步进马达的驱动电路及其驱动方法、以及使用该步进马达的驱动电路的电子设备技术

本发明专利技术的课题在于提供一种能够将对系统的设计或控制有用的信息输出到外部的驱动电路。本发明专利技术涉及一种步进马达的驱动电路及其驱动方法、以及使用该步进马达的驱动电路的电子设备。反电动势检测电路(230)检测线圈(L1)中产生的反电动势(VBEMF)。转数检测电路(232)获取步进马达(102)的转数(ω)。负载角推定部(222)基于反电动势(VBEMF)及转数(ω)算出负载角。接口电路(280)构成为能够将与负载角相关的角度信息输出到外部，或者能够从外部访问角度信息。

【技术实现步骤摘要】
步进马达的驱动电路及其驱动方法、以及使用该步进马达的驱动电路的电子设备
本专利技术涉及一种步进马达的驱动技术。
技术介绍
步进马达在电子设备、工业机械、机器人中广泛采用。步进马达是与主机控制器所产生的输入时钟同步旋转的同步马达，对启动、停止、定位具有优异的控制性。进而，步进马达具有如下特性：能够进行开环下的位置控制，此外，适合数字信号处理。在正常状态下，步进马达的转子以与输入时钟数成正比的步进角为单位同步旋转。但是，如果产生突然的负载变动或速度变化，就会失去同步。将上述情况称为失步。一旦发生失步，此后为了正常地驱动步进马达就需要特别的处理，因此较为理想的是防止失步。因此，在失步的可能性高的加速时及减速时，将驱动电流的目标值设定为固定值，以便获得足够大到不相对于速度变化引起失步的程度的输出转矩。专利文献5中提出了如下技术：通过防止失步并且利用反馈将输出转矩(即电流量)最佳化，减少消耗电力而改善效率。图1是具备现有的步进马达及其驱动电路的马达系统的框图。主机控制器2对驱动电路4供给输入时钟CLK。驱动电路4与输入时钟CLK同步地使励磁位置变化。图2是说明励磁位置的图。励磁位置能够以流过步进马达6的两个线圈L1、L2的线圈电流(驱动电流)IOUT1、IOUT2的组合加以理解。图2中示出8个励磁位置1～8。在1相励磁中，电流交替地流过第1线圈L1及第2线圈L2，并在励磁位置2、4、6、8间转变。在2相励磁中，电流流过第1线圈L1及第2线圈L2这两个线圈，并在励磁位置1、3、5、7间转变。关于1-2相励磁，为1相励磁与2相励磁的组合，从而在励磁位置1～8间转变。在微步进驱动中，更细微地控制励磁位置。图3是说明步进马达的驱动顺序的图。起动时，输入时钟CLK的频率fIN随着时间上升，从而步进马达加速。接下来，频率fIN如果达到某一目标值，就保持固定，从而步进马达定速旋转。此后，使步进马达停止时，使输入时钟CLK的频率降低，从而使步进马达减速。也将图3的控制称为梯形波驱动。在正常状态下，步进马达的转子以与输入时钟数成正比的步进角为单位同步旋转。但是，如果产生突然的负载变动或速度变化，就会失去同步。将上述情况称为失步。一旦发生失步，此后为了正常地驱动步进马达就需要特别的处理，因此较为理想的是防止失步。因此，在失步的可能性高的加速时及减速时，将驱动电流的目标值IREF设定为固定值IFULL(高转矩模式)以便获得考虑失步裕度的足够大的固定输出转矩。在转数稳定而失步的可能性低的状况下，使驱动电流的目标值IREF减少，改善效率(高效率模式)。专利文献5中提出了如下技术：通过防止失步并且利用反馈将输出转矩(即电流量)最佳化，减少消耗电力而改善效率。具体来说，基于反电动势VBEMF推定负载角φ，以负载角φ接近目标值(称为目标角)φREF的方式反馈控制驱动电流(线圈电流)的目标值IREF。反电动势VBEMF以式(1)表示。VBEMF＝KE×ω×cosφ…(1)ω为步进马达的角速度(以下称为转数或频率)，KE为反电动势常数，且为马达所固有的参数。专利文献5所记载的技术中，以与负载角相对应的检测值cosφ接近其目标值cos(φREF)的方式，形成反馈回路，而将高效率模式下的线圈电流IOUT1、IOUT2最佳化。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开平9-103096号公报[专利文献2]日本专利特开2004-120957号公报[专利文献3]日本专利特开2000-184789号公报[专利文献4]日本专利特开2004-180354号公报[专利文献5]日本专利第6258004号公报
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]如专利文献5所记载，组入基于负载角的电流目标值IREF的反馈控制时，在稳定状态下，负载角稳定化为目标值，但如果产生负载变动，负载角φ会从目标角φREF偏离。使用专利文献5所记载的驱动电路的马达系统中，在驱动电路的内部产生与负载角φ相对应的检测值cosφ。负载角φ包含对系统的设计或控制有用的信息，但现状为无法从驱动电路的外部知晓当前正在以多大的负载角驱动步进马达6。本专利技术是鉴于该问题而完成的，其某方式的例示性的目的之一在于提供一种能够将对系统的设计或控制有用的信息输出到外部的驱动电路。[解决问题的技术手段]本专利技术的某方式涉及一种步进马达的驱动电路。驱动电路具备：反电动势检测电路，检测线圈中产生的反电动势；转数检测电路，检测步进马达的转数；及负载角推定部，基于反电动势及转数算出负载角。驱动电路构成为能够将与负载角相关的角度信息输出到外部，或者从外部访问角度信息。负载角φ能够以机械角度相对于电角度的延迟加以理解。负载角φ与到失步之前的裕度或急剧的负载变动有关联，因此通过将与负载角相关的信息输出到外部，能够有效利用于步进马达的状态的推定、或控制参数的最佳化等。另外，所谓“算出负载角”除了算出负载角φ本身以外，也包括产生与负载角φ有关联的检测值cosφ。驱动电路也可以更具备将角度信息以数字信号的形式输出到外部的接口电路。驱动电路也可以更具备将角度信息转换为模拟信号的D/A(Digital/Anolog，数字模拟)转换器、及将模拟信号输出到外部的缓冲电路。角度信息也可以是到失步之前的裕度。例如，裕度可以是理想失步的π/2与负载角φ的差量，也可以是从外部设定的实际失步极限与负载角φ的差量。角度信息也可以为负载角本身。驱动电路也可以更具备：电流值设定电路，产生电流设定值；恒流斩波电路，产生脉冲调制信号，该脉冲调制信号以流过线圈的线圈电流的检测值接近基于电流设定值的目标量的方式作脉冲调制；及逻辑电路，根据脉冲调制信号，控制连接于线圈的桥接电路。电流值设定电路也可以基于反电动势产生电流设定值。电流值设定电路也可以包含反馈控制器，该反馈控制器以负载角φ接近其目标值φREF的方式产生电流设定值。反馈控制器也能够以与负载角φ相对应的检测值cosφ接近其目标值cos(φREF)的方式产生电流设定值。恒流斩波电路也可以包含：比较器，将线圈电流的检测值与基于电流设定值的阈值进行比较；振荡器，以指定的频率进行振荡；及触发器，输出脉冲调制信号，该脉冲调制信号根据比较器的输出转变为断开电平，并根据振荡器的输出转变为接通电平。驱动电路也可以一体集成化在一个半导体衬底。所谓“一体集成化”包括电路的构成要素全部形成在半导体衬底上的情况、或电路的主要构成要素一体集成化的情况，也可以为了用于调节电路常数而将一部分电阻或电容器等设置在半导体衬底的外部。通过将电路集成化在1个芯片上，能够削减电路面积，并且均匀地保持电路元件的特性。另外，将以上构成要素的任意组合或者本专利技术的构成要素或表现在方法、装置、系统等之间相互置换所得的内容作为本专利技术的方式也有效。[专利技术效果]根据本专利技术的某方式，能够向外部提供对系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动电路，其特征在于：其是步进马达的驱动电路，且具备：/n反电动势检测电路，检测线圈中产生的反电动势；/n转数检测电路，获取所述步进马达的转数；及/n负载角推定部，基于所述反电动势及所述转数算出负载角；且/n该驱动电路构成为能够将与所述负载角相关的角度信息输出到外部，或者能够从外部访问所述角度信息。/n

【技术特征摘要】
20190228 JP 2019-0365681.一种驱动电路，其特征在于：其是步进马达的驱动电路，且具备：
反电动势检测电路，检测线圈中产生的反电动势；
转数检测电路，获取所述步进马达的转数；及
负载角推定部，基于所述反电动势及所述转数算出负载角；且
该驱动电路构成为能够将与所述负载角相关的角度信息输出到外部，或者能够从外部访问所述角度信息。


2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：更具备将所述角度信息以数字信号的形式输出到外部的接口电路。


3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于更具备：D/A转换器，将所述角度信息转换为模拟信号；及
缓冲电路，将所述模拟信号输出到外部。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于：所述角度信息为到失步之前的裕度。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于：所述角度信息为所述负载角本身。


6.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动电路，其特征在于更具备：电流值设定电路，产生电流设定值；
恒流斩波电路，产生脉冲调制信号，该脉冲调制信号以流过线圈的线圈电流的检测值接近基于所述电流设定值的目标量的方式作脉冲调制；及
逻辑电路，根据所述脉冲调制信号，控制连接于所述线圈的桥接电路。


7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：土桥正典，桥本浩树，冈田光央，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP