專利名稱：負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，尤其涉及一種適用于電抗負(fù)載的驅(qū)動(dòng)
的H橋接電路的控制電路及利用了該控制電路的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，例如可通過與H橋接型負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路(下面稱作 "H橋接電路")連接的線圈等負(fù)載中流動(dòng)的電流(下面稱作"負(fù)載電流") 來控制，負(fù)載電流的增加或減少，可以通過接通、斷開H橋接電路內(nèi)的負(fù) 載電流供給用晶體管來控制。
現(xiàn)有的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置具備用于決定設(shè)定電流的電壓源、對(duì)該設(shè) 定電流用電壓和用于檢測(cè)負(fù)載電流的電阻中所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行比較的比 較器、PWM控制部、用于生成PWM波形的振蕩器、驅(qū)動(dòng)輸出晶體管的 選通驅(qū)動(dòng)器(gate driver)、和驅(qū)動(dòng)負(fù)載的H橋接電路，負(fù)載電流通過電 流檢測(cè)用電阻被變換為電壓。
例如，在特開平9一219995 (專利文獻(xiàn)1)所公開的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝 置中，H橋接電路由4個(gè)晶體管(下面稱作M1、 M2、 M3、 M4)構(gòu)成， 在通電方向?yàn)镸l —負(fù)載M—M4的指令下，進(jìn)行著Ml總是導(dǎo)通，M4反復(fù) 導(dǎo)通、截止，M3總是截止，M2反復(fù)導(dǎo)通、截止的動(dòng)作。如果通電方向指 令反轉(zhuǎn)，則進(jìn)行著M2總是導(dǎo)通，M3反復(fù)導(dǎo)通、截止，M4總是截止，Ml 反復(fù)導(dǎo)通、截止的動(dòng)作。
該電流控制方法中，由于在通電模式下，當(dāng)M4導(dǎo)通的瞬間流動(dòng)恢復(fù) (recovery)電流，所以，強(qiáng)制通電時(shí)間中無視比較器的指令，使M4導(dǎo) 通，增加了負(fù)載電流，在通過比較器對(duì)電流檢測(cè)用電阻電壓(下面稱作"檢 測(cè)電壓")和電流設(shè)定電壓(下面稱作"基準(zhǔn)電壓")進(jìn)行比較、且兩個(gè) 電壓一致的時(shí)刻，復(fù)位比較結(jié)果。由此進(jìn)入到M4截止、Ml導(dǎo)通、M2 截止的狀態(tài)的二極管再生(diode regenerative)模式。在經(jīng)一定時(shí)間之后，導(dǎo)通M2，成為同步整流模式，再次使M2截止，成為二極管再生模式。
在通電模式結(jié)束之后，使負(fù)載的電流衰減，在規(guī)定的周期成為通電模式， 使負(fù)載電流增加。通過這樣的反復(fù)，將負(fù)載的峰值電流控制為恒定。
接著，參照?qǐng)D7 圖9，對(duì)將負(fù)載電流的峰值控制為恒定的現(xiàn)有控制 方法進(jìn)行說明。圖7是表示現(xiàn)有的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的設(shè)定電流與負(fù)載電 流的關(guān)系的圖，圖8是表示現(xiàn)有的微步(microstep)的設(shè)定電流的變化的 圖，圖9是表示設(shè)定電流與負(fù)載電流的關(guān)系的圖，圖9(a)表示負(fù)載電流 追隨于設(shè)定電流的樣子，(b)是表示設(shè)定電壓的時(shí)序圖。其中，圖7所 示的區(qū)間(a)與通電模式對(duì)應(yīng)，區(qū)間(b)和(d)與二極管再生模式對(duì) 應(yīng)，區(qū)間(c)與同步整流模式對(duì)應(yīng)。
另外，如果從二極管再生模式向通電模式轉(zhuǎn)移時(shí)，在二極管再生模式 下從M2的寄生二極管中流動(dòng)著順時(shí)針方向的電流的狀態(tài)開始導(dǎo)通M4， 則M2的寄生二極管被瞬間施加反方向的電壓，流動(dòng)反方向的電流(恢復(fù) 電流)。如果在電流檢測(cè)電阻中流動(dòng)恢復(fù)電流，則盡管負(fù)載電流沒有達(dá)到 設(shè)定電流，但比較器會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生從通電模式轉(zhuǎn)移到二極管再生模式 等不良情況。為了防止這樣的誤檢測(cè)，采用了被稱為強(qiáng)制通電模式的對(duì)策， 即從轉(zhuǎn)移到通電模式的時(shí)刻開始，在一定時(shí)間內(nèi)使負(fù)載電流與設(shè)定電流 的比較結(jié)果無效，在該強(qiáng)制通電模式的期間內(nèi)，比較器的復(fù)位信號(hào)被忽視。
另一方面，作為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等的靜音方法，在將線圈電流細(xì)致地砍齊 來建立模擬正弦波的微步驅(qū)動(dòng)中，如圖8所示，使設(shè)定電流階梯狀變化， 將負(fù)載中流動(dòng)的電流控制為模擬正弦波。在負(fù)載是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的情況下， 通過設(shè)定為這樣的微步波形，可以實(shí)現(xiàn)低振動(dòng)和低噪音。
現(xiàn)有的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置中，在圖8所示的微步波形中，當(dāng)在電流增 加的區(qū)間中設(shè)定電流發(fā)生了變化時(shí)，負(fù)載電流基于通電模式快速達(dá)到設(shè)定 電流。但是，由于在電流減少的區(qū)間，電流衰減是基于二極管再生或同步 整流再生的低速衰減，所以，衰減時(shí)間成為由電感負(fù)載的時(shí)間常數(shù)決定的 時(shí)間。并且，由于如上所述，按PWM控制的一定周期進(jìn)行強(qiáng)制通電動(dòng)作， 所以，導(dǎo)致到達(dá)設(shè)定電流的時(shí)間增長。
艮口，當(dāng)在設(shè)定電流減少的區(qū)間中設(shè)定電流發(fā)生了變化時(shí)，如圖9所示， PWM控制的電流衰減是低速衰減，且由于存在強(qiáng)制通電時(shí)間，所以，導(dǎo)致達(dá)到設(shè)定電流的時(shí)間增長。圖9 (b)中，在第一規(guī)定期間(Tl)中，
輸出某個(gè)恒定低電平的基準(zhǔn)電壓，在第二規(guī)定期間(T2)中，持續(xù)高電平 的基準(zhǔn)電壓，在第三規(guī)定期間(T3)中，持續(xù)著原來的低電平的基準(zhǔn)電壓。 與之相伴，負(fù)載電流如圖9 (a)所示，追隨著基準(zhǔn)電壓(相當(dāng)于設(shè)定電流) 而變化，同樣，來自H橋接電路的檢測(cè)電壓也追隨著基準(zhǔn)電壓(設(shè)定電流) 變化，在第三期間T3中緩慢、階段性減少。因此，存在著負(fù)載電流相對(duì) 設(shè)定電流的追隨性變差的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有課題而提出，其目的在于，提供一種即使在 微步波形的設(shè)定電流減少的區(qū)間，也能夠使負(fù)載電流迅速到達(dá)設(shè)定電流的 負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置使應(yīng)該在負(fù)載中流動(dòng)
的負(fù)載電流達(dá)到所希望的設(shè)定電流，對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，具備用于獲得與 所希望的設(shè)定電流等效的基準(zhǔn)電壓的電壓源；由對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的輸 出晶體管成的H橋接電路；用于比較從H橋接電路輸出的負(fù)載電流和 所希望的設(shè)定電流的大小的第一比較部；生成用于控制負(fù)載電流的控制信 號(hào)的PWM控制部；和根據(jù)控制信號(hào)，對(duì)H橋接電路的輸出晶體管進(jìn)行驅(qū) 動(dòng)控制的輸出驅(qū)動(dòng)部。負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置還具備用于判定設(shè)定電流的電 平移動(dòng)相當(dāng)值和負(fù)載電流的峰值保持相當(dāng)值的大小的負(fù)載電流監(jiān)視部， PWM控制部根據(jù)第一比較部的比較結(jié)果與負(fù)載電流監(jiān)視部中的判定結(jié) 果，對(duì)負(fù)載電流的增減進(jìn)行控制。
根據(jù)本發(fā)明，在微步波形的設(shè)定電流減少的區(qū)間中，可以使負(fù)載電流 快速達(dá)到設(shè)定電流。


圖1是表示本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成的圖。
圖2是本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的PWM控制部的動(dòng)作波形圖。
圖3是本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的動(dòng)作波形圖。
圖4是表示本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的動(dòng)作時(shí)序的圖。圖5是用于對(duì)本發(fā)明的負(fù)載電流監(jiān)視部的動(dòng)作進(jìn)行說明的構(gòu)成圖。 圖6是用于對(duì)本發(fā)明的負(fù)載電流監(jiān)視部的動(dòng)作進(jìn)行說明的波形圖。
圖7是表示現(xiàn)有的設(shè)定電流與負(fù)載電流的關(guān)系的圖。 圖8是表示現(xiàn)有的微步(microstep)的設(shè)定電流的變化的圖。 圖9是表示現(xiàn)有的設(shè)定電流與負(fù)載電流的關(guān)系的圖。 圖中l(wèi)一電壓源，2—第一比較器，3—PWM控制部，4一選通驅(qū)動(dòng) 器，5—H橋接型負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路，6—電流檢測(cè)電阻，7—負(fù)載電流監(jiān)視部， 8 —第二比較器，9一電平移動(dòng)電路，IO —峰值保持電路，ll一振蕩器，12 一分頻器，13 —強(qiáng)制通電時(shí)間設(shè)定部，14一RS觸發(fā)器，15 18—選通控 制定時(shí)發(fā)生器，19一衰減選擇指令部，20、 21 —逆變器。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。其中，針對(duì)各圖中公 共的要素賦予相同的符號(hào)。
圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的構(gòu)成的框圖。 該負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置由電流設(shè)定用電壓源l、第一比較器2、 PWM控制器 3、選通驅(qū)動(dòng)器4、 H橋接電路5、負(fù)載電流檢測(cè)用電阻元件6、振蕩器ll 及負(fù)載電流監(jiān)視部7構(gòu)成。其中，負(fù)載電流監(jiān)視部7具備第二比較器8、 電平移動(dòng)電路9和峰值保持電路10。振蕩器11是輸出基準(zhǔn)時(shí)鐘的電路， 所述基準(zhǔn)時(shí)鐘成為進(jìn)行負(fù)載電流的增加或減少的控制的定時(shí)的基準(zhǔn)。
電壓源1輸出與設(shè)定電流相當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)電壓Vref，該設(shè)定電流成為進(jìn)行 負(fù)載電流的增加或減少的控制的基準(zhǔn)。第一比較器2的一個(gè)輸入端子與電 壓源l的輸出端連接，被輸入與設(shè)定電流相當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)電壓Vref，第一比較 器2的另一個(gè)輸入端子與電流檢測(cè)電阻6和H橋接電路5之間的連接點(diǎn)連 接，被輸入相當(dāng)于負(fù)載電流的檢測(cè)電壓Vrs。兩個(gè)電壓的比較結(jié)果作為信 號(hào)Compl從第一比較器2輸出，被輸入到PWM控制部3。 PWM控制部 3的輸出被輸入給選通驅(qū)動(dòng)器4，選通驅(qū)動(dòng)器4的輸出被輸入到構(gòu)成H橋 接電路5的4個(gè)NMOS晶體管M1、 M2、 M3、 M4的各自柵極。
另一方面，電平移動(dòng)電路9的輸入端子與電壓源1的輸出端連接，被 輸入相當(dāng)于設(shè)定電流的基準(zhǔn)電壓Vref。峰值保持電路10的輸入端子與電流檢測(cè)電阻6和H橋接電路5之間的交點(diǎn)連接，被輸入相當(dāng)于負(fù)載電流的 檢測(cè)電壓Vrs。電平移動(dòng)電路9的輸出V9和峰值保持電路10的輸出V10 通過第二比較器8進(jìn)行比較，其比較結(jié)果作為第二比較器8的輸出信號(hào) Comp2被輸入到PWM控制部3。
PWM控制部3根據(jù)第一比較器2的輸出比較結(jié)果Compl和第二比較 器8的輸出比較結(jié)果Comp2，輸出用于對(duì)H橋接電路5內(nèi)的NMOS晶體 管M1、 M2、 M3、 M4的導(dǎo)通、截止進(jìn)行控制的控制信號(hào)，經(jīng)選通驅(qū)動(dòng)器 4，例如按照成為微步驅(qū)動(dòng)的模擬正弦波形的方式，將負(fù)載電流控制為設(shè) 定電流。選通驅(qū)動(dòng)器4通過根據(jù)來自PWM控制部3的控制信號(hào)，對(duì)NMOS 晶體管Ml、 M2、 M3、 M4的柵極施加規(guī)定的電壓，來進(jìn)行這些NMOS 晶體管的導(dǎo)通、截止控制。
在上述構(gòu)成中，第一比較器2的一個(gè)輸入端子、例如反轉(zhuǎn)輸入端子， 從H橋接電路5被輸入相當(dāng)于負(fù)載電流的檢測(cè)電壓Vrs，第一比較器2的 另一個(gè)輸入端子、例如非反轉(zhuǎn)輸入端子，被輸入與基于微步驅(qū)動(dòng)的模擬正 弦波形的設(shè)定電流相當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)電壓Vref。并且，第一比較器2通過對(duì)所輸
入的兩個(gè)電壓進(jìn)行比較，來判別負(fù)載電流與設(shè)定電流的大小，并將其結(jié)果 輸出給PWM控制部3。
構(gòu)成H橋接電路5的4個(gè)NMOS晶體管M1、 M2、 M3、 M4的配置 構(gòu)成如下所述，例如，上側(cè)晶體管M1和M2的漏極與電源VM連接，Ml 和M3及M2和M4分別串聯(lián)連接。下側(cè)晶體管M3和M4的源極連接的 交點(diǎn)經(jīng)由電流檢測(cè)電阻6接地。Ml的源極和M3的漏極的連接點(diǎn)與負(fù)載 M的一端連接，M2的源極和M4的漏極的連接點(diǎn)與負(fù)載M的另一端連接。 基于上述構(gòu)成，可通過PWM控制部3控制NMOS晶體管M1、 M2、 M3、 M4的導(dǎo)通、截止?fàn)顟B(tài)。
這里，針對(duì)圖1所示的PWM控制部3的構(gòu)成例進(jìn)行說明。PWM控 制部3具備對(duì)由振蕩器11產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻的分頻器12; 接收來自分頻器12的輸出來設(shè)定強(qiáng)制通電時(shí)間的強(qiáng)制通電時(shí)間設(shè)定部 13;根據(jù)強(qiáng)制通電時(shí)間將第一比較器2的比較結(jié)果Compl復(fù)位的R—S觸 發(fā)器14;生成用于控制晶體管M1 M4的柵極的定時(shí)信號(hào)的定時(shí)發(fā)生器 (TM) 15 18;用于向上側(cè)晶體管M1、 M2輸出高速衰減時(shí)的控制信號(hào)的逆變器20、 21;選擇高速衰減或低速衰減模式的衰減(Decay)選擇指 令部19;和根據(jù)來自衰減選擇指令部19的選擇指令，切換上側(cè)晶體管的 控制信號(hào)的第一及第二開關(guān)元件SW1、 SW2。
R—S觸發(fā)器14的復(fù)位(R)端子及設(shè)定(S)端子，分別被輸入第一 比較器2的比較結(jié)果Compl和由強(qiáng)制通電時(shí)間設(shè)定部13設(shè)定的強(qiáng)制通電 時(shí)間。定時(shí)發(fā)生器(TM) 15 18根據(jù)從振蕩器輸入的通電方向指令和根 據(jù)R—S觸發(fā)器14的輸出得到的PWM波形，生成用于對(duì)H橋接電路5 的各晶體管M1 M4的柵極進(jìn)行控制的定時(shí)信號(hào)。逆變器20、 21分別被 輸入從上側(cè)晶體管M1、 M2用的定時(shí)發(fā)生器15、 16得到的定時(shí)信號(hào)，向 上側(cè)晶體管M1、 M2輸出高速衰減時(shí)的控制信號(hào)。衰減選擇指令部19根 據(jù)通電方向指令和第二比較器8的比較結(jié)果Comp2，選擇高速或低速衰減 模式。
在如上所述而構(gòu)成的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置中，為了說明負(fù)載電流監(jiān)視部 7的動(dòng)作，作為比較例，利用圖6來說明如圖5那樣，負(fù)載電流監(jiān)視部 7的輸出Comp2不被反饋到PWM控制部3的狀態(tài)下的動(dòng)作。圖6是用于 對(duì)本發(fā)明的負(fù)載電流監(jiān)視部7的動(dòng)作進(jìn)行比較說明的波形圖，表示負(fù)載電 流監(jiān)視部7的各輸入輸出電壓的時(shí)序圖，在圖6 (a)中，由虛線表示從電 壓源1向電平移動(dòng)電路9輸入的基準(zhǔn)電壓Vref，通過實(shí)線表示由電流檢測(cè) 電路6從負(fù)載電流變換的檢測(cè)電壓Vrs。該檢測(cè)電壓Vrs被輸入給峰值保 持電路10及第一比較器2。在圖6 (b)中，由虛線表示電平移動(dòng)電路9 的輸出信號(hào)V9，由實(shí)線表示峰值保持電路10的輸出信號(hào)Vu)。圖6(c) 表示對(duì)從第二比較器8輸出的比較結(jié)果進(jìn)行表示的信號(hào)Comp2的波形。
圖6中，在動(dòng)作開始時(shí)刻tO 時(shí)刻tl的第一區(qū)間T1中，如圖6(a) 所示，輸出某個(gè)恒定低電平的基準(zhǔn)電壓Vref。接著，在時(shí)刻tl上升，在 時(shí)刻tl 時(shí)刻t2的第二區(qū)間T2中，持續(xù)高電平的基準(zhǔn)電壓，在時(shí)刻t2降 到原來的低電平基準(zhǔn)電壓。伴隨于此，來自H橋接電路5的檢測(cè)電壓Vrs 追隨基準(zhǔn)電壓(設(shè)定電壓)Vref變化，在期間t2 t3的第三區(qū)間T3中， 緩慢且階段性地減少。
如圖6 (b)所示，從電壓源1輸入的基準(zhǔn)電壓Vref通過電平移動(dòng)電 路9被電平移動(dòng)，被設(shè)定成能夠得到如虛線所示的電平移動(dòng)輸出信號(hào)V9。而且，可以從峰值保持電路IO得到圖6 (b)中由實(shí)線表示的峰值保持輸
出信號(hào)VK)，該峰值保持輸出信號(hào)V,o在第三區(qū)間T3中緩慢且階段性減少。 這里，在第一區(qū)間Tl及第二區(qū)間T2中，V—Vk)，在第三區(qū)同T3中V9<V10， 在時(shí)刻t3之后，V9>V1Q。因此，根據(jù)第二比較器8的上述比較結(jié)果，第二 比較器8的輸出Comp2如圖6 (c)所示，在第三區(qū)間T3中成為LOW電 平，在除此之外的區(qū)間成為HIGH電平。
這里，檢測(cè)電壓Vrs的峰值點(diǎn)與負(fù)載電流的峰值等價(jià)。因此，通過保 持檢測(cè)電壓的峰值點(diǎn)，能夠監(jiān)視負(fù)載電流。本實(shí)施方式中，優(yōu)選如圖6 (b) 所示，在電平移動(dòng)電路9中對(duì)基準(zhǔn)電壓Vref加上規(guī)定的電壓Vadd。為了 在圖6(b)的第一區(qū)間Tl及第二區(qū)間T2中，使第二比較器8的輸出Comp2 成為HIGH狀態(tài)(即，Vref+Vadd=V9>V1())，將該相加的電壓值設(shè)為必 要的值，優(yōu)選設(shè)為100mV 幾百mV左右。
圖6中，在設(shè)定電流增加的第二區(qū)間T2中，由于電平移動(dòng)電壓V9大 于峰值保持電壓Vw，所以，第二比較器的輸出Comp2成為HIGH電平。 另一方面，由于在設(shè)定電流減少的第三區(qū)間T3中，負(fù)載電流相對(duì)設(shè)定電 流的追隨性變差(緩慢)，所以，成為峰值保持電壓Vu)大于電平移動(dòng)電 壓Vg的區(qū)間，第二比較器8的輸出Comp2反轉(zhuǎn)，成為LOW電平。這樣， 在第二比較器8的輸出變?yōu)長OW電平的時(shí)刻t2，可以判定負(fù)載電流大于 設(shè)定電流。
接著，參照?qǐng)D2 圖4，對(duì)圖1所示的本發(fā)明實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控 制裝置中，通過使負(fù)載電流監(jiān)視部7的輸出、即第二比較器8的輸出Comp2 反饋到PWM控制部3，從而改善了負(fù)載電流的追隨性的動(dòng)作進(jìn)行下述說 明。
圖2是以本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的PWM控制部的高速衰減模式 為中心，表示其前后的時(shí)序圖，圖3是本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的動(dòng)作 波形圖，圖4是表示本發(fā)明的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的動(dòng)作時(shí)序的圖。圖2(a)
(d) 分別表示由Ml用TG15 M4用TG18生成的定時(shí)信號(hào)波形，圖2
(e) 是表示以高速衰減模式為中心，其前后的檢測(cè)電壓Vrs追隨基準(zhǔn)電 壓Vref (相當(dāng)于設(shè)定電壓)變化的狀態(tài)的波形圖，由虛線表示基準(zhǔn)電壓， 由實(shí)線表示檢測(cè)電壓Vrs。在這里所示的高速衰減模式期間，相對(duì)負(fù)載電流減少而檢測(cè)電壓Vrs增加的情況，表示由于負(fù)載電流反向流動(dòng)，所以， 檢測(cè)電壓Vrs朝上。圖2 (f)表示以高速衰減模式為中心、其前后的第二 比較器8的輸出信號(hào)Comp2的波形。圖2所示的定時(shí)期間a對(duì)應(yīng)通電模 式，定時(shí)期間b、 d對(duì)應(yīng)二極管再生模式，定時(shí)期間c對(duì)應(yīng)同步整流模式， 定時(shí)期間e對(duì)應(yīng)高速衰減模式。
圖3是表示負(fù)載電流監(jiān)視部7的各輸入輸出電壓的時(shí)序的圖，圖3(a) 是表示由實(shí)線表示的負(fù)載電流追隨著由虛線表示的設(shè)定電流(相當(dāng)于基準(zhǔn) 電壓)的變更而變化的狀態(tài)的波形圖。圖3 (b)是表示來自H橋接電路5 的檢測(cè)電壓Vrs追隨基準(zhǔn)電壓Vref (相當(dāng)于設(shè)定電壓)變化的狀態(tài)的波形 圖，由虛線表示基準(zhǔn)電壓，由實(shí)線表示檢測(cè)電壓。圖3 (c)表示電平移動(dòng) 電路9的輸出信號(hào)V9與峰值保持電路10的輸出信號(hào)V^的大小關(guān)系，由 虛線表示電平移動(dòng)電路9的輸出信號(hào)V9，由實(shí)線表示峰值保持電路10的 輸出信號(hào)Vu)。圖3 (d)表示對(duì)從第二比較器8輸出、被反饋給PWM控 制部3的比較結(jié)果進(jìn)行表示的信號(hào)Comp2的波形圖。本實(shí)施方式中，在 負(fù)載電流監(jiān)視部7的第二比較器輸出Comp2為Low的情況下，通過衰減 選擇指令19控制第一開關(guān)元件SW1，從總是導(dǎo)通狀態(tài)(SWl的a側(cè))切 換為M2的同步整流指令的反轉(zhuǎn)信號(hào)(SW1的b側(cè))，將晶體管Ml截止， 選擇高速衰減模式(e)。
圖4是表示本實(shí)施方式的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的動(dòng)作時(shí)序的圖。該圖中， 在圖4 (a)所示的通電模式下，導(dǎo)通M1、 M4，并使M2、 M3截止，來 使負(fù)載的電流增加。如果電流檢測(cè)電阻6中產(chǎn)生的電壓達(dá)到基準(zhǔn)電壓，則 如圖4 (b)所示，使M4截止，進(jìn)入到二極管再生模式。接著，在第二比 較器8中，對(duì)峰值保持電路10的輸出Vu)和電平移動(dòng)電路9的輸出V9進(jìn) 行比較判定，從第二比較器8輸出表示該比較結(jié)果的信號(hào)Comp2，反饋輸 入給PWM控制部3。
當(dāng)表示上述比較結(jié)果的信號(hào)Comp2為HIGH電平(即V一Vu))時(shí)， 經(jīng)過一定時(shí)間后如圖4 (c)所示，導(dǎo)通M2，達(dá)到同步整流模式。利用同 步整流模式的目的在于，在晶體管M1、 M2、 M3、 M4的導(dǎo)通電阻、與再 生電流的關(guān)系下，使晶體管導(dǎo)通而流動(dòng)電流與在二極管中流動(dòng)電流相比， 可以進(jìn)一步減小消耗電力的損失。例如，在再生電流為1.5A、設(shè)晶體管的導(dǎo)通電阻為0.5歐姆、在二極管中流動(dòng)1.5A時(shí)的產(chǎn)生電壓為IV的情況下， 二極管再生P=1.5AX1V=1.5W 同步整流模式P=1.5AX0.5歐姆X1.5A-1.125W
同步整流模式可以實(shí)現(xiàn)低消耗電力。
另一方面，在第二比較器8的比較結(jié)果信號(hào)Comp2為LOW電平的情 況下，按照經(jīng)由圖4 (e)所示的高速衰減模式，成為圖4 (d)所示的二 極管再生模式的方式動(dòng)作，該情況下，不經(jīng)過圖4 (c)所示的同步整流模 式。在該圖4 (e)所示的高速衰減模式下，如上所述，通過衰減選擇指令 19控制第一開關(guān)元件SW1，使晶體管M1截止。由此，負(fù)載M中蓄積的 能量被向圖4 (e)所示的電流路徑、即從接地側(cè)端部GND到檢測(cè)電阻6 —晶體管M3的寄生二極管一負(fù)載M—晶體管M2的寄生二極管一電源 VM流動(dòng)的電流消耗?；谶@樣的高速衰減模式，由于在負(fù)載中蓄積的能 量被消耗之后，進(jìn)入到接下來的通電模式動(dòng)作，所以，負(fù)載電流能夠快速 達(dá)到設(shè)定電流。
然后，再次如圖4 (d)所示，使M2截止，成為二極管再生模式。這 樣，在表示第二比較器8的比較結(jié)果的信號(hào)Comp2為HIGH電平的情況 下，通電模式結(jié)束以后(b) (d)使負(fù)載的電流衰減，以所決定的周期 成為通電模式，使負(fù)載電流增加，通過這種反復(fù)動(dòng)作將負(fù)載的峰值電流控 制為恒定。
這里，圖3中通過區(qū)間T3 (期間t2 t3)的波形圖，表示了圖4 (e) 所示的高速衰減模式下的負(fù)載電流監(jiān)視部7的各輸入輸出信號(hào)的關(guān)系。即， 在區(qū)間T3中，由于如圖3 (c)所示，電平移動(dòng)輸出比峰值保持輸出小 (V9<V1())，所以，如圖3(d)所示，第二比較器8的比較結(jié)果信號(hào)Comp2 為LOW電平。然后，通過使晶體管M1截止，使得負(fù)載M中蓄積的能量 通過在圖4 (e)所示的電流路徑中流動(dòng)的電流快速消耗，如圖3 (b)所 示，在時(shí)刻t3檢測(cè)電壓達(dá)到基準(zhǔn)電壓，在區(qū)間T3內(nèi)的圖3 (a)所示的對(duì) 應(yīng)區(qū)間使負(fù)載電流急速衰減。
圖3所示的高速衰減模式的高速衰減區(qū)間T3，比對(duì)應(yīng)的圖6所示的 比較例的低速衰減區(qū)間T3格外短，表示了負(fù)載電流的追蹤性通過高速衰 減模式被改善。另外，在本實(shí)施方式中，H橋接電路僅由N型MOS構(gòu)成，但也能夠 由P型MOS構(gòu)成上側(cè)晶體管。而且，除了 MOS型之外，還可以由場(chǎng)效 應(yīng)型構(gòu)成晶體管。
并且，圖1所示的驅(qū)動(dòng)控制裝置可以作為集成電路形成在芯片上。該 情況下，負(fù)載M配置在集成電路外，經(jīng)由連接端子與H橋接電路5連接。 工業(yè)上的可利用性
綜上所述，由于本發(fā)明在微步波形中設(shè)定電流減少的區(qū)間中，可以使 負(fù)載電流快速達(dá)到設(shè)定電流，所以，作為負(fù)載是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等情況下的低 振動(dòng)與低噪音的驅(qū)動(dòng)技術(shù)是有用的。
權(quán)利要求
1、一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，使應(yīng)該在負(fù)載中流動(dòng)的負(fù)載電流達(dá)到所希望的設(shè)定電流，對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，該負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置具備用于獲得與所述所希望的設(shè)定電流等效的基準(zhǔn)電壓的電壓源；由對(duì)所述負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的輸出晶體管構(gòu)成的H橋接電路；用于比較從所述H橋接電路輸出的所述負(fù)載電流和所述所希望的設(shè)定電流的大小的第一比較部；生成用于控制所述負(fù)載電流的控制信號(hào)的PWM控制部；根據(jù)所述控制信號(hào)，對(duì)所述H橋接電路的輸出晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的輸出驅(qū)動(dòng)部；和用于判定所述設(shè)定電流的電平移動(dòng)相當(dāng)值與所述負(fù)載電流的峰值保持相當(dāng)值的大小的負(fù)載電流監(jiān)視部；所述PWM控制部根據(jù)所述第一比較部中的比較結(jié)果與所述負(fù)載電流監(jiān)視部中的判定結(jié)果，對(duì)所述負(fù)載電流的增減進(jìn)行控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述PWM控制部具備挖制模式選擇機(jī)構(gòu)，該控制模式選擇機(jī)構(gòu)用于 根據(jù)所述第一比較部的比較結(jié)果，按每個(gè)規(guī)定周期選擇使所述負(fù)載電流增 加的第一模式、和使所述負(fù)載電流衰減的第二模式，并且，根據(jù)所述負(fù)載 電流監(jiān)視部的判定結(jié)果，選擇性執(zhí)行所述第二模式或以比所述第二模式更 高速地使所述負(fù)載電流衰減的第三模式，當(dāng)在所述規(guī)定周期內(nèi)的規(guī)定期間 中，所述負(fù)載電流監(jiān)視部判定所述設(shè)定電流的電平移動(dòng)相當(dāng)值比所述負(fù)載 電流的峰值保持相當(dāng)值小時(shí)，所述控制模式選擇機(jī)構(gòu)根據(jù)該判定結(jié)果，在 所述規(guī)定期間內(nèi)執(zhí)行所述第三模式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于， 還具備電流檢測(cè)電阻，其與所述H橋接電路的負(fù)載電流輸出端連接，且將所述負(fù)載電流變換為與該負(fù)載電流等效的電壓，并且，所述負(fù)載電流監(jiān)視部具有對(duì)所述電流檢測(cè)電阻中產(chǎn)生的與所述負(fù)載 電流等效的電壓的峰值進(jìn)行保持的峰值保持電路；使與從所述電壓源得到的所述所希望的設(shè)定電流等效的基準(zhǔn)電壓電平移動(dòng)規(guī)定值的電平移動(dòng)電 路；和對(duì)所述峰值保持電路的輸出值與所述電平移動(dòng)電路的輸出值的大小 進(jìn)行比較的第二比較部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于， 所述控制模式選擇機(jī)構(gòu)具備根據(jù)所述第二比較部的比較結(jié)果，選擇所述第二模式或所述第三模式的衰減選擇指令部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述PWM控制部還具備根據(jù)來自所述衰減選擇指令部的選擇指令， 對(duì)所述H橋接電路的上側(cè)晶體管的控制信號(hào)進(jìn)行切換的第一及第二開關(guān) 元件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征 在于，所述負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置是形成在芯片上的集成電路結(jié)構(gòu)。
7、 一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置，具備權(quán)利要求1 5中任意一項(xiàng)所述的負(fù)載驅(qū) 動(dòng)控制裝置。
全文摘要
一種負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置，具備用于比較從H橋接電路輸出的負(fù)載電流和所希望的設(shè)定電流的大小的第一比較部；生成用于控制負(fù)載電流的控制信號(hào)的PWM控制部；根據(jù)控制信號(hào)，對(duì)H橋接電路的輸出晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的選通驅(qū)動(dòng)器；和用于判定設(shè)定電流的電平移動(dòng)相當(dāng)值與負(fù)載電流的峰值保持相當(dāng)值的大小的負(fù)載電流監(jiān)視部；PWM控制部根據(jù)第一比較部的比較結(jié)果與負(fù)載電流監(jiān)視部中的判定結(jié)果，對(duì)負(fù)載電流的增減進(jìn)行控制。由此，可提供一種適用于電抗負(fù)載的驅(qū)動(dòng)的H橋接電路的控制電路及在利用了該控制電路的負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置中，能夠在微步驅(qū)動(dòng)的設(shè)定電流減少的期間使負(fù)載電流快速達(dá)到設(shè)定電流的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置。
文檔編號(hào)H02P8/12GK101309063SQ200810096739
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者千木良篤志 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社