电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及构成H桥而驱动步进电机的电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法。
技术介绍
专利文献1公开了一种将再生电流与换向电流组合起来而将流向感性负载的开关电流变得适当的感性负载驱动方法。专利文献1的段落0023记载了如下内容，即：“利用四个半导体开关元件和分别反向并联于上述各半导体开关元件的续流二极管来使电流沿正反两方向在感性负载流动的方式而构成H桥电路，在进行将电流从电源供给至上述感性负载的电流供给动作时，将各半导体开关元件中的两个形成为导通状态，使电流相对于感性负载沿所希望的方向流动，利用这样的电流供给动作，在感性负载流动的电流变大，在其成为规定的基准电流值以上的情况下，释放积蓄于感性负载的能量，由此控制在感性负载流动的电流”。段落0024记载了如下内容，即：“此时，能够通过如下两种动作进行控制：将半导体开关元件中的一个形成为导通状态，利用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与一个续流二极管形成闭合电流路径，使电流在该闭合电流路径流动的动作；以及将四个半导体开关元件全部形成为切断状态，利用积蓄于感性负载的能量使电流在两个续流二极管流动来为电源充电的动作“。此外，前者的使电流在闭合电流路径流动的情况称为换向动作。并且，专利文献1的段落0026记载了如下内容，即：“制定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成为规定值以上则结束电流供给动作，释放积蓄于上述感性负载的能量，此时，将从驱动周期的开始起的规定期间作为电源再生期间，在将从电源再生期间的结束起直至上述驱>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号公报电机通过双向(双极)驱动并切换相位来对多个驱动线圈通电而使它们进行旋转。在进行该旋转时，若同时将隔着线圈的电机供给电压侧(高侧)与地线侧(低侧)的两方的开关元件断开，则由于储存于线圈的能量会产生高电压的回描脉冲(回扫)。线圈电流在相位切换时成为最大。若产生回描脉冲，则由于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果，线圈电流流出至地线，从而产生电力损失。由此ASIC发热，高温时的动作被限制。在回描脉冲产生的期间，若代替断开所有开关元件而暂时接通高侧开关元件，使向地线流出的电流以经由该高侧开关元件的方式换向，并回流至电机供给电源，则能够减小电力损失。但是因为回描脉冲的产生时间是因电机驱动电压、电机的驱动负载以及旋转速度而变化的，所以很难根据电机动作状况管理适当的换向时间。因此存在换向动作的时间并非在最佳的情况下产生从而产生电力损失等的问题。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，因为在开关元件中流动的电流经由并联的续流二极管而回流，所以产生电力损失。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，因为感性负载短路，所以作为电机旋转的制动而发挥作用，电机的速度控制变差，并且无法进行用于在进行了该控制后实施的失调检测的反电动势的测定。另外，可以通过在ASIC安装散热片、将基板尺寸大型化、增加铜的量等进行散热，从而来减小发热的影响。但是，在该方法中存在基板或者框体尺寸大型化、成本增加的可能性。可以通过在每个电机输出端子追加外接二极管，以不影响寄生晶体管效果的方式使线圈电流回流至电机电源来减小电力损失。但是，即使是该方法，由于安装部件件数与安装面积的增加，也存在基板尺寸大型化、成本增加的可能性。
技术实现思路
因此，本专利技术关于电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法，以使向地线流出的电流回流至电源来减少电力损失为课题。为了解决上述的课题，本专利技术的电机驱动控制装置具有：H桥电路，其具有开关元件与续流二极管，通过半桥进行组合而成，该半桥与设置在电机的至少两个以上的电机线圈分别连接；电压检测机构，其分别对各上述电机线圈的差动电压进行检测；控制机构，其根据上述电压检测机构的检测结果而驱动上述开关元件，对上述H桥电路指定如下模式中的任一种动作模式，即：使流向上述电机线圈的电机电流增加的充电模式；使上述电机线圈的回描脉冲产生且能量损失高的高损失模式；相比上述高损失模式而损失较低的低损失模式；或者在上述电机线圈的回描脉冲的衰减后对电机线圈的反电动势的过零进行检测的自由模式。上述控制机构若将上述H桥电路切换为上述充电模式，并检测到与上述H桥电路的前一个的相位的H桥电路连接的电机线圈的反电动势过零，则将上述H桥电路切换为上述高损失模式，在经过规定时间后将上述H桥电路切换为上述低损失模式，若检测到与上述H桥电路连接的电机线圈的差动电压小于规定电压，则将上述H桥电路切换为上述自由模式。其他的机构在用于实施专利技术的方式中说明。根据本专利技术，电机驱动控制装置以及电机驱动控制方法能够使向地线流出的电流回流至电源，从而减少电力损失。附图说明图1是第1实施方式以及比较例的电机控制系统的整体框图。图2是第1实施方式以及比较例的电机驱动控制装置的详细框图。图3是第1实施方式的H桥电路的动作模式的说明图。图4是变形例的H桥电路20的低损失模式的说明图。图5是对H桥电路的X相与Y相的换向顺序进行说明的波形图。图6是H桥电路的X相的各部电压与电流的波形图。图7是表示第1实施方式的电机驱动控制装置的X相的第一象限的处理的流程图。图8是表示第1实施方式的电机驱动控制装置的X相的第二象限的处理的流程图。图9是比较例的H桥电路的动作模式的说明图。图10是对比较例的H桥电路的X相与Y相的换向顺序进行说明的波形图。图11是表示比较例的电机驱动控制装置的X相的第一象限的处理的流程图。图12是表示比较例的电机驱动控制装置的X相的第二象限的处理的流程图。图13是第2实施方式的电机驱动控制装置的线圈、开关元件以及其周边部分的详细图。附图标记说明：2、4、6、8…开关元件；12、14、16、18…二极管；20、20X、20Y…H桥电路；100…电机控制装置(电机驱动控制装置的一个例子)；101…CPU；107…桥控制部；110…桥控制电路；113…PWM信号发生器；117…A/D转换器；118…BEMF检测部；120…电机；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详细地进行说明。《第1实施方式与比较例共用的构成》图1是第1实施方式以及比较例的电机控制系统的整体框图。在图1中，电机120为双极型二相步进电机，其具有：转子126，该转子126具有永磁铁并被设置为能够转动；定子，其设置于环绕转子126的周围方向的4等分位置。这些定子包括X相的定子122XP、122XN以及Y相的定子122YP、122YN。这些定子分别卷绕有绕线。卷绕于定子122YP、122YN的绕线以串联的方式连接，将两绕线合称为“线圈124Y”。同样，卷绕于定子122XP、122XN的绕线以串联的方式连接，将两本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电机驱动控制装置，其特征在于，具有：H桥电路，其具有开关元件与续流二极管，通过将半桥进行组合而成，其中，该半桥与设置在电机的电机线圈连接；电压检测机构，其检测所述电机线圈的差动电压；过零检测机构，其检测所述电机线圈的反电动势的过零；以及控制机构，其根据所述电压检测机构的检测结果来驱动所述开关元件，对所述H桥电路指定如下模式中的任一种动作模式，即：使在所述电机线圈流动的电机电流增加的充电模式；使所述电机线圈的回描脉冲产生并且能量损失高的高损失模式；与所述高损失模式相比而损失较低的低损失模式；或者在所述电机线圈的回描脉冲的衰减后利用所述过零检测机构检测所述电机线圈的反电动势的过零的自由模式，所述控制机构若将所述H桥电路切换为所述充电模式，并利用所述过零检测机构检测到与所述H桥电路的紧前的相位的H桥电路连接的电机线圈的反电动势过零，则将所述H桥电路切换为所述高损失模式，在经过规定时间后，将所述H桥电路切换为所述低损失模式，若检测到与所述H桥电路连接的电机线圈的差动电压变得小于规定电压，则将所述H桥电路切换为所述自由模式。
【技术特征摘要】
2015.05.27 JP 2015-1069371.一种电机驱动控制装置，其特征在于，具有：H桥电路，其具有开关元件与续流二极管，通过将半桥进行组合而成，其中，该半桥与设置在电机的电机线圈连接；电压检测机构，其检测所述电机线圈的差动电压；过零检测机构，其检测所述电机线圈的反电动势的过零；以及控制机构，其根据所述电压检测机构的检测结果来驱动所述开关元件，对所述H桥电路指定如下模式中的任一种动作模式，即：使在所述电机线圈流动的电机电流增加的充电模式；使所述电机线圈的回描脉冲产生并且能量损失高的高损失模式；与所述高损失模式相比而损失较低的低损失模式；或者在所述电机线圈的回描脉冲的衰减后利用所述过零检测机构检测所述电机线圈的反电动势的过零的自由模式，所述控制机构若将所述H桥电路切换为所述充电模式，并利用所述过零检测机构检测到与所述H桥电路的紧前的相位的H桥电路连接的电机线圈的反电动势过零，则将所述H桥电路切换为所述高损失模式，在经过规定时间后，将所述H桥电路切换为所述低损失模式，若检测到与所述H桥电路连接的电机线圈的差动电压变得小于规定电压，则将所述H桥电路切换为所述自由模式。2.根据权利要求1所述的电机驱动控制装置，其特征在于，所述控制机构在所述低损失模式下，将所述H桥电路的开关元件中的、位于所述电机电流流动方向侧的高侧的一个开关元件形成为导通状态，利用积蓄于所述电机线圈的能量，使电流流向由处于导通状态的高侧的该开关元件与处于所述电机电流流动方向的相反的一侧的低侧的续流二极管形成的闭合电路。3.根据权利要求1或2所述的电机驱动控制装置，其特征在于，所述控制机构在所述高损失模式下将所述H桥电路的开关元件全部形成为非导通状态，利用积蓄于所述电机线圈的能量，...
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