专利名称：步进电动机的控制装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种利用3个半桥电路进行驱动的2相步进电动机的控制装置。
背景技术：
当前，作为2相步进电动机的控制装置，例如如专利文献1、2中的记载所示，已知一种具有由3个半桥电路构成的驱动电路的控制装置。该现有的控制装置如图7所示，驱动电路51是将由串联连接的高位(high side)及低位(low side)开关元件53、54构成的3个半桥电路52A、52B、52C并联连接而构成的。在各半桥电路52A、52B、52C中，高位的开关元件53与电动机电源E连接，低位的开关元件54与接地端接地连接。
步进电动机的励磁线圈LA的一端连接在半桥电路52A的一对开关元件53A、54A之间，另一端连接在半桥电路52C的一对开关元件53C、54C之间。步进电动机的励磁线圈LB的一端连接在半桥电路52B的一对开关元件53B、54B之间，另一端连接在半桥电路52C的一对开关元件53C、54C之间。并且，通过利用PWM控制而交替切换各半桥电路52A、52B、52C的开关元件53、54的接通/断开，从而控制从电动机电源E向励磁线圈LA、LB流动的A相电流及B相电流。专利文献I :日本特开2004 - 015898号公报专利文献2 日本特开2000 - 069796号公报
发明内容
但是，在上述现有的步进电动机的控制装置中，通过将半桥电路52C共通地用于A相电流及B相电流的控制中，从而可以减少半桥电路数量，但有可能在电动机的高速驱动时，使A相电流和B相电流的电流量产生不平衡。在2相步进电动机的情况下，使用正弦波形的A相电流和与A相电流相比相位延迟90度的正弦波形的B相电流，进行电动机驱动。此时，利用A相电流及B相电流的目标值、即A相指令值及B相指令值，控制在励磁线圈LA、LB中流过的电流量，与该A相指令值及B相指令值相对应而控制流入半桥电路52C的电流量。在此情况下，由于励磁线圈具有使电流的变化稳定的性质，所以一旦在线圈中流过电流，则从施加指令值至电流实际减少为止，存在时滞。由此，在电动机高速驱动时，如果在事先A相电流在励磁线圈LA中流过的状态下，针对A相电流施加减少指令，针对B相电流施加增加指令，则在A相电流充分减少之前，B相电流的指令值变大。此时，由于半桥电路52C无法应对与对应于A相指令值及B相指令值的电流相比更大的电流，所以被施加了增加指令的B相电流的电流量受到限制。这样，产生下述缺点，S卩，电流量的目标值即指令值和实际在励磁线圈中流过的电流量产生较大偏差，导致A相电流和B相电流的电流量不平衡，使得步进电动机无法正常旋转等。本发明就是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于，提供一种步进电动机的控制装置，其针对2相步进电动机，可以改善在各励磁线圈中流过的电流量的不平衡，实现正常的电动机驱动。本发明的步进电动机的控制装置的特征在于，具有驱动电路，其具有第I开关电路、第2开关电路以及共通开关电路，利用驱动脉冲对所述第I、第2开关电路及所述共通开关电路进行接通/断开，其中，该第I开关电路将第I励磁线圈的一端与电源或接地端连接，该第2开关电路将第2励磁线圈的一端与所述电源或所述接地端连接，该共通开关电路将所述第I、第2励磁线圈的另一端的共通连接点与所述电源或所述接地端连接；以及控制电路，其生成针对所述第I、第2开关电路及所述共通开关电路的驱动脉冲，对在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流量进行控制，所述控制电路生成针对所述第I、第2开关电路的驱动脉冲，以使得在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充。根据该结构，对在第I、第2励磁线圈中流过的电流量进行控制，以使得在第I、第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充。由此，在电动机高速驱动 时，即使以事先电流在第I励磁线圈中流过的状态，然后使电流在第2励磁线圈中流过的情况下，如果在第I励磁线圈中流过大于指令值的电流，则控制驱动脉冲以抑制在第I励磁线圈中流过的电流，并且控制驱动脉冲以使在第2励磁线圈中充分流过电流。这样，可以改善在第I、第2励磁线圈中流过的电流量的不平衡，可以实现正常的电动机驱动。另外，在本发明的上述步进电动机的控制装置中，所述控制电路生成针对所述第
I、第2开关电路的驱动脉冲，以使得在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之间的差值减少。根据该结构，可以使第I励磁线圈中的指令值与实际测量值的偏差、和第2励磁线圈中的指令值与实际测量值的偏差接近，可以改善在第I、第2励磁线圈中流过的电流量的不平衡。另外，在本发明的上述步进电动机的控制装置中，所述控制电路根据在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之间的差值，对输出调整值进行计算，对于在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、以及在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之中的任一个较小的偏差上，加上所述输出调整值，并从其中任一个较大的偏差中减去所述输出调整值。根据该结构，可以利用简单的结构，使第I励磁线圈中的指令值与实际测量值的偏差、和第2励磁线圈中的指令值与实际测量值的偏差接近。另外，在本发明的上述步进电动机的控制装置中，所述控制电路对在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流的指令值的合计值以及实际测量值的合计值分别进行正负反转，以使所述实际测量值的合计值接近所述指令值的合计值的方式，生成针对所述共通开关电路的驱动脉冲。根据该结构，可以与在第I、第2励磁线圈中流过的电流量对应地，适当地控制可以在共通开关电路中流过的电流量。另外，在本发明的上述步进电动机的控制装置中，所述控制电路具有控制模块部，其基于在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差，计算占空比；以及驱动脉冲生成模块部，其基于所述占空比生成驱动脉冲。
另外，在本发明的上述步进电动机的控制装置中，所述控制模块部，通过将在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差乘以增益，从而计算占空比。根据该结构，可以通过基于占空比生成驱动脉冲，而高精度地控制第I、第2开关电路及共通开关电路的驱动。另外，在本发明的上述步进电动机的控制装置中，所述第I开关电路具有一对开关元件，其分别设置在所述第I励磁线圈的一端和所述电源之间、以及所述第I励磁线圈的一端和所述接地端之间，所述第2开关电路具有一对开关元件，其分别设置在所述第2励磁线圈的一端和所述电源之间、以及所述第2励磁线圈的一端和所述接地端之间，所述共通开关电路具有一对开关元件，其分别设置在所述共通连接点和所述电源之间、以及所述共通连接点和所述接地端之间。根据该结构，利用在电源和接地端之间并联设置有3个将一对开关元件串联连接的半桥电路而成的驱动电路，从而可以在第I、第2励磁线圈中流过电流。发明的效果 根据本发明，在2相步进电动机中，可以改善在各励磁线圈中流过的电流量的不平衡，实现正常的电动机驱动。
图I是本实施方式所涉及的步进电动机的控制装置的整体框图。图2是表示本实施方式所涉及的驱动脉冲的输出波形和电流波形的变化的说明图。图3是对比例所涉及的控制模块部的框图。图4是表示对比例所涉及的电流波形的图。图5是本实施方式所涉及的控制模块部的框图。图6是本实施方式所涉及的A相电流和B相电流的电流波形。图7是现有的驱动电路的整体框图。
具体实施例方式下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。在图I中，为了便于说明，作为步进电动机的构成部件而仅图示了励磁线圈，但步进电动机是具有通常所具备的结构的电动机。如图I所示，步进电动机的控制装置是对2相双极型步进电动机的旋转进行控制的控制装置，具有驱动电路1，其将来自电动机电源E (电源)的电流向步进电动机M的一对励磁线圈LA (第I励磁线圈或A相)、LB (第2励磁线圈或B相)供给；以及控制电路2，其利用PWM控制进行驱动电路I的电流控制。驱动电路I具有相对于电动机电源E彼此并联连接的3个半桥电路11A、11B、11C。作为第I开关电路的半桥电路11A，由与电动机电源E连接的高位的开关元件12A和与接地端G连接的低位的开关元件13A串联连接而构成。S卩，作为第I开关电路的半桥电路IlA具有由开关元件12A和开关元件13A构成的一对开关元件，其中，该开关元件12A连接在第I励磁线圈LA的一端和电源E之间，该开关元件13A连接在第I励磁线圈LA的一端和接地端G之间。第I开关电路的第I励磁线圈LA的一端与电源E或接地端G连接。相同地，作为第2开关电路的半桥电路11B，由与电动机电源E连接的高位的开关元件12B和与接地端G连接的低位的开关元件13B串联连接而构成。S卩，作为第2开关电路的半桥电路IlB具有由开关元件12B和开关元件13B构成的一对开关元件，其中，该开关元件12B连接在第2励磁线圈LB的一端和电源E之间，该开关元件13B连接在第2励磁线圈LB的一端和接地端G之间。第2开关电路的第2励磁线圈LB的一端与电源E或接地端G连接。作为共通开关电路的半桥电路11C，由与电动机电源E连接的高位的开关元件12C和与接地端G连接的低位的开关元件13C串联连接而构成。S卩，作为共通开关电路的半桥电路IlC具有由开关元件12C和开关元件13C构成的一对开关元件，其中，该开关元件12C连接在将第I励磁线圈LA的另一端和第2励磁线圈LB的另一端连接的共通连接点与电源E之间，该开关元件13C连接在共通连接点和接地 端G之间。共通开关电路将第I励磁线圈LA和第2励磁线圈LB的另一端的共通连接点与电源E或接地端G连接。此外，本实施方式所涉及的各开关元件12A、12B、12C、13A、13B、13C例如由形成体二极管的 N 沟道型 MOSFET (Metal-Oxide Field-Effect Transistor)构成。在各半桥电路11A、11B、11C中，经由各自对应的开关驱动电路15A、15B、15C而从控制电路2输入驱动脉冲。开关驱动电路15A的在中途分支为2股的其中一侧的输入线与高位的开关元件12A的门极连接，另一侧的输入线经由NOT电路16A与低位的开关元件13A的门极连接。相同地，开关驱动电路15B的在中途分支为2股的其中一侧的输入线与高位的开关元件12B的门极连接，另一侧的输入线经由NOT电路16B与低位的开关元件13B的门极连接。开关驱动电路15C的在中途分支为2股的其中一侧的输入线与高位的开关元件12C的门极连接，另一侧的输入线经由NOT电路16C与低位的开关元件13C的门极连接。并且，开关驱动电路15A、15B、15C构成为，分别将来自控制电路2的驱动脉冲向高位的开关元件12A、12B、12C施加，并且使驱动脉冲反转而向低位的开关元件13A、13B、13C的门极施加。此外，NOT电路16A、16B、16C也可以设置在与高位连接的输入线上，而不设置在与低位连接的输入线上。由开关驱动电路15A、15B、15C构成的驱动电路I利用驱动脉冲而使第I开关电路11A、第2开关电路11B、共通开关电路IlC接通/断开。半桥电路IlA的开关元件12A、13A的连接点Pl，经由电流检测器17A及A相的励磁线圈LA而与半桥电路IlC的开关元件12C、13C的连接点P3连接。半桥电路IlB的开关元件12B、13B的连接点P2，经由电流检测器17B及B相的励磁线圈LB而与半桥电路IlC的开关元件12C、13C的连接点P3连接。励磁线圈LA的一端通过半桥电路IlA的开关元件12A、13A的接通/断开而与电动机电源E或接地端G连接。励磁线圈LA的另一端通过半桥电路IlC的开关元件12C、13C的接通/断开而与电动机电源E或接地端G连接。励磁线圈LB的一端通过半桥电路IlB的开关元件12B、13B的接通/断开而与电动机电源E或接地端G连接。励磁线圈LB的另一端通过半桥电路IlC的开关元件12C、13C的接通/断开而与电动机电源E或接地端G连接。如上所述，在励磁线圈LA中流过的电流(以下称为A相电流)由半桥电路11A、11B、IlC进行控制，在励磁线圈LB中流过的电流(以下称为B相电流)由半桥电路IlBUlC进行控制。即，半桥电路IlC设计为，共通地用于励磁线圈LA、LB的电流控制，流入A相电流及B相电流。电流检测器17A对A相电流进行检测，将其实际测量值向控制电路2反馈。电流检测器17B对B相电流进行检测，将其实际测量值向控制电路2反馈。此外，电流检测器17A、17B例如利用电流传感器或分流电阻等对电流进行检测。在控制电路2的前段设置有指令值生成模块部3。指令值生成模块部3针对用于使步进电动机M动作的各励磁线圈LA、LB确定电流的指令值，并向控制电路2输入。例如，指令值生成模块部3将正弦波状的指令值向控制电路2输入，以使步进电动机M进行微步驱动(参照图4)。控制电路2根据从指令值生成模块部3输入的电流的指令值、和从电流检测器 17A、17B反馈的电流的实际测量值，生成针对各半桥电路11A、IIB、IIC的驱动脉冲。控制电路2具有控制模块部21，其基于在第I励磁线圈LA、第2励磁线圈LB中流过的电流的指令值和实际测量值之间的偏差，计算PWM控制的占空比；以及驱动脉冲生成模块部22，其根据占空比生成驱动脉冲(PWM波形)。控制模块部21确定针对各半桥电路11A、IlBUlC的占空比，以使得来自电流检测器17A、17B的实际测量值追随来自指令值生成模块部3的电路的指令值。在此情况下，控制模块部21将占空比确定为，除了使实际测量值追随指令值之外，还对A相电流和B相电流之间的电流量的不平衡进行校正。控制模块部21将占空比(A相输出、B相输出、C相输出)分别向驱动脉冲生成模块部22输出。该控制电路2生成针对第I开关电路11A、第2开关电路IlB及共通开关电路IlC的驱动脉冲，对在第I励磁线圈LA、第2励磁线圈LB中流过的电流量进行控制。驱动脉冲生成模块部22基于来自控制模块部21的占空比，生成针对各半桥电路11A、IlBUlC的驱动脉冲(A相PWM输出、B相PWM输出、C相PWM输出)。驱动脉冲以与占空比对应而使高位或低位的任一个开关元件的接通区间延长、并使另一个开关元件的断开区间变短的方式生成。例如，在如图2的上半部(电流波形)所示，使实际测量值追随电流的指令值的情况下，如图2的下半部(PWM波形)所示，对驱动脉冲的接通区间和断开区间进行控制。此外，图2的上半部的实线Wl示出电流的指令值、虚线W2示出电流的实际测量值，图2的下半部的实线W3示出驱动脉冲。另外，PWM周期例如设定为几十[U s]。如期间D I所示，在电流的指令值和实际测量值大致相等的情况下(指令值N实际测量值)，将占空比设定为大约50%。如果将占空比设定为大约50%，则驱动脉冲的I个PWM周期中的接通区间和断开区间大致相等地设定。例如，在半桥电路IlA中，以相等间隔交替切换高位(或低位)的开关元件的接通(或断开)和高位(或低位)的开关元件的断开(或接通)。如期间D2所示，在实际测量值小于电流的指令值的情况下(指令值>实际测量值)，将占空比设定为大于或等于50%。如果将占空比设定为大于或等于50%，则驱动脉冲的I个PWM周期中的接通区间设定得比断开区间更长。例如，在半桥电路IlA中，高位(或低位)的开关元件的接通(或断开)与高位(或低位)的开关元件的断开(或接通)相比更长。由此，在A相电流相对于励磁线圈LA在正极侧流过时，成为大于或等于50%的占空比。如期间D3所示，在实际测量值大于电流的指令值的情况下(指令值<实际测量值)，将占空比设定为小于或等于50%。如果将占空比设定为小于或等于50%，则驱动脉冲的I个PWM周期中的接通区间比断开区间更短地设定。例如，在半桥电路IlA中，高位(或低位)的开关元件的接通(或断开)与高位(或低位)的开关元件的断开(或接通)相比更短。由此，在A相电流相对于励磁线圈LA在负极侧流过时，成为小于或等于50%的占空比。如上所述，通过与电流的指令值和实际测量值之间的大小对应而使占空比可变，生成与占空比对应的驱动脉冲，从而使实际测量值追随电流的指令值。并且，在驱动电路I中,将驱动脉冲输入至半桥电路11A、11B、11C，对从电动机电源E向励磁线圈LA、LB中流过的电流进行控制，以使得步进电动机M正常地进行电动机驱动。在这里，在对本发明的特征部分、即控制模块部的详细结构进行说明之前，参照图3及图4所示的对比例，针对在高速驱动电动机时的A相电流和B相电流之间的不平衡进行 说明。此外，在图4中，实线Wla、Wlb、Wlc分别表示A相指令值、B相指令值、C相指令值，虚线W2a、W2b分别表示A相电流的变化、B相电流的变化。在对比例所涉及的控制模块部中，从指令值生成模块部3输入A相电流及B相电流的指令值(以下称为A相指令值、B相指令值)，并且从电流检测器17A、17B输入A相电流及B相电流的实际测量值(以下称为A相实际测量值、B相实际测量值)。A相指令值及A相实际测量值输入至偏差运算部41A，B相指令值及B相实际测量值输入至偏差运算部41B。偏差运算部41A根据A相指令值和A相实际测量值计算偏差，并向比例单元42A输出。比例单元42A将A相电流的偏差乘以P增益K1，作为A相输出(占空比)向驱动脉冲生成模块部22输出。偏差运算部41B根据B相指令值和B相实际测量值计算偏差，并向比例单元42B输出。比例单元42B将B相电流的偏差乘以P增益K1，作为B相输出(占空比)向驱动脉冲生成模块部22输出。如上所述，对A相电流及B相电流的指令值和实际测量值之间的偏差进行P控制，独立地确定用于控制半桥电路IlAUlB的A相输出及B相输出。另外，将A相指令值及B相指令值输入至指令值合计部43，将A相实际测量值及B相实际测量值输入至实际测量值合计部44。指令值合计部43将A相指令值及B相指令值反转而对合计值进行计算，作为C相指令值向偏差运算部41C输出。实际测量值合计部44将A相电流及B相电流的实际测量值反转而对合计值进行计算，作为C相实际测量值向偏差运算部41C输出。偏差运算部41C根据C相指令值和C相实际测量值计算偏差，并向比例单元42C输出。比例单元42C将C相的偏差乘以增益K1，作为C相输出(占空比)向驱动脉冲生成模块部22输出。另外，如图4所示，在控制模块部中，从指令值生成模块部3输入正弦波状的A相指令值Wla和B相指令值Wlb。在电动机正向旋转时，将B相指令值Wlb相对于A相指令值Wla相位延迟90°而进行输入。另外，在控制模块部21中，将A相指令值Wla和B相指令值Wlb正负反转并进行合计，从而生成C相指令值Wlc。根据该C相指令值Wlc，对半桥电路IlC进行控制，以对在半桥电路IlC中流过的电流量进行控制，使其与由A相指令值Wla及B相指令值Wlb所示的合计电流量对应。在此情况下，在Tl所示的即将到达A相指令值Wla的峰值时，B相指令值Wlb接近O，可以使A相电流W2a更多地流过。但是，在T2所示的即将到达B相指令值Wlb的峰值时，与A相指令值Wla的减少指令相对应，实际上A相电流W2a的减少产生延迟。其原因在于，线圈具有使电流的变化稳定的性质，在停止向励磁线圈LA供给A相电流W2a后，仍然使励磁线圈LA中继续流过电流。因此，即使在施加了 B相指令值Wlb的增加指令的情况下，此前在半桥电路IlC中流过的A相电流W2a的电流量也不会充分减少，B相电流W2b难以流动。其结果，此前流过的A相电流W2a的电流量相对于A相指令值Wla变大，另一方面，此后流过的B相电流W2b的电流量相对于B相指令值Wlb变小。由此，由对比例所涉及的控制模块部进行控制的步进电动机，有可能在A相电流W2a及B相电流W2b的电流量上产生不平衡，无法正常地进行电动机驱动。因此，在本实施方式的控制模块部21中，生成使A相电流的指令值与实际测量值的偏差、和B相电流的指令值与实际测量值的偏差彼此补充的驱动脉冲。由此，进行下述控 制，即，在A相电流及B相电流中，对实际测量值相对于指令值较大的任一个的电流量进行抑制，并使得实际测量值相对于指令值较小的一个流过更多的电流。下面，参照图5，说明本发明的特征部分、即控制模块部21。在本实施方式所涉及的控制模块部21中，从指令值生成模块部3输入A相电流及B相电流的指令值，并且从电流检测器17A、17B输入A相电流及B相电流的实际测量值。将A相指令值及A相实际测量值输入至偏差运算部31A，将B相指令值及B相实际测量值输入至偏差运算部31B。偏差运算部31A根据A相指令值和A相实际测量值对A相电流的偏差进行运算，并向比例单元32A及偏差差值运算部33输出。偏差运算部31B根据B相指令值和B相实际测量值对B相电流的偏差进行运算，并向比例单元32B及偏差差值运算部33输出。比例单元32A将A相电流的偏差乘以P增益Kl，并向减法器35输出。比例单元32B将B相电流的偏差乘以P增益Kl，并向加法器36输出。偏差差值运算部33根据A相电流的偏差和B相电流的偏差，对偏差的差值进行运算，并向比例单元34输出。比例单元34将该偏差的差值乘以偏差差值增益K2，作为输出调整值向减法器35及加法器36输出。减法器35从比例单元32A的输出值中减去输出调整值，作为A相输出(占空比)向驱动脉冲生成模块部22输出。加法器36将比例单元32B的输出值加上输出调整值，作为B相输出(占空比)向驱动脉冲生成模块部22输出。控制模块部21将在第I线圈LA、第2线圈LB中流过的电流的指令值和实际测量值之间的偏差乘以增益，从而计算占空比。S卩，在该控制模块部21中，在A相电流的偏差大于B相电流的偏差的情况下，A相电流和B相电流之间的偏差的差值为正，利用减法器35对A相输出进行抑制，利用加法器36提高B相输出。另一方面,在A相电流的偏差小于B相电流的偏差的情况下,A相电流和B相电流之间的偏差的差值为负，利用减法器35提高A相输出，利用加法器36抑制B相输出。此外，对于输出调整值，也可以通过将作为偏差差值增益K2的1/2偏差增益Kl乘以偏差的差值而计算。另外，将A相指令值及B相指令值输入至指令值合计部37，将A相实际测量值及B相实际测量值输入至实际测量值合计部38。指令值合计部37将A相指令值及B相指令值反转而对合计值进行运算，作为C相指令值向偏差运算部31C输出。实际测量值合计部38将A相电流及B相电流的实际测量值反转而对合计值进行运算，作为C相实际测量值向偏差运算部31C输出。偏差运算部31C根据C相指令值和C相实际测量值对偏差进行运算，并向比例单元32C输出。比例单元32C将C相的偏差乘以P增益Kl，作为C相输出(占空t匕)向驱动脉冲生成模块部22输出。控制电路2将在第I励磁线圈LA、第2励磁线圈LB中流过的电流的指令值的合计值、以及实际测量值的合计值分别进行正负反转，生成针对共通开关电路IlC的驱动脉冲，以使得实际测量值的合计值接近指令值的合计值。如上所述，在本实施方式所涉及的控制模块部21中，从A相输出及B相输出中的较大的输出中减去输出调整值，在较小的输出中加上输出调整值。由此，以使得A相电流的指令值与实际测量值的偏差、和B相电流的指令值与实际测量值的偏差之间的差值减小的方式，向驱动脉冲生成模块部22输出A相输出及B相输出。
S卩，控制电路2根据在第I励磁线圈LA中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在第2励磁线圈LB中流过的电流的指令值和实际测量值的偏差之间的差值，对输出调整值进行计算，对于在第I励磁线圈LA中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、以及在第2励磁线圈LB中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之中的任一个较小的偏差中，加上输出调整值，并从其中任一个较大的偏差中减去输出调整值。并且，通过在驱动脉冲生成模块部22中根据A相输出及B相输出而生成驱动脉冲，从而考虑励磁线圈LA、LB所具有的使电流的变化趋于稳定的性质,对半桥电路11A、IlBUlC进行控制。其结果，即使在对比例中的高速旋转时等，如图6的上侧所示A相电流和B相电流之间产生不平衡的转速下，也可以如图6的下侧所示，将A相电流和B相电流的电流量调整为相同程度。在图6的例子中，此前在励磁线圈LA中流过的A相电流的电流量减少，此后在励磁线圈LB中流动的B相电流的电流量增加。并且，通过改善A相电流及B相电流的电流量的不平衡，可以使步进电动机正常旋转，可以在高速旋转及高扭矩下进行电动机驱动。在这里，参照图1，对本实施方式所涉及的步进电动机的控制装置的整体动作进行说明。在控制模块部21中，从指令值生成模块部3输入A相指令值及B相指令值，并且从电流检测器17A及电流检测器17B反馈A相实际测量值及B相实际测量值。在控制模块部21中，基于A相指令值、A相实际测量值、B相指令值、B相实际测量值，确定作为A相输出、B相输出、C相输出的占空比。在此情况下，如上述所示，针对A相输出及B相输出，考虑到由于励磁线圈LA、LB的性质产生的影响(不平衡)，以使A相电流及B相电流的偏差的差值减少的方式进行调整。另外，对C相输出进行调整，以使其与由A相指令值及B相指令值表示的合计的电流量对应。驱动脉冲生成模块部22基于由控制模块部21确定的A相输出、B相输出、C相输出的占空比，生成驱动脉冲，并向各半桥电路11A、11B、IlC输出。利用该驱动脉冲对各半桥电路11A、1 IBUlC进行PWM控制。各驱动脉冲施加在高位的开关元件12A、12B、12C上，并且通过NOT电路16A、16B、16C反转而施加在低位的开关元件13A、13B、13C上。并且，如果使高位的开关元件12A接通，低位的开关元件13A断开，高位的开关元件12C接通，低位的开关元件13C断开，则励磁线圈LA的一端与电动机电源E连接，并且励磁线圈LB的另一端与接地端G连接。由此，从电动机电源E经过半桥电路IlA的高位的开关元件12A，而在励磁线圈LA中向正极侧(箭头侧)流过A相电流，经过半桥电路IlC的低位的开关元件13C而向接地端G流入电流。此时，利用电流检测器17A对A相电流的实际测量值进行检测，并反馈至控制模块部21。另外，如果使高位的开关元件12B接通，低位的开关元件13B断开，高位的开关元件12C断开，低位的开关元件13C接通，则励磁线圈LB的一端与电动机电源E连接，并且励磁线圈LB的另一端与接地端G连接。由此，从电动机电源E经过半桥电路IlB的高位的开关元件12B而在励磁线圈LB中向正极侧(箭头侧)流过B相电流，经过半桥电路IlC的低位的开关元件13C而向接地端G流入电流。此时，利用电流检测器17B对B相电流的实际测量值进行检测，并反馈至控制模块部21。相反地，如果使高位的开关元件12A断开，低位的开关元件13A接通，高位的开关元件12C接通，低位的开关元件13C断开，则励磁线圈LA的一端与接地端G连接，并且励磁线圈LA的另一端与电动机电源E连接。由此，从电动机电源E经过半桥电路IlC的高位的 开关元件12C而在励磁线圈LA中向负极侧(箭头的相反侧)流过A相电流，经过半桥电路IlA的低位的开关元件13A而向接地端流入电流。此时，利用电流检测器17A对A相电流的实际测量值进行检测，并反馈至控制模块部21。另外，如果使高位的开关元件12B断开，低位的开关元件13B接通，高位的开关元件12C接通，低位的开关元件13C断开，则励磁线圈LB的一端与接地端G连接，并且励磁线圈LB的另一端与电动机电源E连接。由此，从电动机电源E经过半桥电路IlC的高位的开关元件12C而在励磁线圈LB中向负极侧(箭头的相反侧)流过B相电流，经过半桥电路IlB的低位的开关元件13B而向接地端流入电流。此时，利用电流检测器17B对B相电流的实际测量值进行检测，并反馈至控制模块部21。另外，在此情况下，半桥电路11A、IlBUlC由考虑了 A相电流及B相电流的不平衡的驱动脉冲所控制。针对半桥电路11A、I IB、11C，在A相电流与B相电流相比过度流过的情况下，进行抑制A相电流的电流量而增加B相电流的电流量的控制，在B相电流与A相电流相比过度流过的情况下，进行抑制B相电流的电流量而增加A相电流的电流量的控制。如上述所示，根据本实施方式所涉及的步进电动机的控制装置，对在励磁线圈LA、LB中流过的电流量进行控制，以使得A相电流的指令值与实际测量值的偏差、以及B相电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充。由此，在高速驱动电动机时，即使在此前在励磁线圈LA中流过A相电流的状态下，此后在励磁线圈LB中流过B相电流的情况下，也可以抑制A相电流而使B相电流充分流动。如上所述，可以改善A相电流及B相电流的电流量的不平衡，可以实现正常的电动机驱动。此外，本发明并不限定于上述实施方式，可以进行各种变更而实施。在上述实施方式中，对于附图所图示的尺寸及形状等，并不限定于此，可以在发挥本发明的效果的范围内适当变更。此外，只要不脱离本发明的目的范围，则可以进行适当变更而实施。例如，在上述实施方式中，构成为根据A相电流的指令值与实际测量值的偏差、和B相电流的指令值与实际测量值的偏差之间的差值，计算输出调整值，但并不限定于此。输出调整值只要是可以使A相电流的指令值与实际测量值的偏差、和B相电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充的值即可，例如也可以是与偏差的差值相关的值。
S卩，控制电路2以使得在第I励磁线圈LA中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在第2励磁线圈LB中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之间的差值变小的方式，生成针对第I开关电路11A、第2开关电路IlB的驱动脉冲。另外,在上述实施方式中，构成为向A相输出及B相输出中的任一个较低的输出中加上输出调整值，从任一个较高的输出中减去输出调整值，但并不限定于该结构。控制模块部21只要是以使得A相电流的指令值与实际测量值的偏差、和B相电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充的方式，确定A相输出及B相输出即可。S卩，控制电路2以使得在第I励磁线圈LA中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在第2励磁线圈LB中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充的方式，生成针对第I开关电路IlA和第2开关电路IlB的驱动脉冲。另外，在上述实施方式中，构成为控制模块部作为输出值而输出占空比，但并不限定于该结构。只要是控制模块部输出使驱动脉冲生成模块部能够生成驱动脉冲的输出值的 结构即可。另外，控制模块部及驱动脉冲生成模块部也可以一体形成。另外，在上述实施方式中，由MOSFET构成开关元件，但并不限定于该结构。开关元件只要是可以与驱动脉冲对应而切换接通/断开即可。另外，在上述实施方式中，构成为利用P控制而使实际测量值追随电流的指令值，但并不限定于该结构。也可以构成为利用PI控制或PID控制，使实际测量值追随电流的指令值。工业实用性如以上说明所示，本发明针对2相步进电动机，具有下述效果，S卩，可以改善在各励磁线圈中流过的电流量的不平衡，实现正常的电动机驱动，特别地，针对缝纫机等的被高速驱动的步进电动机的控制装置有用。
权利要求
1.一种步进电动机的控制装置，其特征在于，具有 驱动电路，其具有第I开关电路、第2开关电路以及共通开关电路，利用驱动脉冲对所述第I、第2开关电路及所述共通开关电路进行接通/断开，其中，该第I开关电路将第I励磁线圈的一端与电源或接地端连接，该第2开关电路将第2励磁线圈的一端与所述电源或所述接地端连接，该共通开关电路将所述第I、第2励磁线圈的另一端的共通连接点与所述电源或所述接地端连接；以及 控制电路，其生成针对所述第I、第2开关电路及所述共通开关电路的驱动脉冲，对在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流量进行控制， 所述控制电路生成针对所述第I、第2开关电路的驱动脉冲，以使得在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充。
2.根据权利要求I所述的步进电动机的控制装置，其特征在于， 所述控制电路生成针对所述第I、第2开关电路的驱动脉冲，以使得在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之间的差值减少。
3.根据权利要求I或2所述的步进电动机的控制装置，其特征在于， 所述控制电路根据在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、和在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之间的差值，对输出调整值进行计算，对于在所述第I励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差、以及在所述第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差之中的任一个较小的偏差上，加上所述输出调整值，并从其中任一个较大的偏差中减去所述输出调整值。
4.根据权利要求3所述的步进电动机的控制装置，其特征在于， 所述控制电路对在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流的指令值的合计值以及实际测量值的合计值分别进行正负反转，以使所述实际测量值的合计值接近所述指令值的合计值的方式，生成针对所述共通开关电路的驱动脉冲。
5.根据权利要求I或2所述的步进电动机的控制装置，其特征在于， 所述控制电路具有控制模块部，其基于在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差，计算占空比；以及驱动脉冲生成模块部，其基于所述占空比生成驱动脉冲。
6.根据权利要求5所述的步进电动机的控制装置，其特征在于， 所述控制模块部，通过将在所述第I、第2励磁线圈中流过的电流的指令值与实际测量值的偏差乘以增益，从而计算占空比。
7.根据权利要求I或2所述的步进电动机的控制装置，其特征在于， 所述第I开关电路具有一对开关元件，其分别设置在所述第I励磁线圈的一端和所述电源之间、以及所述第I励磁线圈的一端和所述接地端之间， 所述第2开关电路具有一对开关元件，其分别设置在所述第2励磁线圈的一端和所述电源之间、以及所述第2励磁线圈的一端和所述接地端之间， 所述共通开关电路具有一对开关元件，其分别设置在所述共通连接点和所述电源之间、以及所述共通连接点和所述接地端之间。
全文摘要
本发明提供一种步进电动机的控制装置，其针对2相步进电动机，改善在各励磁线圈中流过的电流量的不平衡，实现正常的电动机驱动。具有驱动电路，其具有励磁线圈的一端与电源或接地端连接的半桥电路、励磁线圈的一端与电源或接地端连接的半桥电路、以及将各励磁线圈的另一端的共通连接点与电源或接地端连接的半桥电路，利用驱动脉冲对各半桥电路进行接通/断开；以及控制电路，其生成针对各半桥电路的驱动脉冲，对A相电流及B相电流进行控制，控制电路构成为，生成针对各半桥电路的驱动脉冲，以使A相电流的指令值与实际测量值的偏差、和B相电流的指令值与实际测量值的偏差相互补充。
文档编号H02P8/12GK102780438SQ20121014769
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者塚原慎也 申请人:Juki株式会社