本發(fā)明涉及構(gòu)成H橋而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)：

專利文獻(xiàn)1公開了一種將再生電流與換向電流組合起來而將流向感性負(fù)載的開關(guān)電流變得適當(dāng)?shù)母行载?fù)載驅(qū)動(dòng)方法。

專利文獻(xiàn)1的段落0023記載了如下內(nèi)容，即：“利用四個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件和分別反向并聯(lián)于上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件的續(xù)流二極管來使電流沿正反兩方向在感性負(fù)載流動(dòng)的方式而構(gòu)成H橋電路，在進(jìn)行將電流從電源供給至上述感性負(fù)載的電流供給動(dòng)作時(shí)，將各半導(dǎo)體開關(guān)元件中的兩個(gè)形成為導(dǎo)通狀態(tài)，使電流相對(duì)于感性負(fù)載沿所希望的方向流動(dòng)，利用這樣的電流供給動(dòng)作，在感性負(fù)載流動(dòng)的電流變大，在其成為規(guī)定的基準(zhǔn)電流值以上的情況下，釋放積蓄于感性負(fù)載的能量，由此控制在感性負(fù)載流動(dòng)的電流”。

段落0024記載了如下內(nèi)容，即：“此時(shí)，能夠通過如下兩種動(dòng)作進(jìn)行控制：將半導(dǎo)體開關(guān)元件中的一個(gè)形成為導(dǎo)通狀態(tài)，利用積蓄于感性負(fù)載的能量，由該處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)元件與一個(gè)續(xù)流二極管形成閉合電流路徑，使電流在該閉合電流路徑流動(dòng)的動(dòng)作；以及將四個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件全部形成為切斷狀態(tài)，利用積蓄于感性負(fù)載的能量使電流在兩個(gè)續(xù)流二極管流動(dòng)來為電源充電的動(dòng)作“。

此外，前者的使電流在閉合電流路徑流動(dòng)的情況稱為換向動(dòng)作。

并且，專利文獻(xiàn)1的段落0026記載了如下內(nèi)容，即：“制定規(guī)定頻率的驅(qū)動(dòng)周期，通過該驅(qū)動(dòng)周期的開始使電流供給動(dòng)作開始，若在電流供給動(dòng)作中在感性負(fù)載流動(dòng)的電流成為規(guī)定值以上則結(jié)束電流供給動(dòng)作，釋放積蓄于上述感性負(fù)載的能量，此時(shí)，將從驅(qū)動(dòng)周期的開始起的規(guī)定期間作為電源再生期間，在將從電源再生期間的結(jié)束起直至上述驅(qū) 動(dòng)周期的結(jié)束作為換向期間時(shí)，在電流供給動(dòng)作結(jié)束后，在電源再生期間內(nèi)進(jìn)行電源再生動(dòng)作，在上述換向期間內(nèi)進(jìn)行換向動(dòng)作”。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平10-80194號(hào)公報(bào)

電機(jī)通過雙向(雙極)驅(qū)動(dòng)并切換相位來對(duì)多個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈通電而使它們進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)時(shí)，若同時(shí)將隔著線圈的電機(jī)供給電壓側(cè)(高側(cè))與地線側(cè)(低側(cè))的兩方的開關(guān)元件斷開，則由于儲(chǔ)存于線圈的能量會(huì)產(chǎn)生高電壓的回描脈沖(回掃)。

線圈電流在相位切換時(shí)成為最大。若產(chǎn)生回描脈沖，則由于ASIC(Application Specific Integrated Circuit：專用集成電路)的CMOS(Complementary MOS：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)制造工藝的寄生晶體管效果，線圈電流流出至地線，從而產(chǎn)生電力損失。由此ASIC發(fā)熱，高溫時(shí)的動(dòng)作被限制。

在回描脈沖產(chǎn)生的期間，若代替斷開所有開關(guān)元件而暫時(shí)接通高側(cè)開關(guān)元件，使向地線流出的電流以經(jīng)由該高側(cè)開關(guān)元件的方式換向，并回流至電機(jī)供給電源，則能夠減小電力損失。

但是因?yàn)榛孛杳}沖的產(chǎn)生時(shí)間是因電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)負(fù)載以及旋轉(zhuǎn)速度而變化的，所以很難根據(jù)電機(jī)動(dòng)作狀況管理適當(dāng)?shù)膿Q向時(shí)間。因此存在換向動(dòng)作的時(shí)間并非在最佳的情況下產(chǎn)生從而產(chǎn)生電力損失等的問題。

例如，在換向動(dòng)作的時(shí)間比回描脈沖的產(chǎn)生期間短的情況下，因?yàn)樵陂_關(guān)元件中流動(dòng)的電流經(jīng)由并聯(lián)的續(xù)流二極管而回流，所以產(chǎn)生電力損失。另一方面，在換向動(dòng)作的時(shí)間比回描脈沖的產(chǎn)生期間長(zhǎng)的情況下，因?yàn)楦行载?fù)載短路，所以作為電機(jī)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)而發(fā)揮作用，電機(jī)的速度控制變差，并且無法進(jìn)行用于在進(jìn)行了該控制后實(shí)施的失調(diào)檢測(cè)的反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定。

另外，可以通過在ASIC安裝散熱片、將基板尺寸大型化、增加銅的量等進(jìn)行散熱，從而來減小發(fā)熱的影響。但是，在該方法中存在基板或者框體尺寸大型化、成本增加的可能性。

可以通過在每個(gè)電機(jī)輸出端子追加外接二極管，以不影響寄生晶體管效果的方式使線圈電流回流至電機(jī)電源來減小電力損失。但是，即使是該方法，由于安裝部件件數(shù)與安裝面積的增加，也存在基板尺寸大型化、成本增加的可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明關(guān)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法，以使向地線流出的電流回流至電源來減少電力損失為課題。

為了解決上述的課題，本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置具有：H橋電路，其具有開關(guān)元件與續(xù)流二極管，通過半橋進(jìn)行組合而成，該半橋與設(shè)置在電機(jī)的至少兩個(gè)以上的電機(jī)線圈分別連接；電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其分別對(duì)各上述電機(jī)線圈的差動(dòng)電壓進(jìn)行檢測(cè)；控制機(jī)構(gòu)，其根據(jù)上述電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果而驅(qū)動(dòng)上述開關(guān)元件，對(duì)上述H橋電路指定如下模式中的任一種動(dòng)作模式，即：使流向上述電機(jī)線圈的電機(jī)電流增加的充電模式；使上述電機(jī)線圈的回描脈沖產(chǎn)生且能量損失高的高損失模式；相比上述高損失模式而損失較低的低損失模式；或者在上述電機(jī)線圈的回描脈沖的衰減后對(duì)電機(jī)線圈的反電動(dòng)勢(shì)的過零進(jìn)行檢測(cè)的自由模式。

上述控制機(jī)構(gòu)若將上述H橋電路切換為上述充電模式，并檢測(cè)到與上述H橋電路的前一個(gè)的相位的H橋電路連接的電機(jī)線圈的反電動(dòng)勢(shì)過零，則將上述H橋電路切換為上述高損失模式，在經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后將上述H橋電路切換為上述低損失模式，若檢測(cè)到與上述H橋電路連接的電機(jī)線圈的差動(dòng)電壓小于規(guī)定電壓，則將上述H橋電路切換為上述自由模式。

其他的機(jī)構(gòu)在用于實(shí)施發(fā)明的方式中說明。

根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方法能夠使向地線流出的電流回流至電源，從而減少電力損失。

附圖說明

圖1是第1實(shí)施方式以及比較例的電機(jī)控制系統(tǒng)的整體框圖。

圖2是第1實(shí)施方式以及比較例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的詳細(xì)框圖。

圖3是第1實(shí)施方式的H橋電路的動(dòng)作模式的說明圖。

圖4是變形例的H橋電路20的低損失模式的說明圖。

圖5是對(duì)H橋電路的X相與Y相的換向順序進(jìn)行說明的波形圖。

圖6是H橋電路的X相的各部電壓與電流的波形圖。

圖7是表示第1實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。

圖8是表示第1實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

圖9是比較例的H橋電路的動(dòng)作模式的說明圖。

圖10是對(duì)比較例的H橋電路的X相與Y相的換向順序進(jìn)行說明的波形圖。

圖11是表示比較例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。

圖12是表示比較例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

圖13是第2實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的線圈、開關(guān)元件以及其周邊部分的詳細(xì)圖。

附圖標(biāo)記說明：

2、4、6、8…開關(guān)元件；12、14、16、18…二極管；20、20X、20Y…H橋電路；100…電機(jī)控制裝置(電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的一個(gè)例子)；101…CPU；107…橋控制部；110…橋控制電路；113…PWM信號(hào)發(fā)生器；117…A/D轉(zhuǎn)換器；118…BEMF檢測(cè)部；120…電機(jī)；122YP、122XN、122YN、122XP…定子；124…線圈；126…轉(zhuǎn)子；140…直流電源；142…地線。

具體實(shí)施方式

以下，參照各圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。

《第1實(shí)施方式與比較例共用的構(gòu)成》

圖1是第1實(shí)施方式以及比較例的電機(jī)控制系統(tǒng)的整體框圖。

在圖1中，電機(jī)120為雙極型二相步進(jìn)電機(jī)，其具有：轉(zhuǎn)子126，該轉(zhuǎn)子126具有永磁鐵并被設(shè)置為能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；定子，其設(shè)置于環(huán)繞轉(zhuǎn)子126的周圍方向的4等分位置。這些定子包括X相的定子122XP、122XN以及Y相的定子122YP、122YN。這些定子分別卷繞有繞線。卷繞于定子122YP、122YN的繞線以串聯(lián)的方式連接，將兩繞線合稱為“線圈124Y”。同樣，卷繞于定子122XP、122XN的繞線以串聯(lián)的方式連接，將兩繞線合稱為“線圈124X”。

上位裝置130輸出指示電機(jī)120的旋轉(zhuǎn)速度的速度指示信號(hào)。電機(jī)控制裝置100根據(jù)該速度指示信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)120。電機(jī)控制裝置100設(shè)置有H橋電路20X、20Y，分別對(duì)線圈124X、124Y外加X相的電壓VMX與Y相的電壓VMY。

X相的線圈124X的一端為端子Mout0，另一端為端子Mout1。X相的電壓VMX是端子Mout1的電壓與端子Mout0的電壓之差。X相的線圈電流IMX以從端子Mout0向端子Mout1的方向?yàn)檎?/p>

另外，Y相的線圈124Y的一端為端子Mout2，另一端為端子Mout3。Y相的電壓VMY是端子Mout3的電壓與端子Mout2的電壓之差。Y相的線圈電流IMY以從端子Mout2向端子Mout3的方向?yàn)檎?/p>

圖2是第1實(shí)施方式以及比較例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的詳細(xì)框圖。

接下來，參照?qǐng)D2，對(duì)電機(jī)控制裝置100進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，圖1示出了兩系統(tǒng)的線圈124X、124Y與兩系統(tǒng)的H橋電路20X、20Y，但是在圖2中，作為代表而示出一系統(tǒng)的線圈124與一系統(tǒng)的H橋電路20。

設(shè)置于電機(jī)控制裝置100的內(nèi)部的CPU(Central Processing Unit： 中央處理器)101基于被存儲(chǔ)在ROM(Read Only Memory：只讀存儲(chǔ)器)103的控制程序，經(jīng)由總線106對(duì)各部進(jìn)行控制。RAM(Random Access Memory：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)102作為CPU101的工作存儲(chǔ)器而被使用。計(jì)時(shí)器104在CPU101的控制下，測(cè)定從重置的時(shí)間開始的經(jīng)過時(shí)間。I/O端口105在圖1所示的上位裝置130與其他外部裝置之間輸入輸出信號(hào)。橋控制部107基于來自CPU101的指示而對(duì)橋控制電路110的各部進(jìn)行控制。

這里，橋控制電路110構(gòu)成為一體的集成電路。在其內(nèi)部，PWM信號(hào)發(fā)生器113基于由橋控制部107的控制來生成PWM信號(hào)并供給至H橋電路20。H橋電路20包括由FET(Field-Effect Transistor：場(chǎng)效應(yīng)晶體管)構(gòu)成的開關(guān)元件2、4、6、8，所謂的PWM信號(hào)是指作為柵極電壓外加于上述開關(guān)元件2、4、6、8的開/關(guān)信號(hào)。此外，在圖中，上述開關(guān)元件2、4、6、8的下側(cè)的端子成為源端，上側(cè)的端子成為漏極端。

開關(guān)元件2、4以串聯(lián)的方式連接，相對(duì)于該串聯(lián)電路而連接有直流電源140以及地線142，外加規(guī)定的電源電壓MVdd。同樣地，開關(guān)元件6、8也以串聯(lián)的方式連接，相對(duì)于該串聯(lián)電路而外加有電源電壓MVdd。二極管12、14、16、18為回流用的二極管(續(xù)流二極管)，相對(duì)于開關(guān)元件2、4、6、8以并聯(lián)的方式連接。

開關(guān)元件2、4的連接點(diǎn)的電壓VMout0被外加于電機(jī)120的線圈124X的一端。另外，開關(guān)元件6、8的連接點(diǎn)的電壓VMout1被外加于線圈124的另一端。因此線圈124被外加有作為兩者之差的電機(jī)電壓VM(＝電壓VMout0-VMout1)。所謂該電機(jī)電壓VM，實(shí)際上是圖1所示的X相的電壓VMX以及Y相的電壓VMY。此外，Y相的線圈124Y的一端外加有電壓VMout2，Y相的線圈124Y的另一端外加有電壓VMout3。

另外，電壓VMout0、VMout1也被供給至A/D轉(zhuǎn)換器117與BEMF(反電動(dòng)勢(shì))檢測(cè)部118。該A/D轉(zhuǎn)換器117在第1實(shí)施方式中作為檢測(cè)電機(jī)線圈的差動(dòng)電壓的電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)而被使用。BEMF檢測(cè)部118為過零檢測(cè)機(jī)構(gòu)，在電機(jī)電壓VM為反電動(dòng)勢(shì)的情況下，即在沒有由H橋電路20外加電壓的期間，根據(jù)電壓方向的切換(過零)而輸出標(biāo)志 ZC。A/D轉(zhuǎn)換器117基于電壓VMout0、VMout1來測(cè)定線圈124的反電動(dòng)勢(shì)Vbemf并輸出。該反電動(dòng)勢(shì)Vbemf用于進(jìn)行失調(diào)檢測(cè)。

《比較例的動(dòng)作》

圖9(a)～(c)是比較例的H橋電路20的動(dòng)作模式的說明圖。

圖9(a)是表示通電期間的H橋電路20的動(dòng)作的圖。

在使電機(jī)電流在線圈124通電的情況下，將傾斜對(duì)置的兩個(gè)開關(guān)元件設(shè)置為連通狀態(tài)。在圖示的例子中，開關(guān)元件4、6為連通狀態(tài)，開關(guān)元件2、8為斷開狀態(tài)。在該狀態(tài)下，電機(jī)電流經(jīng)由開關(guān)元件6、線圈124、開關(guān)元件4，沿粗實(shí)線表示的方向流動(dòng)。將該動(dòng)作期間稱為“通電期間”，將該動(dòng)作模式稱為“充電模式”。

然而，即使斷開任一開關(guān)元件的柵極電壓，由于該開關(guān)元件的寄生電容，該開關(guān)元件也會(huì)暫時(shí)停留在連通狀態(tài)。因此，若將傾斜對(duì)置的一方的開關(guān)元件4、6從連通切換為斷開，同時(shí)將傾斜對(duì)置的另一方的開關(guān)元件2、8從斷開切換為連通，則串聯(lián)的開關(guān)元件2、4在瞬間成為連通狀態(tài)并且貫通。由此，直流電源140與地線142之間短路，開關(guān)元件2、4被破壞。開關(guān)元件6、8也相同。為了防止這樣的情況，H橋電路20在“充電模式”之后，被設(shè)置為圖9(b)所示的“高損失模式”。

即，若從圖9(a)所示的充電模式起，將開關(guān)元件2、8保持為斷開狀態(tài)，將開關(guān)元件4、6設(shè)置為斷開狀態(tài)，則變化為圖9(b)的高損失模式。將H橋電路20在高損失模式下動(dòng)作的期間稱為“高損失期間”。

圖9(b)是表示高損失期間的H橋電路20的動(dòng)作的圖。

在高損失模式下，H橋電路20將開關(guān)元件2、4、6、8全部斷開。此時(shí)，利用儲(chǔ)存于線圈124的能量，電流經(jīng)由二極管18、線圈124、二極管12而沿粗實(shí)線表示的方向流動(dòng)。即，利用積蓄于線圈124的能量，電流在閉合電路流動(dòng)，上述閉合電路由粗實(shí)線表示的位于電機(jī)電流流動(dòng)方向側(cè)的高側(cè)的二極管12與位于粗實(shí)線表示的電機(jī)電流流動(dòng)方向的相反一側(cè)的低側(cè)的二極管18形成。該高損失模式產(chǎn)生與二極管12、18各自的正方向電壓下降Vf相對(duì)應(yīng)的電力損失。并且，若利用CMOS工藝 構(gòu)成該H橋電路20，則具有在高損失模式下由于寄生晶體管效果，電流流出至地線142并且發(fā)熱，能量損失進(jìn)一步變大的問題。

若從圖9(b)所示的高損失模式起，線圈124充分地釋放出能量，則電流不流動(dòng)，變化為圖9(c)所示的“自由模式”。

圖9(c)是表示自由期間的H橋電路20的動(dòng)作的圖。

在自由模式中，H橋電路20將開關(guān)元件2、4、6、8全部斷開。此時(shí)儲(chǔ)存于線圈124的能量被釋放出。在該自由模式，線圈124出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)。橋控制電路110在自由期間檢測(cè)電機(jī)120的反電動(dòng)勢(shì)的過零，從而向接下來的象限轉(zhuǎn)移。

圖10是對(duì)H橋電路20的X相與Y相的換向順序進(jìn)行說明的波形圖。

圖10的波形圖示出了X相的電壓VMout0和VMout1、X相的動(dòng)作模式、Y相的電壓VMout2和VMout3、Y相的動(dòng)作模式、X相的電壓VMX以及線圈電流IMX、Y相的電壓VMY以及線圈電流IMY。

比較例的電機(jī)控制裝置100利用與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓和負(fù)載相對(duì)應(yīng)的一相勵(lì)磁來驅(qū)動(dòng)電機(jī)120。電機(jī)120利用四個(gè)相位(象限)構(gòu)成一個(gè)電角度并且旋轉(zhuǎn)。在某象限，若X相成為通電期間(參照?qǐng)D9(a))，則Y相在高損失期間(參照?qǐng)D9(b))后成為自由期間(參照?qǐng)D9(c))。

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓高的情況下，或者在負(fù)載小的情況下，電機(jī)120的旋轉(zhuǎn)速度變快，線圈124的最大電流變小。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載小的情況下，回描脈沖的時(shí)間變短。反電動(dòng)勢(shì)為在各相的自由期間產(chǎn)生的電壓。若電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度快，則該反電動(dòng)勢(shì)高，在停止時(shí)成為0[V]，并且能夠用于失調(diào)檢測(cè)。

《第一象限》

在圖10中，第一象限為從時(shí)刻t111至?xí)r刻t121為止的期間。在該第一象限，X相的H橋電路20X在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20X的端子Mout0側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件6與端子Mout1側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件4成為連通狀態(tài)。由此端子Mout0與直流電源140導(dǎo)通，被外 加電源電壓MVdd，端子Mout1與地線142導(dǎo)通，成為0[V]。X相的電壓VMX成為(－MVdd)，X相的線圈電流IMX從端子Mout0朝端子Mout1的方向流動(dòng)，并且電流的絕對(duì)值逐漸增加。

在第一象限，Y相的H橋電路20Y所有的開關(guān)元件為斷開狀態(tài)，從時(shí)刻t111至?xí)r刻t112為止在高損失模式下動(dòng)作，時(shí)刻t112之后在自由模式下動(dòng)作。此外，在圖10中，將高損失模式省略記載為“K”。

Y相的電壓VMY在時(shí)刻t111之后因回描脈沖而成為(－MVdd－2Vf)以下，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMY在時(shí)刻t112緊前急劇增加并且過零，在達(dá)到規(guī)定電壓之后緩慢減少，在時(shí)刻t121再次過零。Y相的線圈電流IMY在時(shí)刻t111緊后從端子Mout3朝端子Mout2的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t112緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t121。

《第二象限》

第二象限為從時(shí)刻t121至?xí)r刻t131為止的期間。在該第二象限，X相的H橋電路20X所有的開關(guān)元件2、4、6、8為斷開狀態(tài)，從時(shí)刻t121至?xí)r刻t122為止在高損失模式下動(dòng)作，時(shí)刻t122之后在自由模式下動(dòng)作。

X相的電壓VMX在時(shí)刻t121緊后因回描脈沖而成為(+MVdd+2Vf)以上，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMX在時(shí)刻t122緊前急劇減少并且過零，在減少至規(guī)定電壓后緩慢增加，在時(shí)刻t131再次過零。X相的線圈電流IMX在時(shí)刻t121緊后從端子Mout0朝端子Mout1的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t122緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t131。

在第二象限，Y相的H橋電路20Y在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20Y的端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件與端子Mout3側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件成為連通狀態(tài)。由此端子Mout2與直流電源140導(dǎo)通，被外加電源電壓MVdd，端子Mout3與地線142導(dǎo)通，成為0[V]。

Y相的電壓VMY被外加(－MVdd)的電壓，Y相的線圈電流IMY從端子Mout2朝端子Mout3的方向流動(dòng)，并且其電流的絕對(duì)值逐漸增 加。

《第三象限》

第三象限為從時(shí)刻t131至?xí)r刻t141為止的期間。在該第三象限，X相的H橋電路20X在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20X的端子Mout1側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件2與端子Mout0側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件8成為連通狀態(tài)。由此端子Mout1與直流電源140導(dǎo)通，被外加電源電壓MVdd，端子Mout0與地線142導(dǎo)通，外加電壓成為0[V]。X相的電壓VMX成為(+MVdd)，X相的線圈電流IMX從端子Mout1朝端子Mout0的方向流動(dòng)，并且電流的絕對(duì)值逐漸增加。

在第三象限，Y相的H橋電路20Y所有的開關(guān)元件為斷開狀態(tài)，從時(shí)刻t131至?xí)r刻t132為止在高損失模式下動(dòng)作，時(shí)刻t132之后在自由模式下動(dòng)作。

Y相的電壓VMY在時(shí)刻t131之后因回描脈沖而成為(+MVdd+2Vf)以上，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMY在時(shí)刻t132之前急劇減少并且過零，在達(dá)到規(guī)定電壓后緩慢增加，在時(shí)刻t141再次過零。Y相的線圈電流IMY在時(shí)刻t131緊后從端子Mout2朝端子Mout3的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t132緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t141。

《第四象限》

第四象限為從時(shí)刻t141至?xí)r刻t151為止的期間。在該第四象限，X相的H橋電路20X所有的開關(guān)元件2、4、6、8為斷開狀態(tài)，從時(shí)刻t141至?xí)r刻t142為止在高損失模式下動(dòng)作，時(shí)刻t142之后在自由模式下動(dòng)作。

X相的電壓VMX在時(shí)刻t141之后因回描脈沖而成為(－MVdd－2Vf)以下，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMX在時(shí)刻t142緊前急劇增加并且過零，在增加至規(guī)定電壓后緩慢減少，在時(shí)刻t151再次過零。X相的線圈電流IMX在時(shí)刻t141緊后從端子Mout1朝端子Mout0的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t142緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t151。

在第四象限，Y相的H橋電路20Y在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20Y的端子Mout3側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件與端子Mout2側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件成為連通狀態(tài)。由此端子Mout3與直流電源140導(dǎo)通，被外加電源電壓MVdd，端子Mout2與地線142導(dǎo)通，成為0[V]。

Y相的電壓VMY成為(+MVdd)，Y相的線圈電流IMY從端子Mout3朝端子Mout2的方向流動(dòng)，其電流的絕對(duì)值逐漸增加。

以下，重復(fù)從第一象限至第四象限的波形，電機(jī)120旋轉(zhuǎn)。此外，時(shí)刻t151之后的第一象限的X相動(dòng)作模式為充電模式，在圖10中省略記載為“C”。

《電力損失的計(jì)算》

通電期間的電力損失P_on能夠利用以下的公式(1)算出。

【數(shù)學(xué)式1】

P_on＝I_rms²×(R_dsH+R_dsL)…(1)

其中，P_on：通電期間的電力損失

I_rms：線圈電流的有效值

R_dsH：高側(cè)開關(guān)元件的漏極源間導(dǎo)通電阻

R_dsL：低側(cè)開關(guān)元件的漏極源間導(dǎo)通電阻

高損失期間的電力損失P_off1由于寄生晶體管效果而不向直流電源140回流，在全部的電流流出至地線142的情況下，能夠利用以下的公式(2)算出。

【數(shù)學(xué)式2】

$P_{off1}=\left(\right(\frac{I_{peak}}{2}\×V_f)+(\frac{I_{peak}}{2}\×\left({\mathrm{MV}}_{dd}+V_f\right)\left)\right)\×D_{fly}...\left(2\right)$

其中，P_off1：高損失期間的電力損失

I_peak：最大線圈電流

V_f：二極管的正方向下降電壓

D_fly：每象限的高損失時(shí)間比率

因?yàn)樵谧杂善陂g電流幾乎不向線圈124流動(dòng)，所以沒有電力損失。該二相步進(jìn)電機(jī)的一電角度的電力損失P能夠利用以下的公式(3)算出。

【數(shù)學(xué)式3】

P＝(P_on+P_off1)×4…(3)

其中，P：步進(jìn)電機(jī)的一電角度的電力損失

如公式(1)至公式(3)所示，電力損失P受到電源電壓MVdd、線圈電流與高損失時(shí)間比率很大影響。因此，由于寄生晶體管效果的影響，會(huì)產(chǎn)生很大的電力損失。

圖11是表示比較例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。此外流程圖所示的八角形的附圖符號(hào)表示H橋電路20X、20Y的狀態(tài)。

X相從通電期間起開始第一象限。橋控制電路110在X相的H橋電路20X連通端子Mout0側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件4(步驟S30)。由此，X相的H橋電路20X進(jìn)行第一象限的通電。此時(shí)，電壓VMout0與電壓VMout1之差成為電源電壓MVdd(步驟S31)。電流從端子Mout0向端子Mout1流動(dòng)，電機(jī)120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMX的絕對(duì)值逐漸增大。

這里，若Y相的電壓VMY的反電動(dòng)勢(shì)過零(步驟S32→是)，則斷開X相的端子Mout0側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件4(步驟S33)，X相轉(zhuǎn)移為高損失期間。由此電壓VMout0與電壓VMout1相等(步驟S34)，結(jié)束第一象限。

《第一象限的Y相的動(dòng)作》

在第一象限，Y相的H橋電路20Y成為回描電壓與反電動(dòng)勢(shì)相抵的電壓波形。第一象限的最初利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，但是同時(shí)，由于在緊前的第四象限的最后斷開全部的開關(guān)元件的影響，在緊前的通電的相反方向產(chǎn)生線圈124Y的回描電壓，轉(zhuǎn)移為高損失期間。由于該回描電壓，電壓VMout2成為電源電壓MVdd與二極管的正方向電壓下降Vf之和以上，并且電壓VMout3成為二極管的正方向電壓下降Vf以下。

因此，形成從地線142起經(jīng)由線圈124Y回流至直流電源140的電流路徑，線圈電流IMY的絕對(duì)值高速衰減直至0[mA]，回描電壓消除。Y相的H橋電路20Y由于回描電壓的消除而轉(zhuǎn)移為自由期間。由此，在端子Mout2與端子Mout3之間出現(xiàn)因電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)。在Y相的電壓VMY的反電動(dòng)勢(shì)過零時(shí)，進(jìn)行上述的步驟S32的處理，第一象限結(jié)束。

圖12是表示比較例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

在第二象限，X相的H橋電路20X成為回描電壓與反電動(dòng)勢(shì)相抵的電壓波形。第二象限的最初利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，但是同時(shí)，由于在其緊的第一象限的最后斷開全部的開關(guān)元件的影響，在緊前的通電的相反方向產(chǎn)生回描電壓，轉(zhuǎn)移為高損失期間。

在第二象限的最初，X相的H橋電路20X的電壓VMout0與電壓VMout1相等(步驟S40)。其后，儲(chǔ)存于線圈124X的能量被釋放，在端子Mout0產(chǎn)生回描電壓(步驟S41)。

由于X相的回描電壓，電壓VMout0成為電源電壓MVdd與二極管12的正方向電壓下降Vf之和以上，并且電壓VMout1成為二極管18的正方向電壓下降Vf以下。因此，形成從地線142起經(jīng)由二極管18、線圈124X、二極管12而回流至直流電源140的電流路徑，線圈電流IMX的絕對(duì)值高速衰減直至0[mA]。X相的H橋電路20X由于回描電壓的消除而電壓VMX再次過零(步驟S42→是)，轉(zhuǎn)移為自由期間。

在自由期間，在端子Mout1與端子Mout0之間出現(xiàn)因電機(jī)旋轉(zhuǎn)而 產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)(步驟S43)。由于X相的電壓VMX的反電動(dòng)勢(shì)的過零(步驟S44→是)，第二象限結(jié)束。

《第二象限的Y相的動(dòng)作》

在第二象限，Y相的H橋電路20Y進(jìn)行相當(dāng)于圖11的X相的動(dòng)作的動(dòng)作。換句話說，Y相的H橋電路20Y連通端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件(相當(dāng)于圖11的步驟S30)，從而進(jìn)行通電。電壓VMout2與電壓VMout3之差成為電壓MVdd(相當(dāng)于圖11的步驟S31)。此時(shí)電流從端子Mout2流向端子Mout3，電機(jī)120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMY的絕對(duì)值逐漸增大。

這里，若X相的電壓VMX的反電動(dòng)勢(shì)過零(相當(dāng)于圖11的步驟S32→是)，則斷開Y相的端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件連通(相當(dāng)于圖11的步驟S33)，Y相轉(zhuǎn)移為高損失期間。由此電壓VMout2與電壓VMout3相等(相當(dāng)于圖11的步驟S34)，結(jié)束第二象限。

《第1實(shí)施方式的動(dòng)作》

圖3(a)～(d)是第1實(shí)施方式的H橋電路20的動(dòng)作模式的說明圖。

圖3(a)是表示通電期間的H橋電路20的動(dòng)作的圖，與圖9(a)所示的H橋電路20的動(dòng)作相同。此時(shí)H橋電路20在充電模式下動(dòng)作，并且在通電期間之后，與比較例相同，轉(zhuǎn)移為圖3(b)所示的高損失期間。

圖3(b)是表示高損失期間的H橋電路20的動(dòng)作的圖，與圖9(b)所示的H橋電路20的高損失模式的動(dòng)作相同。比較例的H橋電路20在回描電壓產(chǎn)生中維持高損失模式。然而，第1實(shí)施方式的H橋電路20若經(jīng)過規(guī)定時(shí)間，則開關(guān)元件2從斷開切換至連通，變化為圖3(c)所示的低損失模式。

圖3(c)是表示回描對(duì)應(yīng)期間中的H橋電路20的動(dòng)作的圖。

此時(shí)，利用儲(chǔ)存于線圈124的能量，電流經(jīng)由二極管18、線圈124、 開關(guān)元件2，沿粗實(shí)線表示的方向流動(dòng)。即，將位于粗實(shí)線表示的電機(jī)電流流動(dòng)方向一側(cè)的高側(cè)的開關(guān)元件2形成為導(dǎo)通狀態(tài)，利用積蓄于電機(jī)線圈124的能量，使電流在閉合電路流動(dòng)，上述閉合電路由處于導(dǎo)通狀態(tài)的高側(cè)的開關(guān)元件2與位于粗實(shí)線表示的電機(jī)電流流動(dòng)方向的相反的一側(cè)的低側(cè)的二極管18形成。在圖3(c)的回描對(duì)應(yīng)期間，僅有與二極管18的正方向電壓下降Vf相對(duì)應(yīng)的電力損失，由于電力損失低于高損失模式，所以作為別稱也稱為“低損失模式”。第1實(shí)施方式的H橋電路20即使在由CMOS制造工藝構(gòu)成的情況下，由于寄生晶體管效果，電流不會(huì)流出至地線142并且發(fā)熱，能夠進(jìn)一步防止能量的損失。

另外，從圖3(c)的狀態(tài)起，若線圈124充分地釋放出能量，則電流不流動(dòng)，轉(zhuǎn)移為圖3(d)的狀態(tài)。將該動(dòng)作期間稱為“自由期間”，將該動(dòng)作模式稱為“自由模式”。

圖3(d)是表示自由期間的H橋電路20的動(dòng)作的圖，與圖9(c)所示的H橋電路20的動(dòng)作相同。在該自由期間，若檢測(cè)到電機(jī)120的反電動(dòng)勢(shì)的過零，則H橋電路20再次轉(zhuǎn)移為圖3(a)所示的通電期間。

圖4是變形例的H橋電路20的低損失模式的說明圖。

在第1變形例，在從圖3(b)的高損失模式變化為圖3(c)的低損失模式期間，向圖4的低損失模式變化規(guī)定期間。在圖4所示的變形例的低損失模式中，除了開關(guān)元件2，開關(guān)元件8也被從斷開切換至連通。此時(shí)利用儲(chǔ)存于線圈124的能量，電流經(jīng)由開關(guān)元件8、線圈124、開關(guān)元件2而沿粗實(shí)線表示的方向流動(dòng)。在變形例的回描對(duì)應(yīng)期間，電力損失與圖3(c)的低損失模式相比變得更低。變形例的H橋電路20即使在由CMOS制造工藝構(gòu)成的情況下，由于寄生晶體管效果，電流不會(huì)流出至地線142并且發(fā)熱，能夠進(jìn)一步防止能量的損失。另外，在第2變形例中，代替圖3(c)的低損失模式，變化為圖4的低損失模式。即，在第2變形例中，從圖3(b)的高損失模式變化為圖4的低損失模式。

圖5是對(duì)H橋電路20的X相與Y相的換向順序進(jìn)行說明的波形圖。

圖5的波形圖與圖10相同，示出了X相的電壓VMout0和VMout1、 X相的動(dòng)作模式、Y相的電壓VMout2和VMout3、Y相的動(dòng)作模式、X相的電壓VMX以及線圈電流IMX、Y相的電壓VMY以及線圈電流IMY。此外，X相的電壓VMout0和VMout1、以及Y相的電壓VMout2和VMout3以簡(jiǎn)要的波形表示，X相的電壓VMX以及線圈電流IMX、Y相的電壓VMY以及線圈電流IMY以示波器的波形表示。

第1實(shí)施方式的電機(jī)控制裝置100與比較例相同，利用與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓和負(fù)載相對(duì)應(yīng)的一相勵(lì)磁來驅(qū)動(dòng)電機(jī)120。電機(jī)120利用四個(gè)相位(象限)構(gòu)成一個(gè)電角度并且旋轉(zhuǎn)。在某象限，若X相為通電期間(參照?qǐng)D3(a))，則Y相經(jīng)由高損失期間(參照?qǐng)D3(b))成為回描對(duì)應(yīng)期間(參照?qǐng)D3(c))，之后成為自由期間(參照?qǐng)D3(d))。

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓高的情況下，或者在負(fù)載小的情況下，電機(jī)120的旋轉(zhuǎn)速度變快，線圈124的最大電流變小。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載小的情況下，回描脈沖的時(shí)間變短。反電動(dòng)勢(shì)是在各相的自由期間產(chǎn)生的電壓。若電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度快，則該反電動(dòng)勢(shì)高，在停止時(shí)成為0[V]，并且能夠用于失調(diào)檢測(cè)。

《第一象限》

在圖5中，第一象限為從時(shí)刻t11至?xí)r刻t21為止的期間。在該第一象限，X相的H橋電路20X在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20X的端子Mout0側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件6與端子Mout1側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件4成為連通狀態(tài)。由此，端子Mout0與直流電源140導(dǎo)通，被外加電源電壓MVdd，端子Mout1與地線142導(dǎo)通，成為0[V]。X相的電壓VMX成為(－MVdd)，X相的線圈電流IMX從端子Mout0朝端子Mout1的方向流動(dòng)，并且電流的絕對(duì)值逐漸增加。

在第一象限，Y相的H橋電路20Y所有的開關(guān)元件為斷開狀態(tài)，在時(shí)刻t11后的短時(shí)間內(nèi)，在高損失模式下動(dòng)作后，以低損失模式動(dòng)作直至?xí)r刻t12，時(shí)刻t12之后在自由模式下動(dòng)作。此外，在圖5中省略高損失模式，并且將低損失模式省略記載為“T”。

在該回描對(duì)應(yīng)期間，橋控制電路110與H橋電路20Y配合回描脈沖的產(chǎn)生，將產(chǎn)生回描脈沖的端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件連通， 該脈沖的電流向直流電源140流動(dòng)。并且橋控制電路110利用A/D轉(zhuǎn)換器117對(duì)端子Mout2與端子Mout3之間的回描電壓周期性地進(jìn)行檢測(cè)，若回描電壓小于電源電壓MVdd與二極管的正方向電壓下降Vf之和，則斷開端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件。該A/D轉(zhuǎn)換器117在失調(diào)檢測(cè)用中也用于對(duì)線圈124的差動(dòng)電壓進(jìn)行測(cè)定。利用這樣的控制方式，根據(jù)供給至電機(jī)120的電源電壓MVdd、負(fù)載等的動(dòng)作狀況，能夠進(jìn)行最佳的電力損失應(yīng)對(duì)。

Y相的電壓VMY在時(shí)刻t11緊后因回描脈沖而成為(－MVdd－2Vf)以下，并且被二極管鉗位，其后通過向低損失模式的切換而成為(－MVdd－Vf)以下，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMY在時(shí)刻t12緊前急劇增加并且過零，在達(dá)到規(guī)定電壓之后緩慢減少，在時(shí)刻t21再次過零。Y相的線圈電流IMY在時(shí)刻t11僅后從端子Mout3朝端子Mout2的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t12緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t21。

在該回描對(duì)應(yīng)期間的結(jié)束時(shí)，在開關(guān)元件的斷開延遲的情況下，隔著線圈的兩方的電壓利用供給至電機(jī)120的電源電壓MVdd而被平衡化，存在電壓波形散亂的可能性。電流I與回描脈沖的峰值時(shí)相比大幅度地衰減，但是通過供給至電機(jī)120的電源電壓MVdd被外加于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的相反方向，從而作為電機(jī)旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)而發(fā)揮作用。這能夠通過縮短A/D轉(zhuǎn)換器117的取樣周期來應(yīng)對(duì)。

《第二象限》

第二象限為從時(shí)刻t21至?xí)r刻t31為止的期間。在該第二象限，X相的H橋電路20X所有的開關(guān)元件2、4、6、8為斷開狀態(tài)，在時(shí)刻t21后的短時(shí)間內(nèi)，在高損失模式下動(dòng)作后，以低損失模式動(dòng)作直至?xí)r刻t22位置，時(shí)刻t22之后在自由模式下動(dòng)作。

X相的電壓VMX在時(shí)刻t21緊后因回描脈沖而成為(+MVdd+2Vf)以上，并且被二極管鉗位，其后通過向低損失模式的切換而成為(+MVdd+Vf)以上，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMX在時(shí)刻t22緊前急劇減少并且過零，減少至規(guī)定電壓后緩慢增加，在時(shí)刻t31再次過零。X相的線圈電流IMX在時(shí)刻t21緊后從端 子Mout0朝端子Mout1的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t22緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t31。

在第二象限，Y相的H橋電路20Y在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20Y的端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件與端子Mout3側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件成為連通狀態(tài)。由此端子Mout2與直流電源140導(dǎo)通，被外加電源電壓MVdd，端子Mout3與地線142導(dǎo)通，成為0[V]。

Y相的電壓VMY成為(－MVdd)，Y相的線圈電流IMY從端子Mout2朝端子Mout3的方向流動(dòng)，并且其電流的絕對(duì)值逐漸增加。

《第三象限》

第三象限為從時(shí)刻t31至?xí)r刻t41為止的期間。在該第三象限，X相的H橋電路20X在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20X的端子Mout1側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件2與端子Mout0側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件8成為連通狀態(tài)。由此端子Mout1與直流電源140導(dǎo)通，被外加電源電壓MVdd，端子Mout0與地線142導(dǎo)通，外加電壓成為0[V]。X相的電壓VMX成為(+MVdd)，X相的線圈電流IMX從端子Mout1朝端子Mout0的方向流動(dòng)，并且電流的絕對(duì)值逐漸增加。

在第三象限，Y相的H橋電路20Y所有的開關(guān)元件為斷開狀態(tài)，在時(shí)刻t31之后的短時(shí)間內(nèi)，在高損失模式下動(dòng)作后，以低損失模式動(dòng)作直至?xí)r刻t32，時(shí)刻t32之后在自由模式下動(dòng)作。

Y相的電壓VMY在時(shí)刻t31緊后因回描脈沖而成為(+MVdd+2Vf)以上，并且被二極管鉗位，其后通過向低損失模式的切換而成為(+MVdd+Vf)以上，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMY在時(shí)刻t32緊前急劇減少并且過零，在達(dá)到規(guī)定電壓后緩慢增加，在時(shí)刻t41再次過零。Y相的線圈電流IMY在時(shí)刻t31緊后從端子Mout2朝端子Mout3的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t32緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t41。

《第四象限》

第四象限為從時(shí)刻t41至?xí)r刻t51位置的期間。在該第四象限，X 相的H橋電路20X所有的開關(guān)元件2、4、6、8為斷開狀態(tài)，在時(shí)刻t41之后的短時(shí)間內(nèi)，在高損失模式下動(dòng)作后，以低損失模式動(dòng)作直至?xí)r刻t42，時(shí)刻t42之后在自由模式下動(dòng)作。

X相的電壓VMX在時(shí)刻t41緊后因回描脈沖而成為(－MVdd－2Vf)以下，并且被二極管鉗位，其后通過向低損失模式的切換而成為(+MVdd+Vf)以上，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMX在時(shí)刻t42之前急劇增加并且過零，在增加至規(guī)定電壓后緩慢減少，在時(shí)刻t51再次過零。X相的線圈電流IMX在時(shí)刻t41緊后從端子Mout1朝端子Mout0的方向流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t42緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t51。

在第四象限，Y相的H橋電路20Y在充電模式下動(dòng)作。此時(shí)H橋電路20Y的端子Mout3側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件與端子Mout2側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件成為連通狀態(tài)。由此端子Mout3與直流電源140導(dǎo)通，被外加電源電壓MVdd，端子Mout2與地線142導(dǎo)通，成為0[V]。

Y相的電壓VMY成為(+MVdd)，Y相的線圈電流IMY從端子Mout3朝端子Mout2的方向流動(dòng)，并且其電流的絕對(duì)值逐漸增加。

以下，重復(fù)從第一象限至第四象限的波形，并且電機(jī)120旋轉(zhuǎn)。

在第1實(shí)施方式中，例如在X相通電期間的情況下，Y相在高損失期間、回描對(duì)應(yīng)期間、自由期間轉(zhuǎn)移。利用向該回描對(duì)應(yīng)期間的轉(zhuǎn)移減少電力損失。

《電力損失的計(jì)算》

在第1實(shí)施方式的高損失模式中，考慮由于寄生晶體管效果而不向直流電源140回流，而是全部的電流流出至地線142的情況。此時(shí)的電力損失P_off2利用以下的公式(4)表示。

【數(shù)學(xué)式4】

$P_{off2}=\left(\right(\frac{I_{peak}}{2}\×V_f)+(\frac{I_{peak}}{2}\×\left({\mathrm{MV}}_{dd}+V_f\right)\left)\right)\×D_{dead}...\left(4\right)$

其中，P_off2：高損失期間的電力損失

I_peak：最大線圈電流

V_f：二極管的正方向下降電壓

D_dead：每象限的高損失時(shí)間比率

因?yàn)榛孛鑼?duì)應(yīng)期間的電力損失P_off3經(jīng)由開關(guān)元件，所以利用以下的公式(5)表示。

【數(shù)學(xué)式5】

$P_{off3}=\left(\right(\frac{I_{peak}}{2}\×V_f)+{I_{peak}}^2\×R_{dsH})\×D_{fly}...\left(5\right)$

其中，P_off3：回描對(duì)應(yīng)期間的電力損失

I_peak：最大線圈電流

V_f：二極管的正方向下降電壓

R_dsH：高側(cè)開關(guān)元件的漏極源間導(dǎo)通電阻

D_fly：每象限的二極管對(duì)應(yīng)時(shí)間比率

該二相步進(jìn)電機(jī)的一電角度的電力損失P利用以下的公式(6)表示。

【數(shù)學(xué)式6】

P＝(P_on+P_off2+P_off3)×4…(6)

其中，P：步進(jìn)電機(jī)的一電角度的電力損失

如公式(5)所表示的那樣，因?yàn)樵凇盎孛鑼?duì)應(yīng)期間”的高側(cè)經(jīng)由開關(guān)元件，所以電力損失不受電源電壓MVdd與寄生晶體管效果的影響。因此，能夠減少電力損失。

圖6是H橋電路20的X相的各部電壓與電流的波形圖。

圖6的波形圖中，X相的電壓VMX以及線圈電流IMX、X相的電壓VMout0和VMout1均用示波器的波形表示。

《第一象限》

在第一象限，H橋電路20X的端子Mout0側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件6與端子Mout1側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件4成為連通狀態(tài)。

X相的電壓VMX成為(－MVdd)，X相的線圈電流IMX從端子Mout0朝端子Mout1的方向流動(dòng)，并且電流的絕對(duì)值逐漸增加。

由于端子Mout0與直流電源140導(dǎo)通，所以電壓VMout0成為(+MVdd)。由于端子Mout1與地線142導(dǎo)通，所以電壓VMout1成為0[V]。

《第二象限》

在第二象限，H橋電路20X的所有的開關(guān)元件2、4、6、8成為斷開狀態(tài)。

X相的電壓VMX在時(shí)刻t21緊后，因回描脈沖而成為(+MVdd+2Vf)以上，并且被二極管鉗位，其后通過向低損失模式的切換而變?yōu)?+MVdd+Vf)以上，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMX在時(shí)刻t22緊前急劇減少并且過零，減少至規(guī)定電壓后緩慢增加，在時(shí)刻t31再次過零。X相的線圈電流IMX在時(shí)刻t21之后從端子Mout0朝端子Mout1的方向(正方向)流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t22之前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t31。

端子Mout0的電壓VMout0從時(shí)刻t21至?xí)r刻t22為止成為(－Vf)，時(shí)刻t22之后由于電機(jī)120的反電動(dòng)勢(shì)而緩慢增加至規(guī)定值后減少，在時(shí)刻t31再次成為0[V]。

端子Mout1的電壓VMout1因回描脈沖而在時(shí)刻t21之后成為電源電壓MVdd以上，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定時(shí)間則成為電源電壓MVdd。電壓VMout1在時(shí)刻t22急劇減少而成為0[V]，直至?xí)r刻t31。

《第三象限》

在第三象限，H橋電路20X的端子Mout1側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件2與端子Mout0側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件8成為連通狀態(tài)。

X相的電壓VMX成為(+MVdd)，X相的線圈電流IMX從端子Mout1朝端子Mout0的方向流動(dòng)，并且電流的絕對(duì)值逐漸增加。

由于端子Mout0與地線142導(dǎo)通，所以電壓VMout0成為0[V]。由于端子Mout1與直流電源140導(dǎo)通，所以電壓VMout1成為(+MVdd)。

《第四象限》

在第四象限，H橋電路20X的所有的開關(guān)元件2、4、6、8成為斷開狀態(tài)。

X相的電壓VMX在時(shí)刻t41緊后因回描脈沖而成為(－MVdd－2Vf)以下，并且被二極管鉗位，其后通過向低損失模式的切換而成為(－MVdd－Vf)以下，并且被二極管鉗位，該電壓值在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)。電壓VMX在時(shí)刻t42緊前急劇增加并且過零，在增加直至規(guī)定電壓后緩慢減少，在時(shí)刻t51再次過零。X相的線圈電流IMX在時(shí)刻t41緊后從端子Mout1朝端子Mout0的方向(負(fù)方向)流動(dòng)，但是電流的絕對(duì)值逐漸減少，在時(shí)刻t42緊前成為0[mA]，之后成為0[mA]直至?xí)r刻t51。

端子Mout0的電壓VMout0因回描脈沖而在時(shí)刻t41緊后成為電源電壓MVdd以上，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定時(shí)間則成為電源電壓MVdd。電壓VMout0在時(shí)刻t42急劇減少而成為0[V]，直至?xí)r刻t51。

端子Mout1的電壓VMout1從時(shí)刻t41至?xí)r刻t42為止成為(－Vf)，時(shí)刻t42之后由于電機(jī)120的反電動(dòng)勢(shì)而緩慢增加至規(guī)定值之后減少，在時(shí)刻t51再次成為0[V]。

圖7是表示第1實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第一象限的處理的流程圖。雖然與圖11所示的比較例的流程圖相同，但是Y相的動(dòng)作不同。

X相是從通電期間起開始第一象限。橋控制電路110在X相的H橋電路20X連通端子Mout0側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件6、和端子Mout1側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件4(步驟S10)。由此，X相的H橋電路20X進(jìn)行第一象限的通電。此時(shí)，電壓VMout0與電壓VMout1之差成為電源電壓MVdd(步驟S11)。電流從端子Mout0向端子Mout1流動(dòng)，電機(jī)120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMX的絕對(duì)值逐漸增大。

在這里，若Y相的電壓VMY的反電動(dòng)勢(shì)過零(步驟S12→是)，則將X相的端子Mout0側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件6與端子Mout1側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件4斷開(步驟S13)，X相轉(zhuǎn)移為高損失期間。由此，電壓VMout0與電壓VMout1相等(步驟S14)，結(jié)束第一象限。

《第一象限的Y相的動(dòng)作》

在第一象限，Y相的H橋電路20Y成為回描電壓與反電動(dòng)勢(shì)相抵的電壓波形。第一象限的最初利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，但是在同時(shí)，在緊前的第四象限的最后由于斷開所有的開關(guān)元件的影響，線圈124Y的回描電壓在緊前的通電的相反方向產(chǎn)生，轉(zhuǎn)移為高損失期間。由于該回描電壓，電壓VMout2成為電源電壓MVdd以上，并且電壓VMout3成為二極管的正方向電壓下降Vf以下。因此，形成從地線142起經(jīng)由線圈124Y而回流至直流電源140的電流路徑。

其后，當(dāng)經(jīng)過規(guī)定期間，則H橋電路20Y將線圈電流IMY的方向的高側(cè)開關(guān)元件形成為導(dǎo)通狀態(tài)，變化為低損失模式。形成從地線142起經(jīng)由線圈124Y而回流至直流電源140的電流路徑，線圈電流IMY的絕對(duì)值衰減直至成為0[mA]，回描電壓消除。Y相的H橋電路20Y由于回描電壓的消除而轉(zhuǎn)移為自由期間。由此，在端子Mout2與端子Mout3之間出現(xiàn)由電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)。在Y相的電壓VMY的反電動(dòng)勢(shì)過零時(shí)，進(jìn)行上述步驟S12的處理，第一象限結(jié)束。

圖8是表示第1實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的X相的第二象限的處理的流程圖。

在第二象限，X相的H橋電路20X成為回描電壓與反電動(dòng)勢(shì)相抵的電壓波形。第二象限的最初利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，但同時(shí)由于在 緊前的第一象限的最后斷開全部的開關(guān)元件2、4、6、8的影響，回描電壓在緊前的通電的相反方向產(chǎn)生，轉(zhuǎn)移為高損失期間。

在第二象限的最初，X相的H橋電路20X的電壓VMout0與電壓VMout1相等(步驟S20)。其后，儲(chǔ)存于線圈124X的能量被釋放，在端子Mout0產(chǎn)生回描電壓(步驟S21)。

當(dāng)經(jīng)過規(guī)定時(shí)間，由于X相的回描電壓，電壓VMout0成為電源電壓MVdd以上，并且電壓VMout1成為二極管18的正方向電壓下降Vf以下(步驟S22)。因此，形成從地線142起經(jīng)由二極管18、線圈124X、二極管12而回流至直流電源140的電流路徑。

橋控制電路110連通端子Mout1側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件2(步驟S23)，轉(zhuǎn)移為回描對(duì)應(yīng)期間。在回描對(duì)應(yīng)期間，形成從地線142起經(jīng)由二極管18、線圈124X、開關(guān)元件2而回流至直流電源140的電流路徑，線圈電流IMX高速衰減直至0[mA]。將此稱為低損失模式，與高損失模式相比損失較低。

在該回描對(duì)應(yīng)期間，橋控制電路110周期性地從A/D轉(zhuǎn)換器117取得X相的電壓VMX。橋控制電路110的電壓VMX若小于電源電壓MVdd與二極管18的正方向電壓下降Vf之和(步驟S24→是)，則斷開端子Mout1的高側(cè)開關(guān)元件2(步驟S25)，轉(zhuǎn)移為自由期間。

在自由期間，橋控制電路110最初在BEMF檢測(cè)部118嘗試進(jìn)行對(duì)產(chǎn)生于電壓VMX的回描電壓的過零檢測(cè)(步驟S26)。若回描電壓已過零(步驟S26→是)，則消除回描，在端子Mout0與端子Mout1之間出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)(步驟S27)。橋控制電路110進(jìn)一步在BEMF檢測(cè)部118嘗試進(jìn)行對(duì)在電壓VMX出現(xiàn)的反電動(dòng)勢(shì)的過零檢測(cè)(步驟S28)。若反電動(dòng)勢(shì)已過零(步驟S28→是)，則第二象限結(jié)束。

橋控制電路110連通端子Mout1的高側(cè)開關(guān)元件2(步驟S23)，在損失低于高損失模式的低損失模式下動(dòng)作。由此，能夠減少電力損失。并且橋控制電路110的電壓VMX若小于電源電壓MVdd與二極管18的正方向電壓下降Vf之和，則斷開端子Mout1的高側(cè)開關(guān)元件2，結(jié)束該低損失模式。由此，不會(huì)影響回描脈沖結(jié)束后的反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定與 失調(diào)檢測(cè)，進(jìn)一步起到不對(duì)電機(jī)120產(chǎn)生制動(dòng)的效果。

《第二象限的Y相的動(dòng)作》

在第二象限，Y相的H橋電路20Y進(jìn)行相當(dāng)于圖7的X相的動(dòng)作的動(dòng)作。換句話說，Y相的H橋電路20Y連通端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件(相當(dāng)于圖7的步驟S10)，從而進(jìn)行通電。電壓VMout2與電壓VMout3之差成為MVdd的電壓(相當(dāng)于圖7的步驟S11)。此時(shí)，電流從端子Mout2向端子Mout3流動(dòng)，電機(jī)120旋轉(zhuǎn)，線圈電流IMY的絕對(duì)值逐漸增大。

這里，若在X相的電壓VMX出現(xiàn)的反電動(dòng)勢(shì)過零(相當(dāng)于圖7的步驟S12→是)，則斷開Y相的端子Mout2側(cè)分支的高側(cè)開關(guān)元件、和端子Mout3側(cè)分支的低側(cè)開關(guān)元件(相當(dāng)于圖7的步驟S13)，Y相轉(zhuǎn)移為高損失期間。Y相的電壓VMout2與電壓VMout3瞬間變得相等(相當(dāng)于圖7的步驟S14)，并且第二象限結(jié)束。

在第1實(shí)施方式中，由于兼用失調(diào)檢測(cè)用的A/D轉(zhuǎn)換器117來檢測(cè)回描的結(jié)束，所以無需提高成本就能夠?qū)嵤Ａ硗猓词乖陔娫措妷篗Vdd、負(fù)載扭矩、旋轉(zhuǎn)速度變化的情況下，也不會(huì)產(chǎn)生電力損失及制動(dòng)。

在第1實(shí)施方式中，進(jìn)一步可以檢測(cè)回描脈沖的結(jié)束時(shí)刻并在該時(shí)刻斷開開關(guān)元件。由此，不會(huì)影響回描脈沖的結(jié)束后的反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定與失調(diào)檢測(cè)。并且由于不會(huì)對(duì)電機(jī)120產(chǎn)生制動(dòng)，所以具有不會(huì)給予電機(jī)的最高速度性能負(fù)面影響的優(yōu)點(diǎn)。

(第2實(shí)施方式)

接下來，對(duì)例如在無刷電機(jī)中電機(jī)線圈成為星型連接的情況的本發(fā)明的應(yīng)用進(jìn)行敘述。圖13是第2實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制裝置的線圈、開關(guān)元件及其周邊部分的詳細(xì)圖。

開關(guān)元件202、204形成串聯(lián)電路SA1。同樣地，開關(guān)元件206、208形成串聯(lián)電路SA2，開關(guān)元件210、212形成串聯(lián)電路SA3。

相對(duì)于這些串聯(lián)電路SA1～SA3而連接有直流電源140以及地線 142，并外加由規(guī)定的電源電壓MVdd。二極管252、254、256、258、260、262為回流用的二極管(續(xù)流二極管)，分別以并聯(lián)的方式連接于開關(guān)元件202、204、206、208、210、212。PWM信號(hào)發(fā)生器313與第1實(shí)施方式的PWM信號(hào)發(fā)生器113相對(duì)應(yīng)，連接于未圖示的橋控制部。PWM信號(hào)發(fā)生器313基于未圖示的橋控制部的控制，生成開關(guān)信號(hào)并供給至各串聯(lián)電路SA1～SA3的開關(guān)元件。這里，所謂的開關(guān)信號(hào)是作為柵極電壓而外加于各開關(guān)元件的開/關(guān)信號(hào)。此外，在圖中，這些開關(guān)元件202、204、206、208、210、212的下側(cè)的端子成為源端，上側(cè)的端子成為漏極端。電壓VMoutU、VMoutV、VMoutW被供給至A/D轉(zhuǎn)換器317與未圖示的BEMF(反電動(dòng)勢(shì))檢測(cè)部。該A/D轉(zhuǎn)換器317在第2實(shí)施方式中也與第1實(shí)施方式相同，作為檢測(cè)電機(jī)線圈的差動(dòng)電壓的電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)而被使用。

開關(guān)元件202、204的連接點(diǎn)的電壓VMoutU、開關(guān)元件206、208的連接點(diǎn)的電壓VMoutV、開關(guān)元件210、212的連接點(diǎn)的電壓VMoutW分別被外加于電機(jī)320的線圈UB、VB、WB的一端。這些線圈UB、VB、WB的另一端相互連接，成為星型連接。

這里，在利用串聯(lián)電路SA1、SA2來外加VMoutU與VMoutV時(shí)，在串聯(lián)連接的線圈UB、VB外加VMoutU與VMoutV之差亦即電機(jī)電壓VMuv(＝電壓VMoutU－VMoutV)。這里，各個(gè)串聯(lián)電路SA1、SA2與串聯(lián)連接的線圈UB、VB形成半橋電路，組合這些半橋電路從而形成H橋電路。

在利用串聯(lián)電路SA2、SA3來外加VMoutV與VMoutW時(shí)，在串聯(lián)連接的線圈VB、WB外加VMoutV與VMoutW之差亦即電機(jī)電壓VMvw(＝電壓VMoutV－VMoutW)。此時(shí)，各個(gè)串聯(lián)電路SA2、SA3與串聯(lián)連接的線圈VB、WB形成半橋電路，組合這些半橋電路從而形成H橋電路。

而且同樣地，在利用串聯(lián)電路SA3、SA1來外加VMoutW與VMoutU時(shí)，在串聯(lián)連接的線圈WB、UB外加VMoutW與VMoutU之差亦即電機(jī)電壓VMwu(＝電壓VMoutW－VMoutU)。此時(shí)，串聯(lián)電路SA3、SA1與串聯(lián)連接的線圈WB、UB也形成半橋電路，組合這些半橋電路從而形成H橋電路。

這樣，在星型連接的情況下，雖然選擇性地依次切換向線圈的電壓的外加，但是通過在任一線圈的組合外加電壓，都可利用串聯(lián)電路SA1～SA3中的任意兩個(gè)半橋電路構(gòu)成H橋電路。但是，無論是哪一種組合，對(duì)于與將各個(gè)情況相對(duì)應(yīng)的半橋電路進(jìn)行組合軛日程的H橋電路，進(jìn)行與第1實(shí)施方式所述的相同的驅(qū)動(dòng)控制即可。由此，能夠起到與第1實(shí)施方式相同的效果。

然而，在之前敘述的第1實(shí)施方式中，兩組開關(guān)電路與線圈的組合始終是一定的，但是在這樣的情況下，這種H橋電路也可以說是組合了半橋電路的H橋電路的一種。

(變形例)

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)變更實(shí)施，例如，有如下的(a)～(h)那樣的實(shí)施方式。

(a)本發(fā)明并不局限于二相步進(jìn)電機(jī)，也可以為任意相的電機(jī)，例如，可為三相步進(jìn)電機(jī)。另外，也可以為電機(jī)線圈成為三角連接的無刷電機(jī)。

(b)開關(guān)元件并不局限于MOSFET，也可以為任意種類的半導(dǎo)體開關(guān)元件。

(c)驅(qū)動(dòng)控制裝置的各構(gòu)成要素的至少其一部分也可以不進(jìn)行硬件的處理，而進(jìn)行軟件的處理。

(d)驅(qū)動(dòng)控制裝置也可至少將其一部分作為集成電路(IC：Integrated Circuit)。

(e)圖1、圖2所示的驅(qū)動(dòng)控制裝置的電路模塊構(gòu)成為具體例子，并不局限于此。

(f)圖7、圖8所示的控制流程為一個(gè)例子，并不局限于這些步驟的處理，例如，也可以在各步驟間插入其他的處理。

(g)從高損失模式向低損失模式的變化并不局限于規(guī)定時(shí)間的經(jīng)過，也可以根據(jù)回描電壓的過零進(jìn)行變化，并不被限定。

(h)在從斷開全部的開關(guān)元件的高損失期間轉(zhuǎn)移為連通高側(cè)開關(guān)元件的回描對(duì)應(yīng)期間的這段期間內(nèi)，也可以如圖4的變形例那樣，具有連通一方的分支的高側(cè)開關(guān)元件與另一方的分支的低側(cè)開關(guān)元件的期間。