马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法，使向地线流出的电流向电源回流来减少电力损耗。具有：各相的H桥电路(20)；电流检测部(116)，其检测各相的马达线圈电流；以及电桥控制电路(110)，其对于H桥电路(20)指定充电模式、高损耗模式、低损耗模式、或者检测反电动势的过零的自由模式中任意一个。电桥控制电路(110)在充电模式使马达线圈的马达电流增加，若检测到与紧前面的相位的H桥电路(20)连接的马达线圈的反电动势过零，则将该H桥电路(20)切换到高损耗模式，在经过规定时间之后切换到低损耗模式，若检测到在马达线圈流动的马达电流向与上述充电模式相反的方向流动则切换到自由模式。

Motor drive control device and motor drive control method

The invention provides a motor drive control device and a motor drive control method, which makes the current flowing out of the ground wire flow back to the power source to reduce the power loss. With each phase of the H bridge circuit (20); the current detection part (116), the detection of each phase of the motor coil current; and the bridge control circuit (110), the H bridge circuit (20) to specify an arbitrary charging mode, high loss mode, low loss mode, or back EMF Detection. Zero free mode a. Bridge control circuit (110) in the charging mode of the motor current motor coil increases, if the detected H bridge circuit and the phase locking (20) motor coil connected to the back EMF zero crossing, the H bridge circuit (20) switches to high loss mode after a predetermined time after switching the low loss mode, if detected in the motor current flowing to the direction of the motor coil and the charging mode instead of switching to free mode.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及构成H桥并驱动步进马达的马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法。
技术介绍
专利文献1公开了组合再生电流和换向电流使在感性负载流动的开关电流合适的感性负载驱动方法。在专利文献1的段落0023记载了“由四个半导体开关元件、和分别与上述各半导体开关元件逆并联连接的续流二极管构成H桥电路以使电流在感性负载向正反双方向流动，在进行从电源向上述感性负载供给电流的电流供给动作时，使各半导体开关元件中的两个为导通状态，对感性负载向所希望方向流动电流，通过那样的电流供给动作，在感性负载流动的电流增大，在达到规定的基准电流值以上的情况下，使积蓄于感性负载的能量释放，控制在感性负载流动的电流。”。在段落0024记载了“此时，能够通过使半导体开关元件中的一个成为导通状态，通过积蓄于感性负载的能量，由该处于导通状态的半导体开关元件和一个续流二极管形成闭合电流路径，在闭合电流路径流动电流的动作、和使半导体开关元件的四个全部成为截止状态，通过积蓄于感性负载的能量而在两个续流二极管流动电流，对电源进行充电的动作两种动作进行控制。”。此外，前者的闭合电流路径流动电流的情况称为换向动作。并且，在专利文献1的段落0026记载了“生成规定频率的驱动周期，通过该驱动周期的开始使电流供给动作开始，若在电流供给动作中在感性负载流动的电流在规定值以上则结束电流供给动作，使积蓄于上述感性负载的能量释放，此时，在将从驱动周期的开始规定期间作为电源再生期间，讲从电源再生期间的结束到上述驱动周期的结束作为换向期间时，在电流供给动作结束之后，在电源再生期间内进行电源再生动
作，在上述换向期间内进行换向动作。”。专利文献1：日本特开平10－80194号公报马达通过以双方向(双极)驱动对多个驱动线圈切换相位并通电进行旋转。在该旋转时，若使隔着线圈的马达供给电压侧(高侧)和地线侧(低侧)双方的开关元件同时截止，则由于积蓄于线圈的能量，产生较高的电压的回描脉冲(kickback)。线圈电流在相位切换时最大。若产生回描脉冲，则由于基于ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)的CMOS(Complementary MOS：互补金属氧化物半导体)制造工艺的寄生晶体管效应，线圈电流向地线流出而产生电力损耗。由此ASIC发热，限制在高温时的动作。在回描脉冲产生的期间，若代替使全开关元件截止而使高侧开关元件暂时导通，使向地线流出的电流以经由该高侧开关元件的方式换向来使其向马达供给电源回流，则能够减小电力损耗。但是由于回描脉冲的产生时间根据马达驱动电压、马达的驱动负载以及旋转速度而变化，所以根据马达动作状况管理适当的换向时间较困难。由此存在产生换向动作的时间并不最佳的情况而产生电力损耗这样的问题。例如，在换向动作的时间比回描脉冲的产生期间短的情况下，在开关元件流动的电流经由并联连接的续流二极管而回流所以产生电力损耗。另一方面，在换向动作的时间比回描脉冲的产生期间长的情况下，感性负载短路所以作为马达旋转的制动器作用，马达的速度控制恶化，并且不能够进行用于在进行了该控制之后实施的失调检测的反电动势的测定。另外，能够通过在ASIC安装散热片，并使基板尺寸大型化使铜增量等来使其散热，减小发热的影响。但是，该方法存在基板或者壳体尺寸大型化，而成本增加的担心。能够通过对每个马达输出端子追加外置二极管，不受到寄生晶体管效应影响而使线圈电流向马达电源回流，来减小电力损耗。但是，在该
方法中，也存在由于安装部件数目和安装面积的增加而基板尺寸大型化，而成本增加的担心。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于对于马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法，使向地线流出的电流向电源回流来减少电力损耗。为了解决上述的课题，本专利技术的马达驱动控制装置具有：H桥电路，其具有开关元件和续流二极管，并组合了与设置于马达的马达线圈连接的半桥；电流检测单元，其检测在上述马达线圈流动的马达电流；过零检测单元，其检测上述马达线圈的反电动势的过零；以及控制单元，其根据上述电流检测单元的检测结果驱动上述开关元件，对于上述H桥电路指定充电模式、高损耗模式、低损耗模式或者自由模式中任意一个动作模式，上述充电模式是使在上述马达线圈流动的马达电流增加的模式，上述高损耗模式是使上述马达线圈的回描脉冲产生且能量损耗较高的模式，上述低损耗模式是损耗比上述高损耗模式低的模式，上述自由模式是在上述马达线圈的回描脉冲的衰减后通过上述过零检测单元检测上述马达线圈的反电动势的过零的模式，上述控制单元将上述H桥电路切换到上述充电模式，若通过上述过零检测单元检测到与上述H桥电路的紧前面的相位的H桥电路连接的马达线圈的反电动势过零，则将上述H桥电路切换到上述高损耗模式，在经过了规定时间之后将上述H桥电路切换到上述低损耗模式，若通过上述电流检测单元检测到在与上述H桥电路连接的马达线圈流动的马达电流向与上述充电模式相反的方向流动，则将上述H桥电路切换到上述自由模式。对于其它的方法，在用于实施专利技术的方式中进行说明。根据本专利技术，对于马达驱动控制装置以及马达驱动控制方法，能够使向地线流出的电流向电源回流而减少电力损耗。附图说明图1是本实施方式以及比较例的马达控制系统的整体框图。图2是本实施方式以及比较例的马达驱动控制装置的详细框图。图3是本实施方式的H桥电路的动作模式的说明图。图4是说明H桥电路的X相与Y相的换向顺序的波形图。图5是H桥电路的X相的各部电压和电流的波形图。图6是表示本实施方式的马达驱动控制装置的X相的第一象限的处理的流程图。图7是表示本实施方式的马达驱动控制装置的X相的第二象限的处理的流程图。图8是比较例的H桥电路的动作模式的说明图。图9是说明比较例的H桥电路的X相与Y相的换向顺序的波形图。图10是表示比较例的马达驱动控制装置的X相的第一象限的处理的流程图。图11是表示比较例的马达驱动控制装置的X相的第二象限的处理的流程图。附图标记的说明：2、4、6、8…开关元件，12、14、16、18…二极管，20、20X、20Y…H桥电路，100…马达控制装置(马达驱动控制装置的一个例子)，101…CPU，107…电桥控制部，110…电桥控制电路，113…PWM信号产生器，114…比较器，115…D/A转换器，116…电流检测部，118…BEMF检测部(过零检测单元的一个例子)，120…马达，122YP、122XN、122YN、122XP…定子，124…线圈，126…转子，140…直流电源，142…地线。具体实施方式以下，参照各图对用于实施本专利技术的方式进行详细说明。《第一实施方式与比较例共同的结构》图1是本实施方式以及比较例的马达控制系统的整体框图。在图1中，马达120是双极型二相步进马达，具有：转子126，其
具有永磁铁且以能够转动的方式设置；以及定子，其设在转子126的周围的圆周方向四等分位置。这些定子由X相的定子122XP、122XN、和Y相的定子122YP、122YN构成。在这些定子分别缠绕有绕组。缠绕于定子122YP、122YN的绕组以串联的方式连接，并将两绕组一起称为“线圈124Y”。同样地，缠绕于定子122XP、122XN的绕组以串联的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达驱动控制装置，其特征在于，具有：H桥电路，其具有开关元件和续流二极管，并组合了与设置于马达的马达线圈连接的半桥；电流检测单元，其检测在上述马达线圈流动的马达电流；过零检测单元，其检测上述马达线圈的反电动势的过零；以及控制单元，其根据上述电流检测单元的检测结果驱动上述开关元件，对于上述H桥电路指定充电模式、高损耗模式、低损耗模式或者自由模式中任意一个动作模式，上述充电模式是使在上述马达线圈流动的马达电流增加的模式，上述高损耗模式是使上述马达线圈的回描脉冲产生且能量损耗较高的模式，上述低损耗模式是损耗比上述高损耗模式低的模式，上述自由模式是在上述马达线圈的回描脉冲的衰减后通过上述过零检测单元检测上述马达线圈的反电动势的过零的模式，上述控制单元将上述H桥电路切换到上述充电模式，若通过上述过零检测单元检测到与上述H桥电路的紧前面的相位的H桥电路连接的马达线圈的反电动势过零，则将上述H桥电路切换到上述高损耗模式，在经过了规定时间之后将上述H桥电路切换到上述低损耗模式，若通过上述电流检测单元检测到在与上述H桥电路连接的马达线圈流动的马达电流向与上述充电模式相反的方向流动，则将上述H桥电路切换到上述自由模式。...

【技术特征摘要】
2015.06.05 JP 2015-1146661.一种马达驱动控制装置，其特征在于，具有：H桥电路，其具有开关元件和续流二极管，并组合了与设置于马达的马达线圈连接的半桥；电流检测单元，其检测在上述马达线圈流动的马达电流；过零检测单元，其检测上述马达线圈的反电动势的过零；以及控制单元，其根据上述电流检测单元的检测结果驱动上述开关元件，对于上述H桥电路指定充电模式、高损耗模式、低损耗模式或者自由模式中任意一个动作模式，上述充电模式是使在上述马达线圈流动的马达电流增加的模式，上述高损耗模式是使上述马达线圈的回描脉冲产生且能量损耗较高的模式，上述低损耗模式是损耗比上述高损耗模式低的模式，上述自由模式是在上述马达线圈的回描脉冲的衰减后通过上述过零检测单元检测上述马达线圈的反电动势的过零的模式，上述控制单元将上述H桥电路切换到上述充电模式，若通过上述过零检测单元检测到与上述H桥电路的紧前面的相位的H桥电路连接的马达线圈的反电动势过零，则将上述H桥电路切换到上述高损耗模式，在经过了规定时间之后将上述H桥电路切换到上述低损耗模式，若通过上述电流检测单元检测到在与上述H桥电路连接的马达线圈流动的马达电流向与上述充电模式相反的方向流动，则将上述H桥电路切换到上述自由模式。2.根据权利要求1所述的马达驱动控制装置，其特征在于，上述控制单元在上述低损耗模式中使上述H桥电路的开关元件中处于上述马达电流流动的方向侧的高侧的一个、和处于上述马达电流流动的方向的相反侧的低侧的一个成为导通状态，通过积蓄于上述马达线圈的能量，在由处于导通状态的高侧的开关元件和低侧的开关元件形成的闭合电路流动电流。3.根据权利要求1或2所述的马达驱动控制装置，其特征在于，上述控制单元在上述高损耗模式中使上述H桥电路的开关元件全部为非导通状态，通过积蓄于上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：土方英俊，
申请(专利权)人：美蓓亚株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP