JPS63129896A

JPS63129896A - ステツプモ−タ駆動回路

Info

Publication number: JPS63129896A
Application number: JP27218286A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Koshin; 博昭小新; Yoshiyasu Sakaguchi; 阪口　善保
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-11-15
Filing date: 1986-11-15
Publication date: 1988-06-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は定電流機能を有する２相のステップモータ駆動
回路に関するものである。

［背景技術［従来、モータ電流を一定に制御するチョツパ力式駆動回
路は第５図に示すように分配器１、ＰＷＭ電流制御部２
、電流増＠Ｓ部３で桶成されている。

これらの各部の動作をタイムチャートに示したものが第
６図である。

まず第６図（ａ）に示す指令パルスＰが分配器１に入力
されると、そのパルスの１つおきに状態が反転し、且つ
互いに位相がπ／２だけ異なった４種類の信号Ａ１、Ａ
９、Ｂ５、Ｂ１が第６図（ｂ）〜（ｃ）のように出力さ
れる。これらが次段のＰＷＭ電流制御部２に入力され、
電流増幅部３よりフィー−バックされてくるモータ電流
１　、、１．に対応した第６図（ｊ）（ｋ）に示す信号
Ｓ、、Ｂ２のレベルに応じてＰＷＭ変調を受け、ｆ５６
図（ｆ）〜（ｉ）の信号Ａ２、ノ＼７、Ｂ２、−のよう
に出力される。これらを次段の電部槽幅部３に入力して
、ステップモータコイル電流ｒ□Ｉ、の電流値及び電流
の方向第６図（Ｎ＞（ｍ）のように制御する。

しかしながらこの回路構成では、駆動されるステ７ブモ
ータＭの自己インダクタンスＬが過大な際、ステップモ
ータコイルに流すのモータ電流のオン・オフのタイミン
グがＰＷＭ電流制御部２内の基準クロ７りとなっている
発振器のパルスのタイミングと同期せず不女定になるた
め、ステップモータＭの騒音発生や駆動回路の破壊を引
き起こす恐れがあった。

以下ステップモータＭの自己インダクタンスＩ、の大小
による電流制御状態の差異を第７図の簡略化したモデル
を用いて説明する。ＰＷＭ電流制御部２は基準発振器Ｏ
ＳＣ，比較器Ｃｏｍ、電流オン・オフのタイミング発生
用７リツプ７０ツブ回路ＦＦよりなっており、ここでは
片相分のみについて示している。また次段の電流槽１幅
部３はトランノスタＴｒ、ステップモータＭはコイルＣ
で代表させる。

ダイオードＤはトランジスタＴｒがオ７シｒ：、ｖ、に
発生する逆起電力からトランジスタＴｒを保護するため
のダイオードである。

まだモータ電流■を監視するためにトランジスタＴｒの
エミッタとアース間に接続されたセンシング抵抗Ｒ５の
両端の電圧■５をＰＷＭ電流制御部２へフィードバック
することにより、電流制御を行う。

ＰＷＭ電流制御部２内部では、設定電流■。に対してＶ
ｒｅｆ＝１．・Ｒｓとなる基準電圧Ｖ　ｒｅｆとセンシ
ング電圧Ｖｓとを比較器Ｃｏｍに入力し、この出力でタ
イミング発生用７リツプ７０ツブＦＦをリセットする。

また基準発振器Ｏ８Ｃの出力パルスでこの７リツプ７０
ツブＦＦは定期的にセットされている。

これらによって７リツプ７０ツブＦＦの出力（ンから電
流制御用Ｐ　Ｗ　Ｍ出力が得られる。

ステップモータＭのインダクタンスＬが小さい時には、
モータ電流Ｉの立ち上がり、立ち下がりが速いため、第
８図（、）に示す７リツプ７０ツブＦＦのＳ入力に基準
発振器Ｏ８Ｃよりパルスが入力されると、第８図（ｃ）
に示すＱ出力が″′Ｈ″Ｈ″なりて、トランジスタＴ「
がオン状態となり、コイルＣに電流が流れ始める。イン
ダクタンスＬが小さいため短時間で第８図（ｄ）に示す
ようにＩ＝Ｌに達し、この時比較器Ｃａｍの出力が”Ｌ
”となり、アリツブフロップＦＦのＲ入力がｆｆ１８図
（ｂ）のようになってリセットがかかった状態となり、
Ｑ出力が”Ｌ″、トランジスタＴｒがオフとなる。モー
タ電流Ｉは逆起電力の影響で徐々に減少して行き、■＝
１．どなった時点で、比較器Ｃｏｎの出力がＨ″となり
、アリツブフロップＦＦのリセットが解除され、セット
パルス待ちの状態となっている。

その後モータ電流■は更に減少し続け、１周期後の基準
発振器ＯＳＣのパルスによって再びＱ出力がＨ″、トラ
ンジスタＴｒがオンとなり、そ−タ電流■が流れ始める
。以下この状態が繰り返し行なわれる。この際モータ電
流ｒの周期は基準発振器Ｏ８Ｃのパルスの周期と同じで
ある。

次（こステップモータＭのインダクタンスＬが過大な時
には、モータ電流■の立ち下がり遅いため、第９図（ａ
）のように７リツプ７０γブＦＦのＳ入力に基準発振器
Ｏ３Ｃよりパルスが入力されると、第９図（ｅ）に示す
ようにＱ出力がＨ″となって、トランジスタ′ｒ「がオ
ン状態となり、コイルＣ（ニモータ電流■が第９図（ｄ
）に示すように流れ始める。

しかしインダクタンスＬが過大なためモータ電流Ｉの立
ち上がりが遅く、Ｓ入力の３周期口に人ってようや＜　
Ｉ＝１．に達し、この時比較器Ｃｏｍの出力がＬ”状態
となり、第９図（ｂ）に示すように７リツプ７０ツブＦ
ＦのＲ入力が”Ｌ″となってリセットがかかり、Ｑ出力
が″Ｌ″Ｌ″となり、トランジスタＴｒがオフとなる。

ここでモータ電流ｒは逆起電力の影響で徐々に減少して
行くが、インダクタンスＬが過大なため、Ｉ＝１．に達
するのが次のセットパルスのタイミングに間に合わず、
さらに次のセットパルスに至るまでモータ電流■は減少
し続ける。

そして７リツプ７０ツブＦＦのリセットが解除された後
で、入力されたセットパルスによってＱ出力は再び”Ｈ
”状態になり、モータ電流■が流れ出す。以下この状態
が繰り返されるが、ｔＰＪ９図からも分かるように、基
準発振器Ｏ３Ｃの周期に比べてモータ電流■の周期は艮
くなっている。この場合はチョッピング動作が正常に動
作していないため、駆動回路を破壊する恐れがある。ま
たチョッピング周波数が低くなって可聴周波数帯域に入
ってくるため、ステップモータの騒音が大きくなるとい
う欠点があった。

この欠点を解消するためには第５図の定電圧電源４の電
圧値を、駆動回路に過大なインダクタンスＬを持つステ
ップモータＭが接続されても、ＰＷＭ制御を安定動作さ
せるのに必要な電流の立ち上がり、立ち下がりを得られ
るだけの高い電圧値に設定することが容易に考えられる
。

しかしながら、電流増幅部３に使用している電力用素子
の耐圧制限によって電源電圧を上げられない場合があり
、又制限内であっても電源電圧が高いと損失が大きくな
り、発熱等を引き起こすという問題がある。

［発明の目的］本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、その目
的とするところはステップモータの騒音や、ドライバ素
子の破壊を防いだステップモータ駆動回路を提供するに
ある。

［発明の開示１本発明は一定電圧のステップモータの駆動電圧を供給す
る定電圧を供給する定電圧電源と、入力された指令パル
スに応じてステップモータを駆動するのに必要な駆動４
３号を作成する分配器と、モータ電流を一定に制御する
ために必要な制御信号を作り出すＰＷＭ電流制御部と、
その制御信号を入力としてステップモータに必要な電流
値にまでモータ電流を増幅する電流増幅部とからなるス
テップモータ駆動回路において、ＰＷＭ電流制御部の出
力に現れるチョッピング周波数を監視し、変化があれば
ＰＷＭ電流制御部にモータ電流を遮断する信号を与える
チョッピング周波数判別回路と、そのチョッピング周波
数判別回路の動作を電源投入時により一定のタイミング
のみに限る信号をチョッピング周波数判別回路に与える
タイマ回路とを備えたことを特徴とする。

以下本発明を実施例により説明する。

ｆｆＮ図は本発明の実施例の回路を示しており、この実
施例回路では第５図の定電圧電源４、分配器１、ＰＷＭ
電流制御部２、電流増幅部３に加えて、タイマ回路５、
チョッピング周波数ｆｑ別回路６よりなり、チョッピン
グ周波数判別回路６の動作はＰ　Ｗ　Ｍ電流制御部２で
変調された相信号Ａ２、Ａ２、Ｂ２、Ｂ２を入力とし、
それらの周波数が第９図（ｅ）のＱ出力のように基準周
波数より低くなった場合に、モータ電流遮断指令ＣＰを
ＰＷＭ電流制御部２に与え、ステップモータＭのモータ
電流ｒを強制的にゼロとする。

またこのチョッピング周波数判別回路６は電源スィッチ
ＳＷの投入に応じた電源電圧の立ち上がりをトリがとす
るタイマ回路７によって電源投入時より一定の期間だけ
判別機能をもつようになっており、その後はこの一定期
間に得られた判別結果を保持する機能を持つ。これは高
速回転時や、ステップモータの共振領域で駆動回路を使
用した際には必ずモータ電流遮断指令ＣＰが出て、適性
インダクタンスを有するステップモータでさえも駆動で
きないという状態が起こるためで、これを避けるために
判別期間を電源のオン時から一定期間だけに限定し、そ
の間は指令パルスを入力しないホールディング状態とし
て判別するのである。

ｍ２図は本実施例の具体回路を示しており、具体回路で
は分配器１及びＰＷＭ電流制御部２は８０８社Ｍ（Ｌ２
９７）のステップモータコントロール用ＩＣ８と、同じ
＜　ＳＧＳ社製（Ｌ２９Ｂ）のＩＣで、２相分のトラン
クス７８１９７７回路を内蔵した増幅器用ＩＣ９とを用
い、これら２種の■Ｃ８，９と若干の外付は部品により
定電流型ステップモータの駆動回路を構成している。

そしてタイマ回路５は単安定マルチバイブレータ（７４
ＬＳＩ２３）用ＩＣＩ　２と若干のＣＲ部品からなり、
チョッピング周波数判別回路６は４つのＮ　Ａ　Ｎ　Ｄ
デート１０８〜１０ｄと２つのＡＮＤデー）ｌｌａ、Ｉ
ｌｂとからなる。

次にこの具体回路を第３図、第４図のタイｌ、チャート
に基づいて説明する。

第３図は正常動作時、第４図はＰＷＭ制御のチ３ッピン
グ周波数に異常が起こった場合を示しており、ステップ
モータコントロール用ＩＣ８から出力される）−）　Ｗ
　Ｍ制御イご号Ａ−Ｄ＜第３図又はｆ５４図（ｅ）〜（
１＋）＞の合成波形である信号Ｇ＜第３図又は第４図（
ｉ）〉はタイマ回路５で作られる信号Ｆ＜第３図又は１
４図（ｄ）〉とでＮＡＮＤデート１０ｂにより否定１愉
Ｊ！Ｐ積が演抹される。このＮＡＮＤデートｉｏｂの出
力が信号Ｈ＜第３図又は第４図（ｊ）〉で、この信号１
１が第４図（ｊ）に示すようにアクティブ”Ｌ”の信号
を含むときには、次段のＮΔＮＤデー）　１０ｃ、１０
ｄで構成されたＲ３７リツプ７０・ノブＦＦ、の状態が
反転し、その出力ＩがｆｐＪ４図（ｋ＞のようにＬ、″
どなる。また信号Ｈが”ｌ］″のまま変化しなければ、
第３図（ｋ）に示すように出力■もＨ”状態を保持する
。

尚第３図又は第４図（ｃ）に示す信号Ｅによってタイマ
回路５のトリ〃とチョッピング周波数判別回路６の最終
段のＲＳ　７１７７プ７０ツブＦＦ、のリセットが第３
図又は第４図（、）に示す５Ｖ電源及び第３図又は第４
図（う）に示す＋Ｖｃ電源の安定した後にかかるように
時［ｌｌ′ｌ遅れを持たせである。

出力■はＩＣ８のＥＮＥＢＬＥ端子に接続されており、
このＥＮＥＢＬＥ端子は入力が”Ｈ″の時ＰＷＭ制御を
動作させ、”Ｌ”のときにはＰＷＭ制御信号Ａ　−Ｄを
総てＬ″とする機能を持っている。

以上のようにして、電源投入後数秒間の内にＰＷＭ制御
の周波数を検出判断し、異常があればモータ電流を遮断
することができるのである。

［発明の効果１本発明は上述のように構成したステップそ一タ駆動回路
において、ＰＷＭ電流制御部の出力に現れるチョッピン
グ周波数を監視し、変化があればＰＷＭＴｉ流制御ｉ流
部１１１部電流を遮断する信号を与えるチョッピング周
波数判別回路と、そのチョッピング周波数Ｍ荊回路の動
作を電源投入時により一定のタイミングのみに限るイシ
号をチョッピング周波数判別回路に与えろタイマ回路と
を備えたので、自己インダクタンスの過大なステップモ
ータを接続した場合、チョッピング周波数の低下を自動
的に検出してモータ電流を遮断しステップモータの駆動
を停止させることができ、自己インダクタンスの過大な
ステップモータを接続した場合に起こるチョッピング周
波数の低下や不安定性が原因となるステップモータの騒
音や、ドライバ素子の破壊を防ぐことができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１の回路購成図、第２図は同上
の具体回路図、ｉｐ３図、第４図は同上の動作説明用の
タイムチャート、ｔＩＳ５図は従来例の回路購成図、第
６図は同上の動作説明用のタイムチャート、第７図は同
上の動作説明用の回路図、第８図、ＰｆＳｓ図は第６図
回路の動作説明用のタイムチャートである。Ｐ・・・指令パルス、Ｍ・・・ステップモータ、ＣＰ・
・・モータ電流遮断指令、１・・・分配器、２・・・Ｐ
ＷＭ電流制御部、３・・・電流増幅部４・・・定電圧電
源、５・・・タイマ回路、６・・・チョッピング周波数
判別回路である。代理人　弁理士　石　１）侵　七Ｉ」・・・指令パルスＭ・・・ステップモータＣＦ’・・・そ−タ電ｔｌｌ運断指令１・・・う１配２蓼２・・・１３ＷＭ電流制御部：（・・・電流増幅部４・・・定電１〕：、電〆５・・タイマ回路６・・チ）ツビング周波数ｒＯ川間路第１図第３図第４図第５図第８図手続補正書く自発）昭和６３年ＩＪ１７日昭和６１年特許願第２７２１８２号２、発明の名称ステップモータ駆動回路３、補正をする者事件との関係　　特許出願人１ｔ　　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（
５８３）松下電工株式会社代表者　　　藤　　　井　　　貞　　　夫４、代理人郵便番号　５３０住　所　大阪市北区梅田１丁目１２＃１７号５、補正命
令の日付　　自　発６、補正により増加する発明の数　なし７、補正の対象
　　明細書８、補正の内容本願明＃ｌｌｌ害の第３頁第６行目の「コイルに流す」
の次の「の」の１字を削除しまず。Ｍ、、　Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一定電圧のステップモータの駆動電圧を供給する
定電圧を供給する定電圧電源と、入力された指令パルス
に応じてステップモータを駆動するのに必要な駆動信号
を作成する分配器と、モータ電流を一定に制御するため
に必要な制御信号を作り出すＰＷＭ電流制御部と、その
制御信号を入力としてステップモータに必要な電流値に
までモータ電流を増幅する電流増幅部とからなるステッ
プモータ駆動回路において、ＰＷＭ電流制御部の出力に
現れるチョッピング周波数を監視し、変化があればＰＷ
Ｍ電流制御部にモータ電流を遮断する信号を与えるチョ
ッピング周波数判別回路と、そのチョッピング周波数判
別回路の動作を電源投入時により一定のタイミングのみ
に限る信号をチョッピング周波数判別回路に与えるタイ
マ回路とを備えたことを特徴とするステップモータ駆動
回路。