JP7419755B2 - 駆動回路 - Google Patents
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Description
ステッピングモーターのモーターコイルの第1端及び第2端にそれぞれ接続されて当該モーターコイルの電流経路となる第1配線及び第2配線と、
前記第1端及び前記第2端における電圧を計測する計測部と、
前記第1配線及び前記第2配線における通電の可否を切り替える切替部と、
検出部と、
を備え、
前記切替部は、計測された前記第1端及び前記第2端における各電圧の所定の重み付け平均に基づいて供給電圧を測定することで前記通電を全て禁止するか否かの切り替えを行い、
前記検出部は、
第3端が接地された第1抵抗素子と、
前記第1配線に一端が接続され、前記第1抵抗素子の前記第3端とは反対側の第4端に他端が接続された第2抵抗素子と、
前記第2配線に一端が接続され、前記第4端に他端が接続された第3抵抗素子と、
を有し、
前記計測部は、前記検出部における前記第4端の電圧を計測する
ことを特徴とする駆動回路である。
前記切替部は、前記第4端の電圧が所定の第1判定電圧未満の場合に前記通電を禁止することを特徴とする。
前記切替部は、前記通電を全て禁止している間に、前記第4端の電圧が所定の基準期間以上続けて前記第1判定電圧以上となった場合には、前記通電を可能とすることを特徴とする。
前記切替部は、前記通電を全て禁止している間に前記第4端の電圧が前記第1判定電圧より高い第2判定電圧以上となった場合には、前記通電を可能とすることを特徴とする。
所定の設定時間を計数してタイミング信号を生成するタイミング設定部を備え、
前記切替部は、前記タイミング信号に同期して前記通電の可否の切り替えを行い、
前記計測部は、前記タイミング信号に基づいて前記計測の結果を前記切替部に出力する
ことを特徴とする。
前記検出部は、前記第1抵抗素子と並列に、前記第4端と接地面とをつなぐキャパシターを備えることを特徴とする。
前記検出部は、アノードが前記第4端に接続され、カソードが定電圧部に接続されたダイオードを備え、
前記定電圧部の電圧は、前記計測部の動作に係る所定の基準電圧以下である
ことを特徴とする。
前記計測部の計測結果に基づいて前記切替部の切り替えを制御する制御部を備えることを特徴とする。
図1は、本実施形態の駆動回路1の構成を説明する図である。
A相の端から切替素子S1、シャント抵抗RS1を介して接地面につながる電流経路(経路R1(図2参照))が第1配線であり、AB相の端から切替素子S2、シャント抵抗RS1を介して接地面につながる電流経路(経路R2(図2参照))が第2配線である。
ユニポーラー型のステッピングモーターMでは、A相、B相、AB相、BB相の順に電圧を印加して電流を流すことで、ローターを回転させていくことができる。また、コイルMAとコイルMBとには同時に電圧が印加されてよく、例えば、ここではA相+B相、B相+AB相、AB相+BB相、BB相+A相の順で電圧が印加されて(通電のパターンを切り替えて)ローターを回転させる。各相への電圧印加有無は、上述のように切替素子S1~S4により行われる。
供給電圧Vpの電力供給が停止されたり、駆動回路1の動作が開始されてから供給電圧Vpからの電圧供給が開始されたりすると、供給電圧は、供給電圧の供給装置の特性や、電流回路内の寄生容量などの影響を受けて、過渡期を伴って低下又は上昇する。例えば、切替素子S1がオンされている場合、電力供給の停止後、図4(a)に示す電圧の低下に伴って、図4(b)に示す点n5(すなわち、経路R1及びR2)を流れる電流が漸減する。上記のようにPWM制御を電流値(電流値に対応する点n1、n2、すなわちシャント抵抗RS1の電圧値)により行う場合、制御中に駆動電圧が小さくなっていくと、切替素子S1がオフされる時間が短くなってゆき、タイミングtdにおいて基準電圧Vth以下となると、電流値が切替の基準電流値Ithに到達せずに切替素子S1がオフされず、連続的に電流が流れることになる。
励磁可否判定部101は、切替許可信号ENA及び計測部30から得られた監視電圧に基づいて、切替素子S1~S4をオンさせてよい(励磁してよい)か否かを判定する。切替許可信号ENAがオフの場合には、切替素子S1~S4のオンを禁止する信号が励磁切替駆動部102に出力される。また、上述のように、供給電圧が低く、監視電圧が第1基準値に対応する判定電圧(第1判定電圧)の値よりも低くなった場合にも、切替素子S1~S4のオン(通電)を全て禁止する信号が励磁切替駆動部102に出力される。切替許可信号ENAがオンかつ監視電圧が判定電圧以上である場合には、切替素子S1~S4のオンを許可する信号が励磁切替駆動部102に出力される。判定電圧は、切替設定部12が基準信号REFなどに基づいて定められる。基準信号REFには、直接判定電圧の値に係る情報が含まれていてもよいし、切替設定部12が予め判定電圧の設定データを保持し、基準信号REFと設定データとを参照して適切な判定電圧を設定してもよい。
励磁可否判定処理が開始されると、CPU111は、計測部30から監視電圧値を取得する(ステップS101)。なお、監視電圧値を取得するタイミングはタイミング設定部13からのタイミング信号に応じて定められてもよいし、前の処理の終了から所定時間経過後などに行われてもよい。タイミングを厳密にそろえる必要がない場合には、ステップS101の処理が開始されてから最初に取得される監視電圧値を取得すればよく、計測部30による監視電圧値の出力頻度は適宜な時間間隔に設定されていてもよい。
図7(a)に示す変形例1の励磁可否判定部101aの処理は、CPU111ではなく、論理回路でなされる。励磁可否判定部101aは、比較器Cp101と、論理積回路Lm101を有する。比較器Cp101は、計測部30の出力と判定電圧とを比較した結果を出力する。論理積回路Lm101は、比較器Cp101の比較結果と、切替許可信号ENAの論理積をとって結果を出力する。判定電圧は、例えば、切替設定部12などが調整、設定してもよい。
これにより、簡易な構成で容易かつ確実に供給電圧を計測することができ、計測値に基づいて速やかに切替素子S1~S4の動作制御、特に、低電圧時の動作を中止させることができる。
このように、通電の切り替え(オン)に係る動作と計測結果の取得とのタイミングを適切に調整することで、通電オン時のスパイクノイズなどの影響を回避しつつ速やかに低電圧などの電圧供給異常に乗じた異常を特定し、対応してPWM動作などの停止を可能とすることができる。
すなわち、計測部30の計測可能外の電圧をダイオードD25と定電圧部とで吸収することができるので、計測部30に計測範囲外の電圧が入力するのを避けることができるので、計測部30の誤計測、劣化や損傷などを防ぐことができる。
例えば、上記実施の形態では、計測部30の計測結果を切替部11が取得し、励磁可否判定部101が励磁可否(通電禁止の要否)の判定を行って制御信号を励磁切替駆動部102に出力したが、切替部11が励磁可否判定部101を有さなくてもよい。この場合、駆動回路1から計測部30の結果が駆動回路1の外部に出力されて、外部で当該結果を切替許可信号ENAに反映させる処理が行われ、計測部30の結果に基づく励磁可否が設定された切替許可信号ENAが駆動回路1の切替部11(励磁切替駆動部102)に入力される。切替部11(励磁切替駆動部102)は、この切替許可信号ENAにより、供給電圧の間接的な計測値に基づいてPWM動作の可否(禁止要否)を定めることができる。
その他、上記実施の形態で示した構成、信号経路、処理内容及び処理手順などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更可能である。
10 制御基板
11 切替部
12 切替設定部
13 タイミング設定部
20、20a 検出部
30 計測部
101、101a、101b 励磁可否判定部
102 励磁切替駆動部
111 CPU
A1、A2 増幅部
C24 キャパシター
Cp1、Cp2、Cp101 比較器
D25 ダイオード
F ヒューズ
Ith 基準電流値
Iu 上限値
Lm101 論理積回路
M ステッピングモーター
MA、MB コイル
R21 第1抵抗素子
R22 第2抵抗素子
R23 第3抵抗素子
RS1、RS2 シャント抵抗
S1~S4 切替素子
S1D、S2D ボディダイオード
Sh101 サンプルホールド回路
Vc 電圧
Vj、VjH、VjL 判定電圧
Vp 供給電圧
Vth 基準電圧
Claims (8)
- ステッピングモーターのモーターコイルの第1端及び第2端にそれぞれ接続されて当該モーターコイルの電流経路となる第1配線及び第2配線と、
前記第1端及び前記第2端における電圧を計測する計測部と、
前記第1配線及び前記第2配線における通電の可否を切り替える切替部と、
検出部と、
を備え、
前記切替部は、計測された前記第1端及び前記第2端における各電圧の所定の重み付け平均に基づいて供給電圧を測定することで前記通電を全て禁止するか否かの切り替えを行い、
前記検出部は、
第3端が接地された第1抵抗素子と、
前記第1配線に一端が接続され、前記第1抵抗素子の前記第3端とは反対側の第4端に他端が接続された第2抵抗素子と、
前記第2配線に一端が接続され、前記第4端に他端が接続された第3抵抗素子と、
を有し、
前記計測部は、前記検出部における前記第4端の電圧を計測する
ことを特徴とする駆動回路。 - 前記切替部は、前記第4端の電圧が所定の第1判定電圧未満の場合に前記通電を禁止することを特徴とする請求項1記載の駆動回路。
- 前記切替部は、前記通電を全て禁止している間に、前記第4端の電圧が所定の基準期間以上続けて前記第1判定電圧以上となった場合には、前記通電を可能とすることを特徴とする請求項2記載の駆動回路。
- 前記切替部は、前記通電を全て禁止している間に前記第4端の電圧が前記第1判定電圧より高い第2判定電圧以上となった場合には、前記通電を可能とすることを特徴とする請求項2記載の駆動回路。
- 所定の設定時間を計数してタイミング信号を生成するタイミング設定部を備え、
前記切替部は、前記タイミング信号に同期して前記通電の可否の切り替えを行い、
前記計測部は、前記タイミング信号に基づいて前記計測の結果を前記切替部に出力する
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 前記検出部は、前記第1抵抗素子と並列に、前記第4端と接地面とをつなぐキャパシターを備えることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の駆動回路。
- 前記検出部は、アノードが前記第4端に接続され、カソードが定電圧部に接続されたダイオードを備え、
前記定電圧部の電圧は、前記計測部の動作に係る所定の基準電圧以下である
ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の駆動回路。 - 前記計測部の計測結果に基づいて前記切替部の切り替えを制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の駆動回路。
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2019
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