JPH0819295A

JPH0819295A - ステップモータの駆動方法及びこの方法を用いるステップモータ駆動回路

Info

Publication number: JPH0819295A
Application number: JP17214694A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakabachi; 浩幸中鉢
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ステップモータの駆動における電力消費の低
減を低コストで実現する。【構成】ステップモータ１６の駆動コイルの一端を、
例えば高電位側に接続した状態で、他端をロータが回転
するための最小の電力が得られる時間だけ低電位側に接
続して駆動コイルに電流を供給し、この後、駆動コイル
の他端を開状態にしてこの他端にて誘導起電力の検出を
行なう。そして、誘導起電力が検出できない場合にのみ
通常よりも実効値の大きな電流を駆動コイルに供給す
る。これにより、無駄な電力消費をすることなく、効率
の良い駆動を行なうことができる。また、ロータが回転
したか否かの判定を駆動コイルの他端における電圧を検
出することにより行なうので、検出回路の簡素化が図れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップモータの駆動
方法及びこの方法を用いるステップモータ駆動回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ステップモータを駆動源とし
たアナログ時計がある。この種のアナログ時計に使用さ
れるステップモータとしては、通常、図７に示すように
駆動コイル１が巻回されたステータ２と、このステータ
２のギャップ間に配置されるロータ３とから構成されて
いる。ステップモータの駆動方法としては、まず、図８
（ａ）に示すように、駆動コイル１にロータ３の極性と
逆の極性となる方向に電流を流す。これによって、ロー
タ３は１８０度回転する。そして、図８（ｂ）に示すよ
うに、ロータ３が１８０度回転すると同時に駆動コイル
１にロータ３の極性と逆の極性となる方向に電流を流
す。これによって、図８（ｃ）に示すようにロータ３は
最初の位置に達する。この場合、最初の位置に達しても
慣性によって振動しながら止る。時計として使用する場
合は、ロータ３の１回転を１秒以内に終了させる。すな
わち、１秒間に１回転させる。

【０００３】従来、ステップモータの駆動においては、
低消費電力化を図るために駆動コイル１に供給する駆動
電流の値（実効値）を制御してロータ３が回転する最小
の推力を得るようにしている。この場合、ロータ３が回
転する最小の推力とすることで、僅かな負荷の増加でも
回転が停止してしまう恐れがあるので、一定時間毎に実
効値の大きな電流を補正パルスとして駆動コイル１に供
給するようにしている。また、常に駆動コイル１の両端
の信号を検出することでロータ３が回転したか否かを判
定し、回転しなかったと判断した場合には即座に先に供
給した電流と同極性で、かつ実効値の大きな電流を補正
パルスとして供給する。この処理を行なった後は電流の
実効値を所定量だけ大きくする。一方、ロータ３が一定
時間正常に回転し続けた場合には、その時間経過直後に
電流の実効値を所定量だけ小さくする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のステップモータ駆動回路にあっては、次のような問
題点があった。（イ）従来のステップモータ駆動回路は、ステップモー
タに加わる負荷が一定で最も効率良く駆動している時で
も一定時間毎に実効値の大きな電流を補正パルスとして
供給するので、無駄な電力を消費していた。（ロ）ステップモータに加わる負荷が重くなった状態か
ら軽い状態になったとしても、一定時間経過しなければ
電流の実効値が小さくならないので、その間に無駄な電
力を消費していた。（ハ）ロータ３が回転したか否かの判定を駆動コイル１
の両端の信号に基づいて行なうようにしているが、駆動
コイル両端の各々に検出手段を設けるか、あるいは一つ
の検出手段と、この検出手段を切り替える切替え手段を
設ける必要があり、前者の場合は回路規模の増大につな
がり、後者の場合は切り替えの為のスイッチ等による信
号波形の歪が発生して正確な検出ができなかった。

【０００５】そこで本発明は、低消費電力化を低コスト
で実現できるステップモータの駆動方法及びこの方法を
用いるステップモータ駆動回路を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明によるステップモータの駆動方法は、
ステップモータに対して４個のスイッチング素子でＨブ
リッジを構成し、一定時間毎に前記ステップモータの駆
動コイルの一端を高電位側と低電位側に交互に接続し、
前記駆動コイルの一端が前記電源の高電位側に接続され
た場合には該駆動コイルの他端をロータが回転するため
の最小の電力が得られる時間だけ前記電源の低電位側に
接続して該駆動コイルに電流を流し、該駆動コイルの一
端が前記電源の低電位側に接続された場合には該駆動コ
イルの他端をロータが回転するための最小の電力が得ら
れる時間だけ前記電源の高電位側に接続して該駆動コイ
ルに電流を流すようにしたステップモータの駆動方法で
あって、前記駆動コイルに電流を流した後に該駆動コイ
ルの他端を開状態とし、この時に該駆動コイルに誘導起
電力が発生するか否かを判定し、発生しなかった場合に
は該駆動コイルの他端を閉状態として該駆動コイルに通
常よりも実効値の大きな電流を供給することを特徴とす
る。

【０００７】請求項２記載の発明によるステップモータ
駆動回路は、ステップモータに対して４個のスイッチン
グ素子でＨブリッジを構成して該ステップモータを駆動
するステップモータ駆動回路であって、一定時間毎に前
記ステップモータの駆動コイルの一端を高電位側と低電
位側に交互に接続する第一の接続手段と、この第一の接
続手段により前記駆動コイルの一端が前記電源の高電位
側に接続された場合には該駆動コイルの他端をロータが
回転するための最小の電力が得られる時間だけ前記電源
の低電位側に接続し、該駆動コイルの一端が前記電源の
低電位側に接続された場合には該駆動コイルの他端をロ
ータが回転するための最小の電力が得られる時間だけ前
記電源の高電位側に接続する第二の接続手段と、この第
二の接続手段によって前記駆動コイルの他端の接続が行
なわれた後に該駆動コイルの他端を開状態にする切り離
し手段と、前記駆動コイルの他端において該駆動コイル
に発生する誘導起電力を検出する検出手段と、前記切り
離し手段により前記駆動コイルの他端が開状態となるこ
とによって該駆動コイルに誘導起電力が発生した場合に
該駆動コイルの他端を閉状態にして通常よりも実効値の
大きな電流を供給する電流供給手段とを備えたことを特
徴とする。

【０００８】また、好ましい態様として、例えば請求項
３記載の発明のように、前記検出手段は、前記駆動コイ
ルの他端における電圧と所定の基準電圧とを比較し、前
記駆動コイルの他端における電圧が基準電圧を超えた時
に誘導起電力の発生を検出するようにしても良い。請求
項４記載の発明によるステップモータの駆動方法は、ス
テップモータに対して４個のスイッチング素子でＨブリ
ッジを構成し、一定時間毎にステップモータの駆動コイ
ルの両端のそれぞれを電源の高電位側と低電位側に交互
に接続することで前記ステップモータを駆動するステッ
プモータの駆動方法であって、前記駆動コイルの一端が
前記電源の高電位側に接続されると共に他端が低電位側
に接続された場合には該他端を開状態にし、前記駆動コ
イルの一端が前記電源の低電位側に接続されると共に他
端が高電位側に接続された場合には該一端を開状態に
し、この後に前記駆動コイルに誘導起電力が発生するか
否かの判定を行ない、誘導起電力が発生しなければ駆動
コイルの一端又は他端を閉状態にして通常よりも実効値
の大きな電流を供給し、また、前記駆動コイルの一端又
は他端が開状態にされた後から該駆動コイルに誘導起電
力が発生するまでの時間を測定し、この測定時間に応じ
て次回のステップモータの駆動時間を決定することを特
徴とする。

【０００９】請求項５記載の発明によるステップモータ
駆動回路は、ステップモータに対して４個のスイッチン
グ素子でＨブリッジを構成して該ステップモータを駆動
するステップモータ駆動回路であって、一定時間毎にス
テップモータの駆動コイルの両端のそれぞれを電源の高
電位側と低電位側に交互に接続する接続手段と、この接
続手段により前記駆動コイルの一端が前記電源の高電位
側に接続されると共に他端が低電位側に接続された場合
には該他端を開状態にし、前記駆動コイルの一端が前記
電源の低電位側に接続されると共に他端が高電位側に接
続された場合には該一端を開状態にする切り離し手段
と、前記駆動コイルの両端のそれぞれにおいて該駆動コ
イルに発生する誘導起電力を検出する第一および第二の
検出手段と、前記切り離し手段により前記駆動コイルの
一端又は他端が切り離されても該駆動コイルに誘導起電
力が発生しなければ駆動コイルの一端又は他端を閉状態
にして通常よりも実効値の大きな電流を供給する電流供
給手段と、前記切り離し手段により前記駆動コイルの一
端又は他端が切り離された後から前記第一又は第二の検
出手段によって前記駆動コイルに発生する誘導起電力が
検出されるまでの時間を測定する時間測定手段と、この
時間測定手段により測定された時間に応じて次回のステ
ップモータの駆動時間を決定する駆動時間決定手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１０】また、好ましい態様として、例えば請求項
６記載の発明のように、前記第一の検出手段は、前記駆
動コイルの一端における電圧と所定の基準電圧とを比較
して前記駆動コイルの一端における電圧が前記基準電圧
を超えた時に誘導起電力の発生を検出し、また、前記第
二の検出手段は、前記駆動コイルの他端における電圧と
所定の基準電圧とを比較して前記駆動コイルの他端にお
ける電圧が前記基準電圧を超えた時に誘導起電力の発生
を検出するようにしても良い。例えば、請求項７記載の
発明のように、前記一定時間を１秒としてアナログ時計
に適用しても良い。

【００１１】

【作用】本発明では、ステップモータの駆動コイルの一
端が、例えば高電位側に接続された状態で、他端がロー
タが回転するための最小の電力が得られる時間だけ低電
位側に接続されると、その間に駆動コイルに電流が流れ
る。駆動コイルに電流が流れた後、これが開状態になる
と、ロータが回転していれば駆動コイルに誘導起電力が
発生し、ロータが回転していなければ駆動コイルに誘導
起電力が発生しない。誘導起電力が発生した場合は何も
処理が行なわれず、発生しない場合は駆動コイルに通常
よりも実効値の大きな電流が供給される。なお、ステッ
プモータの駆動コイルの一端が電源の低電位側に接続さ
れた時は、その他端はロータが回転するための最小の電
力が得られる時間だけ高電位側に接続される。

【００１２】したがって、ステップモータの駆動コイル
に電流が供給されてもロータが回転しなかった場合には
通常よりも実効値の大きな電流が供給されるので、無駄
な電力消費をすることがなく、効率の良い駆動が行なわ
れる。また、ロータが回転したか否かの判定が駆動コイ
ルの他端における電圧を検出することにより行なわれる
ので、検出回路の簡素化が図れると共に駆動コイルの両
端に検出回路を設ける場合に必要とする切り替えの為の
スイッチ等を必要としない。

【００１３】また、本発明では、ステップモータの駆動
コイルの一端が電源の高電位側に接続されると共に他端
が低電位側に接続された状態で、前回の駆動において決
定された駆動時間だけ駆動コイルに電流が流れる。そし
て、駆動コイルに電流が流れた後、駆動コイルの他端が
開状態になる。駆動コイルの他端が開状態になると、ロ
ータが回転していれば駆動コイルに誘導起電力が発生
し、ロータが回転していなければ駆動コイルに誘導起電
力が発生しない。誘導起電力が発生しない場合は駆動コ
イルに通常よりも実効値の大きな電流が供給される。一
方、駆動コイルの他端が開状態にされた後から誘導起電
力が発生するまでの時間が測定され、この測定時間に応
じて次回のステップモータの駆動時間が決定される。な
お、ステップモータの駆動コイルの一端が電源の低電位
側に接続されると共に他端が高電位側に接続される場合
も上記同様の動作が行なわれる。したがって、ステップ
モータの駆動コイルに電流が供給されてもロータが回転
しなかった場合には通常よりも実効値の大きな電流が供
給されるので、無駄な電力消費をすることがなく、効率
の良い駆動が行なわれる。また、ロータが回転したか否
かの判定を駆動コイルの両端の電圧を検出することによ
って行なうが、駆動コイルの両端のうちの開状態にした
方を検出するので、駆動コイルの両端に設ける各検出回
路を切り替えるスイッチ等を必要としない。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。（Ｉ）第１実施例まず、構成から説明すると、図１は本発明に係るステッ
プモータ駆動回路の第１実施例の回路構成を示すブロッ
ク図である。Ａ．ステップモータ駆動回路の構成（ａ）ステップモータ駆動回路のブロック図図１において、１０は発振回路であり、３２，７６８Ｈ
ｚの基準信号を発生する。１１は分周回路であり、１６
個のフリップフロップを有し、発振回路１０から出力さ
れる基準信号を分周して出力する。この場合、分周回路
１１から出力されるＱ₁信号は１６，３８４Ｈｚの信号
であり、Ｑ₁₆信号は０．５Ｈｚの信号である。すなわ
ち、分周回路１１の１６個の各出力端からは、それぞれ
前の出力端から出力される信号の１／２の周波数の信号
が出力される。

【００１５】１２は波形合成回路であり、分周回路１１
から出力される各信号に基づいて図２に示すような波形
の信号を合成して出力する。この場合、図２に示すよう
に波形合成回路１２から出力されるＰ₄信号が”Ｈ”か
ら”Ｌ”に反転した後、再び”Ｈ”に反転するまでの１
秒間にＰ₀〜Ｐ₃信号が次のように変化する。すなわち、
Ｐ₄信号が”Ｈ”から”Ｌ”に反転し、その３．９ｍｓ
ｅｃ後にＰ₀信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。この
Ｐ₀信号は３．９ｍｓｅｃ毎に”Ｈ”と”Ｌ”の反転を
繰り返す。また、Ｐ₀信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転し
た時点から７．８ｍｓｅｃ後にはＰ₁信号が”Ｌ”か
ら”Ｈ”に反転する。この”Ｈ”の状態は１９．５ｍｓ
ｅｃ続く。Ｐ₁信号が”Ｈ”から”Ｌ”に反転し、同時
にＰ₂信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。Ｐ₂信号が”
Ｌ”から”Ｈ”に反転した時点から７．８ｍｓｅｃ後に
Ｐ₃信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。この”Ｈ”の
状態は７．８ｍｓｅｃ続く。Ｐ₄信号が”Ｈ”から”
Ｌ”、または”Ｌ”から”Ｈ”に反転する時点でステッ
プモータ１６に電流が流れ始める。

【００１６】図１に戻り、１３は制御回路であり、波形
合成回路１２の各出力と後述する検出回路１４の出力と
をそれぞれ入力し、これらの出力にしたがって駆動回路
１５を動作させる信号を出力する。駆動回路１５は制御
回路１３から供給される各信号にしたがってステップア
ップモータ１６を駆動する。ここで、図３は制御回路１
３、検出回路１４および駆動回路１５の詳細な構成を示
す回路図である。以下、制御回路１３、検出回路１４お
よび駆動回路１５の順で説明する。（ｂ）制御回路１３の構成制御部１３は、イクスクーシブオアゲート２０と、アン
ドゲート２１および２２と、ＲＳフリップフロップ２３
と、オアゲート２４とから構成されている。イクスクー
シブオアゲート２０は、その一方の入力端が端子Ｔ₆に
接続されており、他方の入力端が端子Ｔ₄に接続されて
いる。また、出力端がアンドゲート２1の一方の入力端
に接続されている。アンドゲート２１は、その他方の入
力端が端子Ｔ₃に接続されており、出力端がＲＳフリッ
プフロップ２３のセット信号入力端Ｓに接続されてい
る。ＲＳフリップフロップ２３は、そのリセット信号入
力端Ｒが端子Ｔ₁に接続されており、反転出力端Ｑ_BARが
アンドゲート２２の一方の入力端に接続されている。ア
ンドゲート２２の他方の入力端は端子Ｔ₂に接続されて
いる。オアゲート２４は、その一方の入力端が端子Ｔ₅
に接続されており、他方の入力端がアンドゲート２１の
出力端に接続されている。

【００１７】（ｃ）検出回路１４の構成検出回路１４は、インバータ２５と、抵抗２６および２
７と、比較器２８とから構成されている。インバータ２
５は、その入力端が端子Ｔ₆に接続されており、出力端
が抵抗２６の一端に接続されている。抵抗２６の他端は
抵抗２７の一端に接続されると共に比較器２８の非反転
入力端に接続されている。抵抗２７の他端はインバータ
２５の入力端に接続されている。比較器２８は、その反
転入力端がステップモータ１６を接続する端子Ｏ₁に接
続されており、出力端が端子Ｔ₄に接続されている。比
較器２８の非反転入力端には抵抗２６および２７により
分圧された電圧（以下基準電圧Ｖref）が印加される。
この場合、インバータ２５の入力端における電圧レベル
が”Ｌ”である場合は抵抗２６から抵抗２７の方向へ電
流が流れ、インバータ２５の入力端における電圧レベル
が”Ｈ”である場合は抵抗２７から抵抗２６の方向へ電
流が流れる。電流の方向がいずれの場合であっても比較
器２８の非反転入力端に印加する基準電圧Ｖrefが一定
になるように抵抗２６および２７の抵抗値を同一にして
いる。

【００１８】（ｄ）駆動回路１５の構成駆動回路１５は、ナンドゲート２９、３１、３３および
３４と、一方の入力が反転入力であるナンドゲート３０
および３２と、Ｄフリップフロップ３５および３６と、
イクスクルーシブオアゲート３７および３８と、ＰＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ３９および４１と、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４０お
よび４１とから構成されている。ナンドゲート２９は、
その一方の入力端が端子Ｔ₁に接続されており、他方の
入力端が端子Ｔ₆に接続されている。また、ナンドゲー
ト２９の出力端がナンドゲート３３の一方の入力端に接
続されている。ナンドゲート３０は、その反転入力端が
端子Ｔ₆に接続されており、他端が制御回路１３のオア
ゲート２４の出力端に接続されている。ナンドゲート３
１は、その一方の入力端が制御回路１３のオアゲート２
４の出力端に接続されており、他方の入力端が端子Ｔ₆
に接続されている。ナンドゲート３２は、その反転入力
端が端子Ｔ₆に接続されており、他端が端子Ｔ₁に接続さ
れている。ナンドゲート３３の出力端はＤフリップフロ
ップ３５のクロック信号入力端Ｃに接続されている。ナ
ンドゲート３４の出力端はＤフリップフロップ３６のク
ロック入力端Ｃに接続されている。

【００１９】Ｄフリップフロップ３５および３６の入力
端Ｄは端子Ｔ₆に共通接続されている。Ｄフリップフロ
ップ３５の出力端Ｑはイクスクルーシブオアゲート３７
の一方の入力端に接続されている。Ｄフリップフロップ
３６の出力端Ｑはイクスクルーシブオアゲート３８の一
方の入力端に接続されている。イクスクルーシブオアゲ
ート３７および３８の他方の入力端が共通接続されると
共に制御回路１３のアンドゲート２２の出力端に接続さ
れている。イクスクルーシブオアゲート３７の出力端は
ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９のゲートに接続されており、イク
スクルーシブオアゲート３８の出力端はＮＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ４０のゲートに接続されている。ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３
９のドレインには電圧Ｖ_DDが印加されている。

【００２０】ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９のソースはＮＭＯＳ
−ＦＥＴ４０のドレインに接続されると共に端子Ｏ₁お
よび検出回路１４の比較器２８の反転入力端に接続され
ている。ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４０のソースは接地されてい
る。ＰＭＯＳ−ＦＥＴ４１のゲートはＮＭＯＳ−ＦＥＴ
４２のゲートと共通接続されると共に端子Ｔ₆に接続さ
れている。ＰＭＯＳ−ＦＥＴ４１のソースはＮＭＯＳ−
ＦＥＴ４２のドレインと共通接続されると共に端子Ｏ₂
に接続されている。また、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ４１のドレ
インには電圧Ｖ_DDが印加されている。ＮＭＯＳ−ＦＥＴ
４２のソースは接地されている。

【００２１】次に、第１実施例の動作を説明する。これ
は、ステップモータ駆動回路の動作で、アナログ時計の
秒針が１秒刻みで動作する場合の例である。Ａ．ステップモータ駆動回路の動作（ａ）ステップモータ１６のロータ３が正常に回転する
場合の動作まず、波形合成回路１２から出力されるＰ₄信号が図２
に示すように”Ｈ”から”Ｌ”に反転すると、ＰＭＯＳ
−ＦＥＴ４１がオン、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４２がオフにな
る。この場合、前回のステップモータ１６の駆動後にＮ
ＭＯＳ−ＦＥＴ４０がオン、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９がオ
フになっているので、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ４１、ステップ
モータ１６、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４０の経路で電流ｉ₁が
流れ、これによってステップモータ１６のロータ３がト
ルクを受ける。

【００２２】また、Ｐ₄信号が”Ｈ”から”Ｌ”に反転
すると、アンドゲート２９および３１が閉じ、アンドゲ
ート３０および３２が開く。そして、３．９ｍｓｅｃ後
にＰ₀信号が”Ｈ”から”Ｌ”に反転し、これによって
アンドゲート３２の出力が”Ｈ”から”Ｌ”に反転す
る。このアンドゲート３２の出力が”Ｌ”に反転する
と、アンドゲート３４の出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転
する。これによって、Ｄフリップフロップ３６のクロッ
ク信号入力端Ｃにクロック信号が供給される。この場
合、Ｄフリップフロップ３６の入力端Ｄの電圧レベル
が”Ｌ”になっていることから、その出力端Ｑの出力
が”Ｈ”から”Ｌ”に反転する。また、Ｐ₀信号が”
Ｈ”から”Ｌ”に反転すると、ＲＳフリップフロップ２
３のリセット信号入力端Ｒにリセット信号が供給され、
これによってＲＳフリップフロップ２３にリセットがか
かり、その出力端Ｑの出力が”Ｈ”になり、アンドゲー
ト２２が開かれる。

【００２３】この場合、アンドゲート２２が開かれても
Ｐ₃信号が”Ｌ”になっていることから、アンドゲート
２２の出力が”Ｌ”のままになっている。これにより、
Ｄフリップフロップ３６の出力端Ｑの出力が”Ｈ”か
ら”Ｌ”に反転することによってイクスクルーシブオア
ゲート３８の出力が”Ｈ”から”Ｌ”に反転する。この
結果、ＮＭＯＳ−ＥＦＴ４０がオンからオフになり、端
子Ｏ₁が開状態になる。これまでの動作によってステッ
プモータ１６は１秒分の回転を行なう。これまでの動作
を簡単に言えば、波形合成回路１２から出力されるＰ₄
信号が”Ｈ”から”Ｌ”に反転すると、ステップモータ
１６に電流ｉ₁が流れ、ステップモータ１６のロータ３
が１秒分回転する。そして、波形合成回路１２から出力
されるＰ₀信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転すると、ＮＭ
ＯＳ−ＦＥＴ４０がオンからオフになって端子Ｏ₁が開
状態になる。

【００２４】ＮＭＯＳ−ＥＦＴ４０がオンからオフにな
って端子Ｏ₁が開状態になると、ステップモータ１６の
ステータ２に巻回された駆動コイル１に誘導起電力が発
生する。これにより、検出回路１４の比較器２８の反転
入力端に印加される電圧が比較器２８の非反転入力端に
印加されている基準電圧Ｖrefよりも低くなり、比較器
２８の出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。比較器２８
の出力が”Ｈ”に反転すると、制御回路１３のイクスク
ルーシブオアゲート２０の出力が”Ｈ”になる。一方、
アンドゲート２１は、ＮＭＯＳ−ＥＦＴ４０がオンから
オフになってからＰ₁信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転す
るまでは開かないようになっている。このようにした理
由は、重負荷時にステップモータ１６のロータ３が静止
位置に戻るまでの振動により発生する誘導起電力によっ
て誤動作しないようにする為である。

【００２５】波形合成回路１２から出力されるＰ₁信号
が”Ｈ”になっている検出期間内にイクスクルーシブオ
アゲート２０の出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転すると、
アンドゲート２１の出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転し、
ＲＳフリップフロップ２３がセットされて出力端Ｑの出
力が”Ｈ”から”Ｌ”に反転する。これによって、アン
ドゲート２２が閉じ、Ｐ₃信号の出力が禁止される。ま
た、アンドゲート２１の出力が”Ｈ”になると、オアゲ
ート２４の出力が”Ｈ”になり、また、ナンドゲート３
０の出力が”Ｌ”になる。ナンドゲート３０の出力が”
Ｌ”に反転すると、ナンドゲート３３の出力が”Ｌ”か
ら”Ｈ”に反転する。これによって、Ｄフリップフロッ
プ３５のクロック信号入力端Ｃにクロック信号が供給さ
れ、Ｄフリップフロップ３５の出力端Ｑの出力が”Ｈ”
から”Ｌ”に反転する。Ｄフリップフロップ３５の出力
端Ｑの出力が”Ｌ”に反転すると、イクスクルーシブオ
アゲート３７の出力が”Ｈ”から”Ｌ”に反転し、ＰＭ
ＯＳ−ＦＥＴ３９がオンする。以上がステップモータ１
６のロータ３が回転した場合である。

【００２６】（ｂ）ステップモータ１６のロータ３が回
転しなかった場合の動作ステップモータ１６のロータ３が回転しなかった場合に
は、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４０がオンからオフになって端子
Ｏ₁がオープン状態になったにも拘らず、ステップモー
タ１６の駆動コイル１には誘導起電力が発生しない。こ
の場合、検出回路１４の比較器２８の反転入力端におけ
る電圧レベルが非反転入力端に印加されている基準電圧
Ｖrefよりも大きいので、比較器２８の出力は”Ｌ”に
なったままである。比較器２８の出力が”Ｌ”のままで
は制御回路１３のイクスクルーシブオアゲート２０の出
力が”Ｌ”のままであるので、アンドゲート２１が閉じ
られたままになっている。

【００２７】そして、波形合成回路１２から出力される
Ｐ₂信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転すると、オアゲート
２４の出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。オアゲート
２４の出力が”Ｈ”に反転すると、アンドゲート３０の
出力が”Ｈ”から”Ｌ”に反転し、さらにアンドゲート
３３の出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。これによっ
て、Ｄフリップフロップ３５のクロック入力端Ｃにクロ
ック信号が供給され、Ｄフリップフロップ３５の出力端
Ｑの出力が”Ｈ”から”Ｌ”に反転する。Ｐ₂信号が”
Ｌ”から”Ｈ”に反転してから７．８ｍｓｅｃまでの間
は、イクスクルーシブオアゲート３７の両入力端の電圧
レベルが”Ｌ”であるので、その出力が”Ｌ”になる。
これによって、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９がオフからオンに
なる。このＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９のオン状態は７．８ｍ
ｓｅｃの間続く。

【００２８】波形合成回路１２から出力されるＰ₃信号
が”Ｌ”から”Ｈ”に反転すると、アンドゲート２２の
出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。これによってイク
スクルーシブオアゲート３８の出力が”Ｌ”から”Ｈ”
に反転し、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４０がオンになる。このＮ
ＭＯＳ−ＦＥＴ４０のオン状態は７．８ｍｓｅｃの間続
く。ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４０がオンになると、ＰＭＯＳ−
ＦＥＴ４１、ステップモータ１６、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４
０の経路で電流ｉ₁が流れる。これによってステップモ
ータ１６のロータ３がトルクを受ける。この場合、ステ
ップモータ１６の駆動コイル１には通常の３．９ｍｓｅ
ｃに対して２倍の７．８ｍｓｅｃの期間電流ｉ₁が流れ
るので、負荷の重い状態でも充分にステップモータ１６
のロータ３が回転し、１秒分の動作を終了する。

【００２９】これまでの動作を簡単に言えば、ステップ
モータ１６のロータ３が回転しなかった場合は、ステッ
プモータ１６の駆動コイル１には誘導起電力が発生しな
いので、比較器２８の出力が”Ｌ”になったままであ
り、また、制御回路１３のイクスクルーシブオアゲート
２０の出力も”Ｌ”のままである。そして、アンドゲー
ト２１も閉じられたままであり、ＲＳフリップフロップ
２３の出力端Ｑの出力も”Ｈ”のままである。したがっ
て、Ｐ₃信号が”Ｈ”に反転した時点から”Ｌ”に反転
するまでの期間、ステップモータ１６の駆動コイル１に
電流ｉ₁が流れる。

【００３０】（ｃ）ステップモータ１６のロータ３が正
常に回転した場合の次の１秒の動作次の１秒では、Ｐ₄信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転す
る。これにより、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ４１がオンからオフ
になり、また、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４２がオフからオンに
なる。一方、前回の駆動後にＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９がオ
ン、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４０がオフになっているので、今
回の駆動においては、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９、ステップ
モータ１６、ＮＭＯＳ−ＦＥＴ４２の経路で電流ｉ₂が
流れ、これによってステップモータ１６のロータ３がト
ルクを受ける。そして、Ｐ₀信号が”Ｌ”から”Ｈ”に
反転すると、アンドゲート２９の出力が”Ｈ”から””
Ｌ”に反転し、これに伴ってアンドゲート３３の出力
が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。アンドゲート３３の出
力が”Ｈ”になると、Ｄフリップフロップ３５のクロッ
ク信号入力端Ｃにクロック信号が供給される。この場
合、Ｄフリップフロップ３５の入力端Ｄの電圧レベル
は”Ｈ”になっているので、出力端Ｑの出力が”Ｌ”か
ら”Ｈ”に反転する。これによって、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ
３９がオンからオフになり、端子Ｏ₁が開状態になる。
これまで動作によってステップモータ１６は１秒分の回
転を行なう。

【００３１】一方、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９がオフになっ
て端子Ｏ₁が開状態になると、ステップモータ１６の駆
動コイル１に誘導起電力が発生する。この場合、抵抗２
６および２７に流れる電流の方向は前回駆動時とは逆方
向になる。ステップモータ１６の駆動コイル１に誘導起
電力が発生すると、比較器２８の出力が”Ｈ”から”
Ｌ”に反転する。これにより、制御部１３のイクスルク
ーシブオアゲート２０の出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転
する。これによりアンドゲート２１が開かれる。そし
て、アンドゲート２１が開かれると、Ｐ₁信号が”Ｌ”
から”Ｈ”に反転することによってＲＳフリップフロッ
プ２３の出力端Ｑの出力が”Ｈ”から”Ｌ”に反転す
る。これによって、アンドゲート２２が閉じ、Ｐ₃信号
の出力が禁止される。これまでの動作を簡単に言えば、
Ｐ₄信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転すると、ステップモ
ータ１６に電流ｉ₁が流れ、ステップモータ１６のロー
タ３が１秒分回転する。そして、Ｐ₀信号が”Ｌ”か
ら”Ｈ”に反転すると、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９がオンか
らオフになって端子Ｏ₁が開状態になる。

【００３２】（ｄ）次の１秒の動作においてステップモ
ータ１６のロータ３が正常に回転しなかった場合の動作ステップモータ１６のロータ３が回転しなかった場合に
は、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９がオンからオフになって端子
Ｏ₁が開状態になったのにも拘らず、ステップモータ１
６の駆動コイル１には誘導起電力が発生しない。この場
合、検出回路１４の比較器２８の反転入力端における電
圧レベルが非反転入力端に印加されている基準電圧Ｖre
fよりも小さいので、比較器２８の出力は”Ｈ”になっ
たままである。比較器２８の出力が”Ｈ”のままでは制
御回路１３のイクスクルーシブオアゲート２０の出力
が”Ｌ”になったままであり、また、アンドゲート２１
も閉じたままであるのでＲＳフリップフロップ２３の出
力端Ｑの出力は”Ｌ”になったままである。そして、Ｐ
₃信号が”Ｈ”になっている期間すなわち７．８ｍｓｅ
ｃの間ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９がオンになり、これによっ
て、ＰＭＯＳ−ＦＥＴ３９、ステップモータ１６、ＮＭ
ＯＳ−ＦＥＴ４２の経路で電流ｉ₂が流れる。これによ
り、負荷の重い状態でも充分にステップモータ１６のロ
ータ３が回転し、１秒分の動作が終了する。

【００３３】このように、第１実施例では、ステップモ
ータ１６の駆動コイル１の一端（端子Ｏ₂に接続される
側）を常時電源の高電位側または低電位側に接続し、他
端を必要に応じて開状態として、この時に他端に設けた
検出回路１４によって駆動コイル１に発生する誘導起電
力を検出する。そして、誘導起電力が発生しなかった場
合にロータ３が回転しなかったと判断して駆動コイル１
に通常よりも実効値の大きな電流を供給してロータ３を
回転させる。したがって、ステップモータ１６の１秒間
の動作期間内でロータ３が回転しなかった場合にのみ、
その期間内で通常よりも実効値の大きな電流を駆動コイ
ル１に供給するので、無駄な電力消費をすることがな
く、効率の良い駆動を行なうことができる。また、ロー
タ３が回転したか否かの判定を駆動コイル１の一端にお
ける電圧を検出することによって行なうので、検出回路
の簡素化が図れると共に駆動コイルの両端に設ける各検
出回路を切り替えるスイッチ等を必要としない。

【００３４】（ＩＩ）第２実施例図４は本発明に係るステップモータ駆動回路の第２実施
例の回路構成を示すブロック図である。Ａ．ステップモータ駆動回路の構成（ａ）ステップモータ駆動回路のブロック図図４において、１０は発振回路であり、３２，７６８Ｈ
ｚの基準信号を発生する。５０は分周回路であり、１５
個のフリップフロップを有し、発振回路１０から出力さ
れる基準信号を分周して出力する。この場合、分周回路
５０から出力されるＱ₁信号は１６，３８４Ｈｚの信号
であり、Ｑ₁₅信号は1Ｈｚの信号である。すなわち、分
周回路５０の１５個の出力端からは、それぞれ前の出力
端から出力される信号の１／２の周波数の信号が出力さ
れる。

【００３５】５１は波形合成回路であり、分周回路５０
から出力される各信号に基づいて図２に示すような波形
の信号を合成する。この場合、図５に示すように波形合
成回路５１から出力されるＰ₇信号が０．４８ｍｓｅｃ
の周期で”Ｈ”／”Ｌ”すると共に波形合成回路５１か
ら出力されるＰ₃信号が０．１２ｍｓｅｃの周期で”
Ｈ”／”Ｌ”する。また、波形合成回路５１から出力さ
れるＰ₀信号が１．９６ｍｓｅｃの間”Ｈ”になる。Ｐ₀
信号が”Ｈ”から”Ｌ”に反転すると同時に波形合成回
路５１から出力されるＰ₁信号が”Ｌ”から”Ｈ”にな
り、この状態が５．８６ｍｓｅｃの間続く。

【００３６】Ｐ₁信号が”Ｈ”から”Ｌ”になった後、
波形合成回路５１から出力されるＰ₄信号およびＰ₅信号
が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。Ｐ₄信号の”Ｈ”の状
態は１９．５ｍｓｅｃの間続く。また、Ｐ₅信号の”
Ｈ”の状態は９．８ｍｓｅｃの間続く。Ｐ₄信号が”
Ｈ”から”Ｌ”に反転すると同時に波形合成回路５１か
ら出力されるＰ₂信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。
Ｐ₂信号の”Ｈ”の状態は７．８ｍｓｅｃの間続く。Ｐ₂
信号が”Ｈ”から”Ｌ”に反転すると同時に波形合成回
路５１から出力されるＰ₆信号が”Ｌ”から”Ｈ”に反
転する。Ｐ₃信号およびＰ₇信号は、装置に電源が供給さ
れている間常に出力されており、また、Ｐ₀信号、Ｐ₁信
号、Ｐ₂信号、Ｐ₄信号、Ｐ₅信号およびＰ₆信号は１秒周
期で出力される。図４に戻り、５２は制御回路であり、
波形合成回路５１の各出力と後述する検出回路５４の出
力とをそれぞれ入力し、これらの出力にしたがって駆動
回路５３を動作させる信号を出力する。駆動回路５３は
制御回路５２から供給される信号にしたがってステップ
アップモータ１６を駆動する。図６は制御回路５２、検
出回路５４および駆動回路５３の詳細な構成を示す回路
図である。以下、制御回路５２、検出回路５４および駆
動回路５３の順で説明する。

【００３７】（ｂ）制御回路５２の構成制御部５２は、アンドゲート６０、６２、６４、６５、
６６および７９と、ＲＳフリップフロップ６１および８
０と、オアゲート６７および７８と、アップ／ダウンカ
ウンタ６８と、カウンタ６９と、イクスクルーシブオア
ゲート７０、７１、７２、７３、７４および７５と、ノ
アゲート７６とから構成されている。アンドゲート６０
はその一方の入力端が入力端Ｔ₃に接続されており、他
方の入力端が入力端Ｔ₅に接続されている。また、その
出力端がＲＳフリップフロップ６１のセット入力端Ｓに
接続されている。ＲＳフリップフロップ６１のリセット
入力端Ｒは入力端Ｔ₄に接続されており、反転出力端Ｑ
_BARはアンドゲート６２の一方の入力端に接続されてい
る。アンドゲート６２は、その他方の入力端が入力端Ｔ
₂に接続されており、その出力端がオアゲート６３の第
二の入力端に接続されている。オアゲート６３は、その
第一の入力端が入力端Ｔ₁に接続されており、その第三
の入力端がオアゲート７８の出力端に接続されている。

【００３８】アンドゲート６４は、その一方の入力端が
ＲＳフリップフロップ６１の反転出力端Ｑに接続されて
おり、他方の入力端が入力端Ｔ₅に接続されている。ア
ンドゲート６５は、その第一の入力端が入力端Ｔ₆に接
続されており、その第二の入力端がＲＳフリップフロッ
プ６１の反転出力端Ｑ_BARに接続されている。また、そ
の第三の入力端が入力端Ｔ₇に接続されている。アンド
ゲート６６は、その一方の入力端が入力端Ｔ₇に接続さ
れており、他方の入力端が入力端Ｔ₈に接続されてい
る。オアゲート６７は、その一方の入力端がアンドゲー
ト６５の出力端に接続されており、他方の入力端がアン
ドゲート６６の出力端に接続されている。また、その出
力端がアップ／ダウンカウンタ６８のカウント信号入力
端ｃに接続されている。アップ／ダウンカウンタ６８
は、そのアップ／ダウン選択信号入力端U/Dが入力端Ｔ₆
に接続されており、その出力端Ｑ₁〜Ｑ₆がイクスクルー
シブオアゲート７０〜７５の一方の入力端に接続されて
いる。アップ／ダウンカウンタ６８は、アップ／ダウン
選択信号入力端U/Dに”Ｈ”の信号が供給されるとアッ
プカウンタとして動作し、”Ｌ”の信号が供給されると
ダウンカウンタとして動作する。

【００３９】カウンタ６９は、そのカウント信号入力端
ｃがアンドゲート７９の出力端に接続されており、リセ
ット信号入力端ＲがＲＳフリップフロップ８０の出力端
Ｑに接続されている。また、その出力端Ｑ₁〜Ｑ₆がイク
スクルーシブオアゲート７０〜７５の各他方の入力端に
接続されている。イクスクルーシブオアゲート７０〜７
５の各出力端はノアゲート７６の各入力端に接続されて
いる。ノアゲート７６の出力端はＲＳフリップフロップ
８０のセット信号入力端Ｓに接続されている。イクスク
ルーシブオアゲート７０〜７５とノアゲート７６は、ア
ップ／ダウンカウンタ６８のカウント値とカウンタ６９
のカウント値との一致を検出する一致検出回路を構成し
ている。アンドゲート７９は、その第一の入力端が入力
端Ｔ₄に接続されており、その第二の入力端が入力端Ｔ₉
に接続されている。また、その第三の入力端がＲＳフリ
ップフロップ８０の反転出力端Ｑ_BARに接続されてい
る。ＲＳフリップフロップ８０のリセット信号入力端Ｒ
は入力端Ｔ₄に接続されている。

【００４０】（ｃ）駆動回路５３の構成駆動回路５３は、トグルフリップフロップ８３と、アン
ドゲート８４、８５、８６および８７と、アンドゲート
８８および８９と、ＰＭＯＳＦＥＴ９０および９１と、
ＮＭＯＳＦＥＴ９２および９３とから構成されている。
トグルフリップフロップ８３は、そのクロック信号入力
端ｃが制御回路５２の入力端Ｔ₁に接続されており、そ
の出力端Ｑがナンドゲート８４および８５の一方の入力
端に接続されている。また、その反転出力端Ｑ_BARがナ
ンドゲート８６および８７の一方の入力端に接続されて
いる。ナンドゲート８４は、その他方の入力端が制御回
路５２のオアゲート６３の出力端に接続されており、そ
の出力端がＰＭＯＳＦＥＴ９０のゲートおよびアンドゲ
ート８８の一方の入力端に接続されている。ナンドゲー
ト８５は、その他方の入力端がナンドゲート８６の他方
の入力端と共に制御回路５２のアンドゲート６４の出力
端に接続されている。また、その出力端がアンドゲート
８８の他方の入力端に接続されている。ナンドゲート８
６の出力はアンドゲート８９の一方の入力端に接続され
ている。ナンドゲート８７は、その他方の入力端が制御
回路５２のオアゲート６３の出力端に接続されており、
その出力端がＰＭＯＳＦＥＴ９１のゲートに接続される
と共にアンドゲート８９の他方の入力端に接続されてい
る。

【００４１】アンドゲート８８の出力端はＮＭＯＳＦＥ
Ｔ９２のゲートに接続されており、アンドゲート８９の
出力端はＮＭＯＳＦＥＴ９３のゲートに接続されてい
る。ＰＭＯＳＦＥＴ９０のソースとＰＭＯＳＦＥＴ９１
のソースとが接続されており、これらには電圧ＶDDが印
加されている。ＮＭＯＳＦＥＴ９２のソースとＮＭＯＳ
ＦＥＴ９３のソースは共に接地されている。ＰＭＯＳＦ
ＥＴ９０のドレインとＮＭＯＳＦＥＴ９２のドレインと
が接続されると共に端子Ｏ₁と検出回路５４の比較器９
５の非反転入力端に接続されている。また、ＰＭＯＳＦ
ＥＴ９１のドレインとＮＭＯＳＦＥＴ９３のドレインと
が接続されると共に端子Ｏ₂と検出回路５４の比較器９
６の非反転入力端に接続されている。

【００４２】（ｄ）検出回路５４の構成検出回路５４は、上述した比較器９５および９６と、抵
抗９７、９８、９９および１００と、オアゲート１０１
とから構成されている。抵抗９７の一端には電圧が印加
されており、他端が抵抗９８の一端と接続されると共に
比較器９５の反転入力端に接続されている。また、抵抗
９８の他端が接地されている。同様に抵抗９９の一端に
は電圧が印加されており、他端が抵抗１００の一端と接
続されると共に比較器９６の反転入力端に接続されてい
る。また、抵抗１００の他端が接地されている。オアゲ
ート１０１は、その一方の入力端が比較器９５の出力端
に接続されており、その他方の入力端が比較器９６の出
力端に接続されている。また、その出力端が制御回路５
２の入力端Ｔ₃に接続されている。抵抗９７と抵抗９８
は比較器９５の反転入力端に基準電圧Ｖrefを印加する
ためのものであり、抵抗９９と抵抗１００は比較器９６
の反転入力端に基準電圧Ｖrefを印加するためのもので
ある。

【００４３】Ｂ．ステップモータ駆動回路の動作これは、第１実施例と同様にステップモータ駆動回路の
動作で、アナログ時計の秒針が１秒刻みで動作する場合
の例である。（ａ）ステップモータ１６のロータ３が正常に回転する
場合の動作波形合成回路５１からＰ₀信号が出力されると、トグル
フリップフロップ８３の出力端Ｑと反転出力端Ｑ_BARの
出力が反転する。これによって、ナンドゲート８４およ
び８５またはナンドゲート８６および８７の各出力が”
Ｈ”から”Ｌ”に反転する。そして、ナンドゲート８４
または８７の出力が”Ｌ”になると、ＰＭＯＳＦＥＴ９
０または９１がオンする。また、ナンドゲート８４また
は８７はアンドゲート８８または８９を閉じるので、Ｎ
ＭＯＳＦＥＴ９２または９３がオフする。ここで、ＰＭ
ＯＳＦＥＴ９０とＮＭＯＳＦＥＴ９３がそれぞれオンし
たとすると、端子Ｏ₁およびＯ₂を通じてステップモータ
１６の駆動コイル１に電流ｉ₁が流れる。反対にＰＭＯ
ＳＦＥＴ９１とＮＭＯＳＦＥＴ９２がそれぞれオンした
とすると、端子Ｏ₁およびＯ₂を通じてステップモータ１
６の駆動コイル１に電流ｉ₂が流れる。この場合、明ら
かなように電流ｉ₁と電流ｉ₂の方向は互いに逆である。

【００４４】次に、Ｐ₀信号が出力されなくなると同時
に波形合成回路５１からＰ₁信号が出力されると、ＲＳ
フリップフロップ８０にリセットがかかり、その反転出
力端Ｑ_BARの出力が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する。一
方、Ｐ₁信号はアンドゲート７９の第一の入力端にも供
給されるので、このアンドゲート７９が開状態になる。
アンドゲート７９が開状態になると、これを介して波形
合成回路５１から出力されるＰ₃信号がカウンタ６９に
供給され、カウントが開始される。カウンタ６９のカウ
ントが開始されると、オアゲート７８の出力が”Ｈ”に
なり、オアゲート６３の出力が”Ｈ”になる。したがっ
て、波形合成回路５１からＰ₀信号が出力されなくなっ
た後もステップモータ１６の駆動コイル１に電流ｉ₁ま
たは電流ｉ₂が流れ続ける。

【００４５】一方、アップ／ダウンカウンタ６８には予
め所定のカウント値がセットされており、このカウント
値にカウンタ６９のカウント値が一致すると、ノアゲー
ト７６の出力が”Ｈ”になる。ノアゲート７６の出力
が”Ｈ”になると、ＲＳフリップフロップ８０がセット
され、その出力端Ｑの出力が”Ｈ”になると共に反転出
力端Ｑ_BARの出力が”Ｌ”になる。これによって、アン
ドゲート７９が閉じてＰ₃信号のカウンタ６９への供給
が停止する。また、カウンタ６９のリセット信号入力端
Ｒにリセット信号が供給され、カウンタ６９がリセット
される。カウンタ６９がリセットされると、オアゲート
７８の出力が”Ｌ”になり、オアゲート６３の出力が”
Ｌ”になる。オアゲート６３の出力が”Ｌ”になると、
ＰＭＯＳＦＥＴ９０および９１がそれぞれオフになり、
ＮＭＯＳＦＥＴ９２および９３がそれぞれオンになる。
これによって、ステップモータ１６の駆動コイル１に電
流ｉ₁または電流ｉ₂が流れなくなる。これまでの動作に
よって、ステップモータ１６の駆動コイル１に流す電流
ｉ₁または電流ｉ₂の期間が決定される。すなわち、ステ
ップモータ１６を駆動するパルス幅が決定される。

【００４６】次に、波形合成回路５１からＰ₅信号が出
力されると、このＰ₅信号がアップ／ダウンカウンタ６
８のアップ／ダウン選択信号入力端U/Dに供給される。
これによって、アップ／ダウンカウンタ６８はアップカ
ウンタとして機能する。この場合、ＲＳフリップフロッ
プ６１がＰ₁信号によってリセットされた状態にあるの
で、その反転出力端Ｑ_BARの出力が”Ｈ”になってい
る。このため、アンドゲート６２、６４および６５が開
状態になっている。したがって、アンドゲート６５およ
びオアゲート６７を介してアップ／ダウンカウンタ６８
のカウント信号入力端ｃに波形合成回路５１から出力さ
れるＰ₇信号が供給され、このＰ₇信号のカウントが開始
される。一方、Ｐ₅信号と同時に波形合成回路５１から
信号Ｐ₄が出力され、この信号Ｐ₄によってアンドゲート
６０が開状態になる。また、アンドゲート６４の出力
が”Ｈ”になる。これによって、ＮＭＯＳＦＥＴ９２ま
たは９３がオフし、端子Ｏ₁またはＯ₂が開状態になる。

【００４７】そして、ステップモータ１６の駆動コイル
１に供給された電流によってロータ３が回転すると、開
状態とされた端子Ｏ₁またはＯ₂に誘導起電力が発生す
る。この誘導起電力が検出回路５４の抵抗９７および９
８または抵抗９９および１００にて分圧された基準電圧
Ｖrefを超えるので比較器９５または９６の出力が”
Ｈ”になる。これによって、オアゲート１０１の出力
が”Ｈ”になり、ＲＳフリップフロップ６１がセットさ
れてアンドゲート６２、６４および６５が閉状態にな
る。アンドゲート６２および６４が閉状態になると、ナ
ンドゲート８４、８５、８６および８７の全ての出力
が”Ｌ”になる。これによって、ＰＭＯＳＦＥＴ９０お
よび９１がオフし、ＮＭＯＳＦＥＴ９２および９３はア
ンドゲート８８および８９の出力が”Ｈ”であることか
らオンする。この結果、端子Ｏ₁と端子Ｏ₂とが短絡され
る。また、アンドゲート６５が閉状態になると、Ｐ₇信
号のアップ／ダウンカウンタ６８への供給が止まり、ア
ップ／ダウンカウンタ６８はカウントを停止する。これ
までの動作によってステップモータ１６は１秒分の回転
を終了する。

【００４８】（ｂ）ステップモータ１６のロータ３が回
転しなかった場合の動作ステップモータ１６のロータ３が回転しなかった場合、
駆動コイル１には誘導起電力が発生しないので、比較器
９５および９６の出力が”Ｌ”になったままであり、ま
た、オアゲート１０１の出力も”Ｌ”のままである。オ
アゲート１０１の出力が”Ｌ”のままではＲＳフリップ
フロップ６１がセットされないので、このＲＳフリップ
フロップ６１の反転出力端Ｑ_BARの出力が”Ｈ”のまま
になっており、また、アンドゲート６２、６４および６
５は開状態のままになっている。したがって、信号Ｐ₅
が”Ｈ”の間、アップ／ダウンカウンタ６８は信号Ｐ₇
をカウントし続ける。また、信号Ｐ₄が”Ｈ”の間は端
子Ｏ₁またはＯ₂は開状態のままになっている。

【００４９】そして、信号Ｐ₄が”Ｌ”になると同時に
信号Ｐ₂が”Ｈ”になり、オアゲート６３の出力が”
Ｈ”になる。これにより、端子Ｏ₁およびＯ₂を通じてス
テップモータ１６の駆動コイル１に電流ｉ₁またはｉ₂が
流れる。この電流ｉ₁またはｉ₂は信号Ｐ₂が”Ｈ”の期
間（７．８ｍｓｅｃ）継続して流れる。この結果、負荷
の重い状態でも充分にステップモータ１６のロータ３が
回転し、１秒分の動作を終了する。これまでの動作によ
って、カウンタ６８には、信号Ｐ₄が”Ｌ”から”Ｈ”
に反転してからロータ３が回転するまでの時間に応じた
値が加算される。

【００５０】次に、信号Ｐ₂が”Ｈ”から”Ｌ”に反転
すると同時に信号Ｐ₆が”Ｌ”から”Ｈ”に反転する
と、アンドゲート６６が開状態になり、アップ／ダウン
カウンタ６８は再びカウントを開始する。この場合、信
号Ｐ₅が”Ｌ”であるので、アップ／ダウンカウンタ６
８はダウンカウンタとして動作する。このカウントは
５．８６ｍｓｅｃの期間行なわれる。この期間はアップ
／ダウンカウンタ６８にカウントされていた値から減算
されることになる。そして、減算された値が次回にステ
ップモータ１６の駆動期間に対応するパルス幅になる。
以後、Ｐ₀信号が出力されてから１秒後に再び出力さ
れ、この後、１秒以内に上記同様にＰ₁信号、Ｐ₂信号、
Ｐ₄信号、Ｐ₅信号およびＰ₆信号が出力され、ステップ
モータ１６のロータ３が回転する。

【００５１】この第２実施例では、ステップモータ１６
に駆動コイル１に発生する誘導起電力を検出するための
検出動作を開始する時点（Ｐ₁信号が”Ｌ”から”Ｈ”
に反転する時点）から５．８６ｍｓｅｃ経過後を基準と
して、０．４８ｍｓｅｃより以前にオアゲート１０１の
出力が”Ｈ”になると、次回にステップモータ１６の駆
動コイル１に電流を流す期間を０．１２ｍｓｅｃ短くす
る。これに対して、０．４８ｍｓｅｃより以後にオアゲ
ート１０１の出力が”Ｈ”になると、次回にステップモ
ータ１６の駆動コイル１に電流を流す期間を０．１２ｍ
ｓｅｃ長くする。一方、オアゲート１０１の出力が”
Ｈ”にならなければ、次回にステップモータ１６の駆動
コイル１に電流を流す期間を約１ｍｓｅｃ長くする。

【００５２】このように、第２実施例では、ステップモ
ータ１６の駆動コイル１の一端を電源の高電位側に接続
すると共に他端を低電位側に接続した場合には他端を開
状態とし、また、駆動コイル１の一端を電源の低電位側
に接続すると共に他端を高電位側に接続した場合には一
端を開状態とし、この時（検出開始時）から０．４８ｍ
ｓｅｃの時間間隔でＰ₇信号をカウントして行き、検出
回路５４によって駆動コイル１に発生する誘導起電力が
検出された時点でカウントを終了する。そして、カウン
ト終了後に、このカウント値から所定の定数（５．８６
ｍｓｅｃの間にＰ₇信号をカウントする値）を減算し、
この結果を次回のステップモータ１６の駆動期間に対応
するパルス幅とする。したがって、ステップモータ１６
の１秒間の動作期間内でロータ３が回転しなかった場合
にのみ、その期間内で通常よりも実効値の大きな電流を
駆動コイル１に供給するので、無駄な電力消費をするこ
とがなく、効率の良い駆動を行なうことができる。ま
た、ロータ３が回転したか否かの判定を駆動コイル１の
両端の電圧を検出することによって行なうが、比較器９
５および９６の出力の論理和をとるようにしたので、駆
動コイル１の両端に設ける各検出回路を切り替えるスイ
ッチ等を必要としない。

【００５３】なお、上記第１及び第２実施例では、アナ
ログ時計に適用した場合であったが、その他、ステップ
モータを使用する全ての機器に適用することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を得ること
ができる。（１）ステップモータの駆動コイルの一端を、例えば高
電位側に接続した状態で、他端をロータが回転するため
の最小の電力が得られる時間だけ低電位側に接続して駆
動コイルに電流を供給し、この後、駆動コイルの他端を
開状態にしてこの他端にて誘導起電力の検出を行ない、
誘導起電力が検出できない場合にのみ通常よりも実効値
の大きな電流を駆動コイルに供給するようにしたので、
無駄な電力消費をすることなく、効率の良い駆動を行な
うことができる。（２）また、ロータが回転したか否かの判定を駆動コイ
ルの他端における電圧を検出することにより行なうの
で、検出回路の簡素化が図れると共に駆動コイルの両端
に設ける各検出回路を切り替えるスイッチ等を必要とし
ない。

【００５５】（３）例えば、ステップモータの駆動コイ
ルの一端を電源の高電位側に接続すると共に他端を低電
位側に接続した状態で、前回決定された駆動時間だけ駆
動コイルに電流を供給し、この後、駆動コイルの他端を
開状態にしてこの他端にて誘導起電力の検出を行ない、
誘導起電力が検出できない場合にのみ所定時間だけ電流
を駆動コイルに供給し、また、駆動コイルの他端を開状
態にした後から誘導起電力が発生するまでの時間を測定
し、この測定時間に応じて次回のステップモータの駆動
時間を決定するようにしたので、上記同様に無駄な電力
消費をすることなく、効率の良い駆動を行なうことがで
きる。（４）また、ロータが回転したか否かの判定を駆動コイ
ルの両端の電圧を検出することによって行なうが、駆動
コイルの両端のうちの開状態にした方を検出するので、
駆動コイルの両端に設ける各検出回路を切り替えるスイ
ッチ等を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステップモータ駆動回路の第１実
施例の回路構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例のステップモータ駆動回路の波形合
成回路の各出力を示すタイムチャートである。

【図３】第１実施例のステップモータ駆動回路の一部分
の詳細な構成を示す回路図である。

【図４】本発明に係るステップモータ駆動回路の第２実
施例の回路構成を示すブロック図である。

【図５】第２実施例のステップモータ駆動回路の波形合
成回路の各出力を示すタイムチャートである。

【図６】第２実施例のステップモータ駆動回路の一部分
の詳細な構成を示す回路図である。

【図７】ステップモータの概略構成を示す図である。

【図８】ステップモータの駆動方法の概略を示す図であ
る。

【符号の説明】

１駆動コイル２ステータ３ロータ１０発振回路１１、５０分周回路１２、５１波形合成回路１３、５２制御回路１４、５４検出回路１５、５３駆動回路１６ステップモータ２０、３７、３８、７０、７１、７２、７３、７４、７
５イクスクルーシブオアゲート２１、２２、６０、６２、６４、６５、６６、７９、８
８、８９アンドゲート２３、６１、８０、ＲＳフリップフロップ２５インバータ２６、２７、９７、９８、９９、１００抵抗２８、９５、９６比較器２９、３０、３１、３２、３３、３４、８４、８５、８
６、８７ナンドゲート３５、３６Ｄフリップフロップ３９、４１、９０、９１ＰＭＯＳＦＥＴ４０、４２９２、９３ＮＭＯＳＦＥＴ６３、６７、７８、１０１オアゲート６８アップ／ダウンカウンタ６９カウンタ７６ノアゲート８３トグルフリップフロップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｐ 8/38 Ｈ０２Ｐ 8/00 Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステップモータに対して４個のスイッチ
ング素子でＨブリッジを構成し、一定時間毎に前記ステップモータの駆動コイルの一端を
高電位側と低電位側に交互に接続し、前記駆動コイルの一端が前記電源の高電位側に接続され
た場合には該駆動コイルの他端をロータが回転するため
の最小の電力が得られる時間だけ前記電源の低電位側に
接続して該駆動コイルに電流を流し、該駆動コイルの一端が前記電源の低電位側に接続された
場合には該駆動コイルの他端をロータが回転するための
最小の電力が得られる時間だけ前記電源の高電位側に接
続して該駆動コイルに電流を流すようにしたステップモ
ータの駆動方法であって、前記駆動コイルに電流を流した後に該駆動コイルの他端
を開状態とし、この時に該駆動コイルに誘導起電力が発生するか否かを
判定し、発生しなかった場合には該駆動コイルの他端を
閉状態として該駆動コイルに通常よりも実効値の大きな
電流を供給することを特徴とするステップモータの駆動
方法。
【請求項２】ステップモータに対して４個のスイッチ
ング素子でＨブリッジを構成して該ステップモータを駆
動するステップモータ駆動回路であって、一定時間毎に前記ステップモータの駆動コイルの一端を
高電位側と低電位側に交互に接続する第一の接続手段
と、この第一の接続手段により前記駆動コイルの一端が前記
電源の高電位側に接続された場合には該駆動コイルの他
端をロータが回転するための最小の電力が得られる時間
だけ前記電源の低電位側に接続し、該駆動コイルの一端
が前記電源の低電位側に接続された場合には該駆動コイ
ルの他端をロータが回転するための最小の電力が得られ
る時間だけ前記電源の高電位側に接続する第二の接続手
段と、この第二の接続手段によって前記駆動コイルの他端の接
続が行なわれた後に該駆動コイルの他端を開状態にする
切り離し手段と、前記駆動コイルの他端において該駆動コイルに発生する
誘導起電力を検出する検出手段と、前記切り離し手段により前記駆動コイルの他端が開状態
となることによって該駆動コイルに誘導起電力が発生し
た場合に該駆動コイルの他端を閉状態にして通常よりも
実効値の大きな電流を供給する電流供給手段と、を備え
たことを特徴とするステップモータ駆動回路。
【請求項３】前記検出手段は、前記駆動コイルの他端
における電圧と所定の基準電圧とを比較し、前記駆動コ
イルの他端における電圧が前記基準電圧を超えた時に誘
導起電力の発生を検出することを特徴とする請求項２に
記載のステップモータ駆動回路。
【請求項４】ステップモータに対して４個のスイッチ
ング素子でＨブリッジを構成し、一定時間毎にステップ
モータの駆動コイルの両端のそれぞれを電源の高電位側
と低電位側に交互に接続することで前記ステップモータ
を駆動するステップモータの駆動方法であって、前記駆動コイルの一端が前記電源の高電位側に接続され
ると共に他端が低電位側に接続された場合には該他端を
開状態にし、前記駆動コイルの一端が前記電源の低電位側に接続され
ると共に他端が高電位側に接続された場合には該一端を
開状態にし、この後に前記駆動コイルに誘導起電力が発生するか否か
の判定を行ない、誘導起電力が発生しなければ駆動コイ
ルの一端又は他端を閉状態にして通常よりも実効値の大
きな電流を供給し、また、前記駆動コイルの一端又は他端が開状態にされた
後から該駆動コイルに誘導起電力が発生するまでの時間
を測定し、この測定時間に応じて次回のステップモータ
の駆動時間を決定することを特徴とするステップモータ
の駆動方法。
【請求項５】ステップモータに対して４個のスイッチ
ング素子でＨブリッジを構成して該ステップモータを駆
動するステップモータ駆動回路であって、一定時間毎にステップモータの駆動コイルの両端のそれ
ぞれを電源の高電位側と低電位側に交互に接続する接続
手段と、この接続手段により前記駆動コイルの一端が前記電源の
高電位側に接続されると共に他端が低電位側に接続され
た場合には該他端を開状態にし、前記駆動コイルの一端
が前記電源の低電位側に接続されると共に他端が高電位
側に接続された場合には該一端を開状態にする切り離し
手段と、前記駆動コイルの両端のそれぞれにおいて該駆動コイル
に発生する誘導起電力を検出する第一および第二の検出
手段と、前記切り離し手段により前記駆動コイルの一端又は他端
が切り離されても該駆動コイルに誘導起電力が発生しな
ければ駆動コイルの一端又は他端を閉状態にして通常よ
りも実効値の大きな電流を供給する電流供給手段と、前記切り離し手段により前記駆動コイルの一端又は他端
が切り離された後から前記第一又は第二の検出手段によ
って前記駆動コイルに発生する誘導起電力が検出される
までの時間を測定する時間測定手段と、この時間測定手段により測定された時間に応じて次回の
ステップモータの駆動時間を決定する駆動時間決定手段
と、を備えたことを特徴とするステップモータ駆動回
路。
【請求項６】前記第一の検出手段は、前記駆動コイル
の一端における電圧と所定の基準電圧とを比較して前記
駆動コイルの一端における電圧が前記基準電圧を超えた
時に誘導起電力の発生を検出し、また、前記第二の検出手段は、前記駆動コイルの他端に
おける電圧と所定の基準電圧とを比較して前記駆動コイ
ルの他端における電圧が前記基準電圧を超えた時に誘導
起電力の発生を検出することを特徴とする請求項５に記
載のステップモータ駆動回路。
【請求項７】アナログ時計に適用し、前記一定時間は
１秒であること特徴とする請求項２乃至３又は請求項５
乃至６の何れに記載のステップモータ駆動回路。