專利名稱：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進(jìn)行1-2相勵(lì)磁的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
在具有被稱為A相和B相的2個(gè)繞組的2相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)前在進(jìn)行1-2相勵(lì) 磁方式的控制的情況下，流過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相的電流的組合為8個(gè)，如圖7所示，進(jìn)行依 次切換該8步(設(shè)為步0 7)的控制。此時(shí)，通過使A相和B相的線圈錯(cuò)開相位而依次從步0至7為止進(jìn)行切換，從而電 動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，在停止時(shí)，各相在從步0至7的任意一個(gè)狀態(tài)下停止。在使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的情況 下，需要流過用于產(chǎn)生與負(fù)載對應(yīng)的扭矩的驅(qū)動(dòng)電流，但如果在停止中也流過相同電流，則 成為電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的原因。因此，在停止中，進(jìn)行切換為低于驅(qū)動(dòng)電流的保持電流(圖7的虛 線)的控制。例如，在圖8中，說明用于針對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的A相線圈而進(jìn)行上述控制的勵(lì)磁電路 100。對于B相線圈，雖然省略其說明，但與例示的電路相同。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸入為用于決定電流切換定時(shí)的“脈沖”信號、用于決定旋轉(zhuǎn)方向的 “方向”信號、用于切換為驅(qū)動(dòng)電流或保持電流的“CH/CD”信號，它們從未圖示的控制電路 (執(zhí)行控制程序的CPU等)輸出。上述脈沖信號和方向信號輸入至3位的計(jì)數(shù)器110中，方向信號使該計(jì)數(shù)器110 切換為遞增、遞減。從計(jì)數(shù)器110輸出表示與所述步0 7對應(yīng)的電流值的3位信號，該輸 出向譯碼器120的A C端口輸入。另外，向譯碼器120的D端口輸入1位的所述CH/⑶信號。譯碼器120根據(jù)圖9所示的對應(yīng)關(guān)系，將輸入的合計(jì)4位信號變換為作為電流指 令值的8位信號。通過對該譯碼器120的變換方式進(jìn)行變更，可以變更步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng) 模式。譯碼器120的輸出通過D/A變換器130變換為模擬值，向下一級的誤差放大器140 的+端子輸入。向誤差放大器140的-端子輸入的電流FB，由與A相線圈4串聯(lián)連接的電 流檢測單元182檢測出。誤差放大器140對+端子和-端子的輸入進(jìn)行比較，將與上述比 較后的二個(gè)電流值之差對應(yīng)的信號輸入至PWM發(fā)生裝置150。在PWM發(fā)生裝置150中，還從三角波產(chǎn)生裝置160輸入三角波，與來自誤差放大器 140的信號進(jìn)行比較，如果來自誤差放大器140的信號較大，則輸出ON信號，如果較小則輸 出OFF信號，其中，所述三角波是以均勻周期反復(fù)進(jìn)行向上和向下的斜率絕對值相等的變 化的電壓信號。該0N/0FF信號成為驅(qū)動(dòng)最末級的驅(qū)動(dòng)電路即線圈4的H橋電路180的各 FETa FETd的信號。H橋電路180具有FETa及二極管183，它們并聯(lián)地設(shè)置在A相線圈4的一端部和 電源V之間；FETb及二極管184，它們并聯(lián)地設(shè)置在A相線圈4的一端部和接地之間；FETc 及二極管185，它們并聯(lián)地設(shè)置在A相線圈4的另一端部和電源V之間；FETd及二極管186，它們并聯(lián)地設(shè)置在A相線圈4的另一端部和接地之間；以及電流檢測單元182，其與A相線 圈4的端部側(cè)串聯(lián)。另外，二極管183以容許從A相線圈的一端部至電源側(cè)通電的朝向連 接，二極管184以容許從接地至A相線圈的一端部側(cè)通電的朝向連接，二極管185以容許從 A相線圈的另一端部至電源側(cè)通電的朝向連接，二極管186以容許從接地至A相線圈的另一 端部側(cè)通電的朝向連接。來自PWM發(fā)生裝置150的0N/0FF信號直接輸入至FEh及FETd，來自PWM發(fā)生裝 置150的0N/0FF信號經(jīng)由NOT電路171、172輸入至FETb及FETc。另外，在圖7的步0、1、2中，線圈電流向圖8的F方向流動(dòng)，此時(shí)，F(xiàn)ETa、FETd反復(fù) 0N/0FF而控制電流值。另外，在FETa、FETd反復(fù)0N/0FF中的OFF時(shí)，電流通過FETb、FETc 的二極管184、185而向返回電源的方向流動(dòng)。由此，此時(shí)，為了抑制二極管發(fā)熱，使FETb、 FETc 為 0N。在步3、7中，如圖7所示，電流的指令值為80H，這表示電流值為0[A]。此時(shí)， FETa FETd的電流被控制為以F方向和其反方向交替流動(dòng)，平均電流為0[A]。在步4、5、6中，電流方向?yàn)镕的反方向。S卩，F(xiàn)ETb、FETc反復(fù)0N/0FF，在FETb、FETc 為OFF時(shí)，使FETa、FETd為ON而控制電流值。電流方向和FET的ON、OFF的關(guān)系如圖10所示。圖10 (A)示出步0、1、2中的電 流變化，圖10(B)示出步3、7中的電流變化，圖10(C)示出步4、5、6中的電流變化，在各步 中，在線圈4的電流的斜率向正方向變化時(shí)，F(xiàn)EI~a、FETd變?yōu)?N，在向負(fù)方向變化時(shí)，F(xiàn)EI^c、 FETb變?yōu)镺N。該斜率由施加在線圈4上的電壓決定，但由于該電壓為電源電壓，所以成為 大致相同的斜率。該斜率所表示的電流變化量，無論通過所述驅(qū)動(dòng)電流和停止電流切換所 產(chǎn)生的指令電流是大還是小，都是相同的，從而成為鐵損的原因。即，即使為了抑制電動(dòng)機(jī) 發(fā)熱而使停止中的電流值降低，雖然可以減少電流值導(dǎo)致的銅損，但無法抑制鐵損，因此， 存在產(chǎn)生發(fā)熱的問題。因此，為了解決鐵損的問題，圖11所示，提出了另一種改進(jìn)的勵(lì)磁電路200(例如， 參照專利文獻(xiàn)1)。該勵(lì)磁電路200與勵(lì)磁電路100的不同點(diǎn)在于，具有譯碼器220，其在勵(lì)磁電路 100的譯碼器120上增加了新輸出Pl、P2 ；AND電路271，其輸入來自PWM發(fā)生裝置150的 輸出和譯碼器輸出P1，并向FETa輸出；NOT電路272，其將該AND電路271的輸出反轉(zhuǎn)并向 FETb輸入；NOT電路273，其將來自PWM發(fā)生裝置150的輸出反轉(zhuǎn)；AND電路274，其輸入來 自NOT電路273的輸出和譯碼器輸出P2，并向FEI1c輸入；以及NOT電路275，其將該AND電 路274的輸出反轉(zhuǎn)并向FETd輸入。圖12是表示譯碼器220的與A D端口的各種輸入碼對應(yīng)的輸出的對應(yīng)表圖。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中的ripple信號(至D的輸入碼)為“0”，相對于該輸入，譯碼器220 的P1、P2輸出為“1”。由此，在上述邏輯電路結(jié)構(gòu)的情況下，由于最末級的AND電路271、 274使PWM信號直接通過，所以所有FETa FETd反復(fù)進(jìn)行0N/0FF。如果如圖13所示，在FETa、FETd為ON、FETb、FETc為OFF時(shí)，電流沿箭頭Fl方向 流動(dòng)，則如圖13(B)所示，在FETa、FETd成為OFF, FETb,FETc成為ON時(shí)，電流如箭頭Bl所 示，從接地(GND)向電源(Vcc)流動(dòng)(下面，將交替得到圖13㈧⑶的狀態(tài)的情況稱為通 ?？刂苹虻谝豢刂?。
另外，在電動(dòng)機(jī)停止中，ripple信號為“1”，與此相對，譯碼器220在電流為+方 向(OUT輸出為C0H、Ε0Η)時(shí)，輸出Pl =“1”、P2 =“0”，另外，在電流為0(0UT輸出為80H) 時(shí)，輸出Pl =“0，，、P2 =“0”，在電流方向?yàn)?方向時(shí)(OUT輸出為40H、20H)時(shí)，進(jìn)行Pl = “0，，、P2 =“1” 的輸出。在電流為+方向時(shí)，即在圖14(A)中Pl =“l(fā)”，F(xiàn)ETa和FETb反復(fù)0N/0FF，但由于 P2 = “0”，所以FETc固定為OFF, FETd固定為ON。如圖14(A)所示，在FETa為0N、FETb為OFF時(shí)，電流以Fl的朝向流動(dòng)，但在FETa 為0FF、FETb為ON時(shí)，如圖14 (B)所示，電流并不返回電源，而是通過FETb、FETd，以箭頭B2 的方式回流。此時(shí)，由于沒有施加如圖13⑶所示的妨礙電流流動(dòng)的逆向電壓，所以電流的 減少如圖15所示，非常平穩(wěn)。電流的變化量(電流紋波)與圖10相比非常小(下面，將其稱為“紋波消除控制” 或第二控制)。由此，由于電動(dòng)機(jī)的鐵損所產(chǎn)生的發(fā)熱較小。專利文獻(xiàn)1 日本特開2009-095148號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，對于該紋波消除(ripple off)控制，存在下述問題，即，在紋波消除控制和 通?？刂葡嗷デ袚Q時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作。該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)作的原因在于，在切換時(shí)電動(dòng)機(jī)電流暫時(shí)變動(dòng)，這也成為下 述情況的原因，即，在紋波消除控制和通?？刂浦g切換時(shí)，即使在從D/A變換器130向誤 差放大器140輸入的電流指令值保持固定的情況下，誤差放大器140的輸出值也會(huì)不同。例如，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)停止的情況下，在通?？刂浦校S持在該停止位置的步中的電 流指令值，在電動(dòng)機(jī)電流一定的狀態(tài)時(shí)，誤差放大器輸出大致為0。即，PWM信號的ON和OFF 的比例相同。由于電動(dòng)機(jī)電流在PWM為ON時(shí)的電流上升度和OFF時(shí)的電流減少度的斜率 相同，所以成為上述狀態(tài)(參照圖16)。另一方面，在紋波消除控制的情況下，由于PWM為OFF時(shí)的電流減少度的斜率與ON 時(shí)相比平緩，所以如果使各FET的0N/0FF時(shí)間比例相同，則電流增加。因此，為了將電流保 持固定而進(jìn)行動(dòng)作，誤差放大器成為負(fù)㈠值，以減少ON比例(圖17)。在從通?？刂葡蚣y波消除控制切換時(shí)，各FET的0N-0FF狀態(tài)立刻切換，誤差放大 器輸出也開始從0切換至負(fù)(-)值，但由于存在響應(yīng)時(shí)間所導(dǎo)致的延遲，所以不會(huì)立刻切 換。在從0至負(fù)值的變化期間，無論是否為紋波消除狀態(tài)，PWM信號的ON寬度都過大，所以 電流急劇增加。然后，雖然如果誤差放大器切換至負(fù)值，則電流也復(fù)原，但是在該急劇增加 的電流變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作(圖18的S)。此外，從通?？刂浦良y波消除控制的切換，大多在電動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止的狀態(tài)下進(jìn)行。 即，雖然在維持任意步的狀態(tài)下進(jìn)行控制切換，但在這樣步?jīng)]有變動(dòng)的情況下，如果如上述 所示電流產(chǎn)生急劇變化，則與另一側(cè)的B相線圈之間的勵(lì)磁狀態(tài)的平衡破壞，電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn) 生微小的動(dòng)作。另外，在從紋波消除控制向通?？刂魄袚Q時(shí)也會(huì)產(chǎn)生同樣的問題(圖19的D)。本發(fā)明的目的在于抑制切換時(shí)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的誤動(dòng)作。技術(shù)方案1所記載的發(fā)明是一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其具有H橋電路，該H橋電路具有配置在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的線圈的一端部和電源之間的第一開關(guān)元件、配置在所述線 圈的一端部和接地之間的第二開關(guān)元件、配置在所述線圈的另一端部和所述電源之間的第 三開關(guān)元件、配置在所述線圈的另一端部和接地之間的第四開關(guān)元件；以及驅(qū)動(dòng)電路，其控 制各開關(guān)元件的0N/0FF，所述驅(qū)動(dòng)電路具有電流檢測單元，其檢測所述線圈的電流；誤差 放大器，其與用于決定流過所述線圈的電流值的電流指令值、和利用所述電流檢測單元得 到的電流值之差對應(yīng)，進(jìn)行信號輸出；以及開關(guān)信號生成單元，其基于所述誤差放大器的信 號輸出，生成用于決定ON和OFF的比例的開關(guān)信號，所述驅(qū)動(dòng)電路擇一地執(zhí)行下述第一控 制和第二控制而進(jìn)行所述線圈的1-2相勵(lì)磁，所述第一控制基于所述開關(guān)信號，對所述第 一及第四開關(guān)元件進(jìn)行0N/0FF的切換，并且，以與所述第一及第四開關(guān)元件的0N/0FF反 轉(zhuǎn)的狀態(tài)，對所述第二及第三開關(guān)元件進(jìn)行0N/0FF的切換，所述第二控制基于所述開關(guān)信 號，對所述第一和第二開關(guān)元件以彼此反轉(zhuǎn)的狀態(tài)進(jìn)行0N/0FF的切換，并且，將所述第三 開關(guān)元件保持OFF、將所述第四開關(guān)元件保持0N，該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特征在于，在所述第一控制和所述第二控制切換時(shí)，進(jìn)行所述第 三控制，該第三控制將所述第一及第三開關(guān)元件固定為0FF，將所述第二及第四開關(guān)元件固 定為0N，并且，與由于切換而所述誤差放大器產(chǎn)生的輸出增加或減少相應(yīng)地，使電流指令值 暫時(shí)增加或減少，并向所述誤差放大器輸入。發(fā)明的效果根據(jù)技術(shù)方案1所記載的發(fā)明，由于存在第三控制，其在通?？刂坪图y波控制切 換時(shí)，將第一及第三開關(guān)元件固定為0FF，將第二及第四開關(guān)元件固定為0N，并且，與通過 切換而所述誤差放大器產(chǎn)生的輸出增加或減少相應(yīng)地，使電流指令值暫時(shí)增加或減少，并 向所述誤差放大器輸入，所以可以避免誤差放大器中的由于反饋導(dǎo)致的響應(yīng)延遲的影響， 可以消除開關(guān)元件伴隨著控制切換而產(chǎn)生的占空比切換的延遲，因此，可以防止電動(dòng)機(jī)的 誤動(dòng)作。


圖1是表示與本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置連接的步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2是表示將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的線圈和電源裝置相連接的勵(lì)磁電路的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成圖。圖3是表示至譯碼器的輸入碼、與從譯碼器輸出的電流指令值及信號PI、P2之間 的對應(yīng)關(guān)系的表。圖4是表示驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行的控制的流程圖。圖5是表示從通?？刂葡蚣y波消除控制切換中的誤差放大器輸出、電動(dòng)機(jī)電流、 電流指令值的變化的線圖。圖6是表示從紋波消除控制向通常控制切換中的誤差放大器輸出、電動(dòng)機(jī)電流、 電流指令值的變化的線圖。圖7是2相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在1-2相勵(lì)磁方式下的各步中的電流值的說明圖。圖8是現(xiàn)有的勵(lì)磁電路的結(jié)構(gòu)圖。圖9是表示與譯碼器的A D端口的各種輸入碼對應(yīng)的輸出的對應(yīng)表。圖10是表示電流方向和FET的0N、0FF之間的關(guān)系的線圖。(A)與步0、1、2對應(yīng)，⑶與步3、7對應(yīng)，(C)與步4、5、6對應(yīng)。圖11是其它的現(xiàn)有勵(lì)磁電路的結(jié)構(gòu)圖。圖12是表示譯碼器與A D端口的各種輸入碼對應(yīng)的輸出的對應(yīng)表。圖13(A)表示在針對H橋電路的各FET的通?？刂浦?，交替進(jìn)行的一側(cè)連接狀態(tài)， (B)表示另一側(cè)的連接狀態(tài)。圖14(A)表示在針對H橋電路的各FET的紋波消除控制中，交替進(jìn)行的一側(cè)連接 狀態(tài)，(B)表示另一側(cè)的連接狀態(tài)。圖15是表示紋波消除控制中的電流變化的線圖。圖16是表示通?？刂浦械娜遣ê透鶕?jù)PWM信號形成的電動(dòng)機(jī)電流波形的線圖。圖17是表示紋波消除控制中的三角波和根據(jù)PWM信號形成的電動(dòng)機(jī)電流波形的 線圖。圖18是表示從通?？刂葡蚣y波消除控制切換時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流的上升的說明圖。圖19是表示從紋波消除控制向通常控制切換時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流的上升的說明圖。
具體實(shí)施例方式(本發(fā)明的縫紉機(jī)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu))下面，基于圖1至圖6，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)裝置7具有勵(lì)磁電路10，其針 對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的A相及B相的各線圈4、5而分別設(shè)置；控制電路40，其通過各勵(lì)磁電路 10對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1進(jìn)行1-2相勵(lì)磁而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。(步進(jìn)電動(dòng)機(jī))步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1具有圓柱狀的轉(zhuǎn)子2，其與該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)，可以旋 轉(zhuǎn)；圓筒狀的定子3，其設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的周圍；以及線圈4、5，其卷繞在芯部3a、!3b上，通過由 后述的勵(lì)磁電路10進(jìn)行電流控制而被勵(lì)磁，變更/維持轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)角度，該芯部3a、!3b 在定子3的內(nèi)周部上向接近轉(zhuǎn)子2的方向凸出地設(shè)置。此外，各線圈4、5簡化地進(jìn)行了圖 示，但實(shí)際上分別由多個(gè)線圈構(gòu)成，它們在轉(zhuǎn)子2的周圍串聯(lián)且以均勻的間隔交替配置。轉(zhuǎn)子2為永磁體等磁性體，與未圖示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)而可旋轉(zhuǎn)地被 支撐。定子3為設(shè)置在轉(zhuǎn)子2周圍的圓筒狀的磁性材料(例如為鐵)，其內(nèi)周部設(shè)置有芯部 3a 3d，它們向接近轉(zhuǎn)子2的方向凸出地設(shè)置。線圈4、5是卷繞在芯部3a、!3b上的繞組，通過利用后述的勵(lì)磁電路10使電流流過 而被勵(lì)磁，作為電磁體起作用。此時(shí)，線圈4、5通過各勵(lì)磁電路10而由控制電路40進(jìn)行電 流控制，通過該控制而分別錯(cuò)開半個(gè)相位，以8步(形成步0 7 參照圖7)變化，由此，進(jìn) 行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。(步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置)下面，詳細(xì)說明步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置7。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置7對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)/停止以及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置7如圖1所示，具有兩個(gè)勵(lì)磁電路10、10，它們分別設(shè)置在步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)1的線圈4、5上，對流過線圈4、5的電流進(jìn)行控制；以及控制電路40，其進(jìn)行步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)1的驅(qū)動(dòng)/停止控制以及旋轉(zhuǎn)角度控制。此外，由于各線圈4、5的勵(lì)磁電路10均為相同結(jié)構(gòu)，所以僅對線圈4的勵(lì)磁電路10進(jìn)行說明。在圖2所示的勵(lì)磁電路10中，對于與上述勵(lì)磁電路200相同的結(jié)構(gòu)，標(biāo)注相同標(biāo)
號，省略重復(fù)說明。勵(lì)磁電路10具有H橋電路180，其具有作為第一和第二開關(guān)元件的FETa及FETb、 以及作為第三和第四開關(guān)元件的FETc及FETd，線圈4的一端部分別經(jīng)由該FETa及FETb而 與電源側(cè)和接地側(cè)連接，線圈4的另一端分別經(jīng)由該FETc及FETd而與電源側(cè)和接地側(cè)連 接；以及驅(qū)動(dòng)電路30，其通過對各FETa FETd的ON和OFF進(jìn)行控制，從而將流過該線圈4 的電流控制為一定電流。FETa FETd是所謂的3端子的場效應(yīng)晶體管，F(xiàn)ETa、FETb的一側(cè)電極與線圈4的 一端連接，F(xiàn)ETc、FETd的一側(cè)電極與線圈4的另一端連接。另外，F(xiàn)ETa、FETc的另一側(cè)電極 與電源側(cè)連接，F(xiàn)ETb、FETd的另一側(cè)電極與接地連接。即，由線圈4和FETa FETd構(gòu)成H 橋電路。另外，如上述所示，F(xiàn)ETa FETd經(jīng)由各種邏輯電路271 275與驅(qū)動(dòng)電路30的 PWM發(fā)生裝置150連接，在FETa FETd上分別并聯(lián)連接二極管183 186。此外，F(xiàn)ETa FETd可以雙方向通電。(驅(qū)動(dòng)電路)驅(qū)動(dòng)電路30具有計(jì)數(shù)器110，其接收由控制電路40輸出的脈沖信號和方向信 號，輸出3位的碼；譯碼器20，其根據(jù)來自計(jì)數(shù)器110的輸出碼和由控制電路40輸出的 ripple信號，輸出8位的電流指令值、和用于對FETa FETd的ON及OFF進(jìn)行控制的信號 Pl、P2 ；D/A變換器130，其將由譯碼器20產(chǎn)生的電流指令值變換為模擬值；電流檢測單元 182，其與線圈4直接連接；誤差放大器140，其以規(guī)定的增益輸出由電流檢測單元182檢測 出的電流值相對于電流指令值的偏差；三角波產(chǎn)生電路160，其以規(guī)定的頻率輸出三角波； 以及PWM輸出電路150，其以誤差放大器140的輸出超過三角波的比例作為ON比例，輸出作 為開關(guān)信號的PWM信號。上述PWM輸出電路150和三角波產(chǎn)生電路160作為開關(guān)信號生成單元起作用，即， 基于誤差放大器140的信號輸出，生成用于決定ON和OFF的比例的開關(guān)信號即PWM信號。另外，設(shè)置在PWM輸出電路150至各FETa FETd之間的各邏輯電路271 275 的連接配置，與上述的勵(lì)磁電路200相同。首先，詳細(xì)說明控制電路40。控制電路40進(jìn)行各種處理，這些處理用于進(jìn)行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)/停止控制及 旋轉(zhuǎn)角度的控制?？刂齐娐?0對計(jì)數(shù)器110輸出脈沖信號和方向信號，并且對譯碼器20 輸出ripple信號和POFF信號。脈沖信號是表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的步的轉(zhuǎn)變定時(shí)的信號，方向信號是表示步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)1的旋轉(zhuǎn)方向的信號。ripple信號是表示執(zhí)行作為第一控制的通?？刂坪妥鳛榈诙刂频募y波消除控 制中的哪一個(gè)的指令。此外，通?？刂剖窍率隹刂?，即，基于PWM信號，同時(shí)進(jìn)行FETa及FETd的0N/0FF 切換，并且，以與FETa及FETd的0N/0FF反轉(zhuǎn)的狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行FETb及FETc的0N/0FF切 換，具體地說，為上述圖13所示的控制。
另外，紋波控制是下述控制，S卩，基于PWM信號，對FETa和FETb以彼此反轉(zhuǎn)的狀態(tài) 進(jìn)行0N/0FF的切換，并且將FETc固定為OFF，將FETd固定為0N，具體地說，為上述圖14所 示的控制。POFF信號是用于執(zhí)行中間控制(第三控制)的信號，該中間控制是在從通?？刂?向紋波消除控制切換時(shí)、或從紋波消除控制向通常控制切換時(shí)存在的控制，使FETa及FETc 固定為OFF，使FETb及FETd固定為0N，并且與即將切換之前的電流指令值相應(yīng)地，將+方 向或-方向最大的電流指令值向誤差放大器140輸入。所述中間控制，例如在從通?？刂葡蚣y波消除控制切換時(shí)，通過將FETa及FETc固 定為OFF，將FETb及FETd固定為0N，從而使至此為止通電的線圈4所流過的電流成為向接 地側(cè)回流的狀態(tài)，成為由于沒有損耗而電流逐漸向0衰減的狀態(tài)(下面稱為自由狀態(tài))。并 且，在向自由狀態(tài)切換的同時(shí)，進(jìn)行下述控制，即，在從通?？刂葡蚣y波消除控制切換或從 紋波消除控制向通?？刂魄袚Q時(shí)，與誤差放大器140產(chǎn)生的輸出的增加或減少的變化相對 應(yīng)，使電流指令值暫時(shí)增加或減少。S卩，在進(jìn)行從通常控制向紋波消除控制切換的情況下，在切換時(shí)流過線圈4的電 流為正極性的情況下，誤差放大器140需要降低其輸出值而使得PWM信號的占空比降低，因 此，在中間控制中，電流指令值減少。此外，在該實(shí)施例中，輸出指令范圍內(nèi)的最小值(-方 向最大指令值)。另外，在切換時(shí)流過線圈4的電流為負(fù)極性的情況下，輸出指令范圍內(nèi)的 最大值(+方向最大指令值)。另外，在進(jìn)行從紋波消除控制向通常控制切換的情況下，在切換時(shí)流過線圈4的 電流為正極性的情況下，誤差放大器140需要增加其輸出值而使得PWM信號的占空比增加， 因此，在中間控制中，電流指令值增加。此外，在該實(shí)施例中，輸出指令范圍內(nèi)的最大值(+ 方向最大指令值)。另外，在切換時(shí)流過線圈4的電流為負(fù)極性的情況下，輸出指令范圍內(nèi) 的最小值(-方向最大指令值)。此外，一般地，從通?？刂葡蚣y波消除控制的切換(與其相反的切換也相同)是在 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1停止的狀態(tài)下進(jìn)行的。因此，根據(jù)停止位置對應(yīng)于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的步0 7中的哪一個(gè)，來確定切換時(shí)流過線圈4的電流極性。譯碼器20根據(jù)由計(jì)數(shù)器110產(chǎn)生的碼和由控制電路40輸出的ripple信號及POFF 信號，輸出8位的電流指令值和對各FET的0N/0FF模式進(jìn)行控制的信號P1、P2。ripple信 號是表示是否執(zhí)行紋波消除控制的信號，POFF信號是表示是否執(zhí)行中間控制的信號。都是 1位的信號，“ 0，，表示不執(zhí)行，“ 1”表示執(zhí)行。在圖3中，“ i ”表示通常控制的輸入內(nèi)容，“ i i ”表示紋波消除控制的輸入內(nèi)容。在圖3所示的輸入碼中，A、B、C是從計(jì)數(shù)器110輸出的3位碼，D是表示ripple 信號的值。譯碼器20的輸出大體劃分為POFF = 0的情況和POFF = 1的情況，在POFF = 0 的情況下，由于進(jìn)行與上述驅(qū)動(dòng)裝置200的譯碼器220相同的輸出，所以省略說明。另一方面，在POFF = 1的情況下，進(jìn)行執(zhí)行中間處理的輸出。具體地說，對應(yīng)譯碼 器20通過D/A轉(zhuǎn)換器130向誤差放大器140的輸出0UT，在通?？刂葡碌牟? 3中向紋 波消除控制切換的情況下，一律輸出00H(-方向最大指令值)，在通?？刂葡碌牟? 7中 向紋波消除控制切換的情況下，一律輸出FFH(+方向最大指令值)，在紋波消除控制下的步0 3中向通?？刂魄袚Q的情況下，一律輸出FFH(+方向最大指令值)，在紋波消除控制下 的步4 7中向通?？刂魄袚Q的情況下，一律輸出OOH(-方向最大指令值)。在POFF = 1的情況下，一律將輸出固定為Pl = 0、P2 = 0。由此，無論P(yáng)WM輸出 電路 150 是否輸出，都固定為 FETa = OFF、FETb = ON, FETc = ON、FETd = OFF。(驅(qū)動(dòng)裝置的控制)對于上述結(jié)構(gòu)，基于圖4所示的控制流程圖進(jìn)行說明。首先，⑴針對在通常控制一紋波消除控制切換的情況下，電流方向?yàn)?方向(圖 3的“i”步的情況)進(jìn)行說明。首先，如果從控制電路40向譯碼器20的輸入POFF輸入“1”(步驟Si)，則如圖 3的真值表所示，與至譯碼器20的輸入碼A、B、C、D無關(guān)地，從輸出PI、P2輸出“0” (步驟 S2)。由此，F(xiàn)ETa、FETc為OFF，斷開電源。該斷開電源的期間稱為“自由狀態(tài)”(參照圖5)。 在該自由狀態(tài)中，不從電源供給電流，流過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1的線圈4的電流在H橋電路180內(nèi) 回流，持續(xù)維持該值。然后，譯碼器20判定當(dāng)前的控制為“通?？刂啤边€是“紋波消除控制”。即，如果輸 入碼D為“0”，則為通?？刂?，如果為“ 1 ”，則為紋波控制，因此，如果進(jìn)行了輸入碼D的輸入 (步驟S； )，則譯碼器20根據(jù)輸入碼D的值判定當(dāng)前的控制(步驟S4)。其結(jié)果，如果判定為“通?？刂啤?，則譯碼器20判定電流方向?yàn)?方向還是-方向。 即，如果輸入碼A為“0”，則為+方向，如果為“1”，則為-方向，因此，如果進(jìn)行輸入碼A的 輸入(步驟SQ，則譯碼器20根據(jù)輸入碼A的值判定電流方向(步驟S6)。如果電流方向判定為+方向，則譯碼器20從指令輸出OUT輸出“00H”(_方向最 大指令值)(步驟S7 參照圖幻。此時(shí)，由于相對于指令輸出，電流不增加，所以誤差放大器 140的輸出向-方向增大，譯碼器20從指令輸出OUT持續(xù)輸出“00H”，直至與紋波消除控制 時(shí)的誤差放大器140的輸出值相同為止。此外，該持續(xù)時(shí)間優(yōu)選通過試驗(yàn)等求出誤差放大 器40成為與紋波消除控制時(shí)的輸出值相同的值位置所需的時(shí)間，從而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。然后，控制電路40將至輸入碼D的ripple信號切換至“ 1 ”(步驟S8)，并且將POFF 信號切換至“0”，從而進(jìn)行從自由狀態(tài)至紋波消除控制的切換(步驟S9)。此時(shí)，由于誤差放大器140的輸出值不變化，所以PWM信號也不變化。因此，由于 在向紋波消除切換時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流不變化，所以可以防止電動(dòng)機(jī)的誤動(dòng)作。此外，在電流方向?yàn)?方向的狀態(tài)下，在進(jìn)行通?？刂埔患y波消除控制切換的情 況下，在步驟S6的電流方向的判定中，將電流方向判定為-方向，譯碼器20從指令輸出OUT 輸出"FFH" (+方向最大指令值)(步驟S10)。下面，(2)針對紋波消除控制一通?？刂魄袚Q的情況下，電流方向?yàn)?方向(圖 3 ‘‘ii”的步的情況)進(jìn)行說明。至步驟Sl S4為止與(1)通?？刂埔患y波消除控制的情況相同。如果利用譯碼器20根據(jù)輸入碼D的值進(jìn)行當(dāng)前控制的判定(步驟S4)，則由于D =1，所以判定為“紋波消除控制”，譯碼器20對電流方向?yàn)?方向還是-方向進(jìn)行判定。然 后進(jìn)行輸入碼A的輸入(步驟Sll)，進(jìn)而根據(jù)輸入碼A的值判定電流方向(步驟S12)。在此情況下，電流方向判定為+方向，譯碼器20從指令輸出OUT輸出“FHT (+方 向最大指令值)(步驟S13)。此時(shí)，如圖6所示，由于相對于指令輸出而電流不減少，所以誤差放大器140的輸出向+方向增大，譯碼器20從指令輸出OUT持續(xù)輸出“FFH”，直至與紋波 消除控制時(shí)的誤差放大器140的輸出值相同為止。此外，該持續(xù)時(shí)間也優(yōu)選根據(jù)試驗(yàn)等適 當(dāng)?shù)卦O(shè)定。然后，控制電路40將至輸入碼D的ripple信號切換至“0” (步驟S14)，并且將 POFF信號切換至“0”，從而進(jìn)行從自由狀態(tài)至通?？刂频那袚Q(步驟S9)。此時(shí)，由于誤差放大器140的輸出值不變化，所以PWM信號也不變化。因此，由于 在向通常切換時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流不變化，所以可以防止電動(dòng)機(jī)的誤動(dòng)作。此外，在電流方向?yàn)?方向的狀態(tài)下進(jìn)行紋波消除控制一通?？刂频那袚Q的情況 下，在步驟S12的電流方向的判定中，將電流方向判定為-方向，譯碼器20從指令輸出OUT 輸出“00H”(-方向最大指令值)(步驟S15)。
權(quán)利要求
1. 一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其具有H橋電路，該H橋電路具有配置在步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 的線圈的一端部和電源之間的第一開關(guān)元件、配置在所述線圈的一端部和接地之間的第二 開關(guān)元件、配置在所述線圈的另一端部和所述電源之間的第三開關(guān)元件、配置在所述線圈 的另一端部和接地之間的第四開關(guān)元件；以及 驅(qū)動(dòng)電路，其控制各開關(guān)元件的0N/0FF， 所述驅(qū)動(dòng)電路具有 電流檢測單元，其檢測所述線圈的電流；誤差放大器，其與用于決定流過所述線圈的電流值的電流指令值、和利用所述電流檢 測單元得到的電流值之差對應(yīng)，進(jìn)行信號輸出；以及開關(guān)信號生成單元，其基于所述誤差放大器的信號輸出，生成用于決定ON和OFF的比 例的開關(guān)信號，所述驅(qū)動(dòng)電路擇一地執(zhí)行下述第一控制和第二控制而進(jìn)行所述線圈的1-2相勵(lì)磁， 所述第一控制基于所述開關(guān)信號，對所述第一及第四開關(guān)元件進(jìn)行0N/0FF的切換，并 且，以與所述第一及第四開關(guān)元件的0N/0FF反轉(zhuǎn)的狀態(tài)，對所述第二及第三開關(guān)元件進(jìn)行 0N/0FF的切換，所述第二控制基于所述開關(guān)信號，對所述第一和第二開關(guān)元件以彼此反轉(zhuǎn)的狀態(tài)進(jìn)行 0N/0FF的切換，并且，將所述第三開關(guān)元件保持OFF、將所述第四開關(guān)元件保持0N， 該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特征在于，在所述第一控制和所述第二控制切換時(shí)，進(jìn)行所述第三控制，該第三控制將所述第一 及第三開關(guān)元件固定為OFF，將所述第二及第四開關(guān)元件固定為0N，并且，與由于切換而所 述誤差放大器產(chǎn)生的輸出增加或減少相應(yīng)地，使電流指令值暫時(shí)增加或減少，并向所述誤 差放大器輸入。
全文摘要
本發(fā)明提供一種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，其目的在于防止電動(dòng)機(jī)的誤動(dòng)作。該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置執(zhí)行下述第一控制和下述第二控制，該第一控制基于開關(guān)信號，使第一及第四開關(guān)元件和第二及第三開關(guān)元件反轉(zhuǎn)而進(jìn)行切換，該第二控制基于開關(guān)信號，使第一及第二開關(guān)元件反轉(zhuǎn)，將第三開關(guān)元件固定為OFF，將第四開關(guān)元件固定為ON，在該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置中，在進(jìn)行兩個(gè)控制切換時(shí)，進(jìn)行第三控制，即，將第一及第三開關(guān)元件固定為OFF，將第二及第四開關(guān)元件固定為ON，并且與通過切換而在誤差放大器中產(chǎn)生的輸出增加或減少相應(yīng)地，使電流指令值暫時(shí)增加或減少，并向誤差放大器輸入。
文檔編號H02P8/24GK102088268SQ20101058191
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者稻田昭夫 申請人:Juki株式會(huì)社