專(zhuān)利名稱(chēng)：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，特別是涉及驅(qū)動(dòng)具有低噪音和小振動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，步進(jìn)電機(jī)用于攝像電子裝置中，例如DSC(數(shù)字靜態(tài)照相機(jī))和DVC(數(shù)字視頻照相機(jī))，其作為光學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于調(diào)整光圈、聚焦、變焦距等。
步進(jìn)電機(jī)，特別是那些用于攝像電子裝置的步進(jìn)電機(jī)操作時(shí)要求低噪聲和小振動(dòng)。這是因?yàn)?，由步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的聲音通過(guò)攝像電子裝置的內(nèi)置擴(kuò)音器被捕獲，并記錄為噪聲，并且，由步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)使攝像電子裝置產(chǎn)生不穩(wěn)定性，并導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。
根據(jù)于這種要求，具有低噪聲和小振動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)已被披露，例如未審查的日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.H06-343295。
圖23是由該申請(qǐng)披露的驅(qū)動(dòng)裝置。下面的說(shuō)明僅集中在用于說(shuō)明該裝置原理所必需的組件上。
圖23中，附圖標(biāo)記20代表由該驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。該步進(jìn)電機(jī)20包括轉(zhuǎn)子45、初級(jí)線(xiàn)圈19a和次級(jí)線(xiàn)圈19b。
一加減計(jì)數(shù)器43a根據(jù)升降信號(hào)DA對(duì)上升或下降的時(shí)鐘信號(hào)CLKP進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將表示該計(jì)數(shù)的4位信號(hào)DA1-DA4輸出到一D/A轉(zhuǎn)換器44a。
該D/A轉(zhuǎn)換器44a輸出對(duì)應(yīng)于4位信號(hào)DA1-DA4的電壓信號(hào)VCA。電壓信號(hào)VCA是一個(gè)分級(jí)上升和下降的階梯波形。根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLKP的脈沖頻率和電壓信號(hào)VCA的分級(jí)高度，電壓信號(hào)VCA的電平變化的速度是可以變化的。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLKP的脈沖頻率越高，或電壓信號(hào)VCA的分級(jí)高度越大時(shí)，電壓信號(hào)VCA的電平變化的速度就越快。并且，通過(guò)停止時(shí)鐘信號(hào)CLKP，電壓信號(hào)VCA可以保持在一固定的電平。
電壓驅(qū)動(dòng)電路39a通過(guò)非倒相功率放大器41a放大電壓信號(hào)VCA，并且還通過(guò)倒相功率放大器42a放大電壓信號(hào)VCA。因此，電壓驅(qū)動(dòng)電路39a通過(guò)施加一電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)連接在功率放大器41a和42a的輸出端之間的初級(jí)線(xiàn)圈19a。
也為次級(jí)線(xiàn)圈19b提供與上面描述的組件相同的組件，以通過(guò)應(yīng)用一個(gè)基于階梯波形的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)次級(jí)線(xiàn)圈19b。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在激勵(lì)開(kāi)始時(shí)分級(jí)上升并在激勵(lì)結(jié)束時(shí)分級(jí)下降的電壓作用于一個(gè)線(xiàn)圈。因此，與激勵(lì)開(kāi)始時(shí)一次上升到最高的電平并在激勵(lì)結(jié)束時(shí)一次下降的電壓作用于一個(gè)線(xiàn)圈的情況相比，可以減小由劇烈的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。
這里要注意的是，雖然上述驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)作用一電壓驅(qū)動(dòng)每個(gè)線(xiàn)圈，但通過(guò)作用基于階梯波形的電流驅(qū)動(dòng)每個(gè)線(xiàn)圈也可以實(shí)現(xiàn)同樣的噪聲和振動(dòng)抑制作用。
但是，由于階梯波形每次上升和下降時(shí)發(fā)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)使得仍有一些振動(dòng)和噪聲，所以傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置的作用還無(wú)法完全地消除振動(dòng)和噪聲。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)用于攝像電子裝置時(shí)這個(gè)問(wèn)題尤為突出。因此，需要在步進(jìn)電機(jī)操作中進(jìn)一步減小噪聲和振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于以低噪音和小振動(dòng)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的裝置。
通過(guò)一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)上述目的，該驅(qū)動(dòng)裝置包括電源電流檢測(cè)單元，其可操作地檢測(cè)流向步進(jìn)電機(jī)包含的一線(xiàn)圈的電源電流；參考信號(hào)產(chǎn)生單元，其可操作地產(chǎn)生電平不突然變化的波形的參考信號(hào)，該參考信號(hào)表示電源電流的目標(biāo)值；斬波開(kāi)關(guān)電路，其可操作地在導(dǎo)通狀態(tài)使電源電流流向線(xiàn)圈，并在非導(dǎo)通狀態(tài)停止流向線(xiàn)圈；以及脈寬調(diào)制控制單元，其可操作地(a)以預(yù)定的時(shí)間間隔將斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且(b)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)由電源電流檢測(cè)單元檢測(cè)的電源電流增加超過(guò)由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值時(shí)，將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
這里，參考信號(hào)產(chǎn)生單元可以包括階梯產(chǎn)生單元，其可操作地產(chǎn)生階梯信號(hào)；和積分電路，其可操作地通過(guò)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分而產(chǎn)生參考信號(hào)。
這里，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可以進(jìn)一步包括橋式整流電路，其包括斬波開(kāi)關(guān)電路和多個(gè)開(kāi)關(guān)電路，并可操作地對(duì)電源電流進(jìn)行整流，其中，脈寬調(diào)制控制單元通過(guò)將斬波開(kāi)關(guān)電路和多個(gè)開(kāi)關(guān)電路中的每一個(gè)單獨(dú)地置于一預(yù)定的狀態(tài)，以反轉(zhuǎn)電源電流的極性，其中該預(yù)定的狀態(tài)是導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)中的一種。
這里，電源電流檢測(cè)單元可以包括與線(xiàn)圈串聯(lián)連接的電阻器，并且利用電阻器的電壓降檢測(cè)電源電流。
這里，電阻器可以是處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體元件。
具有這些結(jié)構(gòu)，就可以控制電源電流接近由波形的參考信號(hào)表示的目標(biāo)值，該波形的電平?jīng)]有突然變化。這就具有抑制由轉(zhuǎn)矩波動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲的作用，而轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是在傳統(tǒng)的利用由階梯波形表示的目標(biāo)值控制電源電流的技術(shù)中，在每次上升和下降的過(guò)程中產(chǎn)生的。
這里，積分電路通過(guò)利用一對(duì)應(yīng)于階梯信號(hào)電平變化速度的時(shí)間常數(shù)來(lái)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分，可以產(chǎn)生遵循階梯信號(hào)平均斜率的參考信號(hào)。
這里，積分電路可以獲得一表示階梯信號(hào)的電平變化速度的速度信號(hào)，并根據(jù)該速度信號(hào)確定該時(shí)間常數(shù)。
這里，階梯產(chǎn)生單元通過(guò)對(duì)在階梯信號(hào)的每一分級(jí)都具有一個(gè)脈沖的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以產(chǎn)生階梯信號(hào)，其中，該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括識(shí)別單元，其可操作地識(shí)別脈沖信號(hào)的脈沖頻率，和積分電路，其根據(jù)識(shí)別單元的識(shí)別結(jié)果來(lái)確定時(shí)間常數(shù)。
具有這些結(jié)構(gòu)，根據(jù)階梯信號(hào)的電平變化速度，就產(chǎn)生了遵循階梯信號(hào)的平滑的參考信號(hào)。這就使得可以針對(duì)不同的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度提供噪聲和振動(dòng)抑制作用。
這里，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可以進(jìn)一步包括信息信號(hào)接收單元，其可操作地接收表示階梯信號(hào)的每個(gè)分級(jí)電平的信息信號(hào)，其中，階梯產(chǎn)生單元通過(guò)在與每個(gè)分級(jí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間單元內(nèi)對(duì)接收到的信息信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生階梯信號(hào)。
具有這種結(jié)構(gòu)，就可以根據(jù)該信息信號(hào)產(chǎn)生所需波形的階梯信號(hào)。特別是，通過(guò)使用近似正弦的階梯波形，可以得到非常好的噪聲和振動(dòng)抑制作用。
這里，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可以進(jìn)一步包括同步整流控制單元，當(dāng)斬波開(kāi)關(guān)電路處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，同步整流控制單元可操作地在一個(gè)周期內(nèi)將多個(gè)開(kāi)關(guān)電路中的至少兩個(gè)置于導(dǎo)通狀態(tài)，以使線(xiàn)圈中的電流通過(guò)該至少兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路回流。
具有這種結(jié)構(gòu)，就可以除了噪聲和振動(dòng)抑制作用外，再得到加速電流衰減的作用。這使得當(dāng)參考信號(hào)減小時(shí)，線(xiàn)圈電流可更快速地接近由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值。
這里，可以通過(guò)將斬波開(kāi)關(guān)電路和多個(gè)開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)該電源電流檢測(cè)單元，并且利用一電壓降來(lái)檢測(cè)電源電流，該電壓降是由處于導(dǎo)通狀態(tài)的開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的，其中，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括參考電流源，其可操作地產(chǎn)生具有由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值的電流；和與參考電流源串聯(lián)連接的電阻器，且脈寬調(diào)制控制單元以預(yù)定的時(shí)間間隔將斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且，當(dāng)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)電源電流檢測(cè)單元的電壓降超過(guò)電阻器的電壓降時(shí)，脈寬調(diào)制控制單元將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
具有這種結(jié)構(gòu)，就可以利用由在橋式整流電路中的開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的電壓降來(lái)檢測(cè)電源電流。這就使得不必在電源電流的通路中插入一個(gè)檢測(cè)電流的專(zhuān)用分流電阻器。因此，可以實(shí)現(xiàn)噪聲和振動(dòng)抑制作用而不減小電流源的效率。
這里，電阻器可以是處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體元件。
具有這種結(jié)構(gòu)，用于檢測(cè)電流的開(kāi)關(guān)電路和電阻就可以通過(guò)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些晶體管是用同樣的擴(kuò)散工藝制造的，因此具有相同的特性。這就使得電流的檢測(cè)具有更高的相對(duì)準(zhǔn)確性。
這里，步進(jìn)電機(jī)可以具有與多個(gè)相一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)線(xiàn)圈，其中，電源電流檢測(cè)單元檢測(cè)多個(gè)線(xiàn)圈中每一個(gè)的電源電流，參考信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生多個(gè)線(xiàn)圈中每一個(gè)的參考信號(hào)，多個(gè)線(xiàn)圈中每一個(gè)的斬波開(kāi)關(guān)電路在導(dǎo)通狀態(tài)使電源電流流向線(xiàn)圈，并在非導(dǎo)通狀態(tài)停止流向線(xiàn)圈，多個(gè)線(xiàn)圈中每一個(gè)的脈寬調(diào)制控制單元以預(yù)定的時(shí)間間隔將斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且，當(dāng)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)由電源電流檢測(cè)單元檢測(cè)的電源電流增加超過(guò)由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值時(shí)，脈寬調(diào)制控制單元將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
具有這種結(jié)構(gòu)，就可以控制流向每個(gè)線(xiàn)圈的電源電流接近由相應(yīng)的參考信號(hào)表示的目標(biāo)值，該相應(yīng)的參考信號(hào)的電平?jīng)]有突然變化。這就形成了噪聲和振動(dòng)抑制作用。
上述目的還可以通過(guò)一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法包括檢測(cè)流向線(xiàn)圈的電源電流的電源電流檢測(cè)步驟，其中線(xiàn)圈包括在步進(jìn)電機(jī)內(nèi)；產(chǎn)生電平?jīng)]有突然變化的波形的參考信號(hào)的參考信號(hào)產(chǎn)生步驟，該參考信號(hào)表示電源電流的目標(biāo)值；和脈寬調(diào)制控制步驟，該步驟是(a)以預(yù)定的時(shí)間間隔將一斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，其中，該斬波開(kāi)關(guān)電路處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)使電源電流流向線(xiàn)圈，而在非導(dǎo)通狀態(tài)停止流向線(xiàn)圈，和(b)當(dāng)每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)在電源電流檢測(cè)步驟中檢測(cè)的電源電流增加超過(guò)由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值時(shí)，將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
這里，參考信號(hào)產(chǎn)生步驟可以包括產(chǎn)生階梯信號(hào)的階梯產(chǎn)生步驟；和通過(guò)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分而產(chǎn)生參考信號(hào)的積分步驟。
具有這些方法，就可以得到噪聲和振動(dòng)抑制作用。
這里，通過(guò)利用與階梯信號(hào)的電平變化速度相對(duì)應(yīng)的一時(shí)間常數(shù)來(lái)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分，可在積分步驟產(chǎn)生遵循階梯信號(hào)的平均斜率的參考信號(hào)。
具有這種方法，就可以得到針對(duì)不同電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的噪聲和振動(dòng)抑制作用。


從下面結(jié)合附圖的本發(fā)明的描述中，本發(fā)明的這些和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明顯，上述附圖描述了本發(fā)明的特殊實(shí)施例。
在附圖中圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例涉及的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖2示出了圖1中所示的階梯產(chǎn)生單元結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖3示出了階梯產(chǎn)生單元中主信號(hào)的時(shí)變波形圖；圖4示出了圖1中所示的積分電路結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖5A和5B示出了參考信號(hào)的概念圖，該參考信號(hào)是通過(guò)使用不同的積分時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生的，以遵循不同分級(jí)頻率下的階梯信號(hào)；圖6示出了涉及PWM控制的主信號(hào)的時(shí)變波形圖；圖7表示極性反轉(zhuǎn)后的線(xiàn)圈電流的波形圖；圖8示出了與參考信號(hào)產(chǎn)生有關(guān)的一種改進(jìn)的功能塊圖；圖9示出了圖8中所示的脈沖頻率識(shí)別單元結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖10示出了脈沖頻率識(shí)別單元中主信號(hào)的時(shí)變波形圖；圖11示出了與參考信號(hào)產(chǎn)生有關(guān)的另一種改進(jìn)的功能塊圖；圖12示出了圖11中所示的積分電路結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖13示出了具有同步整流控制功能的激勵(lì)邏輯單元結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖14示出了圖13中所示的激勵(lì)邏輯單元中主信號(hào)的時(shí)變波形圖；圖15A到15C示出了在激勵(lì)邏輯單元的控制下形成的電流通路的概念圖；
圖16示出了與電源電流檢測(cè)有關(guān)的一種改進(jìn)的功能塊圖；圖17示出了與階梯產(chǎn)生有關(guān)的一種改進(jìn)的功能塊圖；圖18示出了圖17中所示的串行數(shù)據(jù)通信單元中接收的串行數(shù)據(jù)和主信號(hào)的時(shí)變波形圖；圖19示出了串行數(shù)據(jù)通信單元結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖20示出了圖19中所示的地址計(jì)數(shù)器電路、數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器電路、串-并行轉(zhuǎn)換電路和寫(xiě)入信號(hào)產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖21示出了圖19中所示的地址譯碼器電路結(jié)構(gòu)的功能塊圖；圖22示出了圖19中所示的寄存器電路結(jié)構(gòu)的功能塊圖；以及圖23示出了傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)的功能塊圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例本發(fā)明第一實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生一參考信號(hào)，其波形沒(méi)有電平的急劇變化，并且其表現(xiàn)出一電流限定值。這里，電平?jīng)]有急劇變化的波形是由連續(xù)函數(shù)表示的波形。由連續(xù)函數(shù)所表示的波形的電平變化是平滑的。例如，傾斜著上升和下降的正弦波形、三角波形和梯形波形都屬于這種類(lèi)型，但階梯波形和矩形波形就都不屬于這種類(lèi)型。
該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)由參考信號(hào)所表示的電流限定值，對(duì)線(xiàn)圈電流進(jìn)行PWM(脈寬調(diào)制)控制。詳細(xì)地說(shuō)，應(yīng)用電流限幅方法來(lái)執(zhí)行該P(yáng)WM控制。
下面參考附圖詳細(xì)地解釋該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
(整體結(jié)構(gòu))圖1示出了該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置整體結(jié)構(gòu)的功能塊圖。此圖也示出了由該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。
圖1中，附圖標(biāo)記20代表步進(jìn)電機(jī)。該步進(jìn)電機(jī)20包括轉(zhuǎn)子45，和對(duì)應(yīng)于不同相的初級(jí)線(xiàn)圈19a和次級(jí)線(xiàn)圈19b。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括PWM參考信號(hào)產(chǎn)生單元1，參考信號(hào)產(chǎn)生單元110a和110b，PWM控制單元120a和120b，橋式整流電路130a和130b，電源電流檢測(cè)單元140a和140b，以及電源8。
由于為初級(jí)線(xiàn)圈19a和次級(jí)線(xiàn)圈19b提供了相同的組件，因此，作為典型實(shí)例，下面僅解釋提供給初級(jí)線(xiàn)圈19a的組件。
參考信號(hào)產(chǎn)生單元110a包括階梯產(chǎn)生單元2和積分電路3。PWM控制單元120a包括一個(gè)比較器4，一個(gè)觸發(fā)器5，和一個(gè)激勵(lì)邏輯單元6。橋式整流電路130a包括晶體管10-13，和續(xù)流二極管14-17。這里，根據(jù)從激勵(lì)邏輯單元6輸出的柵極信號(hào)，晶體管11和13中對(duì)應(yīng)于流入初級(jí)線(xiàn)圈19a的電源電流的一個(gè)極性的一個(gè)周期性地?cái)財(cái)嘣撾娫措娏?，。也就是說(shuō)，晶體管周期性地重復(fù)將電流提供給初級(jí)線(xiàn)圈19a和停止提供給初級(jí)線(xiàn)圈19a。電源電流檢測(cè)單元140a包括放大器21、晶體管23，和導(dǎo)通電阻調(diào)整電路24。
(階梯產(chǎn)生單元2)圖2示出了階梯產(chǎn)生單元2詳細(xì)結(jié)構(gòu)的功能塊圖。分級(jí)頻率開(kāi)關(guān)單元根據(jù)分級(jí)頻率信號(hào)FDA來(lái)選擇時(shí)鐘信號(hào)CLKP或二分頻時(shí)鐘信號(hào)CLKP所得到的信號(hào)。分級(jí)頻率開(kāi)關(guān)單元將選擇出的信號(hào)作為信號(hào)A輸出到加減計(jì)數(shù)器，其中，該信號(hào)A的周期與階梯的每個(gè)級(jí)相對(duì)應(yīng)。
加減計(jì)數(shù)器根據(jù)升降信號(hào)DA對(duì)上升或下降的信號(hào)A進(jìn)行計(jì)數(shù)。加減計(jì)數(shù)器將表示計(jì)數(shù)的4位信號(hào)DA1-DA4輸出到D/A轉(zhuǎn)換器。D/A轉(zhuǎn)換器將該4位信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并將其作為階梯信號(hào)VCA輸出。
由于加減計(jì)數(shù)器和D/A轉(zhuǎn)換器在本領(lǐng)域中是公知的，因此這里省略了對(duì)它們的詳細(xì)說(shuō)明。
圖3示出了在階梯產(chǎn)生單元2中的主信號(hào)時(shí)變波形圖。
從t0到t1，時(shí)鐘信號(hào)CLKP與高分級(jí)頻率信號(hào)FDA和高升降信號(hào)DA一起給出。因此，加減計(jì)數(shù)器和D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生了以高分級(jí)頻率從最低電平升到最高電平的階梯信號(hào)VCA。
從t1到t2，停止時(shí)鐘信號(hào)CLKP。因此階梯信號(hào)VCA被保持在該最高電平處。
從t2到t3，時(shí)鐘信號(hào)CLKP與高分級(jí)頻率信號(hào)FDA和低的升降信號(hào)DA一起給出。因此，加減計(jì)數(shù)器和D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生了以高分級(jí)頻率從最高電平下降到最低電平的階梯信號(hào)VCA。
從t4到t7，分級(jí)頻率信號(hào)FDA是低的。因此，加減計(jì)數(shù)器和D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生了以低分級(jí)頻率上升和下降的階梯信號(hào)VCA。
(積分電路3)圖4示出了積分電路3的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的電路圖。該結(jié)構(gòu)作為巴氏低通濾波器是公知的。該積分電路3用對(duì)應(yīng)于分級(jí)頻率信號(hào)FDA的積分時(shí)間常數(shù)對(duì)階梯信號(hào)VCA進(jìn)行積分，產(chǎn)生參考信號(hào)VCTA，該參考信號(hào)的波形遵循階梯信號(hào)VCA的平均斜率。這樣，就提供了以分級(jí)頻率信號(hào)FDA進(jìn)行控制的開(kāi)關(guān)SW1和SW2來(lái)調(diào)整一電阻，該電阻決定了積分時(shí)間常數(shù)。
圖5A和5B分別示出了參考信號(hào)VCTA的概念圖，該參考信號(hào)VCTA是通過(guò)使用不同的積分時(shí)間常數(shù)以遵循不同分級(jí)頻率下的階梯信號(hào)VCA而得到的。
當(dāng)分級(jí)頻率信號(hào)FDA為高時(shí)，這表示階梯信號(hào)VCA具有高分級(jí)頻率，開(kāi)關(guān)SW1和SW2被短路，以設(shè)定一低電阻和一小積分時(shí)間常數(shù)。在這種情況下，如圖5A中所示，得到了遵循階梯信號(hào)VCA平均斜率的參考信號(hào)VCTA，其中，該階梯信號(hào)VCA具有高分級(jí)頻率。
當(dāng)分級(jí)頻率信號(hào)FDA為低時(shí)，這表示階梯信號(hào)VCA具有低分級(jí)頻率，開(kāi)關(guān)SW1和SW2被斷開(kāi)，以建立一高電阻和一大積分時(shí)間常數(shù)。在這種情況下，如圖5B中所示，得到了遵循階梯信號(hào)VCA平均斜率的參考信號(hào)VCTA，其中，該階梯信號(hào)VCA具有低分級(jí)頻率。
以這種方式得到的參考信號(hào)VCTA沒(méi)有電平的急劇變化。也就是說(shuō)，參考信號(hào)VCTA不具有階梯信號(hào)VCA的分級(jí)電平變化。
(線(xiàn)圈電流的PWM控制)接下來(lái)說(shuō)明由PWM參考信號(hào)產(chǎn)生單元1、PWM控制單元120a、橋式整流電路130a和電源電流檢測(cè)單元140a完成的線(xiàn)圈電流PWM控制操作。
圖6示出了涉及該P(yáng)WM控制操作的主信號(hào)的時(shí)變波形圖。
圖7是初級(jí)線(xiàn)圈19a極性反轉(zhuǎn)后的線(xiàn)圈電流的波形圖。
PWM參考信號(hào)產(chǎn)生單元1以預(yù)定間隔產(chǎn)生指示供電周期開(kāi)始的PWM參考信號(hào)，用于將電流提供給初級(jí)線(xiàn)圈19a。
觸發(fā)器5被設(shè)置為與PWM參考信號(hào)的前沿同步，隨后輸出指示供電周期的供電指令信號(hào)CHA。激勵(lì)邏輯單元6根據(jù)供電指令信號(hào)CHA和表示電源電流極性的極性信號(hào)PHCA分別輸出預(yù)定的柵極信號(hào)GA1-GA4給晶體管10-13。結(jié)果，晶體管對(duì)10和13與晶體管對(duì)12和11中的其中一對(duì)導(dǎo)通，而另一對(duì)關(guān)斷。因此，對(duì)應(yīng)于極性信號(hào)PHCA的那一極性的電源電流從電源8輸送到初級(jí)線(xiàn)圈19a。該電源電流(也就是處在供電周期的線(xiàn)圈電流)逐漸地增加。
電源電流通過(guò)晶體管23，該晶體管23由導(dǎo)通電阻調(diào)整電路24以預(yù)定的導(dǎo)通電阻進(jìn)行調(diào)整。因此，利用晶體管23的漏極和源極之間的電壓檢測(cè)該電源電流。該電壓通過(guò)放大器21被放大，然后輸入到比較器4的倒相輸入端。同時(shí)，參考信號(hào)VCTA被輸入到比較器4的非倒相輸入端。
當(dāng)電源電流增加，并且放大器21的輸出電壓超過(guò)參考信號(hào)VCTA的電壓時(shí)，比較器4輸出一信號(hào)以復(fù)位觸發(fā)器5。這使得供電指令信號(hào)CHA轉(zhuǎn)換成低，并使柵極信號(hào)GA2和GA4轉(zhuǎn)換成低。結(jié)果，用于電流限幅的晶體管11和13被關(guān)斷。因此，流到初級(jí)線(xiàn)圈19a的電源電流就停止了。
在隨后的再生周期內(nèi)，線(xiàn)圈電流根據(jù)電流的方向回流通過(guò)晶體管12和續(xù)流二極管14與晶體管10和續(xù)流二極管16中的其中一對(duì)，并因此逐漸地減小。
每次輸出PWM參考信號(hào)都重復(fù)上述供電周期和再生周期。用這種方式，控制線(xiàn)圈電流去接近由參考信號(hào)VCTA所表示的電流限定值。
如更早提到的，在這個(gè)實(shí)施例中用到的參考信號(hào)VCTA不具有分級(jí)電平變化。因此，當(dāng)階梯信號(hào)被用作參考信號(hào)時(shí)，階梯信號(hào)的每次上升和下降由轉(zhuǎn)矩波動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲被完全消除了。
這里應(yīng)該注意的是，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)一個(gè)電阻器取代電源電流檢測(cè)單元140a中的導(dǎo)通電阻調(diào)整電路24和晶體管23。
并且，如果與電源電流檢測(cè)有關(guān)的晶體管23兩端之間壓降(電源電流的損失)的增加是可以被接收的，則可以省去放大器21。
第二實(shí)施例本發(fā)明第二實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與第一實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的不同點(diǎn)在于，通過(guò)在多個(gè)脈沖頻率中識(shí)別出時(shí)鐘信號(hào)CLKP的脈沖頻率，可以在裝置內(nèi)部產(chǎn)生分級(jí)頻率信號(hào)FDA，并且，利用產(chǎn)生的分級(jí)頻率信號(hào)FDA來(lái)產(chǎn)生參考信號(hào)VCTA。下面的說(shuō)明主要是集中在與第一實(shí)施例的這個(gè)不同點(diǎn)上。
(與參考信號(hào)VCTA的產(chǎn)生有關(guān)的結(jié)構(gòu))圖8示出了在第二實(shí)施例中與參考信號(hào)VCTA的產(chǎn)生有關(guān)的結(jié)構(gòu)功能塊圖。該結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的不同在于增加了一個(gè)脈沖頻率識(shí)別單元22。該脈沖頻率識(shí)別單元22通過(guò)識(shí)別出時(shí)鐘信號(hào)CLKP的脈沖頻率而產(chǎn)生分級(jí)頻率信號(hào)FDA，其在第一實(shí)施例中是從裝置的外部得到的。
圖9示出了脈沖頻率識(shí)別單元22的結(jié)構(gòu)功能塊圖。
識(shí)別信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生識(shí)別信號(hào)MCLK。
第一單-多單元是一單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其用一數(shù)字電路構(gòu)成。該第一單-多單元與時(shí)鐘信號(hào)CLKP被同步觸發(fā)，并在識(shí)別信號(hào)MCLK的八個(gè)脈沖的一個(gè)同期內(nèi)輸出輸出信號(hào)OUT1。
第二單-多單元是一單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其用一數(shù)字電路構(gòu)成。該第二單-多單元在輸出信號(hào)OUT1的輸出結(jié)束時(shí)被觸發(fā)，并在識(shí)別信號(hào)MCLK的八個(gè)脈沖的一個(gè)周期內(nèi)輸出輸出信號(hào)OUT2。
信號(hào)J1表示OUT1和OUT2都正在被輸出，而信號(hào)J2表示OUT1和OUT2都沒(méi)有被輸出。信號(hào)J1和J2被分別輸入到一個(gè)觸發(fā)器的S和R輸入端。
脈沖頻率識(shí)別單元22根據(jù)下一個(gè)OUT1的輸出的開(kāi)始是在OUT2的輸出過(guò)程中還是之后，來(lái)識(shí)別時(shí)鐘信號(hào)CLKP的脈沖頻率(也就是，時(shí)鐘信號(hào)CLKP是具有短周期還是具有長(zhǎng)周期)。
(脈沖頻率識(shí)別單元22的操作)圖10示出了脈沖頻率識(shí)別單元22中主信號(hào)的時(shí)變波形圖。
圖10的左半部分示出了時(shí)鐘信號(hào)CLKP的脈沖頻率為高(也就是，時(shí)鐘信號(hào)CLKP具有短周期)時(shí)的情況。在這種情況下，下一個(gè)OUT1的輸出是在OUT2輸出的過(guò)程中開(kāi)始的。因此，信號(hào)J1在時(shí)鐘信號(hào)CLKP的每個(gè)周期輸出，同時(shí)，信號(hào)J2不輸出。這就可以重復(fù)地置位觸發(fā)器，其結(jié)果是，分級(jí)頻率信號(hào)FDA被保持為高。
圖10的右半部分示出了時(shí)鐘信號(hào)CLKP的脈沖頻率為低(也就是，時(shí)鐘信號(hào)CLKP具有長(zhǎng)周期)時(shí)的情況。在這種情況下，下一個(gè)OUT1的輸出在OUT2的輸出之后開(kāi)始的。因此，信號(hào)J1不輸出，同時(shí)，信號(hào)J2在時(shí)鐘信號(hào)CLKP的每個(gè)周期輸出。這就可以重復(fù)地復(fù)位觸發(fā)器，其結(jié)果是，分級(jí)頻率信號(hào)FDA被保持為低。
第三實(shí)施例本發(fā)明第三實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與第二實(shí)施例的不同在于與參考信號(hào)VCTA的產(chǎn)生有關(guān)的結(jié)構(gòu)。下面的說(shuō)明主要是集中在與第二實(shí)施例的這個(gè)不同點(diǎn)上。
(與參考信號(hào)VCTA的產(chǎn)生有關(guān)的結(jié)構(gòu))圖11示出了第三實(shí)施例中與參考信號(hào)VCTA的產(chǎn)生有關(guān)的結(jié)構(gòu)的功能塊圖。該結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例的不同在于包括一積分電路25來(lái)取代積分電路3。
(積分電路25)
圖12示出積分電路25的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的功能塊圖。積分電路25中，提供了由分級(jí)頻率信號(hào)FDA和程序信號(hào)PRG控制的開(kāi)關(guān)，以調(diào)整用于決定積分時(shí)間常數(shù)的電阻。
多個(gè)積分時(shí)間常數(shù)中每一個(gè)的ROM預(yù)存儲(chǔ)表示每個(gè)開(kāi)關(guān)的短路/開(kāi)路狀態(tài)的信息，其中，每個(gè)開(kāi)關(guān)用于得到積分時(shí)間常數(shù)。積分電路25根據(jù)分級(jí)頻率信號(hào)FDA和程序信號(hào)PRG從ROM中讀取表示每個(gè)開(kāi)關(guān)的短路/開(kāi)路狀態(tài)的信息。然后，積分電路25將輸出信號(hào)給對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，該信號(hào)表示出由讀取的信息表示的短路/開(kāi)路的狀態(tài)。
因此，積分電路25根據(jù)階梯信號(hào)VCA電平改變的速度來(lái)設(shè)定用于得到參考信號(hào)VCTA的積分時(shí)間常數(shù)，其中參考信號(hào)遵循階梯信號(hào)VCA的平均斜率。通過(guò)階梯信號(hào)VCA的分級(jí)頻率來(lái)限定階梯信號(hào)VCA電平變化的速度，階梯信號(hào)是由分級(jí)頻率信號(hào)FDA以及由程序信號(hào)PRG表示的附加參數(shù)，例如階梯信號(hào)VCA的級(jí)高度，來(lái)表示的。
第四實(shí)施例本發(fā)明第四實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與第一實(shí)施例的不同在于激勵(lì)邏輯單元執(zhí)行同步整流控制。同步整流控制是這樣一種控制，其中，晶體管10和12在再生周期中處于導(dǎo)通狀態(tài)以使初級(jí)線(xiàn)圈19a的電流回流通過(guò)晶體管10和12。下面的說(shuō)明主要是集中在與第一實(shí)施例的這個(gè)不同點(diǎn)上。
(激勵(lì)邏輯單元46)圖13示出具有同步整流控制功能的激勵(lì)邏輯單元46的詳細(xì)結(jié)構(gòu)功能塊圖。
流通保護(hù)邏輯單元產(chǎn)生表示縮短的供電周期的信號(hào)CHA1和表示縮短的再生周期的信號(hào)CHA2。根據(jù)信號(hào)CHA1和CHA2以及極性信號(hào)PHCA來(lái)輸出柵極信號(hào)GA1-GA4。
這里，柵極信號(hào)GA1和GA3是負(fù)邏輯信號(hào)，而柵極信號(hào)GA2和GA4是正邏輯信號(hào)。當(dāng)負(fù)邏輯信號(hào)為低時(shí)，對(duì)應(yīng)的晶體管導(dǎo)通。同時(shí)，當(dāng)正邏輯信號(hào)為高時(shí)，對(duì)應(yīng)的晶體管導(dǎo)通。
圖14示出激勵(lì)邏輯單元46中主信號(hào)的時(shí)變波形圖。該圖示出了當(dāng)極性信號(hào)PHCA為低時(shí)的一個(gè)例子。
根據(jù)信號(hào)CHA1和CHA2電平的組合，供電指令信號(hào)CHA的一個(gè)周期由(A)縮短的供電周期、(B)流通保護(hù)周期、和(C)縮短的再生周期組成。
當(dāng)極性信號(hào)PHCA為低時(shí)，柵極信號(hào)GA1僅在縮短的再生周期內(nèi)為低(也就是，晶體管10僅在縮短的再生周期內(nèi)導(dǎo)通)，并且，柵極信號(hào)GA2僅在縮短的供電周期內(nèi)為高(也就是，晶體管11僅在縮短的供電周期內(nèi)導(dǎo)通)。同時(shí)，柵極信號(hào)GA3持續(xù)為低(也就是，晶體管12持續(xù)地導(dǎo)通)，并且柵極信號(hào)GA4持續(xù)為低(也就是，晶體管13持續(xù)地被關(guān)斷)。
圖15A-15C示出了在縮短的供電周期、流通保護(hù)周期和縮短的再生周期中的每一個(gè)周期內(nèi)電流路徑的概念圖。
在縮短的供電周期內(nèi)，電流沿圖15A中所示的電流路徑提供給初級(jí)線(xiàn)圈19a。
在流通保護(hù)周期內(nèi)，初級(jí)線(xiàn)圈19a的電流沿圖15B中所示的電流路徑回流通過(guò)晶體管12的導(dǎo)通電阻和續(xù)流二極管14的導(dǎo)通電阻。
在縮短的再生周期內(nèi)，初級(jí)線(xiàn)圈19a的電流沿圖15C中所示的電流路徑回流通過(guò)晶體管12的導(dǎo)通電阻和晶體管10的導(dǎo)通電阻。
通常，晶體管的導(dǎo)通電阻比二極管的導(dǎo)通電阻要小。因此，如果線(xiàn)圈電流回流通過(guò)晶體管10的導(dǎo)通電阻，則它會(huì)快速地衰減。
這使得當(dāng)參考信號(hào)VCTA減小時(shí)，線(xiàn)圈電流會(huì)比在第一實(shí)施例中更迅速地接近由參考信號(hào)VCTA所表示的電流限定值，其中，第一實(shí)施例中如圖15B所示的電流路徑是在再生周期內(nèi)形成的。
而且，上述流通保護(hù)周期可防止晶體管10和11同時(shí)導(dǎo)通，而晶體管10和11的同時(shí)導(dǎo)通會(huì)使電源8短路。
當(dāng)極性信號(hào)PHCA是高時(shí)，會(huì)在反轉(zhuǎn)了的圖15A-15C中每一個(gè)電路圖中的左和右半部分進(jìn)行與上述同樣的操作。
第五實(shí)施例本發(fā)明第五實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與第一實(shí)施例的不同在于電源電流是利用包括在橋式整流電路中的晶體管進(jìn)行檢測(cè)的。下面的說(shuō)明主要是集中在與第一實(shí)施例的這個(gè)不同點(diǎn)上。
(整體結(jié)構(gòu))圖16示出了第五實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)功能塊圖。該圖也示出了由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)。
與第一實(shí)施例中的組件相同的組件給出相同的附圖標(biāo)記，并省略了對(duì)它們的說(shuō)明。并且，由于對(duì)初級(jí)線(xiàn)圈19a和次級(jí)線(xiàn)圈19b中的每一個(gè)都提供了相同的組件，因此，下面對(duì)用于初級(jí)線(xiàn)圈19a的組件作為代表性的例子進(jìn)行說(shuō)明。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括PWM參考信號(hào)產(chǎn)生單元1、參考信號(hào)產(chǎn)生單元110a、橋式整流電路150a、電流比較單元180a、PWM控制單元190a和電源8。
橋式整流電路150a與橋式整流電路130a的不同在于晶體管10和12的漏極電壓是被輸出到橋式整流電路150a的外面。
電流比較單元180a包括晶體管26、參考電流源27、比較器28和29、和控制晶體管26以及選擇比較器28和29其中一個(gè)的比較結(jié)果的邏輯門(mén)組。
PWM控制單元190a與PWM控制單元120a的不同之處在于省略掉了比較器4，并且觸發(fā)器5是可以外部復(fù)位的。
(線(xiàn)圈電流的PWM控制)在供電周期，對(duì)應(yīng)于極性信號(hào)PHCA的極性的電流被提供到初級(jí)線(xiàn)圈19a中。該電源電流逐漸地增加。在此期間，晶體管26根據(jù)柵極信號(hào)GA1和GA2的一個(gè)OR信號(hào)導(dǎo)通。參考電流源27對(duì)應(yīng)于參考信號(hào)VCTA產(chǎn)生一參考電流。該晶體管26具有對(duì)應(yīng)于該參考電流的漏極電壓。
比較器28對(duì)晶體管26的漏極電壓與晶體管12的漏極電壓進(jìn)行比較。比較器29對(duì)晶體管26的漏極電壓和晶體管10的漏極電壓進(jìn)行比較。
隨著電源電流增加，導(dǎo)通的晶體管10和12的其中一個(gè)的漏極電壓減小。當(dāng)導(dǎo)通的晶體管10或12的漏極電壓下降到晶體管26的漏極電壓以下時(shí)(也就是，當(dāng)電源電流上升超過(guò)由參考信號(hào)VCTA所表示的電流限定值時(shí))，比較器29或28產(chǎn)生一輸出信號(hào)。該輸出信號(hào)借助于邏輯門(mén)組復(fù)位PWM控制單元190a內(nèi)的觸發(fā)器5。這使得到初級(jí)線(xiàn)圈19a的電流源停止。
在再生周期，執(zhí)行與在第一實(shí)施例中相同的操作。
每次輸出PWM參考信號(hào)時(shí)都重復(fù)上述供電周期和再生周期。這樣，與在第一實(shí)施例中一樣，初級(jí)線(xiàn)圈19a的線(xiàn)圈電流被控制去接近由參考信號(hào)VCTA所表示的電流限定值。
第六實(shí)施例本發(fā)明第六實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與第一和第二實(shí)施例中的不同在于，表示階梯每一級(jí)的電平的串行數(shù)據(jù)被接收?；谠摯袛?shù)據(jù)產(chǎn)生階梯信號(hào)VCA，并且基于階梯信號(hào)VCA產(chǎn)生參考信號(hào)VCTA。下面的說(shuō)明主要是集中在與第一和第二實(shí)施例的這個(gè)不同點(diǎn)上。
(整體結(jié)構(gòu))圖17示出了第六實(shí)施例的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)功能塊圖。
與第一和第二實(shí)施例中的組件相同的組件給出相同的附圖標(biāo)記，并省略了對(duì)它們的說(shuō)明。并且，由于對(duì)初級(jí)線(xiàn)圈19a和次級(jí)線(xiàn)圈19b中的每一個(gè)都提供了相同的組件，因此，下面對(duì)用于初級(jí)線(xiàn)圈19a的組件作為代表性例子進(jìn)行說(shuō)明。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括PWM參考信號(hào)產(chǎn)生單元1、串行數(shù)據(jù)通信單元32、脈沖頻率識(shí)別單元22、參考信號(hào)產(chǎn)生單元160a、PWM控制單元120a、橋式整流電路130a、電源電流檢測(cè)單元140a和電源8。
用于初級(jí)線(xiàn)圈19a和次級(jí)線(xiàn)圈19b(在這個(gè)例子中是初級(jí)線(xiàn)圈19a)中每一個(gè)的串行數(shù)據(jù)通信單元32根據(jù)通信控制信號(hào)ENAB和CLK接收了表示階梯每一級(jí)的電平的串行信息信號(hào)DATA。串行數(shù)據(jù)通信單元32將信息信號(hào)DATA轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并在分級(jí)單元中與時(shí)鐘信號(hào)CLKPA一起將并行數(shù)據(jù)DA0A-DA3A輸出到參考信號(hào)產(chǎn)生單元160a。
參考信號(hào)產(chǎn)生單元160a中的階梯產(chǎn)生單元31a與階梯產(chǎn)生單元2的不同之處在于省略掉了分級(jí)頻率開(kāi)關(guān)單元和加減計(jì)數(shù)器。換句話(huà)說(shuō)，階梯產(chǎn)生單元31a實(shí)質(zhì)上是一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器。在分級(jí)單元中，階梯產(chǎn)生單元31a對(duì)表示每個(gè)級(jí)的電平的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。因此產(chǎn)生了階梯信號(hào)VCA。
(串行數(shù)據(jù))圖18示出串行數(shù)據(jù)一個(gè)單元的時(shí)序圖，其中串行數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于階梯的一個(gè)級(jí)。通信單元32按順序接收針對(duì)多個(gè)級(jí)的串行數(shù)據(jù)。圖18中，ENAB是單元時(shí)間信號(hào)，CLK是比特同步信號(hào)，和DATA是信息信號(hào)。
信息信號(hào)DATA的一個(gè)單元是由8位組成的。頭3位是用于確定線(xiàn)圈的地址A2-A0，下一位是寫(xiě)入使能位WE(本實(shí)施例中WE固定在0以允許持續(xù)地寫(xiě)入)，以及剩余的4位是表示分級(jí)電平的數(shù)據(jù)D3-D0。
注意，圖18還示出了串行數(shù)據(jù)通信單元32內(nèi)主信號(hào)的時(shí)變情況。
(串行數(shù)據(jù)通信單元32)圖19示出了串行數(shù)據(jù)通信單元32的詳細(xì)結(jié)構(gòu)功能塊圖。串行數(shù)據(jù)通信單元32包括地址計(jì)數(shù)器電路35、數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器電路34、串-并行轉(zhuǎn)換電路33、寫(xiě)入信號(hào)產(chǎn)生電路36、地址譯碼器電路37和寄存器電路38。
圖20示出地址計(jì)數(shù)器電路35、數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器電路34、串-并行轉(zhuǎn)換電路33和寫(xiě)入信號(hào)產(chǎn)生電路36的詳細(xì)結(jié)構(gòu)功能塊圖。
地址計(jì)數(shù)器電路35對(duì)串行數(shù)據(jù)一個(gè)單元的頭4位的比特同步信號(hào)CLK進(jìn)行計(jì)數(shù)，并輸出表示信息信號(hào)DATA的頭4位的接收已經(jīng)完成的地址完成信號(hào)ADO和ADT。
數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器電路34由地址完成信號(hào)ADO觸發(fā)，并對(duì)用于串行數(shù)據(jù)后4位的比特同步信號(hào)CLK進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后，數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器電路34輸出表示信息信號(hào)DATA的所有8位的接收都已經(jīng)完成了的數(shù)據(jù)完成信號(hào)DATC。
串-并行轉(zhuǎn)換電路33利用移位寄存器將信息信號(hào)DATA轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，其中，移位寄存器是由圖20中上部示出的四個(gè)觸發(fā)器組成的。然后，串-并行轉(zhuǎn)換電路33在地址完成信號(hào)ADT的前沿將構(gòu)成頭4位的地址SAD0-SAD2和寫(xiě)入使能位WE鎖定到在圖20的下部示出的四個(gè)觸發(fā)器內(nèi)。結(jié)果，地址SAD0-SAD2和寫(xiě)入使能位WE與構(gòu)成后4位的數(shù)據(jù)SD0-SD3分開(kāi)。
當(dāng)數(shù)據(jù)完成信號(hào)DATC和單元時(shí)間信號(hào)ENAB都在輸出時(shí)，寫(xiě)入信號(hào)產(chǎn)生電路36輸出寫(xiě)入信號(hào)REC。
圖21示出地址譯碼器電路37的詳細(xì)結(jié)構(gòu)功能塊圖。
地址譯碼器電路37根據(jù)寫(xiě)入信號(hào)REC和地址SAD0-SAD2產(chǎn)生信號(hào)RCKA或RCKB，信號(hào)RCKA或RCKB命令在4位寄存器組中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SD0-SD3，而該4位寄存器組是被提供用于寄存器電路38中的對(duì)應(yīng)線(xiàn)圈。信號(hào)RCKA或RCKB也被用作信號(hào)CLKPA或CLKPB，其表示對(duì)應(yīng)于相應(yīng)線(xiàn)圈每個(gè)級(jí)的單元時(shí)間。
圖22示出寄存器電路38的詳細(xì)結(jié)構(gòu)功能塊圖。
寄存器電路38具有分別用于初級(jí)線(xiàn)圈19a和次級(jí)線(xiàn)圈19b的4位寄存器組A和B。依據(jù)從地址譯碼器電路37接收的信號(hào)RCKA，寄存器電路38將數(shù)據(jù)SD0-SD3存儲(chǔ)到寄存器組A中，并將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作為4位并行信號(hào)DA0A-DA3A輸出。另一方面，依據(jù)從地址譯碼器電路37接收的信號(hào)RCKB，寄存器電路38將數(shù)據(jù)SD0-SD3存儲(chǔ)到寄存器組B，并將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作為4位并行信號(hào)DA0B-DA3B輸出。
(階梯產(chǎn)生單元31a)如前面提到的，階梯產(chǎn)生單元31a實(shí)質(zhì)上是一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器。階梯產(chǎn)生單元31a對(duì)由時(shí)鐘信號(hào)CLKPA表示的分級(jí)單元中的并行數(shù)據(jù)DA0A-DA3A進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生階梯信號(hào)VCA。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，通過(guò)串行數(shù)據(jù)表示階梯信號(hào)VCA的每個(gè)級(jí)的電平。這使得不僅可以形成用于第一實(shí)施例的梯形波的階梯信號(hào)VCA，還可以形成所需波形的階梯信號(hào)VCA。例如，如果通過(guò)對(duì)正弦波取樣產(chǎn)生串行數(shù)據(jù)，則可以得到近似正弦的階梯波形。
其它的改進(jìn)通過(guò)上述實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但明顯的是本發(fā)明并不限于上述描述。下面給出了改進(jìn)的例子。
(1)在上述實(shí)施例中描述的本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法可以通過(guò)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的計(jì)算機(jī)程序可以作為數(shù)字信號(hào)來(lái)分配。
本發(fā)明也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如軟盤(pán)、硬盤(pán)、CD、MO(磁光Magneto-Optical)盤(pán)、DVD(數(shù)字化視頻光盤(pán))、或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，在其上面可記錄上面提到的計(jì)算機(jī)程序或數(shù)字信號(hào)。
得到本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序或數(shù)字信號(hào)也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，例如電子通信網(wǎng)、有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)、或因特網(wǎng)。
計(jì)算機(jī)程序或數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)分配上面記錄有計(jì)算機(jī)程序或數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)介質(zhì)，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸計(jì)算機(jī)程序或數(shù)字信號(hào)來(lái)提供到一分離的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上。然后，該分離的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序或數(shù)字信號(hào)來(lái)起到本發(fā)明的功能。
(2)上述實(shí)施例描述了晶體管11和13被用于完成線(xiàn)圈電流的限幅控制的情況。但是，當(dāng)晶體管10和12被用于限幅控制時(shí)，仍然可以實(shí)現(xiàn)同樣的振動(dòng)和噪聲抑制作用。
(3)上述實(shí)施例描述了本發(fā)明用于兩相步進(jìn)電機(jī)的例子，但它不是對(duì)本發(fā)明的限定，其同樣可以用于具有不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)。例如，本發(fā)明可以采用電平?jīng)]有突然變化的波形的參考信號(hào)用于控制流向五相步進(jìn)電機(jī)的每個(gè)線(xiàn)圈的電流源。
(4)上述實(shí)施例描述了參考信號(hào)產(chǎn)生單元包括用于產(chǎn)生階梯信號(hào)的階梯產(chǎn)生單元和積分電路的情況，其中，該積分電路用于對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分以產(chǎn)生電平?jīng)]有突然變化的波形的參考信號(hào)。但是，該參考信號(hào)產(chǎn)生單元可以具有不同的結(jié)構(gòu)。例如，參考信號(hào)產(chǎn)生單元可以通過(guò)使用一模擬振蕩電路而產(chǎn)生電平?jīng)]有突然變化的波形的參考信號(hào)。
(5)根據(jù)電平?jīng)]有突然變化的波形的參考信號(hào)，本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可以通過(guò)提供電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)每一個(gè)線(xiàn)圈。圖23示出了通過(guò)提供電壓驅(qū)動(dòng)每一個(gè)線(xiàn)圈的基本結(jié)構(gòu)。圖23中所示的這個(gè)結(jié)構(gòu)和本發(fā)明參考信號(hào)產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)可以相結(jié)合以通過(guò)提供電壓，并利用電平?jīng)]有突然變化的波形的參考信號(hào)VCTA替代了利用階梯信號(hào)VCA來(lái)驅(qū)動(dòng)每一個(gè)線(xiàn)圈。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖通過(guò)例子進(jìn)行了充分地描述，但應(yīng)注意的是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，各種改變和修改都是很明顯的。
因此，除非這樣的改變和修改脫離了本發(fā)明的范圍，否則它們都應(yīng)該包含在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括電源電流檢測(cè)單元，其可操作地檢測(cè)流向一線(xiàn)圈的電源電流，該線(xiàn)圈包括在步進(jìn)電機(jī)內(nèi)；參考信號(hào)產(chǎn)生單元，其可操作地產(chǎn)生電平?jīng)]有急劇變化的波形的參考信號(hào)，該參考信號(hào)表示電源電流的目標(biāo)值；斬波開(kāi)關(guān)電路，其可操作地在導(dǎo)通狀態(tài)使電源電流流向線(xiàn)圈，并在非導(dǎo)通狀態(tài)使電源電流停止流向線(xiàn)圈；以及脈寬調(diào)制控制單元，其可操作地(a)以預(yù)定的時(shí)間間隔將斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且(b)當(dāng)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)由電源電流檢測(cè)單元檢測(cè)的電源電流增加超過(guò)由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值時(shí)，將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中參考信號(hào)產(chǎn)生單元包括階梯產(chǎn)生單元，其可操作地產(chǎn)生階梯信號(hào)；和積分電路，其可操作地通過(guò)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分而產(chǎn)生參考信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，積分電路通過(guò)利用與階梯信號(hào)的電平變化速度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)來(lái)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分，以產(chǎn)生遵循階梯信號(hào)的平均斜率的參考信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，積分電路獲得一表示階梯信號(hào)的電平變化速度的速度信號(hào)，并根據(jù)該速度信號(hào)確定該時(shí)間常數(shù)。
5.如權(quán)利要求3的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，階梯產(chǎn)生單元通過(guò)對(duì)在階梯信號(hào)的每一級(jí)都具有一個(gè)脈沖的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以產(chǎn)生階梯信號(hào)，該步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括識(shí)別單元，其可操作地識(shí)別脈沖信號(hào)的脈沖頻率，和積分電路，其基于識(shí)別單元的識(shí)別結(jié)果來(lái)確定時(shí)間常數(shù)。
6.如權(quán)利要求2的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括信息信號(hào)接收單元，其可操作地接收表示階梯信號(hào)的每級(jí)電平的信息信號(hào)，其中，階梯產(chǎn)生單元通過(guò)在對(duì)應(yīng)于每個(gè)級(jí)的時(shí)間單元內(nèi)對(duì)接收到的信息信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，而產(chǎn)生階梯信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括橋式整流電路，其包括斬波開(kāi)關(guān)電路和多個(gè)開(kāi)關(guān)電路，并可操作地對(duì)電源電流進(jìn)行整流，其中，脈寬調(diào)制控制單元通過(guò)將斬波開(kāi)關(guān)電路和多個(gè)開(kāi)關(guān)電路中的每一個(gè)電路單獨(dú)地置于一預(yù)定的狀態(tài)，可以反轉(zhuǎn)電源電流的極性，其中該預(yù)定的狀態(tài)是導(dǎo)通狀態(tài)和非導(dǎo)通狀態(tài)中的一種。
8.如權(quán)利要求7的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括同步整流控制單元，當(dāng)斬波開(kāi)關(guān)電路處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，同步整流控制單元可操作地在一個(gè)周期內(nèi)將多個(gè)開(kāi)關(guān)電路中的至少兩個(gè)置于導(dǎo)通狀態(tài)，可以使線(xiàn)圈中的電流回流通過(guò)該至少兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路。
9.如權(quán)利要求7的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，電源電流檢測(cè)單元是通過(guò)斬波開(kāi)關(guān)電路和多個(gè)開(kāi)關(guān)電路中的一個(gè)處于導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且利用一電壓降來(lái)檢測(cè)電源電流，該電壓降是由處于導(dǎo)通狀態(tài)的開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通電阻產(chǎn)生的，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括參考電流源，其可操作地產(chǎn)生具有由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值的電流；和與參考電流源串聯(lián)連接的電阻器，和脈寬調(diào)制控制單元，其以預(yù)定的時(shí)間間隔將斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且，當(dāng)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)電源電流檢測(cè)單元的電壓降超過(guò)電阻器的電壓降時(shí)，脈寬調(diào)制控制單元將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，電阻器是處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體元件。
11.如權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，電源電流檢測(cè)單元包括與線(xiàn)圈串聯(lián)連接的電阻器，并且利用電阻器的電壓降檢測(cè)電源電流。
12.如權(quán)利要求11的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，電阻器是處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體元件。
13.如權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，其中，步進(jìn)電機(jī)具有與多個(gè)相一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)線(xiàn)圈，電源電流檢測(cè)單元檢測(cè)用于多個(gè)線(xiàn)圈中每一個(gè)的電源電流，參考信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生用于多個(gè)線(xiàn)圈中每一個(gè)的參考信號(hào)，斬波開(kāi)關(guān)電路，其用于多個(gè)線(xiàn)圈中的每一個(gè)，使電源電流在導(dǎo)通狀態(tài)流向線(xiàn)圈，并使電源電流在非導(dǎo)通狀態(tài)停止流向線(xiàn)圈，和脈寬調(diào)制控制單元，其用于多個(gè)線(xiàn)圈中每一個(gè)，以預(yù)定的時(shí)間間隔將斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，并且，當(dāng)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)由電源電流檢測(cè)單元檢測(cè)的電源電流增加超過(guò)由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值時(shí)，脈寬調(diào)制控制單元將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
14.一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，包括檢測(cè)流向線(xiàn)圈的電源電流的電源電流檢測(cè)步驟，其中線(xiàn)圈包括在步進(jìn)電機(jī)內(nèi)；參考信號(hào)產(chǎn)生步驟，該步驟中產(chǎn)生電平?jīng)]有突然變化的波形的參考信號(hào)，該參考信號(hào)表示用于電源電流的目標(biāo)值；和脈寬調(diào)制控制步驟，該步驟是(a)以預(yù)定的時(shí)間間隔將一斬波開(kāi)關(guān)電路置于導(dǎo)通狀態(tài)，其中，該斬波開(kāi)關(guān)電路處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)使電源電流流向線(xiàn)圈，而在非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)使電源電流停止流向線(xiàn)圈，和(b)當(dāng)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)在電源電流檢測(cè)步驟中檢測(cè)的電源電流增加超過(guò)由參考信號(hào)表示的目標(biāo)值時(shí)，將斬波開(kāi)關(guān)電路置于非導(dǎo)通狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求14的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，其中，參考信號(hào)產(chǎn)生步驟包括產(chǎn)生階梯信號(hào)的階梯產(chǎn)生步驟；和通過(guò)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分而產(chǎn)生參考信號(hào)的積分步驟。
16.如權(quán)利要求15的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，其中，通過(guò)利用與階梯信號(hào)的電平變化速度相對(duì)應(yīng)的一時(shí)間常數(shù)來(lái)對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分，可以在積分步驟產(chǎn)生遵循階梯信號(hào)的平均斜率的參考信號(hào)。
全文摘要
參考信號(hào)產(chǎn)生單元對(duì)階梯信號(hào)進(jìn)行積分，以產(chǎn)生參考信號(hào)VCTA，其波形沒(méi)有電平的急劇變化，并且其表示了一電流限定值。PWM參考信號(hào)產(chǎn)生單元產(chǎn)生一PWM參考信號(hào)。一電源電流檢測(cè)單元檢測(cè)流向一線(xiàn)圈的電源電流。一PWM控制單元對(duì)參考信號(hào)VCTA和電源電流檢測(cè)單元在PWM參考信號(hào)的每個(gè)周期檢測(cè)的值進(jìn)行比較，并根據(jù)該比較結(jié)果設(shè)定橋式整流電路中的每個(gè)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)或非導(dǎo)通狀態(tài)。這樣，控制流向線(xiàn)圈的電源電流去接近由參考信號(hào)VCTA所表示的電流限定值。
文檔編號(hào)H02P8/18GK1512658SQ0313277
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者松永弘樹(shù), 深水新吾, 吾 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社