[发明专利]负载驱动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及负载驱动控制装置，尤其涉及一种适用于电抗负载的驱动的H桥接电路的控制电路及利用了该控制电路的负载驱动装置。 

背景技术

步进电动机的驱动，例如可通过与H桥接型负载驱动电路(下面称作“H桥接电路”)连接的线圈等负载中流动的电流(下面称作“负载电流”)来控制，负载电流的增加或减少，可以通过接通、断开H桥接电路内的负载电流供给用晶体管来控制。 

现有的负载驱动控制装置具备：用于决定设定电流的电压源、对该设定电流用电压和用于检测负载电流的电阻中所产生的电压进行比较的比较器、PWM控制部、用于生成PWM波形的振荡器、驱动输出晶体管的选通驱动器(gate driver)、和驱动负载的H桥接电路，负载电流通过电流检测用电阻被变换为电压。 

例如，在特开平9-219995(专利文献1)所公开的负载驱动控制装置中，H桥接电路由4个晶体管(下面称作M1、M2、M3、M4)构成，在通电方向为M1→负载M→M4的指令下，进行着M1总是导通，M4反复导通、截止，M3总是截止，M2反复导通、截止的动作。如果通电方向指令反转，则进行着M2总是导通，M3反复导通、截止，M4总是截止，M1反复导通、截止的动作。 

该电流控制方法中，由于在通电模式下，当M4导通的瞬间流动恢复(recovery)电流，所以，强制通电时间中无视比较器的指令，使M4导通，增加了负载电流，在通过比较器对电流检测用电阻电压(下面称作“检测电压”)和电流设定电压(下面称作“基准电压”)进行比较、且两个电压一致的时刻，复位比较结果。由此进入到M4截止、M1导通、M2截止的状态的二极管再生(diode regenerative)模式。在经一定时间之后， 导通M2，成为同步整流模式，再次使M2截止，成为二极管再生模式。在通电模式结束之后，使负载的电流衰减，在规定的周期成为通电模式，使负载电流增加。通过这样的反复，将负载的峰值电流控制为恒定。 

接着，参照图7～图9，对将负载电流的峰值控制为恒定的现有控制方法进行说明。图7是表示现有的负载驱动控制装置的设定电流与负载电流的关系的图，图8是表示现有的微步(microstep)的设定电流的变化的图，图9是表示设定电流与负载电流的关系的图，图9(a)表示负载电流追随于设定电流的样子，(b)是表示设定电压的时序图。其中，图7所示的区间(a)与通电模式对应，区间(b)和(d)与二极管再生模式对应，区间(c)与同步整流模式对应。 

另外，如果从二极管再生模式向通电模式转移时，在二极管再生模式下从M2的寄生二极管中流动着顺时针方向的电流的状态开始导通M4，则M2的寄生二极管被瞬间施加反方向的电压，流动反方向的电流(恢复电流)。如果在电流检测电阻中流动恢复电流，则尽管负载电流没有达到设定电流，但比较器会发生反转，产生从通电模式转移到二极管再生模式等不良情况。为了防止这样的误检测，采用了被称为强制通电模式的对策，即：从转移到通电模式的时刻开始，在一定时间内使负载电流与设定电流的比较结果无效，在该强制通电模式的期间内，比较器的复位信号被忽视。 

另一方面，作为步进电动机等的静音方法，在将线圈电流细致地砍齐来建立模拟正弦波的微步驱动中，如图8所示，使设定电流阶梯状变化，将负载中流动的电流控制为模拟正弦波。在负载是步进电动机的情况下，通过设定为这样的微步波形，可以实现低振动和低噪音。 

现有的负载驱动控制装置中，在图8所示的微步波形中，当在电流增加的区间中设定电流发生了变化时，负载电流基于通电模式快速达到设定电流。但是，由于在电流减少的区间，电流衰减是基于二极管再生或同步整流再生的低速衰减，所以，衰减时间成为由电感负载的时间常数决定的时间。并且，由于如上所述，按PWM控制的一定周期进行强制通电动作，所以，导致到达设定电流的时间增长。 

即，当在设定电流减少的区间中设定电流发生了变化时，如图9所示，PWM控制的电流衰减是低速衰减，且由于存在强制通电时间，所以，导致达到设定电流的时间增长。图9(b)中，在第一规定期间(T1)中，输出某个恒定低电平的基准电压，在第二规定期间(T2)中，持续高电平的基准电压，在第三规定期间(T3)中，持续着原来的低电平的基准电压。与之相伴，负载电流如图9(a)所示，追随着基准电压(相当于设定电流)而变化，同样，来自H桥接电路的检测电压也追随着基准电压(设定电流)变化，在第三期间T3中缓慢、阶段性减少。因此，存在着负载电流相对设定电流的追随性变差的课题。

发明内容