように、本考案によれば高速動作
が可能でかつ発熱の少いステッピングモータのスイッチ
ング式定電流駆動回路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ステッピングモータの駆動回路の従来例を示
す電気的接続図、第２図は第１図に示す駆動回路のトラ
ンジスタがオフの時の等節回路を示す図である。 第３図は、本考案に係るステッピングモータの駆動回路
の一実施例を示す電気的接続図である。 第４図は、本考案に係るステッピングモータの駆動回路
の具体的な一実施例を示す電気的接続図である。 第５図は、ダブル１−２相励磁力式のパルス波形を示す
図、第６図は各相の励磁コイルに流れる電流波形を示す
図、第７図は第６図に示す電流波形の拡大図、第８図は
Ａ相分についての各点の波形を示す図である。 Ｑｌ、Ｑ２．Ｑ１ｏ〜Ｑ１７・・・トランジスタ、Ｄｌ
、Ｄ２゜Ｄ、ｏ％Ｄ１７・・・ダイオード、Ｌ、ＬＡ−
Ｌ、−・・励磁コイル、１，２．２０・・・駆動回路、
１１．１２・・・モノマルチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 励磁コイルの各相の励磁状態においてその励磁型破の電
   流値を２段階に変化させるようにした多相電磁形のステ
   ッピングモータの駆動回路において、励磁コイルが第１
   のダイオードを介してコレクタ負荷として持続された第
   １のトランジスタと前記励磁型破を最大限とする期間を
   定める第１の駆動パルスおよび前記励磁型破を中間値と
   する期間を定める第２の駆動パルスを受は前記第１のト
   ランジスタをスイッチングして前記励磁コイルをこの駆
   動パルスに応じた電流レベルで定電流駆動する第１の駆
   動回路と、前記励磁コイルと第１のダイオードとの間に
   その出力が第２のダイオードを介して持続された第２の
   トランジスタと、前記第１の駆動パルスに立下りにより
   トリガされ一定時間隔の出力パルスを発生するとともに
   前記第２の駆動パルスの立下り状態によりクリアされる
   モノマルチと、前記第１および第２の駆動パルスと前記
   モノマルチの出力とを論理演算し前記第２のトランジス
   タを一定電圧でクランプするトランジスタ駆動回路とを
   具備してなるステッピングモータの駆動回路。