(57)【要約】      （修正有）【課題】騒音や振動、それに伴う脱調の低減、消費電流効率の改善を行う。【解決手段】ステッピングモータの駆動回路において、マイクロステップ駆動にてロータに円滑な回転を行わせることで、モータのコイルに通電周期と同じ周期の正弦波状の起電力を発生させ、駆動電流のゼロクロス時に起電力を検知することで安定した誘起電力検知を行う。電流ゼロクロス付近で検知することで、検出区間を短くし、駆動波形を歪の少ない波形になり、通常のマイクロステップと同様駆動波形での駆動を行うことができ、停止判定をおこないつつも騒音や振動、それに伴う脱調の低減、消費電流効率の改善を目的とした回路を提供する。【選択図】図１
2009065806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動回路において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧もしくは電流を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第１の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第2の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第1と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記駆動コイルと第1の出力との間に挿入される電流検出抵抗によって負荷電流の正負方向が切り替わるゼロクロスを検出し、誘起電圧検知タイミング信号を出力する電流ゼロクロス検出部と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
前記誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動装置。
【請求項２】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動回路において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧もしくは電流を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第１の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第2の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第1と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記駆動コイルの電流回生時に発生するクランプ電圧を検出し、出力部から出力された電流の正負方向が切り替わるタイミングを検知し、前記駆動コイルの誘起電圧検知タイミング信号を出力する電流ゼロクロス検出部と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
前記誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動装置。
【請求項３】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動回路において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧もしくは電流を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第1の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第2の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第1と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記入力信号を装置外部からの入力もしくは装置内部で設定される閾値と比較し、出力結果を誘起電圧検知タイミング信号として出力する比較器と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のために出力部にハイインピーダンス切り換え前記誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動装置。
【請求項４】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動回路において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第1の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第2の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第1と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記入力信号を装置外部からの入力もしくは装置内部で設定される閾値と比較し、出力結果を誘起電圧検知タイミング信号として出力する比較器と、前記比較器からの誘起電圧検知タイミング信号を遅延させ、誘起電圧検知遅延タイミング信号を出力する信号遅延部と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
前記誘起電圧検知遅延タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項４の装置において、装置外部からの入力、もしくは装置内部で設定され、遅延量をコントロールする遅延時間設定部と、前記遅延時間設定部からの指令で遅延を可変することのできる機能が付与された信号遅延部と、を備えたステッピングモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項４の装置において、装置外部からの入力、もしくは装置内部で設定された値に従いハイインピーダンス時間をコントロールするハイインピーダンス時間設定部と、出力をハイインピーダンス切り換え信号を受け、装置外部からの入力により、前記ハイインピーダンス期間の時間設定を変更できる機能を付与された検知制御部を備えたステッピングモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の装置において、複数相の誘起電圧検出部の検知結果信号より判定し、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力する停止判定部を備えたステッピングモータ駆動装置。
【請求項８】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動方法において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧もしくは電流を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第１の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第２の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第１と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記駆動コイルと第1の出力との間に挿入される電流検出抵抗によって負荷電流の正負方向が切り替わるゼロクロスを検出し、誘起電圧検知タイミング信号を出力する電流ゼロクロス検出部と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
前記誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動方法。
【請求項９】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動方法において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧もしくは電流を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第１の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第２の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第１と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記駆動コイルの電流回生時に発生するクランプ電圧を検出し、出力部から出力された電流の正負方向が切り替わるタイミングを検知し、前記駆動コイルの誘起電圧検知タイミング信号を出力する電流ゼロクロス検出部と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
前記誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動方法。
【請求項１０】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動方法において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧もしくは電流を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第１の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第2の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第1と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記入力信号を装置外部からの入力もしくは装置内部で設定される閾値と比較し、出力結果を誘起電圧検知タイミング信号として出力する比較器と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のために出力部にハイインピーダンス切り換え前記誘起電圧検知タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動方法。
【請求項１１】
複数相（Ｎ≧２）の駆動コイルを持つステッピングモータの駆動方法において、
前記ステッピングモータの駆動コイルの両端に接続され、入力信号に比例した電圧を出力することのできる第1の出力と第2の出力を有し、ハイインピーダンス切り換え信号を受けて状態をハイインピーダンスにすることと、前記第1と第2の出力から第1の電源に向かって順方向に電流が流れるよう接続されたダイオードと、第2の電源から前記第1と第2の出力に向かって順方向に電流が流れるように接続されたダイオードを備え、第1の電源が第2の電源より高い電位を保ち、前記第1と第2の出力がハイインピーダンスの場合にモータコイルの電流を回生することを備えた出力部が複数相（Ｎ≧２）より構成されており、
前記入力信号を装置外部からの入力もしくは装置内部で設定される閾値と比較し、出力結果を誘起電圧検知タイミング信号として出力する比較器と、前記比較器からの誘起電圧検知タイミング信号を遅延させ、誘起電圧検知遅延タイミング信号を出力する信号遅延部と、前記ステッピングモータの駆動コイル両端に接続され、誘起電圧の検知開始信号を受けて、誘起電圧を検知し検知結果信号を出力する誘起電圧検知部と、によって構成される回路が１〜Ｎ相によって構成されており、
前記誘起電圧検知遅延タイミング信号を受け、誘起電圧検知のため、出力部に前記ハイインピーダンス切り換え信号と、一定時間の遅延の後、誘起電圧検知部に誘起電圧の前記検知開始信号と、停止判定部に判定タイミング信号を送る検知制御部と、１〜N相分の前記誘起電圧検知部からの最新の前記検知結果信号と前記検知制御部から前記判定タイミング信号を受ける度に、ロータが回転もしくは停止や脱調などの状態を外部に出力し、次回の判定タイミング信号を受けるまで出力を保持する停止判定部と、によって構成されたステッピングモータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステッピングモータの駆動装置及び駆動方法に関し、特に光ディスク装置における光ピックアップの停止判定を行うためのステッピングモータの駆動装置及び駆動方法に関係するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスク装置は、電源の立上後、データの読み込みや書き込み動作をする前に最内周にあるディスク情報を読み込む必要がある。しかしながら光ピックアップの位置が外乱により、所定の場所にあるとは限らない。そこで最外周もしくは最内周へ移動し、光ピックアップ位置のオフセットを調整した後、読み込みのシーケンスを開始する。この最外周もしくは最内周への移動には光学センサや接触スイッチによって目的地到着の検知を行っていた。しかしながら、これらの部品はモータドライバICと比較してコストが割高である。光ディスク装置全体のコストダウン化のため、ステッピングモータのモータドライバICに停止判定機能を内蔵し、検知手段として必要な部品の削減が試みられている。光ピックアップが最内周および最外周へ到達し、停止部材によって可動不能となり、ステッピングモータのロータがロックされた場合に誘起電圧が出力されなくなることと、正常な回転が起きた場合の誘起電圧の発生を判別している。しかしながら従来の技術では誘起電圧の検出のため通電パターンにハイインピーダンスの区間が必要であり、通電波形に影響をあたえ、ロータの脱調や振動や騒音、消費電流の悪化が課題としてある。
【０００３】
本発明に関連した技術であって、特許文献として記載された技術として、たとえば、特許文献１がある。ロータの状態検出のため、２相のモータコイルの一方が通電可能状態の場合に、他方のコイルが通電遮断状態となる検出状態を設定する検出状態設定手段と、前記他方のコイルの誘起電圧を検出する誘起電圧権手段と検出された誘起電圧に基づいてロータの状態を判定するロータ状態判定手段を有した構成をもって、ロータが移動した際に生じる誘起電圧の状態を基に判定を行う。
【特許文献１】特開２００５−２７３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、光ディスク装置において、光ピックアップを送りねじが回転することによって移動させる機構の動力源となるステッピングモータが回転し、光ピックアップがディスクの最内周もしくは最外周方向へ移動し、可動範囲の末端に達し、末端にある部材が光ピックアップの移動を妨げることで可動不能となり、連動するステッピングモータのロータが非回転状態になった場合、ロータが非回転状態であることを、ステッピングモータを駆動するためのコイルに発生する誘起電圧の変化によって検出するために必要な回路及び方法を提供する。
【０００５】
また従来技術では検出するコイルの誘起電力の電流や電圧の変化を検知するために、通電された電流を放電するための時間や、検出を複数回繰り返すシーケンスなどに十分な時間が必要であり、励磁方式がフルステップ駆動やハーフステップ駆動等に限定されている。マイクロステップに対応した方式もあるが、検出のためには比較的長い期間、出力をハイインピーダンスにする必要がある。このハイインピーダンスの区間が負荷電流波形に歪を持つ形や、相毎の駆動波形となり、ステッピングモータに騒音や振動を発生させる状態や、ロータが脱調しやすい状態になる。また消費電流も多く、効率的でないなどの課題があり、停止判定を行う場合には理想的なマイクロステップ波形での駆動が不可能であった。
【０００６】
本発明では、マイクロステップ駆動にてロータに円滑な回転を行わせることで、モータのコイルに通電周期と同じ周期の正弦波状の起電力を発生させ、駆動電流のゼロクロス時に起電力を検知することで安定した誘起電力検知を行う。電流ゼロクロス付近で検知することで、検出区間を短くし、駆動波形を歪の少ない波形になり、通常のマイクロステップと同様駆動波形での駆動を行うことができ、停止判定をおこないつつも騒音や振動、それに伴う脱調の低減、消費電流効率の改善を目的とした回路及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、コイル電流のゼロクロス付近で誘起電圧を検知するタイミングをコイル電流の方向の切り替わりのタイミング検出することと、コイル電流のゼロクロスに相当する入力指令レベルからタイミングを発生させる構成にしている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によって、ステッピングモータの通電波形の歪を抑えてロータ停止判定が可能になる。歪が抑えられることにより、従来停止判定時の際に問題になる振動や騒音、脱調、消費電流の低減を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は請求項１の実施形態の説明図である。図１において、300は2相バイポーラ型のステッピングモータであり、Ａ相入力信号とＢ相入力信号には90度位相がずれた正弦波状もしくは三角波状のアナログ信号およびデジタル情報が入力される。Ａ相出力部（１２０）とＢ相出力部（２２０）は、Ａ相入力信号とＢ相入力信号の値に任意に設定されたゲイン倍の電圧もしくは電流を出力するようにＡ相出力部あるいはＢ相出力部のパワートランジスタを駆動する。
【００１０】
駆動される前記パワートランジスタの構成の一例を図２に示す。図２はＰＷＭ駆動を行う場合のＨブリッジ構成になっており、モータコイル（３１）に接続する出力端子から電源とグランドに対して回生用のダイオード（４１，４２，４３，４４）を備えている。プリドライブ（１０，１１）を介してパワートランジスタ（２１，２２，２３，２４）を駆動するが、検出制御部（３１０）からの信号により、入力信号の状態に関わらずハイインピーダンスにする機能を備えている。出力がハイインピーダンスになった場合、モータコイル（３１）の中にある電流はコイルのインダクタンスにより急激にコイル間電圧を増大させるがダイオード（４１，４２，４３，４４）によって電源とグランドに回生され、モータコイル（３１）中の電流は消失する。
【００１１】
Ａ相出力部（１２０）の出力とモータのコイル、Ｂ相出力部（２２０）の出力とモータのコイル（３１）の間に電流ゼロクロスを検出するＡ相電流ゼロクロス検出部（１３０）とＢ相電流検出部（２３０）が挿入されており、Ａ相電流ゼロクロス検出部（１３０）とＢ相電流検出部（２３０）は検知制御部（３１０）にゼロクロスの検出結果を出力する。検知制御部（３１０）は誘起電圧検知のためのシーケンスを実行する。パワートランジスタ（２１、２２、２３、２４）と回生用ダイオード（４１、４２、４３、４４）によるＨブリッジとパワートランジスタを直接駆動するプリドライブと、Ｈブリッジの出力端子間にモータのコイル（３１）と直列に挿入される抵抗器（５１）と、前記抵抗器の両端を反転入力と非反転入力に接続し、コンパレータの出力が切り替わるエッジがコイル（３１）の電流ゼロクロスのタイミングとなり、方形波のエッジで切り替わる方向を示す信号を出力することができる。
【００１２】
図３は上記実施形態の各相の入力信号と、検出制御信号と、コイル差電圧と、負荷電流と、誘起電圧、ロータの回転速度、停止判定出力の論理を示す。図３で立ち上がりおよび立ち下りのエッジにて、Ａ相電流ゼロクロス検出部の出力信号（１３１ａ）もしくはＢ相電流ゼロクロス検出部の出力信号（２３１ａ）のどちらかに検出のタイミングを示す信号が入力された場合、検出制御部（３１０）は、検知すべき相の出力部（１２０、２２０）に出力を一定時間ハイインピーダンスにする指令を送る。１つの相がハイインピーダンスになった場合、先にも述べたようにコイルの電流が回生され、電流はゼロになる。1つの相が電流ゼロであってもマイクロステップ駆動の場合はもう一方の相の電流はその電流値が変化を続けていることとロータの慣性によって、ロータが回転を継続しており、ロータの永久磁石とコイルの距離が変化して誘起電圧が発生する。誘起電圧はロータの位相に合わせて通電周期と同じ周期の正弦波状に電圧を発生させる。ロータが完全に停止している場合はロータの永久磁石とコイルの距離は変化していない。従って誘起電圧は発生しない。またロータを衝突によって停止させる部材に接触した場合、実際の動作ではロータが後戻り動作をするため、実際の誘起電圧とは違う方向に発生する。Ａ相誘起電圧検知部（１４０）もしくはＢ相誘起電圧検知部（２４０）は、誘起電圧発生を検出する。検知制御部（３１０）は検出する相の誘起電圧検知部（１４０，２４０）に対して検出のタイミングと誘起電圧の発生する方向を指示する。誘起電圧検知部（１４０，２４０）は誘起電圧の発生した方向と、誘起電圧の絶対値が所定の閾値を越えたかを検知し、結果を停止判定部（３２０）に出力する。停止判定部（３２０）は通電周期９０度毎に停止判定結果を更新する。１つの誘起電圧検知部（１４０、２４０）の結果を検出制御信号の発生の度に更新することで応答性に富む判定結果が得られる。コイルの相数が増えると停止判定結果の更新の間隔が短くなる。また、検出相数を減らし、更新間隔を増加させることで回路規模を減少させることも可能である。
【００１３】
また請求項７の実施例として、複数の誘起電圧検知部の結果より、ロータの停止もしくはロータが回転中であるかの判定を出力する。例えば停止と判定された場合にその状態を記録しておき、停止判定出力は回転を保持しておく、次回の判定更新の際にさらに停止となった場合に２回連続の停止判定が続いたことで始めて停止判定出力に、停止の信号を出力する。さらに多くの複数回の判定や、１周期以内所定以上の停止を判定した場合に出力するなども行うことができる。複数の誘起電圧検知部の結果より判定することで停止に対してより確実な判定を行うことが可能になる。
【００１４】
図３に示すように検知の位置として、出力電流がゼロクロスにある場合に最も誘起電圧が大きく、ノイズや共振による誘起電圧の減少に対して最も強い。発生する誘起電圧の振幅は回転数にほぼ比例しており、回転数が高いほど誘起電圧は大きい。閾値の設定は回転数や位相ズレの許容を考慮して設定を行う。
【００１５】
また出力電流がゼロの状態で出力をハイインピーダンスにすることで、波形の歪が最も小さくなり効率的な駆動が行える。出力電流が残っている場合に出力をハイインピーダンスにすると、電流が回生し終えるまでハイインピーダンスを維持して検知を行う必要があるため、出力電流が大きいほどハイインピーダンスの時間が長くする必要がある。電流ゼロクロスでハイインピーダンスへの切り替えを行うことでハイインピーダンスの時間を短くし、非導通時間を短縮することができ、出力波形の歪が抑えることができる。
【００１６】
図４は、請求項２の実施例の説明図である。電流ゼロクロスの検出を回生時のクリップ電圧によって検出するＡ相電流ゼロクロス検知部（１１０）とＢ相電流ゼロクロス検知部（２１０）を、Ａ相モータコイルとＢ相モータコイルの一方の出力を接続し、Ａ相電流ゼロクロス検出部（１３１）とＢ相電流検出部（２３１）は検知制御部（３１０）にゼロクロスの検出結果を出力する。検出制御部は図１に示す実施例と同様に誘起電圧検出のためのシーケンスを実行する。Ａ相電流ゼロクロス検出部（１３１）とＢ相電流ゼロクロス検出部（２３１）の説明図として図５に示す。図５に示すＨブリッジ回路にて両チョッピング形式のPWM駆動を行う場合、コイル（３１）両端に接続する出力Ｖａ、Ｖｂは、L出力とH出力を交互に繰り返し、Ｖａ側とＶｂ側の電圧に差異が生じた場合、コイルに通電する。通常はモータのコイルのインダクタンスと抵抗値による時定数よりも十分に短い周期でPWM駆動することにより出力電流は平滑化される。平滑化された電流は出力電圧の平均値の位相より前記コイルのインダクタンスと抵抗値による時定数分遅れた位相をとる。PWM駆動はL出力からH出力、H出力からL出力へと変化する場合に、電源側のパワートランジスタとグランド側のパワートランジスタが同時にオンして、貫通電流が発生しないように電源側のトランジスタとグランド側のトランジスタの両方がオフするデッドタイム期間が必要である。出力がデッドタイム期間の場合、電流はダイオードを通して回生を行うが電源側に回生する場合は出力が電源電圧＋ダイオードの順方向電圧の電位となり、グランド側に回生する場合はグランドよりもダイオードの順方向電圧分低くなる。図６に電流ゼロクロス付近のパワートランジスタ出力波形とコンパレータ出力波形と電流ゼロクロス停止判定の出力信号示す。電流ゼロクロス検出部はＶａ、Ｖｂをモニタしており、回生によって生じたクランプ電圧をコンパレータ（６１，６２）によって検出する。回生検出用コンパレータ（６１、６２）は出力結果Ｖｃ、ＶｄをR-Sフリップフロップ（６３）に入力する。電流の方向が変わることで検出出力が電源側のコンパレータ（６１）からグランド側のコンパレータ（６２）に変わる。R-Sフリップフロップ（６３）の出力Ｖｅは、電流方向を示し、立ち上がりおよび立下りのエッジは方向が切り替わるタイミングを示す。電流ゼロクロス検出部は検知制御部にゼロクロスのタイミングを出力し、検知制御部（３１０）は図１に示す実施例と同様の誘起電圧検出のためのシーケンスを実行する。
【００１７】
図７は請求項３の実施形態の説明図である。図1の実施形態と同様、300は2相バイポーラ型のステッピングモータであり、Ａ相入力信号とＢ相入力信号には90度位相がずれた正弦波状もしくは三角波状のアナログ信号およびデジタル信号の情報が入力される。Ａ相出力部（１２０）とＢ相出力部（２２０）は、Ａ相入力信号とＢ相入力信号の値に任意に設定されたゲイン倍の電流を出力するようにパワートランジスタを駆動する。
【００１８】
図８は請求項３の実施形態の各相の入力信号と、各相の入力閾値と、各相の比較器の出力信号と、コイル端子間差電圧と、負荷電流と、誘起電圧、ロータの回転速度、停止判定出力の論理を示す。Ａ相入力信号とＡ相入力閾値はＡ相比較器（１５０）に比較されて、２値の出力信号（１５０ａ）として出力される。Ｂ相入力閾値はＢ相比較器（２５０）に比較されて、２値の出力信号（２５０ａ）として出力される。前記２つの出力信号（１５０ａ、２５０ａ）は、検出制御部（３１０）に入力される。前記２つの出力信号（１５０ａ、２５０ａ）の立ち上がりおよび立ち下りのエッジにて、検知すべき相の出力部（１２０、２２０）の出力を一定時間ハイインピーダンスにする信号を送る。このとき直前の入力指令がゼロに近づいており、少量は残っているが、コイルには電流はゼロに近づいているため、相がハイインピーダンスになった場合、コイルの電流が回生され、電流は短時間で完全にゼロになる。
【００１９】
図９aは電流駆動方式において入力ゼロクロスにて、出力をハイインピーダンスにした場合の入力ゼロクロス付近の入力信号と負荷電流と出力Ｖａ端子と出力Ｖｂ端子の差電圧波形を示す。駆動方式が出力電流帰還である場合、入力指令と出力電流の位相が一致することから、入力ゼロクロスのタイミングと出力電流のゼロクロスのタイミングが同時となる。Ａ相入力閾値とＢ相入力閾値を入力波形のゼロ位置に設定することで、回生による整流時間を最も短くすることができる。そのため検出に必要なハイインピーダンスも短くすることができ、検出を短時間で行える。また誘起電圧も最も高い状態を検出することができるので回転と非回転の状態を区別しやすい。したがって出力電流のゼロクロスを直接検出するのではなく、入力値がゼロの場合、帰還によってゼロになることから出力電流ゼロクロスのタイミングを得て、検出を短時間にして、図１や図４の構成で得られる効果が同様に得られる。
【００２０】
図９ｂは電圧駆動において入力ゼロクロスにて、出力をハイインピーダンスにした場合の入力ゼロクロス付近の入力信号と負荷電流と出力Ｖａ端子と出力Ｖｂ端子の差電圧波形を示す。電圧駆動の入力ゼロクロスでは、コイル（３１）のインダクタンスと抵抗成分の時定数によって電流の位相が遅れており、入力ゼロクロスのタイミングで出力をハイインピーダンスにした場合は、コイル（３１）に流れる電流量が十分小さくなく、回生によって負荷電流をゼロにするまでの時間が、電流帰還と比較して十分長い時間必要になる。ハイインピーダンスの時間が十分無ければ正確な測定ができないが、ハイインピーダンスの区間が長いと、通電波形に歪をあたえ、振動や騒音の低減、脱調の防止などが実現できない。
【００２１】
図１０は、請求項４の実施形態の説明図である。図１０の実施形態では、Ａ相比較器とＢ相比較器の出力信号（Ｖｇ、Ｖｈ）を、所定の時間、遅延することのできるＡ相信号遅延部（１６０）とＢ相信号遅延部（２７０）にそれぞれ入力し、遅延した結果を検出制御部（３１０）に入力する。モータのインダクタンスと抵抗成分による電流波形の位相遅れにより、出力電流のゼロクロスのタイミングの遅れが大きいことは図９ｂにて説明したが、図１０では、その遅れをＡ相信号遅延部（１６０）とＢ相信号遅延部（２６０）にて生み出すことで、出力電流のゼロクロスでの検知を行う。図１１にVｇ、Vｈ、Vｉ、Vｊの信号タイミングと入出力と誘起電圧との関係を示す。図１２は入力信号のゼロクロス付近を拡大したものである。入力信号のゼロクロスのタイミングを負荷電流のゼロクロスの遅延分、ハイインピーダンスに切り換えるタイミングを遅延することで負荷電流ゼロのタイミングで切り換えることができる。これによってハイインピーダンス時間を短くすることができ、歪を抑え、検出を短時間で行うことができる。
【００２２】
図１３は、請求項５の実施形態の説明図である。回路の内部もしくは外部からの信号によって前述の入力ゼロクロスのタイミングの遅延を調整することで、コイルの負荷や入力波形などの周辺条件が変わることによる遅延時間の変動に対応することが可能になる。
【００２３】
図１４は、請求項５と請求項６の実施形態の説明図である。負荷電流の回生による放電は必ずしも完全に電流ゼロの状態で切り換えられるものではなく、実際には電流の放電時間が必要であるが、ステッピングモータの変更によるコイルの負荷の変更、周辺条件が変わるなどして、放電時間にも変化が起こる。回路の内部もしくは外部からの信号によってハイインピーダンスの時間を変更することで状態の最適化を行う。図９ｂに示すようなハイインピーダンス時間の不足を原因とするコイル電流の残留による誤検出を防ぐことができる。また、ハイインピーダンス時間が必要以上に長い場合は、無駄なハイインピーダンス時間を排除して歪の少ない駆動波形を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は騒音や振動、脱調の可能性を低減し、効率よくステッピングモータを回転させ、ロータの停止を判定することができる。特に光ディスク装置における光ピックアップの停止判定を行うためのステッピングモータの駆動装置に応用できる。また、アナログ表示の計器類のゼロ位置への帰零動作としてステッピングモータの駆動装置に応用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】請求項１の実施形態の説明図
【図２】図１の１２０、１３０の説明図
【図３】図１の入出力波形図
【図４】請求項２の実施形態の説明図
【図５】図４の１２０、１３０の説明図
【図６】図５の入出力波形図
【図７】請求項３の実施形態の説明図
【図８】図７の入出力波形図
【図９】出力電流帰還方式のデッドゾーン付近波形図及び電圧駆動のデッドゾーン付近波形図
【図１０】請求項４の実施形態の説明図
【図１１】図１０の入出力波形図
【図１２】図１１のデッドゾーン付近波形図
【図１３】請求項４と請求項５の実施形態の説明図
【図１４】請求項４と請求項５と請求項６の実施形態の説明図
【符号の説明】
【００２６】
１０、１１    プリドライブ
２１、２２、２３、２４    パワートランジスタ
３１    ステッピングモータのコイル
４１、４２、４３、４４    回生用ダイオード
５１    電流検出抵抗器
５２    電流方向検出コンパレータ
６１、６２    回生検出コンパレータ
６３    ＲＳフリップフロップ
１２０    Ａ相出力部
１３０    Ａ相電流ゼロクロス検出部（検出抵抗と比較器）
１３０ａ    Ａ相電流ゼロクロス検出部の出力信号
１３１    Ａ相電流ゼロクロス検出部（回生検出）
１４０    Ａ相誘起電圧検知部
１５０    Ａ相比較器
１５０ａ    Ａ相比較器出力信号
１６０    Ａ相信号遅延部
２２０    Ｂ相出力部
２３０    Ｂ相電流ゼロクロス検出部（検出抵抗と比較器）
２３０ａ    Ｂ相電流ゼロクロス検出部の出力信号
２３１    Ｂ相電流ゼロクロス検出部（回生検出）
２３１ａ    Ｂ相電流ゼロクロス検出部の出力信号
２４０    Ｂ相誘起電圧検知部
２５０    Ｂ相比較器
２５０ａ    Ｂ相比較器出力信号
２６０    Ｂ相信号遅延部
３００    ２相バイポーラ方式ステッピングモータ
３１０    検知制御部
３２０    停止判定部
Ｖａ、Ｖｂ    出力部の出力端子・出力波形
Ｖｃ、Ｖｄ    回生検出コンパレータの出力端子・出力波形
Ｖｅ    ＲＳフリップフロップの出力端子・出力波形
Ｖｇ    Ａ相比較器の出力端子・出力波形
Ｖｈ    Ｂ相比較器の出力端子・出力波形
Ｖｉ    Ａ相信号遅延部の出力端子・出力波形
Ｖｊ    Ｂ相信号遅延部の出力端子・出力波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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