本發(fā)明涉及構(gòu)成H橋并驅(qū)動步進馬達的馬達驅(qū)動控制裝置以及馬達驅(qū)動控制方法。

背景技術(shù)：

專利文獻1公開了組合再生電流和換向電流使在感性負載流動的開關(guān)電流合適的感性負載驅(qū)動方法。

在專利文獻1的段落0023記載了“由四個半導(dǎo)體開關(guān)元件、和分別與上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件逆并聯(lián)連接的續(xù)流二極管構(gòu)成H橋電路以使電流在感性負載向正反雙方向流動，在進行從電源向上述感性負載供給電流的電流供給動作時，使各半導(dǎo)體開關(guān)元件中的兩個為導(dǎo)通狀態(tài)，對感性負載向所希望方向流動電流，通過那樣的電流供給動作，在感性負載流動的電流增大，在達到規(guī)定的基準(zhǔn)電流值以上的情況下，使積蓄于感性負載的能量釋放，控制在感性負載流動的電流?！薄?/p>

在段落0024記載了“此時，能夠通過使半導(dǎo)體開關(guān)元件中的一個成為導(dǎo)通狀態(tài)，通過積蓄于感性負載的能量，由該處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)元件和一個續(xù)流二極管形成閉合電流路徑，在閉合電流路徑流動電流的動作、和使半導(dǎo)體開關(guān)元件的四個全部成為截止?fàn)顟B(tài)，通過積蓄于感性負載的能量而在兩個續(xù)流二極管流動電流，對電源進行充電的動作兩種動作進行控制?！薄?/p>

此外，前者的閉合電流路徑流動電流的情況稱為換向動作。

并且，在專利文獻1的段落0026記載了“生成規(guī)定頻率的驅(qū)動周期，通過該驅(qū)動周期的開始使電流供給動作開始，若在電流供給動作中在感性負載流動的電流在規(guī)定值以上則結(jié)束電流供給動作，使積蓄于上述感性負載的能量釋放，此時，在將從驅(qū)動周期的開始規(guī)定期間作為電源再生期間，講從電源再生期間的結(jié)束到上述驅(qū)動周期的結(jié)束作為換向期間時，在電流供給動作結(jié)束之后，在電源再生期間內(nèi)進行電源再生動 作，在上述換向期間內(nèi)進行換向動作。”。

專利文獻1：日本特開平10－80194號公報

馬達通過以雙方向(雙極)驅(qū)動對多個驅(qū)動線圈切換相位并通電進行旋轉(zhuǎn)。在該旋轉(zhuǎn)時，若使隔著線圈的馬達供給電壓側(cè)(高側(cè))和地線側(cè)(低側(cè))雙方的開關(guān)元件同時截止，則由于積蓄于線圈的能量，產(chǎn)生較高的電壓的回描脈沖(kickback)。

線圈電流在相位切換時最大。若產(chǎn)生回描脈沖，則由于基于ASIC(Application Specific Integrated Circuit：專用集成電路)的CMOS(Complementary MOS：互補金屬氧化物半導(dǎo)體)制造工藝的寄生晶體管效應(yīng)，線圈電流向地線流出而產(chǎn)生電力損耗。由此ASIC發(fā)熱，限制在高溫時的動作。

在回描脈沖產(chǎn)生的期間，若代替使全開關(guān)元件截止而使高側(cè)開關(guān)元件暫時導(dǎo)通，使向地線流出的電流以經(jīng)由該高側(cè)開關(guān)元件的方式換向來使其向馬達供給電源回流，則能夠減小電力損耗。

但是由于回描脈沖的產(chǎn)生時間根據(jù)馬達驅(qū)動電壓、馬達的驅(qū)動負載以及旋轉(zhuǎn)速度而變化，所以根據(jù)馬達動作狀況管理適當(dāng)?shù)膿Q向時間較困難。由此存在產(chǎn)生換向動作的時間并不最佳的情況而產(chǎn)生電力損耗這樣的問題。

例如，在換向動作的時間比回描脈沖的產(chǎn)生期間短的情況下，在開關(guān)元件流動的電流經(jīng)由并聯(lián)連接的續(xù)流二極管而回流所以產(chǎn)生電力損耗。另一方面，在換向動作的時間比回描脈沖的產(chǎn)生期間長的情況下，感性負載短路所以作為馬達旋轉(zhuǎn)的制動器作用，馬達的速度控制惡化，并且不能夠進行用于在進行了該控制之后實施的失調(diào)檢測的反電動勢的測定。

另外，能夠通過在ASIC安裝散熱片，并使基板尺寸大型化使銅增量等來使其散熱，減小發(fā)熱的影響。但是，該方法存在基板或者殼體尺寸大型化，而成本增加的擔(dān)心。

能夠通過對每個馬達輸出端子追加外置二極管，不受到寄生晶體管效應(yīng)影響而使線圈電流向馬達電源回流，來減小電力損耗。但是，在該 方法中，也存在由于安裝部件數(shù)目和安裝面積的增加而基板尺寸大型化，而成本增加的擔(dān)心。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的課題在于對于馬達驅(qū)動控制裝置以及馬達驅(qū)動控制方法，使向地線流出的電流向電源回流來減少電力損耗。

為了解決上述的課題，本發(fā)明的馬達驅(qū)動控制裝置具有：H橋電路，其具有開關(guān)元件和續(xù)流二極管，并組合了與設(shè)置于馬達的馬達線圈連接的半橋；電流檢測單元，其檢測在上述馬達線圈流動的馬達電流；過零檢測單元，其檢測上述馬達線圈的反電動勢的過零；以及控制單元，其根據(jù)上述電流檢測單元的檢測結(jié)果驅(qū)動上述開關(guān)元件，對于上述H橋電路指定充電模式、高損耗模式、低損耗模式或者自由模式中任意一個動作模式，上述充電模式是使在上述馬達線圈流動的馬達電流增加的模式，上述高損耗模式是使上述馬達線圈的回描脈沖產(chǎn)生且能量損耗較高的模式，上述低損耗模式是損耗比上述高損耗模式低的模式，上述自由模式是在上述馬達線圈的回描脈沖的衰減后通過上述過零檢測單元檢測上述馬達線圈的反電動勢的過零的模式，上述控制單元將上述H橋電路切換到上述充電模式，若通過上述過零檢測單元檢測到與上述H橋電路的緊前面的相位的H橋電路連接的馬達線圈的反電動勢過零，則將上述H橋電路切換到上述高損耗模式，在經(jīng)過了規(guī)定時間之后將上述H橋電路切換到上述低損耗模式，若通過上述電流檢測單元檢測到在與上述H橋電路連接的馬達線圈流動的馬達電流向與上述充電模式相反的方向流動，則將上述H橋電路切換到上述自由模式。

對于其它的方法，在用于實施發(fā)明的方式中進行說明。

根據(jù)本發(fā)明，對于馬達驅(qū)動控制裝置以及馬達驅(qū)動控制方法，能夠使向地線流出的電流向電源回流而減少電力損耗。

附圖說明

圖1是本實施方式以及比較例的馬達控制系統(tǒng)的整體框圖。

圖2是本實施方式以及比較例的馬達驅(qū)動控制裝置的詳細框圖。

圖3是本實施方式的H橋電路的動作模式的說明圖。

圖4是說明H橋電路的X相與Y相的換向順序的波形圖。

圖5是H橋電路的X相的各部電壓和電流的波形圖。

圖6是表示本實施方式的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。

圖7是表示本實施方式的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

圖8是比較例的H橋電路的動作模式的說明圖。

圖9是說明比較例的H橋電路的X相與Y相的換向順序的波形圖。

圖10是表示比較例的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。

圖11是表示比較例的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

附圖標(biāo)記的說明：2、4、6、8…開關(guān)元件，12、14、16、18…二極管，20、20X、20Y…H橋電路，100…馬達控制裝置(馬達驅(qū)動控制裝置的一個例子)，101…CPU，107…電橋控制部，110…電橋控制電路，113…PWM信號產(chǎn)生器，114…比較器，115…D/A轉(zhuǎn)換器，116…電流檢測部，118…BEMF檢測部(過零檢測單元的一個例子)，120…馬達，122YP、122XN、122YN、122XP…定子，124…線圈，126…轉(zhuǎn)子，140…直流電源，142…地線。

具體實施方式

以下，參照各圖對用于實施本發(fā)明的方式進行詳細說明。

《第一實施方式與比較例共同的結(jié)構(gòu)》

圖1是本實施方式以及比較例的馬達控制系統(tǒng)的整體框圖。

在圖1中，馬達120是雙極型二相步進馬達，具有：轉(zhuǎn)子126，其 具有永磁鐵且以能夠轉(zhuǎn)動的方式設(shè)置；以及定子，其設(shè)在轉(zhuǎn)子126的周圍的圓周方向四等分位置。這些定子由X相的定子122XP、122XN、和Y相的定子122YP、122YN構(gòu)成。在這些定子分別纏繞有繞組。纏繞于定子122YP、122YN的繞組以串聯(lián)的方式連接，并將兩繞組一起稱為“線圈124Y”。同樣地，纏繞于定子122XP、122XN的繞組以串聯(lián)的方式連接，并將兩繞組一起稱為“線圈124X”。

上位裝置130輸出命令馬達120的旋轉(zhuǎn)速度的速度命令信號。馬達控制裝置100與該速度命令信號對應(yīng)地驅(qū)動控制馬達120。在馬達控制裝置100設(shè)有H橋電路20X、20Y，分別對線圈124X、124Y施加X相的電壓VMX和Y相的電壓VMY。

X相的線圈124X的一端是端子Mout0，另一端是端子Mout1。X相的電壓VMX是端子Mout1的電壓與端子Mout0的電壓之差。X相的線圈電流IMX從端子Mout0向端子Mout1的方向為正。

另外Y相的線圈124Y的一端是端子Mout2，另一端是端子Mout3。Y相的電壓VMY是端子Mout3的電壓與端子Mout2的電壓之差。Y相的線圈電流IMY從端子Mout2向端子Mout3的方向為正。

接下來，參照圖2，對馬達控制裝置100的詳細進行說明。

圖2是本實施方式以及比較例的馬達驅(qū)動控制裝置的詳細框圖。此外，雖然在圖1示出了兩個系統(tǒng)的線圈124X、124Y、和兩個系統(tǒng)的H橋電路20X、20Y，但在圖2中，代表它們示出一個系統(tǒng)的線圈124、和一個系統(tǒng)的H橋電路20。

設(shè)在馬達控制裝置100的內(nèi)部的CPU(Central Processing Unit：中央處理器)101基于存儲于ROM(Read Only Memory：只讀存儲器)103的控制程序，經(jīng)由總線106控制各部。RAM(Random Access Memory：隨機存儲器)102作為CPU101的工作存儲器使用。計時器104在CPU101的控制下，測定從復(fù)位的時刻開始的經(jīng)過時間。I/O端口105在與圖1所示的上位裝置130、其它外部設(shè)備之間輸入輸出信號。電橋控制部107基于來自CPU101的命令，控制電橋控制電路110的各部。

這里，電橋控制電路110構(gòu)成為一體的集成電路。在其內(nèi)部PWM信號產(chǎn)生器113基于電橋控制部107的控制，生成PWM信號并供給至H橋電路20。在H橋電路20包含有由FET(Field-Effect Transistor：場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的開關(guān)元件2、4、6、8，PWM信號是作為門極電壓施加給這些開關(guān)元件2、4、6、8的開/關(guān)信號。此外，在圖中，這些開關(guān)元件2、4、6、8的下側(cè)的端子成為源極端，上側(cè)的端子成為漏極端。

開關(guān)元件2、4以串聯(lián)的方式連接，針對該串聯(lián)電路，連接直流電源140以及地線142，并被施加規(guī)定的電源電壓MVdd。同樣地，開關(guān)元件6、8也以串聯(lián)的方式連接，并對該串聯(lián)電路施加電源電壓MVdd。二極管12、14、16、18是回流用的二極管(續(xù)流二極管)，相對于開關(guān)元件2、4、6、8以并聯(lián)的方式連接。開關(guān)元件15、17為了電流檢測用而被設(shè)置，與各個開關(guān)元件4、8一起形成電流反射鏡電路。由此，在各個開關(guān)元件15、17流動與在開關(guān)元件4、8流動的電流成比例的電流。

作為開關(guān)元件2、4的連接點的端子Mout0的電壓VMout0施加給馬達120的線圈124X的一端。另外，作為開關(guān)元件6、8的連接點的端子Mout1的電壓VMout1施加給線圈124的另一端。因此在線圈124施加有兩者之差亦即馬達電壓VM(＝電壓VMout0－VMout1)。該馬達電壓VM實際上是圖1所示的X相的電壓VMX以及Y相的電壓VMY。此外，在Y相的線圈124Y的一端施加有電壓VMout2，在Y相的線圈124Y的另一端施加有電壓VMout3。

電流檢測部116通過與電流方向?qū)?yīng)地測定在開關(guān)元件15、17流動的電流值，來輸出在線圈124流動的電流的電流測定值Icoil。D/A轉(zhuǎn)換器115從電橋控制部107接收電流基準(zhǔn)值Iref的數(shù)字值，并將其轉(zhuǎn)換為模擬值。比較器114比較模擬值的電流測定值Icoil和電流基準(zhǔn)值Iref，若前者在后者以上則輸出“1”信號，并且在其以外的情況下輸出“0”信號。

另外，電壓VMout0、VMout1也供給至BEMF(反電動勢)檢測部118。BEMF檢測部118是過零檢測單元，在馬達電壓VM為反電動勢的情況下，即在未從H橋電路20施加電壓的期間與電壓方向的切換(過零)對應(yīng)地輸出標(biāo)志ZC。

《比較例的動作》

圖8(a)～(c)是比較例的H橋電路20的動作模式的說明圖。

圖8(a)是表示充電模式中的H橋電路20的動作的圖。

在線圈124使馬達電流動電的情況下，使斜著對置的兩個開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)。在圖示的例子中，開關(guān)元件4、6為導(dǎo)通狀態(tài)，開關(guān)元件2、8為截止?fàn)顟B(tài)。在該狀態(tài)下，馬達電流經(jīng)由開關(guān)元件6、線圈124、開關(guān)元件4在以粗實線示出的方向流動。將H橋電路20以充電模式動作的期間稱為“通電期間”。

然而，即使使任意一個開關(guān)元件的門極電壓截止，由于該開關(guān)元件的寄生電容，該開關(guān)元件暫時也停留在導(dǎo)通狀態(tài)。因此，若將斜著對置的一方的開關(guān)元件4、6從導(dǎo)通切換到截止，同時將斜著對置的另一方的開關(guān)元件2、8從截止切換到導(dǎo)通，則瞬間串聯(lián)的開關(guān)元件2、4成為導(dǎo)通狀態(tài)而貫穿。由此，擔(dān)心直流電源140與地線142之間短路而開關(guān)元件2、4被破壞。對于開關(guān)元件6、8也一樣。為了防止這樣的情況，H橋電路20接著“充電模式”，設(shè)定為圖8(b)所示的“高損耗模式”。

即，若從圖8(a)所示的充電模式，在使開關(guān)元件2、8為截止?fàn)顟B(tài)的狀態(tài)下使開關(guān)元件4、6為截止?fàn)顟B(tài)，則移至圖8(b)的高損耗模式。將H橋電路20以高損耗模式動作的期間稱為“高損耗期間”。

圖8(b)是表示高損耗模式中的H橋電路20的動作的圖。

在高損耗模式中，H橋電路20使開關(guān)元件2、4、6、8全部截止。此時由于積蓄在線圈124的能量，電流經(jīng)由二極管18、線圈124、二極管12在以粗實線示出的方向流動。即，由于積蓄在線圈124的能量，電流在由處于以粗實線示出的馬達電流流動的方向的一側(cè)的高側(cè)的二極管12、和處于以粗實線示出的馬達電流流動的方向的相反側(cè)的低側(cè)的二極管18形成的閉合電路流動。在該高損耗模式下，產(chǎn)生與二極管12、18各自的正向壓降Vf對應(yīng)的電力損耗。并且，若以CMOS工藝構(gòu)成該H橋電路20，則在高損耗模式，由于寄生晶體管效應(yīng)而電流向地線142流出并發(fā)熱，所以還存在能量損耗較大這樣的問題。

若從圖8(b)所示的高損耗模式，線圈124充分地釋放出能量則不 流動電流，移至圖8(c)所示的“自由模式”。將H橋電路20以自由模式動作的期間稱為“自由期間”。

圖8(c)是表示自由模式中的H橋電路20的動作的圖。

在自由模式中，H橋電路20使開關(guān)元件2、4、6、8全部截止。此時積蓄在線圈124的能量被釋放。在該自由模式下，在線圈124出現(xiàn)反電動勢。電橋控制電路110通過在自由期間檢測馬達120的反電動勢的過零，移至下一象限。然后H橋電路20再次移至圖8(a)所示的充電模式。

圖9是說明H橋電路20的X相與Y相的換向順序的波形圖。

圖9的波形圖以粗實線表示X相的電壓VMout0，并以粗虛線表示開關(guān)元件6的設(shè)定。以粗實線表示X相的電壓VMout1，以粗虛線表示開關(guān)元件2的設(shè)定。該粗虛線在各開關(guān)元件導(dǎo)通時描繪為H電平，在截止時描繪為L電平。并且在其以下，示出X相的線圈電流IMX和動作模式。

圖9的波形圖還以實線表示Y相的電壓VMout2，并以虛線表示端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件的設(shè)定。以實線表示Y相的電壓VMout3，并以虛線表示端子Mout3側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件的設(shè)定。并且在其以下，示出Y相的線圈電流IMY和動作模式。

比較例的馬達控制裝置100以與馬達驅(qū)動電壓和負載對應(yīng)的一相勵磁驅(qū)動馬達120。馬達120在四個相位(象限)構(gòu)成一個電角度進行旋轉(zhuǎn)。若在某個象限X相為通電期間(參照圖8(a))，則Y相在高損耗期間(參照圖8(b))之后成為自由期間(參照圖8(c))。

在馬達驅(qū)動電壓較高的情況下或者負載較小的情況下，馬達120的旋轉(zhuǎn)速度較快，線圈124的最大電流變小。在馬達驅(qū)動負載較小的情況下，回描脈沖的時間較短。反電動勢是在各相的自由期間產(chǎn)生的電壓。馬達旋轉(zhuǎn)速度越快該反電動勢越高，在停止時為0[V]，并且能夠利用于失調(diào)檢測。

《第一象限》

在圖9中第一象限是從時刻t111到時刻t121的期間。在該第一象限，X相的H橋電路20X以充電模式動作。此時H橋電路20X的端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout0與直流電源140導(dǎo)通并施加電源電壓MVdd，端子Mout1與地線142導(dǎo)通而成為0[V]。X相的線圈電流IMX從端子Mout0向端子Mout1的方向流動，并且電流的絕對值逐漸增加。

在第一象限，Y相的H橋電路20Y的全部的開關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)，從時刻t111到時刻t112以高損耗模式動作，在時刻t112以后以自由模式動作。此外，在圖9中將高損耗模式省略記載為“K”。

在時刻t111緊后面，Y相的端子Mout2的電壓VMout2由于回描脈沖而在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管而被鉗位。另外，端子Mout3的電壓VMout3在(－Vf)[V]以下并且由于二極管而被鉗位。端子Mout2的電壓VMout2與端子Mout3的電壓VMout3的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。在時刻t112，電壓VMout2急劇減少成為0[V]，電壓VMout3比其延遲而稍微增大之后緩慢減少并在時刻t121再次成為0[V]。Y相的線圈電流IMY在時刻t111緊后面從端子Mout3向端子Mout2的方向流動，但電流的絕對值逐漸減少并在時刻t112的緊前面成為0[mA]，以后到時刻t121為止為0[mA]。

《第二象限》

第二象限是從時刻t121到時刻t131的期間。在該第二象限，X相的H橋電路20X全部的開關(guān)元件2、4、6、8為截止?fàn)顟B(tài)，在從時刻t121到時刻t122以高損耗模式動作，在時刻t122以后以自由模式動作。

在時刻t121的緊后面，X相的端子Mout1的電壓VMout1由于回描脈沖而在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管12而被鉗位。另外，端子Mout0的電壓VMout0在(－Vf)[V]以下并且由于二極管18而被鉗位。端子Mout1的電壓VMout1和端子Mout0的電壓VMout0的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。在時刻t122，電壓VMout1急劇減少成為0[V]，電壓VMout0比其延遲而稍微增大后緩慢減少在時刻t131再次成為0[V]。X相的線圈電流IMX在時刻t121的緊后面從端子Mout0向端子Mout1的方向流動，但電流的絕對值逐漸減少并在時刻 t122的緊前面成為0[mA]，以后到時刻t131為止為0[mA]。

在第二象限，Y相的H橋電路20Y以充電模式動作。此時H橋電路20Y的端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout2與直流電源140導(dǎo)通而施加電源電壓MVdd，端子Mout3與地線142導(dǎo)通而成為0[V]。Y相的線圈電流IMY從端子Mout2向端子Mout3的方向流動，并且其電流的絕對值逐漸增加。

《第三象限》

第三象限是從時刻t131到時刻t141的期間。在該第三象限，X相的H橋電路20X以充電模式動作。此時H橋電路20X的端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2、和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout1與直流電源140導(dǎo)通而施加電源電壓MVdd，端子Mout0與地線142導(dǎo)通而施加電壓成為0[V]。X相的線圈電流IMX從端子Mout1向端子Mout0的方向流動，并且電流的絕對值逐漸增加。

在第三象限，Y相的H橋電路20Y全部的開關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)，在從時刻t131到時刻t132以高損耗模式動作，在時刻t132以后以自由模式動作。

在時刻t131的緊后面，Y相的端子Mout3的電壓VMout3由于回描脈沖而在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管而被鉗位。另外端子Mout2的電壓VMout2在(－Vf)[V]以下并且由于二極管而被鉗位。端子Mout3的電壓VMout3和端子Mout2的電壓VMout2的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。在時刻t132，電壓VMout3急劇減少成為0[V]，電壓VMout2比其延遲而稍微增大之后緩慢地減少并在時刻t141再次成為0[V]。Y相的線圈電流IMY在時刻t131的緊后面從端子Mout2向端子Mout3的方向流動，但電流的絕對值逐漸減少并在時刻t132的緊前面成為0[mA]，在以后到時刻t141為止為0[mA]。

《第四象限》

第四象限是從時刻t141到時刻t151的期間。在該第四象限，X相 的H橋電路20X全部的開關(guān)元件2、4、6、8為截止?fàn)顟B(tài)，在從時刻t141到時刻t142以高損耗模式動作，在時刻t142以下以自由模式動作。

在時刻t141的緊后面，X相的端子Mout0的電壓VMout0由于回描脈沖而在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管16而被鉗位。另外，端子Mout1的電壓VMout1在(－Vf)[V]以下并且由于二極管14而被鉗位。端子Mout0的電壓VMout0和端子Mout1的電壓VMout1的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。在時刻t142，電壓VMout0急劇減少成為0[V]，電壓VMout1比其延遲而稍微增大之后緩慢地減少并在時刻t151再次成為0[V]。X相的線圈電流IMX在時刻t141的緊后面從端子Mout1向端子Mout0的方向流動，但電流的絕對值逐漸減少并在時刻t142的緊前面成為0[mA]，在以后到時刻t151為止為0[mA]。

在第四象限，Y相的H橋電路20Y以充電模式動作。此時H橋電路20Y的端子Mout3側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout2側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout3與直流電源140導(dǎo)通而施加電源電壓MVdd，端子Mout2與地線142導(dǎo)通而成為0[V]。Y相的線圈電流IMY從端子Mout3向端子Mout2的方向流動，并且其電流的絕對值逐漸增加。

以下，在反復(fù)第一象限到第四象限的波形的同時，馬達120旋轉(zhuǎn)。

《電力損耗的計算》

通電期間的電力損耗P_on能夠利用以下的式(1)計算。

【式1】

P_on＝I_rms²×(R_dsH+R_dsL)…(1)

其中，P_on是通電期間的電力損耗，I_rms是線圈電流的有效值，R_dsH是高側(cè)開關(guān)元件的漏極-源極間導(dǎo)通電阻，R_dsL是低側(cè)開關(guān)元件的漏極-源極間導(dǎo)通電阻。

高損耗期間的電力損耗P_off1在由于寄生晶體管效應(yīng)，而不向直流電源140回流，而全部的電流向地線142流出的情況下，能夠利用以下的式(2)計算。

【式2】

$P_{off1}=\left(\right(\frac{I_{peak}}{2}\×V_f)+(\frac{I_{peak}}{2}\×\left({\mathrm{MV}}_{dd}+V_f\right)\left)\right)\×D_{fly}\mathrm{...}\left(2\right)$

其中，P_off1是高損耗期間的電力損耗，I_peak是最大線圈電流，V_f是二極管的正向壓降，D_fly是每個象限的高損耗時間比率。

在自由期間在線圈124幾乎不流動電流，所以沒有電力損耗。該二相步進馬達的一個電角度的電力損耗P能夠利用以下的式(3)計算。

【式3】

P＝(P_on+P_off1)×4…(3)

其中，P是步進馬達的一個電角度下的電力損耗。

如式(1)～式(3)所示出的那樣，電力損耗P較大地被電源電壓MVdd、線圈電流和高損耗時間比率影響。因此，由于寄生晶體管效應(yīng)的影響，產(chǎn)生較大的電力損耗。

圖10是表示比較例的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。另外流程圖所示出的八角形的附圖符號表示H橋電路20X、20Y的狀態(tài)。

X相從通電期間開始第一象限。電橋控制電路110在X相的H橋電路20X，使端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4導(dǎo)通(步驟S30)。由此，X相的H橋電路20X進行第一象限的通電。此時，電壓VMout0與電壓VMout1之差成為電源電壓MVdd(步驟S31)。電流從端子Mout0向端子Mout1流動而馬達120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMX的絕對值逐漸增大(步驟S32)。

這里若Y相的電壓VMY的反電動勢過零(步驟S33→是)，則使X相的端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4截止(步驟S34)，X相移至高損耗期間。由此電壓VMout0和電壓VMout1相等(步驟S35)，結(jié)束第一象限。

《第一象限的Y相的動作》

在第一象限Y相的H橋電路20Y成為回描電壓與反電動勢抵消的電壓波形。第一象限的最初由于馬達旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反電動勢，但同時由于緊前面的第四象限的最后使全部的開關(guān)元件截止的影響，在緊前面的通電的相反方向產(chǎn)生基于線圈124Y的回描電壓，移至高損耗期間。由于該回描電壓，電壓VMout2在電源電壓MVdd與二極管的正向壓降Vf的和以上并且由于二極管而被鉗位，并且電壓VMout3在二極管的正向壓降Vf以下并且由于二極管而被鉗位。電壓VMout2與電壓VMout3的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。

由此，形成從地線142經(jīng)由線圈124Y向直流電源140回流的電流路徑，線圈電流IMY的絕對值到成為0[mA]為止高速衰減，消除回描電壓。Y相的H橋電路20Y由于回描電壓的消除，移至自由期間。由此，在端子Mout2與端子Mout3之間出現(xiàn)基于馬達旋轉(zhuǎn)的反電動勢。在Y相的電壓VMY的反電動勢過零時，進行上述的步驟S32的處理，第一象限結(jié)束。

圖11是表示比較例的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

在第二象限X相的H橋電路20X成為回描電壓和反電動勢抵消的電壓波形。第二象限的最初由于馬達旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反電動勢，但同時由于緊前面的第一象限的最后使全部的開關(guān)元件截止的影響，在與緊前面的通電的相反方向產(chǎn)生回描電壓，移至高損耗期間。

在第二象限的最初，X相的H橋電路20X的電壓VMout0與電壓VMout1相等(步驟S40)。其后，釋放積蓄在線圈124X的能量而線圈電流IMX減少(步驟S41)，在端子Mout1與端子Mout0之間產(chǎn)生回描電壓(步驟S42)。

由于X相的回描電壓，電壓VMout0在電源電壓MVdd與二極管12的正向壓降Vf的和以上并且由于二極管16而被鉗位，并且電壓VMout1在二極管18的正向壓降Vf以下并且由于二極管14而被鉗位。電壓VMout0和電壓VMout1的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。因此，形成從地線142經(jīng)由二極管18、線圈124X、二極管12回流到直流電源140的電 流路徑，線圈電流IMX的絕對值到成為0[mA]為止高速地衰減(步驟S43)，并移至自由期間。

在自由期間在端子Mout1與端子Mout0之間出現(xiàn)基于馬達旋轉(zhuǎn)的反電動勢(步驟S44)。由于X相的電壓VMX的反電動勢的過零(步驟S45→是)，第二象限結(jié)束。

《第二象限的Y相的動作》

在第二象限，Y相的H橋電路20Y進行與圖10的X相的動作相當(dāng)?shù)膭幼?。換言之，Y相的H橋電路20Y使端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件導(dǎo)通(相當(dāng)于圖10的步驟S30)并進行通電。電壓VMout2與電壓VMout3之差成為電壓MVdd(相當(dāng)于圖10的步驟S31)。此時電流從端子Mout2向端子Mout3流動而馬達120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMY的絕對值逐漸增大(相當(dāng)于圖10的步驟S32)。

這里若X相的電壓VMX的反電動勢過零(相當(dāng)于圖10的步驟S33→是)，則使Y相的端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件截止(圖10的步驟S34相當(dāng))，Y相移至高損耗期間。由此電壓VMout2與電壓VMout3相等(相當(dāng)于圖10的步驟S35)，結(jié)束第二象限。

《本實施方式的動作》

圖3(a)～(e)是本實施方式的H橋電路20的動作模式的說明圖。

圖3(a)是表示充電模式中的H橋電路20的動作的圖，與圖8(a)所示的H橋電路20的動作相同。此時H橋電路20在充電模式之后，與比較例相同移至圖3(b)所示的高損耗模式。

圖3(b)是表示高損耗模式中的H橋電路20的動作的圖，與圖8(b)所示的H橋電路20的高損耗模式的動作相同。比較例的H橋電路20在回描電壓產(chǎn)生中維持高損耗模式。但是，對于本實施方式的H橋電路20來說，若經(jīng)過規(guī)定時間，則開關(guān)元件2從截止切換到導(dǎo)通，移至圖3(c)所示的低損耗模式。

圖3(c)是表示低損耗模式中的H橋電路20的動作的圖。

此時由于積蓄在線圈124的能量，電流經(jīng)由開關(guān)元件8、線圈124、開關(guān)元件2在以粗實線表示的方向流動。即，使處于以粗實線表示的馬達電流流動的方向側(cè)的高側(cè)的開關(guān)元件2為導(dǎo)通狀態(tài)，由于積蓄在線圈124的能量，而電流在由處于導(dǎo)通狀態(tài)的高側(cè)的開關(guān)元件2、和處于以粗實線表示的馬達電流流動的方向的相反側(cè)的低側(cè)的開關(guān)元件8形成的閉合電路流動。在圖3(c)的低損耗模式下，僅為基于開關(guān)元件8、2的導(dǎo)通電阻的電力損耗，而電力損耗比高損耗模式低。本實施方式的H橋電路20即使在以CMOS制造工藝構(gòu)成的情況下，也不會由于寄生晶體管效應(yīng)而向地線142流出電流產(chǎn)生發(fā)熱，并且能夠防止能量的損耗。將H橋電路20以低損耗模式動作的期間稱為“回描應(yīng)對期間”。

另外，若從圖3(c)的狀態(tài)，線圈124充分地釋放出能量則電流的方向反轉(zhuǎn)，移至圖3(d)的狀態(tài)。

圖3(d)是表示低損耗模式中的H橋電路20的動作的圖。

此時，電流經(jīng)由開關(guān)元件2、線圈124、開關(guān)元件8在以粗實線表示的方向流動。該電流的鏡像電流在開關(guān)元件17流動，若在比較器114檢測到預(yù)先設(shè)定于D/A轉(zhuǎn)換器115的最小電流閾值交叉，則移至圖3(e)的狀態(tài)。此外，比較器114挪用為了電流控制檢測用而測定線圈124的正電流的設(shè)備。

圖3(e)是表示自由模式中的H橋電路20的動作的圖，與圖8(c)所示的H橋電路20的動作相同。電橋控制電路110在該自由期間通過檢測馬達120的反電動勢的過零，移至下一象限。然后H橋電路20再次移至圖3(a)所示的充電模式。

圖4是說明H橋電路20的X相與Y相的換向順序的波形圖。

圖4的波形圖與圖9相同，以實線表示X相的電壓VMout0，并以虛線表示開關(guān)元件6的設(shè)定。以粗實線表示X相的電壓VMout1，并以粗虛線表示開關(guān)元件2的設(shè)定。該粗虛線在各開關(guān)元件導(dǎo)通時描繪為H電平，在截止時描繪為L電平。并且在其以下，示出X相的線圈電流IMX和動作模式。

圖4的波形圖還以粗實線表示Y相的電壓VMout2，以粗虛線表示端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件的設(shè)定。以粗實線表示Y相的電壓VMout3，并以粗虛線表示端子Mout3側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件的設(shè)定。并且在其以下，示出Y相的線圈電流IMY和動作模式。

本實施方式的馬達控制裝置100與比較例相同，以與馬達驅(qū)動電壓和負載對應(yīng)的一相勵磁驅(qū)動馬達120。馬達120在四個相位(象限)構(gòu)成一個電角度進行旋轉(zhuǎn)。若在某個象限X相為通電期間(參照圖3(a))，則Y相經(jīng)過高損耗期間(圖3(b)參照)成為回描應(yīng)對期間(參照圖3(c)和圖3(d))，其后成為自由期間(參照圖3(e))。

在馬達驅(qū)動電壓較高的情況下或者負載較小的情況下，馬達120的旋轉(zhuǎn)速度較快，線圈124的最大電流變小。在馬達驅(qū)動負載較小的情況下，回描脈沖的時間較短。反電動勢是在各相的自由期間產(chǎn)生的電壓。馬達旋轉(zhuǎn)速度越快該反電動勢越高，在停止時為0[V]，并且能夠利用于失調(diào)檢測。

《第一象限》

在圖4中第一象限是從時刻t11到時刻t21的期間。在該第一象限，X相的H橋電路20X以充電模式動作。此時H橋電路20X的端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout0與直流電源140導(dǎo)通而施加電源電壓MVdd，端子Mout1與地線142導(dǎo)通而為0[V]。X相的線圈電流IMX從端子Mout0向端子Mout1的方向流動，并且電流的絕對值逐漸增加。

在第一象限的最初，Y相的H橋電路20Y全部的開關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)，在時刻t11后的短時間(規(guī)定期間)以高損耗模式動作。此時Y相的電壓VMout2由于回描脈沖而在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管而被鉗位。另外，電壓VMout3在(－Vf)[V]以下并且由于二極管而被鉗位。電壓VMout2和電壓VMout3的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。Y相的線圈電流IMY從端子Mout3向端子Mout2的方向流動。此外，在圖4省略高損耗模式的記載。

從時刻t11開始經(jīng)過規(guī)定期間之后，H橋電路20Y的端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件成為導(dǎo)通 狀態(tài)，并到時刻t13為止以低損耗模式動作。此外，在圖4中將低損耗模式省略記載為“T”。

此時Y相的電壓VMout2為(+MVdd)[V]，電壓VMout3為0[V]。Y相的線圈電流IMY從端子Mout3向端子Mout2的方向流動，并且絕對值逐漸減少并在時刻t12過零反轉(zhuǎn)。在時刻t13線圈電流IMY與最小電流閾值交叉。

在低損耗模式中，電橋控制電路110預(yù)先在D/A轉(zhuǎn)換器115設(shè)定最小電流閾值，并利用比較器114周期性地檢測線圈電流IMY與最小電流閾值交叉。若線圈電流IMY與最小電流閾值交叉，則電橋控制電路110使端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件截止。這在時刻t13進行。通過這樣的控制方式，能夠與供給馬達120的電源電壓MVdd、負載等動作狀況對應(yīng)地進行最佳的電力損耗應(yīng)對。

在該回描應(yīng)對期間的結(jié)束時開關(guān)元件的截止延遲的情況下，存在隔著線圈的雙方的電壓被供給到馬達120的電源電壓MVdd平衡化，而電壓波形雜亂的擔(dān)心。線圈電流IMY與回描脈沖的波峰時相比大幅度地衰減，但由于向馬達120供給的電源電壓MVdd施加到馬達驅(qū)動的相反方向，而作為馬達旋轉(zhuǎn)的制動器作用。這能夠通過能夠利用比較器114檢測的D/A轉(zhuǎn)換器115的最小電流閾值的設(shè)定、以及縮短比較器114的取樣周期來進行應(yīng)對。

在時刻t13，全部的開關(guān)元件成為截止?fàn)顟B(tài)，在這以后以自由模式動作。此時電壓VMout2急劇減少并成為0[V]，電壓VMout3急劇增大之后坡狀地減少，并在時刻t21再次成為0[V]。線圈電流IMY成為0[mA]。

《第二象限》

第二象限是從時刻t21到時刻t31的期間。在該第二象限的最初，X相的H橋電路20X全部的開關(guān)元件2、4、6、8為截止?fàn)顟B(tài)，在時刻t21后的短時間(規(guī)定期間)以高損耗模式動作。此時X相的電壓VMout1由于回描脈沖在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管12而被鉗位。另外，電壓VMout0在(－Vf)[V]以下并且由于二極管18而被 鉗位。電壓VMout1和電壓VMout0的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。X相的線圈電流IMX從端子Mout0向端子Mout1的方向流動，并且絕對值逐漸減少并在時刻t22過零反轉(zhuǎn)。在時刻t23線圈電流IMX的絕對值與最小電流閾值交叉。

在低損耗模式中，電橋控制電路110預(yù)先在D/A轉(zhuǎn)換器115設(shè)定最小電流閾值，并利用比較器114周期性地檢測線圈電流IMX與最小電流閾值交叉。若線圈電流IMX與最小電流閾值交叉，則電橋控制電路110使端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8截止。這在時刻t23進行。

在時刻t23，全部的開關(guān)元件2、4、6、8為截止?fàn)顟B(tài)，在這以后以自由模式動作。此時電壓VMout1急劇減少并成為0[V]，電壓VMout0急劇增大之后坡狀地減少，并在時刻t31再次成為0[V]。線圈電流IMX成為0[mA]。

在第二象限，Y相的H橋電路20Y以充電模式動作。此時H橋電路20Y的端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout2與直流電源140導(dǎo)通而被施加電源電壓MVdd，端子Mout3與地線142導(dǎo)通而成為0[V]。Y相的線圈電流IMY從端子Mout2向端子Mout3的方向流動，并且該電流的絕對值逐漸增加。

《第三象限》

第三象限是從時刻t31到時刻t41的期間。在該第三象限，X相的H橋電路20X以充電模式動作。此時H橋電路20X的端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2、和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout1與直流電源140導(dǎo)通而施加電源電壓MVdd，端子Mout0與地線142導(dǎo)通而施加電壓成為0[V]。X相的線圈電流IMX從端子Mout1向端子Mout0的方向流動，并且電流的絕對值逐漸增加。

在第三象限的最初，Y相的H橋電路20Y全部的開關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)，在時刻t31后的短時間(規(guī)定期間)以高損耗模式動作。此時Y相的電壓VMout3由于回描脈沖而在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于 二極管而被鉗位。另外，電壓VMout2在(－Vf)[V]以下并且由于二極管而被鉗位。電壓VMout3和電壓VMout2的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。Y相的線圈電流IMY從端子Mout2向端子Mout3的方向流動。

在從時刻t31經(jīng)過規(guī)定期間之后，H橋電路20Y的端子Mout3側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout2側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)，到時刻t33為止以低損耗模式動作。

此時Y相的電壓VMout3為(+MVdd)[V]，電壓VMout2為0[V]。Y相的線圈電流IMY從端子Mout2向端子Mout3的方向流動，并且絕對值逐漸減少并在時刻t32過零反轉(zhuǎn)。在時刻t33線圈電流IMY與最小電流閾值交叉。

在低損耗模式中，電橋控制電路110預(yù)先在D/A轉(zhuǎn)換器115設(shè)定最小電流閾值，并利用比較器114周期性地檢測線圈電流IMY與最小電流閾值交叉。若線圈電流IMY與最小電流閾值交叉，則電橋控制電路110使端子Mout3側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件和端子Mout2側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件截止。這在時刻t33進行。

在時刻t33，全部的開關(guān)元件為截止?fàn)顟B(tài)，在這以后以自由模式動作。此時電壓VMout3急劇減少并成為0[V]，電壓VMout2急劇增大之后坡狀地減少，并在時刻t41再次成為0[V]。線圈電流IMY成為0[mA]。

《第四象限》

第四象限是從時刻t41到時刻t51的期間。在該第四象限的最初，X相的H橋電路20X全部的開關(guān)元件2、4、6、8為截止?fàn)顟B(tài)，在時刻t41后的短時間(規(guī)定期間)以高損耗模式動作。此時X相的電壓VMout0由于回描脈沖而在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管16而被鉗位。另外，電壓VMout1在(－Vf)[V]以下并且由于二極管14而被鉗位。電壓VMout0和電壓VMout1的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。X相的線圈電流IMX從端子Mout1向端子Mout0的方向流動，并且絕對值逐漸減少并在時刻t42過零反轉(zhuǎn)。在時刻t43線圈電流IMX的絕對值與最小電流閾值交叉。

在低損耗模式中，電橋控制電路110預(yù)先在D/A轉(zhuǎn)換器115設(shè)定最小電流閾值，并利用比較器114周期性地檢測線圈電流IMX與最小電流閾值交叉。若線圈電流IMX與最小電流閾值交叉，則電橋控制電路110使端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4截止。這在時刻t43進行。

在時刻t43，全部的開關(guān)元件成為截止?fàn)顟B(tài)，在這以后以自由模式動作。此時電壓VMout0急劇減少并成為0[V]，電壓VMout1急劇增大之后坡狀地減少，并在時刻t51再次成為0[V]。線圈電流IMX成為0[mA]。

在第四象限，Y相的H橋電路20Y以充電模式動作。此時H橋電路20Y的端子Mout3側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout2側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)。由此端子Mout3與直流電源140導(dǎo)通而施加電源電壓MVdd，端子Mout2與地線142導(dǎo)通而成為0[V]。Y相的線圈電流IMY從端子Mout3向端子Mout2的方向流動，并且該電流的絕對值逐漸增加。

以下，在反復(fù)第一象限到第四象限的波形的同時，馬達120旋轉(zhuǎn)。

在本實施方式中，例如X相為通電期間的情況下，Y相在高損耗期間、回描應(yīng)對期間、以及自由期間移行。由于向該回描應(yīng)對期間的移行而減少電力損耗。

《電力損耗的計算》

在本實施方式的高損耗模式中，考慮由于寄生晶體管效應(yīng)而不向直流電源140回流，而全部的電流向地線142流出的情況。此時的電力損耗P_off2利用以下的式(4)示出。

【式4】

$P_{off2}=\left(\right(\frac{I_{peak}}{2}\×V_f)+(\frac{I_{peak}}{2}\×\left({\mathrm{MV}}_{dd}+V_f\right)\left)\right)\×D_{dead}\mathrm{...}\left(4\right)$

其中，P_off2是高損耗期間的電力損耗，I_peak是最大線圈電流，V_f是 二極管的正向壓降，D_dead是每個象限的高損耗時間比率。

回描應(yīng)對期間的電力損耗P_off3由于經(jīng)由開關(guān)元件，而利用以下的式(5)表示。

【式5】

P_off3＝(I_peak²×R_dsL+I_peak²×R_dsH)×D_fly…(5)

其中，P_off3是回描應(yīng)對期間的電力損耗，I_peak是最大線圈電流，R_dsL是低側(cè)開關(guān)元件的漏極-源極間導(dǎo)通電阻，R_dsH是高側(cè)開關(guān)元件的漏極-源極間導(dǎo)通電阻，D_fly是每個象限的回描應(yīng)對時間比率。

該二相步進馬達的一個電角度下的電力損耗P利用以下的式(6)表示。

【式6】

P＝(P_on+P_off2+P_off3)×4…(6)

其中，P是步進馬達的一個電角度下的電力損耗。

如式(5)所示那樣，在“回描應(yīng)對期間”經(jīng)由開關(guān)元件，所以電力損耗不受電源電壓MVdd和寄生晶體管效應(yīng)的影響。因此，能夠減少電力損耗。

圖5是H橋電路20的X相的各部電壓和電流的波形圖。

圖5的波形圖全部以示波器的波形示出X相的電壓VMX以及線圈電流IMX、和X相的電壓VMout0、VMout1。

《第一象限》

在第一象限，H橋電路20X的端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4成為導(dǎo)通狀態(tài)。

X相的電壓VMX成為(－MVdd)[V]，X相的線圈電流IMX從端子Mout0向端子Mout1的方向流動，并且電流的絕對值逐漸增加。

由于端子Mout0與直流電源140導(dǎo)通，所以電壓VMout0成為(+MVdd)[V]。由于端子Mout1與地線142導(dǎo)通，所以電壓VMout1成為0[V]。

《第二象限》

在第二象限，H橋電路20X的全部的開關(guān)元件2、4、6、8成為截止?fàn)顟B(tài)。X相的電壓VMX在時刻t21的緊后面由于回描脈沖而在(+MVdd+2Vf)[V]以上并且由于二極管12、18而被鉗位，其后由于向低損耗模式的切換而成為(+MVdd)[V]。該電壓值持續(xù)規(guī)定期間。電壓VMX在時刻t23的緊前面急劇減少并過零，減少到規(guī)定電壓之后緩慢地增加并在時刻t31再次過零。X相的線圈電流IMX在時刻t21的緊后面從端子Mout0向端子Mout1的方向(正方向)流動，但電流的絕對值逐漸減少，在時刻t23電流(－IMX)比最小電流閾值大之后再次成為0[mA]，以后到時刻t31為止為0[mA]。

端子Mout0的電壓VMout0由于回描脈沖，在時刻t21的緊后面在(－Vf)[V]以下并且由于二極管18而被鉗位，其后由于向低損耗模式的切換而到時刻t23為止為0[V]，時刻t23以后由于馬達120的反電動勢緩慢地增加到規(guī)定值之后減少，并在時刻t31再次成為0[V]。

端子Mout1的電壓VMout1由于回描脈沖，而在時刻t21的緊后面在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管12而被鉗位，其后由于向低損耗模式的切換而成為(+MVdd)[V]。該電壓值持續(xù)規(guī)定期間。電壓VMout1在時刻t23急劇地減少成為0[V]，到時刻t31為止為0[V]。

《第三象限》

在第三象限，H橋電路20X的端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2、和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8成為導(dǎo)通狀態(tài)。

X相的電壓VMX成為(+MVdd)[V]，X相的線圈電流IMX從端子Mout1向端子Mout0的方向流動，并且電流的絕對值逐漸增加。

由于端子Mout0與地線142導(dǎo)通，所以電壓VMout0成為0[V]。由于端子Mout1與直流電源140導(dǎo)通，所以電壓VMout1成為(+ MVdd)[V]。

《第四象限》

在第四象限，H橋電路20X的全部的開關(guān)元件2、4、6、8成為截止?fàn)顟B(tài)。

X相的電壓VMX在時刻t41的緊后面由于回描脈沖而在(－MVdd－2Vf)[V]以下并且由于二極管14、16而被鉗位，其后由于向低損耗模式的切換而緊前面急劇地增加并過零，增加到規(guī)定電壓之后緩慢地減少并在時刻t51再次過零。X相的線圈電流IMX在時刻t41的緊后面從端子Mout1向端子Mout0的方向(負方向)流動，但電流的絕對值逐漸減少并在時刻t43比最小電流閾值大之后再次成為0[mA]，以后到時刻t51為止成為0[mA]。

端子Mout0的電壓VMout0由于回描脈沖，在時刻t41的緊后面在(+MVdd+Vf)[V]以上并且由于二極管16而被鉗位，其后由于向低損耗模式的切換而成為(+MVdd)[V]。該電壓值持續(xù)規(guī)定期間。電壓VMout0在時刻t43急劇地減少并成為0[V]，到時刻t51為止為0[V]。

端子Mout1的電壓VMout1由于回描脈沖，在時刻t41的緊后面在(－Vf)[V]以上并且由于二極管14而被鉗位，其后由于向低損耗模式的切換而到時刻t43為止為0[V]，時刻t43以后由于馬達120的反電動勢而緩慢地增加到規(guī)定值之后減少，并在時刻t51再次成為0[V]。

圖6是表示本實施方式的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。雖然與圖10所示的比較例的流程圖相同，但Y相的動作不同。

X相從通電期間開始第一象限。電橋控制電路110在X相的H橋電路20X，使端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4導(dǎo)通(步驟S10)。由此，X相的H橋電路20X進行第一象限的通電。此時，電壓VMout0與電壓VMout1之差成為電源電壓MVdd(步驟S11)。從端子Mout0向端子Mout1流動電流而馬達120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMX的絕對值逐漸增大(步驟S12)。

這里若Y相的電壓VMY的反電動勢過零(步驟S13→是)，則使X相的端子Mout0側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件4截止(步驟S14)，X相移至高損耗期間。由此電壓VMout0與電壓VMout1相等(步驟S15)，結(jié)束第一象限。

《第一象限的Y相的動作》

在第一象限Y相的H橋電路20Y成為回描電壓與反電動勢抵消的電壓波形。第一象限的最初由于馬達旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反電動勢，但同時由于緊前面的第四象限的最后使全部的開關(guān)元件截止的影響，在緊前面的通電的相反方向產(chǎn)生基于線圈124Y的回描電壓，移至高損耗期間。由于該回描電壓，電壓VMout2在電源電壓MVdd與二極管的正向壓降Vf的和以上并且由于二極管而被鉗位，并且電壓VMout3在二極管的正向壓降Vf以下并且由于二極管而被鉗位。電壓VMout2和電壓VMout3的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。由此，形成從地線142經(jīng)由線圈124Y回流到直流電源140的電流路徑。

其后若經(jīng)過規(guī)定期間，則H橋電路20Y使線圈電流IMY的方向的高側(cè)開關(guān)元件、和其相反方向的低側(cè)開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)，移至低損耗模式。形成從地線142經(jīng)由線圈124Y向直流電源140回流的電流路徑，線圈電流IMY的絕對值到成為0[mA]為止衰減，消除回描電壓。其后，Y相的H橋電路20Y在線圈電流IMY的方向反轉(zhuǎn)，且(－IMY)超過了最小電流閾值時移至自由期間。由此，在端子Mout2與端子Mout3之間出現(xiàn)基于馬達旋轉(zhuǎn)的反電動勢。在Y相的電壓VMY的反電動勢過零時，進行上述的步驟S14的處理，第一象限結(jié)束。

圖7是表示本實施方式的馬達驅(qū)動控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

在第二象限X相的H橋電路20X成為回描電壓與反電動勢抵消的電壓波形。第二象限的最初由于馬達旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反電動勢，但同時由于在緊前面的第一象限的最后使全部的開關(guān)元件2、4、6、8截止的影響，在緊前面的通電的相反方向產(chǎn)生回描電壓，移至高損耗期間。

在第二象限的最初，X相的H橋電路20X的電壓VMout0與電壓VMout1相等(步驟S20)。其后，釋放積蓄在線圈124X的能量而線圈 電流IMX減少(步驟S21)，在端子Mout1與端子Mout0之間產(chǎn)生回描電壓(步驟S22)。

若經(jīng)過規(guī)定時間，則由于X相的回描電壓，電壓VMout0在電源電壓MVdd與二極管12的正向壓降Vf的和以上并且由于二極管16而被鉗位，并且電壓VMout1在二極管18的正向壓降Vf以下并且由于二極管14而被鉗位。電壓VMout0與電壓VMout1的電壓值持續(xù)規(guī)定期間。因此，形成從地線142經(jīng)由二極管18、線圈124X、以及二極管12向直流電源140回流的電流路徑。

電橋控制電路110使端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8導(dǎo)通(步驟S23)，移至回描應(yīng)對期間。在回描應(yīng)對期間，形成從地線142經(jīng)由開關(guān)元件8、線圈124X、以及開關(guān)元件2向直流電源140回流的電流路徑，線圈電流IMX高速地衰減直至成為0[mA]。將其稱為低損耗模式，損耗比高損耗模式低。

在該回描應(yīng)對期間電橋控制電路110在線圈電流IMX的過零之后(步驟S24)，判斷電流(－IMX)是否在最小電流閾值以上(步驟S25)。若電流(－IMX)在最小電流閾值以上(步驟S25→是)，則電橋控制電路110使端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8截止(步驟S26)，移至自由期間。若在該步驟S25電橋控制電路110檢測到在線圈124流動的線圈電流IMX向與充電模式相反的方向流動，則移至自由期間。

在自由期間，在端子Mout0與端子Mout1之間出現(xiàn)反電動勢(步驟S27)。電橋控制電路110在BEMF檢測部118嘗試在電壓VMX產(chǎn)生的反電動勢的過零檢測(步驟S28)。若反電動勢過零(步驟S28→是)，則第二象限結(jié)束。

電橋控制電路110使端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2、和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8導(dǎo)通(步驟S23)，以損耗比高損耗模式低的低損耗模式動作。由此，能夠減少電力損耗。并且若電流(－IMX)在最小電流閾值以上，則電橋控制電路110使端子Mout1側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件2和端子Mout0側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件8截止，結(jié)束該低損耗模式。由此，不會對回描脈沖的結(jié)束后的反電動勢的測定、和失調(diào)檢 測帶來影響，并且起到不產(chǎn)生針對馬達120的制動這樣的效果。

《第二象限的Y相的動作》

在第二象限，Y相的H橋電路20Y進行與圖6的X相的動作相當(dāng)?shù)膭幼?。換言之，Y相的H橋電路20Y使端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件導(dǎo)通(相當(dāng)于圖6的步驟S10)并進行通電。電壓VMout2與電壓VMout3之差成為MVdd的電壓(相當(dāng)于圖6的步驟S11)。此時從端子Mout2向端子Mout3流動電流而馬達120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMY的絕對值逐漸增大(相當(dāng)于圖6的步驟S12)。

這里若X相的電壓VMX所產(chǎn)生的反電動勢過零(相當(dāng)于圖6的步驟S13→是)，則使Y相的端子Mout2側(cè)引線的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)引線的低側(cè)開關(guān)元件截止(相當(dāng)于圖6的步驟S14)，Y相移至高損耗期間。瞬間Y相的電壓VMout2與電壓VMout3相等(相當(dāng)于圖6的步驟S15)，并且第二象限結(jié)束。

在本實施方式中，由于挪用微步電流控制用的比較器114和、D/A轉(zhuǎn)換器115以及電流檢測部116來檢測回描的結(jié)束，所以能夠不提高成本而實施。另外即使在電源電壓MVdd、負載轉(zhuǎn)矩、旋轉(zhuǎn)速度變化的情況下，也不產(chǎn)生電力損耗、制動。

在本實施方式中還能夠檢測回描脈沖的結(jié)束時刻，并在該時刻使開關(guān)元件截止。由此，不會對回描脈沖的結(jié)束后的反電動勢的測定、和失調(diào)檢測帶來影響。并且由于不產(chǎn)生針對馬達120的制動，所以有不會給予馬達的最高速度性能負面影響這樣的優(yōu)點。

(變形例)

本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進行變更實施，例如，有以下的(a)～(i)那樣的實施方式。

(a)本發(fā)明并不限定于二相步進馬達，而可以是任意相的馬達，例如也可以是三相步進馬達。另外，也可以是馬達線圈成為星型接線、三角接線的無刷馬達。

(b)開關(guān)元件并不限定于MOSFET，而可以是任意種類的半導(dǎo)體開關(guān)元件。

(c)驅(qū)動控制裝置的各構(gòu)成要素也可以至少其一部分不為基于硬件的處理，而是基于軟件的處理。

(d)驅(qū)動控制裝置也可以至少使其一部分集成電路(IC：Integrated Circuit)。

(e)圖1、圖2所示的驅(qū)動控制裝置的電路塊構(gòu)成是具體例，并不限定于此。

(f)圖6、圖所示的控制流程是一個例子，并不限定于這些步驟的處理，例如，也可以在各步驟間插入其它的處理。

(g)從高損耗模式向低損耗模式的遷移并不限定于規(guī)定時間的經(jīng)過，也可以由于回描電壓的過零而遷移，并不限定。

(h)本發(fā)明的H橋電路也可以是組合了半橋的電路，并不限定。