專利名稱：驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于表示電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的正弦波形的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)，而生成驅(qū)動(dòng)控 制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
有著各種的電機(jī)，而作為能夠正確決定位置的電機(jī)的代表，有步進(jìn)電機(jī)，在各種裝 置中廣為使用。例如可舉出相機(jī)的合焦、防手抖補(bǔ)正、和工作機(jī)械的位置的決定等。該步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，通常以向兩個(gè)定子線圈的電流相位下，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 位置而進(jìn)行。專利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2006-288056號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開(kāi)平8-37798號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
此處，有著盡量減小電器的功耗的要求。尤其是電池驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)設(shè)備等對(duì)該要求 較大。此處，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，提供給兩個(gè)線圈的電流相位相差90度。一個(gè)線圈的電流 在0度、180度的附近，向另一個(gè)線圈流出充足的電流。0度、180度附近的電流對(duì)電機(jī)的驅(qū) 動(dòng)基本上無(wú)貢獻(xiàn)。于是提出了截掉電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的0度、180度附近的電流的供電方法。例 如，截掉0度和180度附近的30度的供電的供電方法，稱為150度供電。為進(jìn)行這樣的150度供電，需要用于那樣的信號(hào)產(chǎn)生的電路。對(duì)該電路也有盡量 簡(jiǎn)化的要求。本發(fā)明為基于表示電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的正弦波形的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)，而生成驅(qū)動(dòng)控制 信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，在對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的接近基準(zhǔn)值的一側(cè)加上指定的偏 移量所得的疊加信號(hào)的一個(gè)方向起，第1次檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)從 所述基準(zhǔn)值起返回的方向上加上所述偏移量，對(duì)所得的疊加信號(hào)，在所述一個(gè)方向第2次 檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，仍保持原值，疊加信號(hào)在從與所述一個(gè)方向相反的方向至所述基準(zhǔn) 值的另一個(gè)方向起，第1次檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，在對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的接近所述基準(zhǔn) 值的一側(cè)加上所述偏移量，反復(fù)該處理，對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)附加偏移從而得到疊加信號(hào)，所得 的疊加信號(hào)的所述第2次的所述基準(zhǔn)值與其下一個(gè)所述基準(zhǔn)值之間，與所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào) 相比，生成減少了指定期間的期間的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。另外，優(yōu)選為疊加信號(hào)在正側(cè)時(shí)和疊加信號(hào)在負(fù)側(cè)時(shí)，作為不同的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào) 而產(chǎn)生的。(發(fā)明效果) 根據(jù)本發(fā)明，能夠以較簡(jiǎn)單的電路，得到減少了供電時(shí)間的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。


圖1是表示全體結(jié)構(gòu)的模塊圖。
圖2是表示輸出電路的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示疊加信號(hào)的例的圖。圖4是表示輸出控制電路的結(jié)構(gòu)例的圖。圖5是表示輸出控制電路的各部分的信號(hào)波形的圖。符號(hào)說(shuō)明10比較器12輸出控制電路14輸出電路22、24 線圈26 轉(zhuǎn)子30霍爾元件32偏移控制電路40連續(xù)H/L檢測(cè)部100驅(qū)動(dòng)器200 電機(jī)
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式基于附圖進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示整體結(jié)構(gòu)的圖。系統(tǒng)由 驅(qū)動(dòng)器100和電機(jī)200所構(gòu)成。輸入信號(hào)輸入至驅(qū)動(dòng)器100，驅(qū)動(dòng)器100向電機(jī)200提供與 輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流。由此，根據(jù)輸入信號(hào)而控制電機(jī)200的旋轉(zhuǎn)。此處，驅(qū)動(dòng)器100具有比較器10，將與來(lái)自電機(jī)200中所設(shè)霍爾元件30的轉(zhuǎn)子位 置相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過(guò)偏移控制電路32，提供至比較器10的一端。也就是說(shuō)，偏移 控制電路32對(duì)旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)加上指定的偏移值，得出在上下方向上交替移位的疊加信號(hào)。 然后，將該疊加信號(hào)提供至比較器10的一端。對(duì)比較器10的另一端提供零電壓(基準(zhǔn)值 電壓)，比較器10檢測(cè)疊加信號(hào)到達(dá)了零(基準(zhǔn)值)。比較器10的輸出提供至輸出控制電路12。輸出控制電路12根據(jù)比較器10的輸 出信號(hào)而決定指定頻率的驅(qū)動(dòng)波形(相位)，并且通過(guò)PWM驅(qū)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)(0UT1、 0UT2)，而決定驅(qū)動(dòng)電流的振幅。然后，生成的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)提供至輸出電路14。輸出電路14由多個(gè)晶體管所構(gòu)成，由這些開(kāi)關(guān)控制來(lái)自電源的電流，產(chǎn)生電機(jī)驅(qū) 動(dòng)電流，將其提供至電機(jī)200。圖2中表示了輸出電路14的一部分和電機(jī)200的一個(gè)線圈22(24)的結(jié)構(gòu)。像這 樣設(shè)有電源和地之間的兩個(gè)晶體管Q1、Q2的串聯(lián)所成的臂，和兩個(gè)晶體管Q3、Q4的串聯(lián)所 成的臂；晶體管Q1、Q2的中間點(diǎn)和晶體管Q3、Q4的中間點(diǎn)之間連接了線圈22(24)。而通過(guò) 導(dǎo)通晶體管Ql、Q4而截止晶體管Q2、Q3，線圈22(24)中流過(guò)一個(gè)方向的電流；通過(guò)截止晶 體管Ql、Q4而導(dǎo)通晶體管Q2、Q3，線圈22 (24)中流過(guò)反向的電流，驅(qū)動(dòng)線圈22、24。此外，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)這樣的電路，可以個(gè)別地控制提供至兩個(gè)線圈22、24的電流。電機(jī)200為步進(jìn)電機(jī)，具有兩個(gè)線圈22、24和轉(zhuǎn)子26。兩個(gè)線圈22、24被相互以 偏離90度位置的電氣角度而配置，由此，對(duì)轉(zhuǎn)子26的磁場(chǎng)方向也關(guān)于轉(zhuǎn)子的中心角相互以 電氣角度90度而偏離。另外，轉(zhuǎn)子26設(shè)有與其極數(shù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)目的永磁體，例如N極和S極配置于相對(duì)的位置(相互相差180度的位置)。然后根據(jù)來(lái)自兩個(gè)線圈22、24的磁場(chǎng)決 定穩(wěn)定的位置。由此，通過(guò)對(duì)配置于關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角偏離90度的位置的兩個(gè)線圈，提供相互相 位相差90度的交流電，可以由該電流相位使轉(zhuǎn)子26移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)。另外，通過(guò)在特定的電流相 位的定時(shí)停止電流相位的變化，可以在與那時(shí)的電流相位相對(duì)應(yīng)的位置上使轉(zhuǎn)子停止。就 這樣控制電機(jī)200的旋轉(zhuǎn)。電機(jī)200中設(shè)有霍爾元件30，根據(jù)來(lái)自轉(zhuǎn)子26的永磁體的磁場(chǎng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信 號(hào)。如上所述，當(dāng)N、S各有一個(gè)的情況下，轉(zhuǎn)子26的1次旋轉(zhuǎn)可得到1個(gè)周期的正弦波作 為旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)。來(lái)自此霍爾元件30的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)提供至偏移控制電路32。該偏移控制電路32 只以指定的偏移量移動(dòng)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)，設(shè)定兩個(gè)過(guò)零(S π々π 7 )之間為例如150度。此處圖3中表示了將過(guò)零之間從180度變?yōu)?20度的例子。旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)是在0 度時(shí)為相當(dāng)于0高斯(Gauss)、90度時(shí)為相當(dāng)于+60高斯、180度時(shí)為相當(dāng)于0高斯、270度 時(shí)為相當(dāng)于-60高斯的電壓的正弦波。由此，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)向0靠近相當(dāng)于30高斯 的電壓，則兩個(gè)過(guò)零之間變?yōu)?20度。那樣，負(fù)側(cè)的加上了相當(dāng)于+30高斯的疊加信號(hào)(旋 轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)向零靠近了 30高斯的信號(hào))在第1次至零時(shí)(旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的相位-30度)， 不是作+30高斯的加法，而是作-30高斯的加法(30高斯的減法)。由此，60高斯的疊加信 號(hào)向負(fù)方向位移。這個(gè)例子的情況下，由于-60高斯的加法相當(dāng)于60度的位移，則在旋轉(zhuǎn) 狀態(tài)信號(hào)的相位的+30度時(shí)，疊加信號(hào)從負(fù)側(cè)第2次至零。然后，這個(gè)第2次的零的情況 下，-30高斯的加法以原值向正側(cè)移動(dòng)。接下來(lái)，在從正側(cè)的第1次的零時(shí)，加法切換為+30 高斯。如此，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的相位為330度(-30度)時(shí)偏移量從+30高斯切換至-30高斯， 150度時(shí)偏移量從-30高斯切換至+30高斯，通過(guò)如此反復(fù)，從疊加信號(hào)的第2次的零起，至 下一個(gè)零的期間可以得到120度的期間的信號(hào)。此外，通過(guò)調(diào)整加法的偏移量(該情況下 設(shè)為相當(dāng)于士 15高斯)，可以得到150度等的期間的信號(hào)。此外，對(duì)比較器10的另一端，也可以提供以與霍爾元件30的共用(common)電壓 相同電位的電壓作為基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)，霍爾元件30和比較器10所用的 基準(zhǔn)值變?yōu)橄嗟龋梢愿诱_地設(shè)定對(duì)線圈22、24的供電期間。圖4中表示了輸出控制電路12的結(jié)構(gòu)例，圖5中表示了各部分的信號(hào)波形。比較 器10的輸出(比較器輸出)，是檢測(cè)如上所述將旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)依次移位后的信號(hào)的過(guò)零的 結(jié)果。本例與圖3相同，表示了 120度供電的例子；比較器的輸出，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的0 30度為低(L)電平、30 150度變?yōu)楦?H)電平、150 180度為低電平、180 210度為 高電平、210 330度為低電平、330 360度為高電平信號(hào)(圖5(i))。該比較器的輸出提供至觸發(fā)器(flip flop)FFl的D輸入端。對(duì)該觸發(fā)器FFl的 時(shí)鐘輸入端，提供指定的時(shí)鐘CLK，觸發(fā)器FFl成為依次保持比較器10的輸出。時(shí)鐘CLK由 于有比比較器10的輸出的變化更高的頻率，所以觸發(fā)器FFl以指定期間的滯后按原值獲取 比較器10的輸出。觸發(fā)器FFl的輸出提供至觸發(fā)器FF2的D輸入端，時(shí)鐘CLK也提供至該 觸發(fā)器FF2的時(shí)鐘輸入端。由此，該觸發(fā)器FF2的輸出與觸發(fā)器FFl的輸出相比，是延遲了 時(shí)鐘CLK的1個(gè)周期的信號(hào)。將觸發(fā)器FFl的輸出反向輸入至與門AND1，觸發(fā)器FF2的輸 出按原值輸入與門AND1。由此，該與門ANDl的輸出在比較器10的輸出下降時(shí)，成為時(shí)鐘
5CLK的1個(gè)周期上升的信號(hào)。也就是說(shuō)，如圖5(ii)的下降檢測(cè)信號(hào)所示，在比較器輸出的下降時(shí)，在與門ANDl 的輸出得到時(shí)鐘CLK的1個(gè)周期上升的信號(hào)。另外，觸發(fā)器FFl的輸出和觸發(fā)器FF2的反向輸出，輸入至與門AND2。由此，如圖 5(iii)的上升檢測(cè)信號(hào)所示，在比較器輸出的上升時(shí)，在與門AND2的輸出得到時(shí)鐘CLK的 1個(gè)周期上升的信號(hào)。時(shí)鐘CLK在指定的分頻之后，輸入至連續(xù)H/L檢測(cè)部40。該連續(xù)H/L檢測(cè)部40例 如，在比較器輸出的高電平持續(xù)60度的期間時(shí)為高電平，低電平持續(xù)60度的期間時(shí)為低電 平。由此，本例中，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的90度 270度的期間為高電平、在其余一半的期間為 低電平的信號(hào)成為連續(xù)H/L檢測(cè)部40的輸出(圖5(iv))。與門ANDl的輸出提供至觸發(fā)器FF3的D輸入端，與門AND2的輸出提供至觸發(fā)器 FF4的D輸入端。時(shí)鐘CLK提供至這些與門AND1、AND2的時(shí)鐘輸入端。由此，這些觸發(fā)器 FF3、FF4中獲取了與門AND1、AND2的輸出。觸發(fā)器FF3、FF4的輸出分別輸入與門AND3、 AND4。與門AND3的另一輸入端按原值輸入連續(xù)H/L檢測(cè)信號(hào)；將連續(xù)H/L檢測(cè)信號(hào)反向并 輸入與門AND4的另一輸入端。由此，與門AND3的輸出中，下降檢測(cè)信號(hào)中的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào) 的0度所對(duì)應(yīng)的脈沖被除去，只剩下150度、210度的脈沖。另外，與門AND4的輸出中，上升 檢測(cè)信號(hào)中的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的180度所對(duì)應(yīng)的脈沖被除去，只剩下30度、330度的脈沖。與門AND3的輸出提供至SR鎖存器電路SRl的置位(set)輸入端，與門AND4的輸 出提供至SR鎖存器電路SRl的復(fù)位(reset)輸入端(圖5(v))。由此，如圖5(vi)所示，在 SR鎖存器SRl的輸出，得到旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的330度時(shí)變?yōu)楦唠娖健?50度時(shí)變?yōu)榈碗娖降钠?移控制信號(hào)。該SR鎖存器SRl的輸出提供至偏移控制電路32，被用于切換控制，在高電平 時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)加上指定的偏移值(30高斯)，在低電平時(shí)從旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)減去指定的 偏移值(30高斯)。與門AND3、AND4的輸出，輸入至或門0R1。或門ORl的輸出得到具有330度、30度、 150度、210度的4個(gè)脈沖的兩邊沿信號(hào)(圖5(vii))。偏移控制信號(hào)在施加了指定的延遲 之后，提供至觸發(fā)器FF5的D輸入端。該觸發(fā)器FF5的時(shí)鐘輸入端被提供了來(lái)自或門ORl 的兩邊沿信號(hào)，觸發(fā)器FF5的輸出得到在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的30度時(shí)變?yōu)楦唠娖健?10度時(shí)變?yōu)?低電平的信號(hào)(圖5(viii))。該觸發(fā)器FF5的輸出，輸入至或非門NORl和與門AND5。SR鎖存器SRl的輸出 提供至或非門NORl和與門AND5的另外的輸入端。由此，或非門NORl的輸出得到了只在 30 150度的期間為高電平的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)OUTl (圖5(ix))，與門AND5的輸出得到了只 在210 330度的期間為高電平的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)0UT2(圖5(x))。由此，通過(guò)將驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)OUTl、0UT2提供至輸出電路14，通過(guò)控制圖2的晶體 管Ql、Q4和晶體管Q2、Q3的導(dǎo)通截止，而進(jìn)行上述的線圈22 (24)的驅(qū)動(dòng)電流控制。此外，輸出電路14中，需要對(duì)兩個(gè)線圈22、24提供相位相差90度的信號(hào)。為此可 以設(shè)置兩個(gè)如上述的電路。另外，連續(xù)H/L檢測(cè)部40中，使電氣相位延遲90度而獲取信號(hào)。 也可以設(shè)置相同的電路，使上述驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)0UT1、0UT2延遲90度，得到其他線圈用的驅(qū) 動(dòng)控制信號(hào)。另外，圖1中，由于在與線圈22相對(duì)的位置配置了霍爾元件30，所以能夠獲得與線
6圈22同步的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)；然而霍爾元件30的安裝位置不一定被限定。進(jìn)一步地，如上所 述，通過(guò)調(diào)整對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的加減的偏移量，也可以容易地進(jìn)行150度供電等。
本實(shí)施方式的控制，需要準(zhǔn)確地檢測(cè)出過(guò)零。所以，上述的控制從旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定開(kāi)始進(jìn) 行比較好。由此，可以防止抖動(dòng)(chattering)的影響，另外可使供電期間設(shè)為大致期望的 期間(例如電氣相位150度的期間)。
權(quán)利要求
一種驅(qū)動(dòng)電路，基于表示電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的正弦波形的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)，生成驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，其特征在于，反復(fù)如下的處理，對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)附加偏移從而得到疊加信號(hào)在對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的接近基準(zhǔn)值的一側(cè)加上指定的偏移量所得的疊加信號(hào)的一個(gè)方向起，第1次檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)從所述基準(zhǔn)值起返回的方向上加上所述偏移量，對(duì)所得的疊加信號(hào)，在所述一個(gè)方向第2次檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，仍保持原值，疊加信號(hào)在從與所述一個(gè)方向相反的方向至所述基準(zhǔn)值的另一個(gè)方向起，第1次檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，在對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的接近所述基準(zhǔn)值的一側(cè)加上所述偏移量，所得的疊加信號(hào)的所述第2次的所述基準(zhǔn)值與其下一個(gè)所述基準(zhǔn)值之間，與所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)相比，生成減少了指定期間的期間的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，疊加信號(hào)在正側(cè)時(shí)和疊加信號(hào)在負(fù)側(cè)時(shí)，是作為不同的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)而產(chǎn)生的。
全文摘要
一種驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)在偏移控制電路(32)中附加偏移。在對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的接近基準(zhǔn)值的一側(cè)加上指定的偏移量的疊加信號(hào)的一個(gè)方向起，第1次檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)從所述基準(zhǔn)值起返回的方向上加上所述偏移量；對(duì)所得疊加信號(hào)，在所述一個(gè)方向第2次檢測(cè)出所述基準(zhǔn)值時(shí)，仍保持原值；疊加信號(hào)在從與所述一個(gè)方向相反的方向至基準(zhǔn)值的另一個(gè)方向起，第1次檢測(cè)出基準(zhǔn)值時(shí)，重復(fù)在對(duì)所述旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)的接近基準(zhǔn)值的一側(cè)加上所述偏移量的處理，對(duì)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)增加偏移，得到疊加信號(hào)，所得疊加信號(hào)的所述第2次的所述基準(zhǔn)值，與其下一個(gè)基準(zhǔn)值之間，與所述正弦波形信號(hào)相比，生成只減少了指定期間的期間的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H02P8/22GK101931356SQ20101020006
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者小川隆司, 村田勉 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社;三洋半導(dǎo)體株式會(huì)社