能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  12

专利名称:能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路的制作方法
技术领域
本发明是有关于一种驱动步进马达的定电流驱动电路,且特别是有关于一种能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路。
背景技术
众所周知,提升微步精度的好处为可使步进马达的运动更为平顺,而且可以提升分辨率。就公知技术而言,微步精度为1/4步的定电流驱电路,其设计的目的是用来使步进马达能以全步、1/2步、1/4步的方式来操作,但是如果欲以公知的技术来提升微步精度,势必要使用更为昂贵的定电流驱电路,而这样的方式会非常缺乏经济效益。
接下来将说明公知的一种微步精度为1/4步的定电流驱电路。此定电流驱动电路具有二相(A相及B相),用以驱动双极性步进马达。请参照图1a及图1b,其分别为公知的一种微步精度为1/4步的定电流驱动电路的A相(10)及B相(12)的部分电路图。在图1a中,电流控制时序信号I0a用以控制开关102的导通与否,当电流控制时序信号I0a为高电压准位(H)时,开关102会导通,而当控制时序信号I0a为低电压准位(L)时,开关102会关闭。电流控制时序信号I1a用以控制开关104的导通与否,当电流控制时序信号11a为H时,开关104会导通,而当控制时序信号I1a为低电压准位时,开关104会关闭。VREF为参考电压,Iouta为输出电流,电阻Rsa(106)称为感应电阻,而区块108称为电流检测回路。而定电流驱动电路的A相(10)的电流控制真值表,如表1所示

表1同样地,在图1b中,电流控制时序信号I0b用以控制开关110的导通与否,当电流控制时序信号I0b为H时,开关110会导通,而当控制时序信号I0b为L时,开关110会关闭。电流控制时序信号I1b系用以控制开关112的导通与否,当电流控制时序信号I1b为H时,开关112会导通,而当控制时序信号I1b为低电压准位时,开关112会关闭。Ioutb为输出电流,电阻Rsb(114)称为感应电阻,而区块116称为电流检测回路。而定电流驱动电路的B相(12)的电流控制真值表,如表2所示

表2由表1及表2可推知此定电流驱动电路的激磁状态。接下来请参照图2,其为公知的一种微步精度为1/4步的定电流驱动电路的激磁状态的示意图。在图2中,A相与B相相差90度,A相与A相相差180度,而B相与B相相差180度。由图2可知,由A相至B相的激磁状态如表3所示

表3而图2之由A相至B相的激磁状态的真值表,请参照表4所示。

表4由表4可知,当由A相(状态0)转变至B相(状态4)时,可有状态1、状态2、状态3的变化,所以此定电流驱动电路的微步精度为1/4步。由于提升微步精度能使步进马达的运动更为平顺,而且可以提升分辨率,因此如何提升此定电流驱动电路的微步精度为本发明的主要课题。

发明内容
有鉴于此,本发明提出一种能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路。本发明将步进马达所使用的定电流驱动电路中的电流检测电路加以改良,而以切换电流检测回路的方式来提升步进马达的微步精度,因此能使步进马达的运动更为平顺及提升分辨率,并且能有效地改善噪音及抖动(jitter)。
为达成上述及其它目的,本发明提出一种能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路。此定电流驱动电路具有数个相,每一相具有一电流检测电路。此定电流驱动电路的特征为此电流检测电路包括第一电阻及阵列电路。上述的第一电阻具有第一端点及第二端点,其中第一端点耦接至感应电压,而第二端点耦接至地。上述的阵列电路中的每一电路包括开关及第二电阻。其中,开关具有输入端及输出端,其中输入端耦接至感应电压,并且以相位时脉信号来控制开关的导通与否。而第二电阻具有第三端点及第四端点,其中第三端点耦接至输出端,而第四端点耦接至地。
在本发明的一较佳实施例中,第一电阻及第二电阻的电阻值可以调整。
在本发明的一较佳实施例中,相位时脉信号由时脉产生器提供。
在本发明的一较佳实施例中,当相位时脉信号为高电压准位时,会使开关导通。而当相位时脉信号为低电压准位时,会使开关关闭。
在本发明的一较佳实施例中,感应电压由数个电流控制时序信号所控制。
在本发明的一较佳实施例中,感应电压用以控制定电流驱动电路输出至步进马达的输出电流。
在本发明的一较佳实施例中,电流检测电路用以控制定电流驱动电路输出至步进马达的输出电流。
在本发明的一较佳实施例中,定电流驱动电路以切换该电流检测电路的方式而提升步进马达的微步精度。
在本发明的一较佳实施例中,步进马达为双极性步进马达。
综上所述,本发明将步进马达所使用的定电流驱动电路中的电流检测电路加以改良,而以切换电流检测回路的方式来提升步进马达的微步精度,因此能使步进马达的运动更为平顺及提升分辨率,并且能有效地改善噪音及抖动。


图1a为公知的一种微步精度为1/4步的定电流驱动电路的A相的部分电路图;图1b为公知的一种微步精度为1/4步的定电流驱动电路的B相的部分电路图;图2为公知的一种微步精度为1/4步的定电流驱动电路的激磁状态的示意图;图3为根据本发明一较佳实施例的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路的激磁状态的示意图;图4a为根据本发明一较佳实施例的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路的A相中的电流检测回路的示意图;以及图4b为根据本发明一较佳实施例的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路的B相中的电流检测回路的示意图。
10定电流驱动电路的A相12定电流驱动电路的B相102、104、110、112、408、412、422、426开关106、114、406、410、414、420、424、428电阻108、116、40、42电流检测回路402、404、416、418电路具体实施方式
在说明实施例之前需注意的是,在以下的实施例中仅以使微步精度为1/4步的定电流驱动电路提升为1/8步的定电流驱动电路做说明,但是本领域技术人员应该要了解到的是,只要以切换电流检测回路的方式而使步进马达的微步精度提升步的定电流驱动电路都包含于本发明之中。并且,在以下的实施例中,步进马达是针对双极性步进马达而言。
接下来将说明如何将公知的1/4步的定电流驱动电路提升为1/8步。由微步精度的定义可推知,如果欲将1/4步的定电流驱动电路提升至1/8步,则必须在图2的由A相至B相的激磁状态中,再插入四个激磁状态。接下来请参照图3,其为根据本发明一较佳实施例的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路的激磁状态的示意图。在图3中,实线部分为原本的1/4步的激磁方式,而虚线部分为微步精度提升为1/8步后所插入的激磁状态。
由表3可知,公知的1/4步的定电流驱动电路中的A相及B相所能提供的激磁分量为0、1/3、2/3、以及1。而由图3可知,原来的激磁状态为状态0、状态2、状态4、状态6、以及状态8,而插入的四个激磁状态分别为状态1、状态3、状态5、以及状态7。其中,在状态1中,A相的激磁分量为1,而B相的激磁分量为1/6。在状态3中,A相的激磁分量为5/6,而B相的激磁分量为1/2。在状态5中,A相的激磁分量为1/2,而B相的激磁分量为5/6。在状态7中,A相的激磁分量为1/6,而B相的激磁分量为1。因此,图3的由A相至B相的激磁状态,可如表5所示

表5由上述可知,如果欲将公知的1/4步的定电流驱动电路提升为1/8步,必须额外提供1/6、1/2、以及5/6的激磁分量,但是由于其中的激磁分量1/6=1/2×1/3,所以额外提供的激磁分量可简化为1/2及5/6。而提供额外的激磁分量可通过分别将图1a及图1b中的电流检测回路108及电流检测回路116加以改良,而以切换电流检测回路的方式来达成。
接下来请参照图4a及图4b,其分别为根据本发明一较佳实施例的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路的A相及B相中的电流检测回路的示意图。在图4a中,电流检测电路40包括电路402、电路404、以及电阻R3a(406)。上述的电路402包括开关408及电阻R1a(410)。其中,开关408的输入端系耦接至感应电压A,并且以相位时脉信号S0a来控制开关408的导通与否。电阻R1a(410)的一端耦接至开关408的输出端,而电阻R1a(410)的另一端耦接至地。上述的电路404包括开关412及电阻R2a(414)。其中,开关412的输入端耦接至感应电压A,并且以相位时脉信号S1a来控制开关412的导通与否。电阻R2a(414)的一端耦接至开关412的输出端,而电阻R2a(414)的另一端耦接至地。而上述的电阻R3a(406)的一端耦接至感应电压A,而其另一端耦接至地。而在图4b中,电流检测电路42包括电路416、电路418、以及电阻R3b(420)。上述的电路416包括开关422及电阻R1b(424)。其中,开关422的输入端耦接至感应电压B,并且以相位时脉信号S0b来控制开关422的导通与否。电阻R1b(424)的一端系耦接至开关422的输出端,而电阻R1b(424)的另一端耦接至地。上述的电路418包括开关426及电阻R2b(428)。其中,开关426的输入端耦接至感应电压B,并且以相位时脉信号S1b来控制开关426的导通与否。电阻R2b(428)的一端耦接至开关426的输出端,而电阻R2b(428)的另一端耦接至地。而上述的电阻R3b(420)的一端耦接至感应电压B,而其另一端耦接至地。此外还要说明是,相位时脉信号S0a、相位时脉信号S1a、相位时脉信号S0b、以及相位时脉信号S1b由时脉产生器提供。当相位时脉信号S0a、相位时脉信号S1a、相位时脉信号S0b、以及相位时脉信号S1b为高电压准位(H)时,开关408、开关412、开关422、以及开关426会导通。而当相位时脉信号S0a、相位时脉信号S1a、相位时脉信号S0b、以及相位时脉信号S1b为低电压准位(L)时,开关408、开关412、开关422、以及开关426会关闭。
由上述可知,所需提供的额外激磁分量为1/2及5/6,而由于电流与电阻成反比,因此在图4a中,只要使R1a∥R2a∥R3a∶R2a∥R3a∶R3a=1∶1.2∶2=6∶3∶2,即可使A相提供1/2及5/6的激磁分量。在此较佳实施例中,R1a的电阻值为6R,R2a的电阻值为3R,R3a的电阻值为2R。同样地,在图4b中,只要使R1b∥R2b∥R3b∶R2b∥R3b∶R3b=6∶3∶2,即可使B相提供1/2及5/6的激磁分量。在此较佳实施例中,R1b的电阻值为6R,R2b的电阻值为3R,R3b的电阻值为2R。因此,可从上述的说明,而得知图3的激磁状态的真值表,请参照表6所示。

表6其中,I0a、I1a、I0b、以及I1b为公知的1/4步的定电流驱动电路的电流控制时序信号。而X表示忽视(do not care)。
由上述可知,本发明是以切换电流检测回路的方式,而将公知的1/4步的定电流驱动电路中的电流检测回路稍加改良,即可以较少的外加成本而使公知的1/4步的定电流驱动电路提升为1/8步。
综上所述,本发明将步进马达所使用的定电流驱动电中的电流检测电路加以改良,而以切换电流检测回路的方式来提升步进马达的微步精度,因此能使步进马达的运动更为平顺及提升分辨率,并且能有效地改善噪音及抖动。
权利要求
1.一种能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,具有多个相,每一该些相具有一电流检测电路,其特征是,该定电流驱动电路为该电流检测电路包括一第一电阻,具有一第一端点及一第二端点,其中该第一端点耦接至一感应电压,而该第二端点耦接至地;以及多组电路,每一该些电路包括一开关,具有一输入端及一输出端,其中该输入端耦接至该感应电压,并且以一相位时脉信号来控制该开关的导通与否;以及一第二电阻,具有一第三端点及一第四端点,其中该第三端点耦接至该输出端,而该第四端点耦接至地。
2.如权利要求1所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,该第一电阻及该第二电阻的电阻值可以调整。
3.如权利要求1所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,该相位时脉信号由一时脉产生器提供。
4.如权利要求3所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,当该相位时脉信号为高电压准位时,该开关导通。
5.如权利要求3所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,当该相位时脉信号为低电压准位时,该开关关闭。
6.如权利要求1所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,该感应电压由多个电流控制时序信号所控制。
7.如权利要求1所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,该感应电压控制该定电流驱动电路输出至该步进马达的一输出电流。
8.如权利要求1所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,该电流检测电路控制该定电流驱动电路输出至该步进马达的一输出电流。
9.如权利要求1所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,该定电流驱动电路以切换该电流检测电路的方式而提升该步进马达的微步精度。
10.如权利要求1所述的能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路,其特征是,该步进马达为一双极性步进马达。
全文摘要
一种能提升步进马达的微步精度的定电流驱动电路。本发明将步进马达所使用的定电流驱动电路中的电流检测电路加以改良,而以切换电流检测回路的方式来提升步进马达的微步精度,因此能使步进马达的运动更为平顺及提升分辨率,并且能有效地改善噪音及抖动。
文档编号H02P8/22GK1490930SQ0214627
公开日2004年4月21日 申请日期2002年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者张庆琳, 施振祥 申请人:力捷电脑股份有限公司

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