步进电动机控制电路和模拟电子时钟的制作方法

专利名称：步进电动机控制电路和模拟电子时钟的制作方法
技术领域：
本发明涉及步进电动机控制电路和使用该步进电动机控制电路的模 拟电子时钟。
背景技术：
在相关领域中，在模拟电子时钟等中使用步进电动机，该步进电动 机包括定子、转子以及线圈，该定子具有转子承放孔和确定转子的停止 位置的定位装置，该转子设置在转子承放孔中，并且该步进电动机被配 置为通过向线圈提供交流信号以在定子中产生磁通量来使转子旋转，并 且使转子停止在对应于定位装置的位置处。
作为该步进电动机的控制系统，使用校正驱动系统，该校正驱动系 统被配置为，当步进电动机不是用主驱动脉冲驱动时，通过基于步进电 动机中生成的感生电压对检测信号进行检测，来检测步进电动机是否旋 转，并且根据步进电动机是否旋转，将主驱动脉冲改变为具有不同脉冲 宽度的主驱动脉冲以进行驱动，或者通过具有比主驱动脉冲大的脉冲宽 度的校正驱动脉冲来强迫旋转步进电动机(例如，参见专利文献
JP陽B-61-15385)。
根据专利文献JP-A-57-17884，在感生电压的两个段中执行步进电动 机的驱动控制，并且在这两个段的一个段中(较早时间中的段)，根据两 个脉冲状态对所检测的电压执行向下移动脉冲等级的控制。在较晚的段 中，执行转子旋转的判断。
当较早脉冲低于所检测的电压而较晚脉冲高于所检测的电压时，执 行脉冲下降。而且，有规律地改变用于脉冲下降控制的脉冲检测时间， 使得以规则时间间隔检测和感知负载变化。
根据专利文献WO2005/119377，当检测步进电动机的旋转时，提供了除对检测信号进行检测外还对检测时间和基准时间进行比较和区分的 单元，并且如果在用主驱动脉冲Pll旋转了步进电动机之后检测信号低
于预定基准阈值电压Vcomp，则输出校正驱动脉冲P2，并且将用于下一 次的主驱动脉冲P1改变为具有比主驱动脉冲Pll大的能量的主驱动脉冲 P12以进行驱动。当用主驱动脉冲P12旋转转子时的检测时间早于基准时 间时，将主驱动脉冲P12改变为主驱动脉冲P11，并且根据驱动期间的负 载用主驱动脉冲Pl进行旋转，以减少电流消耗。
然而，当由于批量生产的变化，转子的离心率或者转子旋转中心和 定子孔中心之间的偏移显著时，针对与驱动线圈的第一端子0UT1和第 二端子OUT2对应的转子极性的定位扭矩(将转子维持在初始位置的扭 矩)中的一个变高，而另一个变低。
因此，上述专利文献中公开的发明中的发明具有这样的问题驱动 脉冲的等级可朝着造成非旋转状态的驱动脉冲而向下移动，因此当出现 错误判断时可导致延迟，由此削弱作为时钟的功能。
更具体地说，当减小保留驱动能力时，在检测段之间感生的感生电 压通常趋向于造成检测信号生成时间的延迟。根据部件变化或负载的波 动，即使其中一个极性的保留驱动能力减小，在另一极性输出的保留驱 动能力仍得以维持，这可能使得难于同具有保留能力的驱动相区别。
在该情况下，判断是具有保留能力的驱动，并且将主驱动脉冲改变 为具有更小驱动能量的主驱动脉冲。然而，可能出现这样的情况，艮P， 根据该改变的主驱动脉冲， 一个极性的输出不再具有保留能力，因此可 能禁止旋转。
而且，在相关领域的校正驱动系统中，因为用具有最小能量的主驱 动脉冲执行驱动，所以存在这样的问题，在已向下移动等级之后，用最 小的驱动脉冲使转子进入非旋转状态，并且如果在此时出现对旋转检测 的错误判断，则将导致延迟并且削弱作为时钟的功能。
根据专利文献JP-B-8-33457中公开的电子时钟，通过在多个检测段 (第一段和第二段)中检测步进电动机的旋转状态来判断旋转状态。通 过根据当用驱动脉冲进行驱动时生成的检测信号来检测旋转状态，实现旋转的判断，并且第一段是用于根据一个极性的检测信号来检测旋转状 态的段，而第二段是用于基于第一段中的判断结果根据另一极性的检测 信号来检测旋转状态的段。这样，因为对于各个极性仅在一个段中进行 检测，所以存在这样的问题，判断准确度较低，并且存在错误地将主驱 动脉冲的等级向下移动到具有造成非旋转状态的可能性的主驱动脉冲的 风险。而且，因为对于每个极性使一个驱动脉冲来进行检测，所以存在 这样的问题，g卩，旋转的判断是复杂的，并且不利地增加了电路的规模。

发明内容
本发明的目的是防止主驱动脉冲移动到具有造成非旋转状态的可能 性的等级。
根据本发明，提供了一种步进电动机控制电路，该电动机控制电路 包括旋转检测单元，其被配置为检测由步进电动机的旋转生成的检测 信号，并且根据该检测信号在预定检测段内是否超过预定基准阈值电压 来检测该步进电动机的旋转状态；和控制单元，其被配置为根据旋转检 测单元的检测结果，用能量上彼此不同的多个主驱动脉冲中的一个主驱 动脉冲或者用能量比相应主驱动脉冲的能量大的校正驱动脉冲来控制步 进电动机的驱动，其中，在用主驱动脉冲进行驱动之后立即开始的检测 段被分为多个段，即，三个或更多个段，并且控制单元根据旋转检测单 元检测到超过基准阈值电压的检测信号的段来控制主驱动脉冲。
在用主驱动脉冲进行驱动后立即开始的检测段被分为多个段，即三 个或更多个段，并且控制单元根据旋转检测单元检测到超过基准阈值电 压的检测信号的段来控制主驱动脉冲。
这里，检测段可以被分为在用主驱动脉冲进行驱动后紧接着的第一 段、第一段之后的第二段、以及第二段之后的第三段。
检测段可以被分为在用主驱动脉冲进行驱动后紧接着的第一段、第 一段之后的第二段、第二段之后的第三段、以及第三段之后的第四段。
根据本发明，提供了一种模拟电子时钟，其具有被配置为使时间指 针旋转的步进电动机，和被配置为控制步进电动机的步进电动机控制电路，其特征在于，作为步进电动机控制电路，使用了任何一个上述的步 进电动机控制电路。
根据本发明中的电动机控制电路，实现了防止主驱动脉冲移动到具 有造成非旋转状态的可能性的等级。
根据本发明中的模拟电子电路，实现了防止主驱动脉冲移动到具有 造成非旋转状态的可能性的等级，从而实现了精确的计时动作。


图1是根据本发明实施方式的模拟电子时钟的框图； 图2是示出在根据本发明实施方式的模拟电子时钟中使用的步进电 动机的结构图3是用于说明根据本发明实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的定时图4是用于说明根据本发明实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的判断图5是示出根据本发明实施方式的步进电动机控制电路和模拟电子 时钟的动作的流程图6是示出根据本发明另一实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的流程图7是示出根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的流程图8是示出根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的流程图9是用于说明根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和 模拟电子时钟的动作的定时图IO是用于说明根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和
模拟电子时钟的动作的定时图11是用于说明根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和 模拟电子时钟的动作的判断图；图12是示出根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的流程图13是示出根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的流程图14是示出根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的流程图；以及
图15是示出根据本发明又一实施方式的步进电动机控制电路和模拟 电子时钟的动作的流程图。
具体实施例方式
图1是示出根据本发明实施方式使用步进电动机控制电路的模拟电 子时钟的框图，其是示出模拟电子腕表的示例的随后描述的各自实施方 式的通用框图。
在图1中，模拟电子时钟包括振荡电路101，其被配置为生成具有 预定频率的信号；分频器电路102，其被配置为分割振荡电路101中生成 的信号并且生成作为计时基准的时钟信号；控制电路103，其被配置为执 行控制，例如对构成电子时钟的各个电子电路部件的控制或者改变驱动 脉冲的控制；驱动脉冲选择电路104，其被配置为基于来自控制电路103 的控制信号选择和输出用于旋转电动机的驱动脉冲；步进电动机105，其 被配置为由来自驱动脉冲选择电路104的驱动脉冲旋转；模拟显示单元 106，其具有由步进电动机105旋转的时间指针(在图1中示出的示例中， 有三类指针，例如时针107、分针108和秒针109)用于显示时间；旋转 检测电路110，其被配置为检测在预定检测段中来自步进电动机105的表 示旋转状态的检测信号(也称为感生信号)VRs;以及检测段判断电路 111，其被配置为通过对旋转检测电路IIO检测到超过预定基准阈值电压 Vcomp的检测信号VRs的时间和被检测段进行比较，来判断从哪个段检 测到检测信号VRs。如后所述，在该实施方式中，用于检测步进电动机 105旋转状态的检测段分为三个段。
旋转检测电路110具有与专利文献1中描述的旋转检测电路类似的结构，并且基准阈值电压Vcomp被设置为这样的值，g卩，该值使得当转 子进行恒定快速动作时，如在步进电动机105旋转的情况下，旋转检测 电路110检测到超过预定基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs，而当转 子未进行恒定快速动作时，如在步进电动机105不旋转的情况下，旋转 检测电路110检测到不超过预定基准阀值电压Vcomp的检测信号VRs。
振荡电路101和分频器电路102构成了信号生成单元，并且模拟显 示单元106构成了时间显示单元。旋转检测电路110构成了旋转检测单 元，并且控制电路103、驱动脉冲选择电路104、旋转检测电路IIO、以 及检测段判断电路111构成了控制单元。
图2是示出在本发明的实施方式中使用的步进电动机的结构图，并 且是公用于随后描述的各个实施方式的步进电动机的结构图，示出了通 常在模拟电子时钟中使用的时钟用步进电动机的示例。
在图2中，步进电动机105包括具有转子承放通孔203的定子201、 可旋转地设置在转子承放通孔203处的转子202、与定子201接合的磁芯 208，以及缠绕磁芯208的线圈209。当在模拟电子时钟中使用步进电动 机105时，将定子201和磁芯208通过螺钉(未示出)固定到基板(未 示出)，并且相互接合。线圈209包括第一端子OUT1和第二端子OUT2。
转子202被磁化为两个极性(S极和N极)。在由磁性材料形成的定 子201的外端部上与转子承放通孔203的中部相对的位置处形成有多个 (在本实施方式中为两个)凹口部(外凹口 ) 206和207。在各外凹口 206、 207与转子承放通孔203之间设有可饱和部210和211。
可饱和部210和211被配置为不因转子202的磁通量而磁饱和，而 当线圈209被激励时磁饱和，从而增加磁阻。转子承放通孔203被配置 为在具有圆形轮廓的通孔的相对侧的部分中一体形成有多个半圆凹口部 (内凹口)的圆孔形状。
凹口部204和205构成用于确定转子202的停止位置的定位装置。 在线圈209未被激励的状态下，转子202稳定地停止在对应于如图2中 所示的定位装置的位置处，换言之，停止在转子202的磁极A的轴与连 接凹口部204和205的线段垂直交叉的位置(角度eO的位置)处。关于转子202的旋转轴(旋转中心)的XY坐标空间分为四个象限(第一象 限I到第四象限IV)。
当在线圈209的端子OUT1和OUT2之间从驱动脉冲选择电路104 提供具有极性之一的方波驱动脉冲(例如，正极连接到第一端子OUTl， 负极连接到第二端子OUT2)，并且电流i沿图2中的箭头所表示的方向 流动时，在定子201中生成由虚线箭头表示的方向上的磁通量。因此， 可饱和部210和211饱和，并且磁阻增加，然后，转子202因定子201 中生成的磁极和转子202的磁极之间的相互作用而在图2中的箭头表示 的方向上旋转180度，从而使磁极A的轴稳定地停止在角度9 1的位置 处。用于通过旋转步进电动机109造成正常操作(时钟指针前进操作， 因为在本实施方式中它是模拟电子时钟)的旋转方向(图2中的逆时针 方向)称为正常方向，而相反方向(顺时针方向)称为反方向。
随后，当从驱动脉冲选择电路104向线圈209的端子OUT1和OUT2 提供相反极性的方波驱动脉冲(负极连接到第一端子OUTl，正极连接到 第二端子OUT2,这是与上述驱动相反的极性)，并且电流在与由图2中 的箭头表示的方向相反的方向中流动时，在定子201中生成与由虚线箭 头表示的方向相反的方向上的磁通量。因此，可饱和部210和211首先 饱和，然后转子202因定子201中生成的磁极和转子202的磁极之间的 相互作用在如上所述的相同方向上旋转180度，并且使磁极A的轴稳定 地停止在角度e 0的位置处。
由此，通过向线圈209提供不同极性的信号(交流信号)而重复执 行上述动作，从而使转子202在由箭头表示的方向上连续旋转180度。 在本实施方式中，作为驱动脉冲，使用如随后所述的彼此具有不同能量 的多个主驱动脉冲P10到Plm和校正驱动脉冲P2。
图3是示出本实施方式中用等级n的主驱动脉冲Pln和校正驱动脉 冲P2驱动步进电动机105的状态的定时图。
在图3中，主驱动脉冲Pln的等级n具有从最小值0到最大值m的 多个等级，并且脉冲的能量随着值n的增大而增大(在本实施方式中， 方波的脉冲宽度较长)。校正驱动脉冲P2是能够使被施加了过多负载的步进电动机105旋转的大能量脉冲，并且被配置为具有大约为主驱动脉 冲P1十倍大的能量。换言之，各个驱动脉冲PIO、 Pln、 Plm以及P2被 配置为满足例如P10<Pln<Plm<P2的脉冲宽度关系。
标记符号Vcomp指示如上所述用于确定与由步进电动机105的自由 振荡生成的感生电压对应的检测信号VRs的电压电平的基准阈值电压， 其中标记符号t指示检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs的 时间。
将在用主驱动脉冲P1进行驱动之后紧接着的预定时间指定为第一段 Tl，将第一段T1之后的预定时间指定为第二段T2，并且将第二段T2之 后的预定时间指定为T3。以此方式，将从用主驱动脉冲Pl进行驱动之 后紧接着的定时开始的整个检测段T分为多个段(在本实施方式中，为 三个段Tl到T3)。在各个段Tl到T3中通过相同极性的检测信号来检测 旋转状态。而且，各个段Tl到T3的长度可被设置为满足例如第二段T2< 第一段T1《第三段T3这样的关系。在本实施方式中，不提供遮蔽段(mask segment),其是其中未对检测信号VRs进行检测的段。
表述"在用主驱动脉冲Pl进行驱动后紧接着"意指紧接着基本上启 用旋转检测的时间，并且意指在终止用主驱动脉冲P1进行驱动之后禁用 用于旋转检测的采样过程的采样周期中的预定时间(例如大约0.9毫秒) 过去之后，启用旋转检测的时间点，或者当由终止主驱动脉冲P1的驱动 而生成的感生电压单独影响旋转检测的预定时间过去时的时间点。
尽管后面将给出详细描述，在根据本发明实施方式的步进电动机控 制电路中，在图2中示出的加载状态的示例中，假设P1是用驱动脉冲执 行驱动的范围，在第一段T1中检测与范围a中生成的感生电压对应的检 测信号VRs，在段T2和T3中检测范围c中生成的检测信号VRs (在第 二段T2中检测到的信号相比于在第三段T3中检测到的信号具有更大的 驱动能量保留能力)，并且在相反极性的第一段Tl和第二段T2上检测范 围b中生成的检测信号VRs。
换言之，因为在结束了驱动脉冲之后，由转子202的自由振荡生成 检测信号VRs，所以第一段T1中感生的检测信号VRs的特征在于，在限于从没有保留能力的旋转(几乎停止)的范围到具有某种程度的保留
驱动能力的范围的定时生成，而当剩余足够的旋转力时(这对应于图2 中的范围a)，则不生成。
当剩余足够的保留驱动能力时，因为驱动脉冲在范围b中结束，所 以输出的感生电压具有相反的相位。第一段Tl中的检测信号VRs的高 度与因转子移动的保留驱动能力的减小成反比。利用该特性，来判断驱 动能量的保留能力的程度。
考虑到这些特征，在本实施方式中，在用主驱动脉冲P1进行驱动之 后紧接着开始的检测段分为多个(至少三个)段，并且根据旋转检测电 路110检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs的段来控制主驱 动脉冲P1。例如，当在第一段T1中生成超过基准阈值电压Vcomp的检 测信号VRs时，判断保留旋转能力e减小，并且维持驱动脉冲，而不将 其改变为具有较小能量的驱动脉冲，使得不将驱动脉冲改变为具有较小 能量的驱动脉冲。
在本实施方式中，如图3中所示，当至少在第一段Tl和第二段T2 中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs时，不改变主驱动脉 冲P1 (没有等级改变)(图3 (al)和图3 (a2))，而当在第一段T1、第 二段T2和第三段T3的所有段中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测 信号VRs时，也不改变主驱动脉冲P1 (图3 (a2))。如图3 (al)和图3 (a2)中所示，当主驱动脉冲P1是没有保留能力的驱动能量(没有保留 能力的旋转)时，不改变而是维持主驱动脉冲P1。
当仅在第一段Tl和第三段T3中检测到超过基准阈值电压Vcomp的 检测信号VRs时，将主驱动脉冲Pl改变为具有较大能量的主驱动脉冲 Pl (等级上升)，而不用校正驱动脉冲P2进行驱动(图3 (bl))，并且当 仅在第三段T3中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs时， 将主驱动脉冲P1改变为具有较大能量的主驱动脉冲P1 (等级上升)，而 不用校正驱动脉冲P2进行驱动(图3 (b2))。如图3 (bl)和图3 (b2) 所示，当判断主驱动脉冲P1具有旋转电动机所必需的最小驱动能量(最 小能量的旋转)时，将主驱动脉冲P1改变为具有较大能量的主驱动脉冲。当仅在第二段T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号 VRs时，将主驱动脉冲Pl改变为具有较小能量的主驱动脉冲Pl (等级 下降)(图3 (cl))，并且当仅在第二段T2和第三段T3中检测到超过基 准阈值电压Vcomp的检测信号VRs时，将主驱动脉冲Pl改变为具有较 小能量的主驱动脉冲Pl (等级下降)(图3 (c2))。如图3 (cl)和图3
(c2)所示，当判断主驱动脉冲P1具有保留驱动能量(有保留能力的旋 转)时，将主驱动脉冲P1改变为具有较小能量的主驱动脉冲。
当在第一段Tl到第三段T3中的任何一个中未检测到超过基准阈值 电压Vcomp的检测信号VRs时，执行用校正驱动脉冲P2的驱动，然后 将主驱动脉冲P1改变为具有较大能量的主驱动脉冲P1 (等级上升)(图 3 (b3))，并且当仅在第一段T1中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检 测信号VRs时，判断不旋转并且执行用校正驱动脉冲P2的驱动，然后将 主驱动脉冲Pl改变为具有较大能量的主驱动脉冲Pl (等级上升)(图3
(b4))。
图9是用于说明上述动作的定时图，并且一起示出了当由主驱动脉 冲Pl驱动步进电动机105时的负载极限(margin)、表示转子202的旋转 位置和旋转状态的模式、以及脉冲控制动作。
在图9中，标记符号Pl指示主驱动脉冲Pl，并且还表示用主驱动脉 冲Pl旋转步进电动机105的转子202的段，而标记符号a到e指示示出 在停止用主驱动脉冲Pl驱动后因自由振荡造成的转子202的旋转位置的 范围。
当转子202的主磁极A所处的XY坐标空间以转子202为中心根据 其旋转而分为第一象限I到第四象限IV (参见图2)时，第一段T1到第 三段T3可表示如下。
换言之，在正常负载的状态下，第一段T1对应于用于判断转子202 在以转子202为中心的空间中的第三象限III中的初始正常旋转状态的段 和用于判断其初始反向旋转状态的段，第二段T2对应于用于判断转子 202在第三象限III中的初始反向旋转状态的段，并且第三段T3对应于用 于判断转子202在第三象限III中的初始反向旋转状态之后的旋转状态的段。这里，正常负载意指在正常操作时施加的负载，并且在本实施方式 中，把驱动时间指针时施加的负载称为正常负载。
如上所述，标记符号Vcomp意指判断在步进电动机105中生成的感 生信号(检测信号)VRs的电压电平的基准阈值电压，并且该基准阈值 电压Vcomp以这样的方式设置，g卩，使得当转子202进行恒定快速动作 时，如在步进电动机105旋转的情况下，感生信号VRs超过该基准阈值 电压Vcomp，而当转子202不进行恒定快速动作时，如在步进电动机105 不旋转的情况下，感生信号VRs不超过基准阈值电压Vcomp。
假设P1是用驱动脉冲执行驱动的范围，在第一段T1中检测到与范 围a中生成的感生电压对应的检测信号，根据负载状态在段Tl到T3的 任何一个中检测到在范围c中生成的感生信号VRs (在第二段T2中检测 到的信号比在第三段T3中检测到的信号具有更大的保留驱动能量)，并 且根据负载状态在相反极性的第一段Tl或第二段T2中检测到在范围b 中生成的感生信号VRs。而且，因为在结束驱动脉冲之后因转子202的 自由振荡而生成了感生信号VRs，所以在第一段Tl中感生的感生信号 VRs的特征在于，在限于从没有保留能力的旋转(几乎停止)的范围到 具有某种程度的保留驱动能力的范围的定时生成，而当剩余足够的旋转 力时不生成。在本实施方式中，考虑到这种特征，基于在第一段T1到第 三段T3中检测到的感生信号VRs的模式来判断负载以控制驱动脉冲。
例如，在图9中，在根据本实施方式的步进电动机控制电路中，在 第一段Tl中检测到处于正常负载状态的在范围b中生成的感生信号 VRs，在第一段Tl和第二段T2中检测到在范围c中生成的感生信号VRs， 并且在第三段T3中检测到在范围c之后生成的感生信号VRs。
假设在旋转检测电路110检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信 号VRs的情况下的判断值为"1"，而在旋转检测电路110不能检测到超 过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs的情况下的判断值为"0"，在图 9中示出的正常负载驱动的示例中，从检测段判断电路111获得模式(0， 1， 0)作为表示旋转状态的模式(作为第一段中的判断值、第二段中的 判断值和第三段中的判断值)。在正常负载中，控制电路103判断驱动能量过大(有保留能力的旋转)，从而控制脉冲以向下移动主驱动脉冲PI 的驱动能量等级(脉冲下降)。
在从正常负载的状态起增加最小负载的状态(负载的增量最小的状
态)下，在第一段T1中检测到在范围a中生成的感生信号VRs，在第一 段Tl和第二段T2中检测到在范围b中生成的感生信号VRs，并且在第 二段T2和第三段T3中检测到在范围c中生成的感生信号。在图9中示 出的示例中，检测到模式(0， 1， 1)，并且控制电路103判断是如上所 述有保留能力的旋转，并且控制脉冲以对主驱动脉冲P1的能量进行脉冲 下降。
图9还示出了如下示例中等负载增量的状态(没有保留能力的旋 转)，其中模式为(1， 1， 1)并且维持主驱动脉冲的等级；大负载增量 的非旋转状态的示例的状态(最小能量的旋转)，其中模式为(1， 0， 1) 并且主驱动脉冲P1的驱动能量等级上升(脉冲上升)；和其中模式为(0， 0， 0)并且通过用主驱动脉冲P1进行驱动未实现旋转，从而执行用校正 驱动脉冲P2的驱动，并且使主驱动脉冲Pl脉冲上升的状态。
图4是用表格示出上述动作的判断图。如图4中所示，当仅在第二 段T2中或仅在第二段T2和第三段T3中检测到超过基准阈值电压Vcomp 的检测信号VRs时(当模式为(0， 1， 1/0)时)，判断是有保留能力的 旋转，其中维持了保留驱动能量，从而将主驱动脉冲P1向下移动一个等 级。判断值"1/0"意指判断值可以是"1"和"0"中的任何一个。
当在所有段Tl到T3中或者仅在第一段Tl和第二段T2 (至少第一 段Tl和第二段T2)中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs 时(当模式为(1， 1， 1/0)时)，判断是没有保留能力的旋转，其中没有 向下移动驱动能量等级的余地，并且维持主驱动脉冲Pl而不加改变。
当仅在第一段T1和第三段T3中，或者仅在第三段T3中检测到超过 基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs时(当模式为(1/0， 0， 1)时)， 判断是最小能量的旋转，其中剩余了所需最小量的驱动能量，从而将主 驱动脉冲P1向上移动一个等级，而不用校正驱动脉冲P2进行驱动。
当仅在第一段Tl中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs，或者在段Tl到T3的任何一个中都未检测到超过基准阈值电压 Vcomp的检测信号VRs时(当模式为(1/0， 0， 0)时)，判断是不旋转， 并且在用校正驱动脉冲P2进行驱动之后，将主驱动脉冲P1向上移动一 个等级。
图5是示出根据本发明实施方式的步进电动机控制电路和模拟电子 时钟的动作的流程图，并且是主要示出控制电路103的过程的流程图。
现在参考图1到图5和图9，详细描述根据本发明实施方式的步进电 动机控制电路和模拟电子时钟的操作。
在图1中，振荡电路101生成预定频率的基准时钟信号，并且分频 器电路102分割振荡电路101中生成的信号，以生成作为计时基准的时 钟信号，并且将其输出到控制电路103。
控制电路103对时钟信号进行计数，执行计时动作，将主驱动脉冲 Pln的等级n和次数N设置为零(图5中的步骤S501),然后输出用于以 具有最小脉冲宽度的主驱动脉冲P10旋转步进电动机105的控制信号(步 骤S502和S503)。
驱动脉冲选择电路104响应于来自控制电路103的控制信号，用主 驱动脉冲P10来旋转步进电动机105。步进电动机105被用主驱动脉冲 P10旋转，并且使时间指针107到109旋转。因此，当步进电动机105 正常旋转时，显示单元106按需用时间指针107到109显示当前时间。
控制电路103判断旋转检测电路110是否检测到步进电动机105的 超过预定基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs，并且判断检测段判断电 路111是否判断检测信号VRs的检测时间t处于第一段Tl内。当判断未 在第一段Tl中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs时(步 骤S504)，以如上所述相同的方式是否在第二段T2中检测到超过基准阈 值电压Vcomp的检测信号VRs (步骤S505)。
当在过程步骤S505中判断未在第二段T2中检测到超过基准阈值电 压Vcomp的检测信号VRs时，控制电路103以如上所述相同的方式判断 是否在第三段T3中检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs(步 骤S506)。当在过程步骤S506中判断未在第三段T3中检测到超过基准阈值电 压Vcomp的检测信号VRs时(具有(0, 0， 0)模式的非旋转)，控制电 路103用校正驱动脉冲P2驱动步进电动机105 (步骤S507)，然后如果 主驱动脉冲Pl的等级n不是最高等级m，则将主驱动脉冲PI向上移动 一个等级到主驱动脉冲Pl(n+1)，并且使用主驱动脉冲Pl(n+1)用于随后 的驱动(步骤S508和S510;图3 (b3))。
当在过程步骤S508中主驱动脉冲Pl的等级n为最高等级m时，控 制电路103将主驱动脉冲Pl改变为能量少预定量的主驱动脉冲Pl(n-a)， 并且使用主驱动脉冲Pl(n-a)用于下一驱动(步骤S509)。此时，主驱动 脉冲可以改变为具有最小能量的主驱动脉冲P10，以便获得显著的功率节 省效果。
当在过程步骤S506中判断在第三段T3中检测到超过基准阈值电压 Vcomp的检测信号VRs时(具有(0， 0， 1)模式的最小能量旋转)，如 果主驱动脉冲Pl的等级n不是最高等级m，则控制电路103将主驱动脉 冲Pl向上移动一个等级到主驱动脉冲Pl(n+1)，并且使用主驱动脉冲 Pl(n+1)用于下一驱动(步骤S511和S510;图3 (b2))。
在过程步骤S511中，如果主驱动脉冲Pl的等级n为最高等级m， 则不能改变等级，从而控制电路103不改变主驱动脉冲P1，而使用该主 驱动脉冲P1用于下一驱动(步骤S513)。
当在过程步骤S504中判断在第一段Tl中检测到超过基准阈值电压 Vcomp的检测信号VRs时，控制电路103以如上所述相同的方式判断在 第二段T2中是否检测到超过基准阈值电压Vcomp的检测信号VRs (步 骤S512)。
当在过程步骤S512中判断在第二段T2中未检测到超过基准阈值电 压Vcomp的检测信号VRs时，控制电路103转到处理步骤S506。通过 执行如上所述的过程执行图3 (bl)或图3 (b4)中示出的动作中的任何 一个。
当在过程步骤S512中判断在第二段T2中检测到超过基准阈值电压 Vcomp的检测信号VRs时(具有(1， 1， 1/0)模式的无保留能力旋转)，控制电路103不改变主驱动脉冲Pl ，并且使用该主驱动脉冲Pl用于下一 驱动(步骤S513;图3 (al)，图3 (a2))。
相反，当在过程步骤S505中判断在第二段T2中检测到超过基准阈 值电压Vcomp的检测信号VRs时(具有模式(0， 1， 1/0)的有保留能 力旋转)，因为当主驱动脉冲Pl的等级n是最低等级0时不能改变等级， 所以控制电路103使用该主驱动脉冲Pl用于下一驱动，而不改变主驱动 脉冲P1 (步骤S514和S518)。
当在过程步骤S514中的等级n不为零时，控制电路103将次数N加 一 (步骤S515)。当次数N达到预定次数(在本实施方式中是160)时， 将主驱动脉冲P1的等级n向下移动一个等级到(n-l)，并且将次数N重 置为零，并且过程返回到过程步骤S502(步骤S517;图3(cl)，图3(c2))。 换言之，当从过程步骤S504到过程步骤S505、 S514和S515的过程连续 执行多次时，主驱动脉冲向下移动一个等级。
在过程步骤S516中，如果次数N不是预定次数，则控制电路103 转到过程步骤S518，并且不改变等级。
如迄今所述，根据本实施方式中的步进电动机控制电路，可以避免 等级向下移动到具有造成非旋转状态的可能性的主驱动脉冲。而且，因 为当旋转时判断是否存在保留驱动能力，并且即使当仅存在少量保留驱 动能力也通过判断保留驱动能力减小的事实而不改变驱动脉冲，防止了 等级向下移动到具有造成非旋转状态的可能性的驱动脉冲。因此，可以 尽可能地避免用校正驱动脉冲进行驱动，使得能够节省功率。而且，存 在使得设计不受考虑非旋转的错误判断的约束这样的优点。
而且，该具有用于旋转时钟指针的步进电动机和用于控制该步进电 动机的步进电动机控制电路的模拟电子时钟，具有这样的优点，即，实 现了避免将主驱动脉冲的等级向下移动到具有造成非旋转状态的可能性 的等级，从而实现了精确的计时动作。
图6是示出在本发明另一实施方式中的过程的流程图，并且相同的 标号指定与图5中相同的组件。尽管如上所述的实施方式被配置为当连 续进行预定次数(N次)旋转时向下移动等级，该另一实施方式被配置为，当在过程步骤S505中在第二段T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp 的检测信号VRs —次，并且此时的主驱动脉冲Pl不是最低等级0时，向 下移动一个等级(过程步骤S514和S602)。在该另一实施方式中，因为 不需要设置次数N，所以在过程步骤S601中不执行次数的初始设置，并 且等级n初始设置为最低等级0。
同样在该另一实施方式中，获得了与上述实施方式相同的优点。因 为消除了对次数N进行计数的必要性，相比于上述实施方式结构更简单。
图7是示出在本发明又一实施方式中的过程的流程图，并且相同的 标号指定与图5中相同的组件。尽管图5中示出的实施方式被配置为当 主驱动脉冲具有最大能量时将主驱动脉冲改变为具有较小能量的主驱动 脉冲(步骤S508和S509)，该另一实施方式被配置为，当在用校正驱动 脉冲P2进行驱动之后，过程步骤S508中驱动的主驱动脉冲是最大能量 时，转到过程步骤S518并且不改变主驱动脉冲。
根据该配置，在用主驱动脉冲P1可能进行旋转的状态下，和在通过 用校正驱动脉冲P2进行驱动来将电动机的负载恢复到正常状态的情况下 一样，使用具有最大能量的主驱动脉冲Plm用于下一驱动，从而确保用 主驱动脉冲P1进行进一步的可靠旋转。因此，当恢复到正常状态时，增 加了避免用校正驱动脉冲P2进行驱动的可能性，从而有利地实现了节能。
图8是示出本发明又一实施方式中的过程的流程图，并且相同的标 号指定与图6中相同的组件。尽管图6中示出的实施方式被配置为当主 驱动脉冲Pl具有最大能量时将主驱动脉冲Pl改变为具有较小能量的主 驱动脉冲(步骤S508和S509)，该另一实施方式被配置为，当在用校正 驱动脉冲P2进行驱动之后，过程步骤S508中驱动的^驱动脉冲Pl是最 大能量时，转到过程步骤S518并且不改变主驱动脉冲P1。
在该配置中，以与图7中示出的实施方式相同的方式，当通过用校 正驱动脉冲P2进行驱动而将电动机负载恢复到正常状态时，增加了避免 用校正驱动脉冲P2进行驱动的可能性，从而有利地实现了节能。
随后，将描述将检测段分为四个段的示例。
图io是根据本发明又一实施方式使用电动机控制电路的模拟电子时钟的定时图，其一起示出了转子202的负载极限和旋转位置。该另一实 施方式中的步进电动机的框图和结构图与图1和图2中的相同。
在图10中，标记符号Pl是指用主驱动脉冲Pl旋转转子202的段， 并且标记符号a到e是指表示在终止用主驱动脉冲Pl的驱动之后由于自 由振荡造成的转子202的旋转位置的段。
用于检测步进电动机105的旋转的检测段T分为四个段，按顺序为 从在用主驱动脉冲P1进行驱动之后紧接着的第一段Tla、第二段Tlb、 第三段T2、以及第四段T3。以此方式，从在用主驱动脉冲Pl进行驱动 之后紧接着的定时开始的整个检测段T分为多个段(在该另一实施方式 中，为四个段Tla到T3)。在各个段Tla、 Tlb、 T2和T3中通过相同磁 极的检测信号来检测旋转状态。
表述"在用主驱动脉冲Pl进行驱动后紧接着"意指紧接着基本上 启用旋转检测的时间，和上面所述的各个实施方式一样。没有提供遮蔽 段，其是不检测感生信号VRs的时段。而且，各个段Tla、 Tlb、 T2和 T3的长度例如可以设置为满足例如第三段T2<(第一段Tla+第二段Tlb) 《第四段T3，并且第一段Tla-第二段Tlb这样的关系。
在将小于正常负载的负载增大的状态下(负载的增量较小)，第一段 Tla对应于在以转子202的旋转轴为中心的XY坐标空间中的第二象限II 中判断转子202的旋转状态的段，第二段Tlb对应于用于判断转子202 在第三象限III中的初始正常旋转状态的段，第三段T2对应于用于判断 转子202在第三象限III中的初始正常旋转状态和初始反向旋转状态的 段，并且第四段T3对应于用于判断转子202在第三象限III中的初始反 向旋转状态和其后旋转状态的段。
而且在正常负载的状态下，第一段Tla对应于用于判断转子202在 围绕步进电动机105的转子202的旋转轴的XY坐标空间中的第三象限 III中的初始正常旋转状态的段，第二段Tlb对应于用于判断转子在第三 象限III中的初始正常旋转状态和初始反向旋转状态的段，第三段T2对 应于用于判断转子在第三象限III中的初始反向旋转状态的段，并且第四 段T3对应于用于判断转子在第三象限III中的在初始反向旋转之后的旋转状态的段。这里，术语"正常负载"意指在正常操作中驱动的负载， 和在上述实施方式中一样，并且在本实施方式中，将用于驱动时间指针
的负载定义为正常负载。标记符号Vcomp指以与上述各个实施方式相同 的方式设置的基准阈值电压。
在图10中，描述根据该另一实施方式的步进电动机控制电路的概要。 在第一段Tla中检测与在负载增量较小的状态下的范围a中生成的感生 电压对应的感生信号，在第二段Tib和第三段T2上检测在范围b中生成 的感生信号，并且在第三段T2和第四段T3中检测在范围c中生成的感 生信号。
当主驱动脉冲P1的驱动能量处于正常负载的状态下时，截获主驱动 脉冲Pl的定时经过第一段Tla和第二段Tlb，感生信号VRs从第三段 T2起出现。
当在转子202的旋转中没有更多的保留能力时，在第一段Tla和第 二段Tlb中连续出现通过步进电动机105的旋转而生成的感生信号VRs， 这表示保留旋转能力减小了。
当负载增加并且是负载增量较小的状态从而大大降低了驱动力时， 和当负载增加并且是负载增量较大的状态从而不再有转子的保留旋转能 力时，主驱动脉冲P1的截获定时为第一段Tla或更早，和在两种情况下 感生信号VRs的峰值出现在第一段Tla中的时间，因此不能判断是前者 还是后者。然而，通过与第二段Tlb中对感生信号VRs的检测结果相组 合，使得能够对不再具有保留能力的转子旋转状态或者驱动力稍微降低 的状态进行区分。
考虑到这些特征，准确地判断保留驱动能力，并且执行用恰当驱动 脉冲的驱动控制。在该另一实施方式中，当第二段Tb中的感生信号VRs 超过预定基准阈值电压Vcomp时(当判断值为"1"时)，判断是最小能 量旋转，并且将主驱动脉冲P1向上移动一个等级。因此，实现对校正驱 动脉冲的有效控制，而不用校正驱动脉冲P2来执行驱动，因此使得能够 减少功耗。
在该另一实施方式中，可以通过用第一段Tla和第二段Tlb中的感生信号VRs感测转子的旋转状态，来判断是维持具有相同驱动能量的主 驱动脉冲，还是将主驱动脉冲改变为具有更小驱动能量的主驱动脉冲。
例如，当第一段Tla中的感生信号VRs超过基准阈值电压Vcomp， 但第二段Tib中的感生信号VRs未超过基准阈值电压Vcomp，并且第三 段T2中的感生信号VRs超过基准阈值电压Vcomp时，判断旋转是无保 留能力的旋转，其中主驱动脉冲是无保留能力的驱动能量，从而不改变 主驱动脉冲Pl，并且维持具有相同能量的主驱动脉冲Pl。
例如，基于感生信号VRs与基准阈值电压的比较结果，将驱动脉冲 切换到能量改变的驱动脉冲。更具体地说，当第一段Tla中的感生信号 VRs和第二段Tlb的感生信号VRs是基准阈值电压Vcomp或更低，并且 第三段T2中的感生信号VRs超过基准阈值电压Vcomp时，判断是有保 留能力的旋转，其中主驱动脉冲是具有保留能力的驱动能量，并且将主 驱动脉冲改变为具有较小能量的主驱动脉冲Pl 。当第二段Tlb中的感生 信号VRs超过基准阈值电压Vcomp并且第三段T2和第四段T3的至少 一个中的感生信号VRs超过基准阈值电压Vcomp时，判断是最小能量旋 转，其中主驱动脉冲具有旋转所需的最小驱动能量，并且将主驱动脉冲 改变为具有较大能量的主驱动脉冲Pl 。
因此，可以区分正常驱动(驱动力稍微降低的转子旋转状态)和转 子不具有保留旋转能力的旋转状态，使得可靠地实现了防止转子旋转判
断中的错误判断。而且，可利用感生电压获知恰在变为非旋转状态之前 的转子行为，使得实现了对校正驱动输出的有效控制，这有助于减少功 耗。
图11是以表格示出该另一实施方式中的动作的判断图。 如图11中所示，当旋转检测电路110在第二段Tlb中检测到超过基 准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，判断是最小能量旋转，其中主驱 动脉冲Pl仅具有最小必需驱动能量(负载增量较大)，或者判断为非旋 转，并且将主驱动脉冲P1改变为具有较大能量的主驱动脉冲P1 (脉冲上 升(也称为等级上升))。
此时，当旋转检测电路110在第二段Tlb中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号并且在第三段T2或第四段T3中也检测到超过基准 阈值电压Vcomp的感生信号时，判断是最小能量旋转(负载增量较大)， 其中主驱动脉冲Pl仅具有最小必需驱动能量，并且将主驱动脉冲Pl改 变为具有较大能量的主驱动脉冲Pl，而不用校正驱动脉冲P2执行驱动。 因此，可以减少用校正驱动脉冲P2的驱动，使得能够节省功率。而且，此时，当旋转检测电路110在第二段Tlb中检测到超过基准 阈值电压Vcomp的感生信号，但是在第三段T2和第四段T3中未检测到 超过基准阈值电压Vcomp的感生信号时，判断为非旋转，并且在用校正 驱动脉冲P2执行了驱动之后，将主驱动脉冲Pl改变为具有较大能量的 主驱动脉冲P1。当旋转检测电路110在第二段Tlb中未检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号，而在第一段Tla和第三段T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号时，判断是恰当的驱动，而不需要向下或向上移动驱动能量的等级，即，判断是无保留能力的旋转，其中主驱动脉冲具有无保留能力的驱动能量(负载增量较小)，从而不改变主驱动脉冲P1， 而将其维持原样。而且，当旋转检测电路110在第一段Tla和第二段Tlb中未检测到 超过基准阈值电压Vcomp的感生信号，而在第三段T2中检测到超过基 准阈值电压Vcomp的感生信号时，判断是有保留能力的旋转，其中主驱 动脉冲P1具有保留驱动能量(正常负载)，并且将主驱动脉冲P1改变为 具有较小能量的主驱动脉冲P1 (脉冲下降(也称为等级下降))。图12是示出根据该另一实施方式的步进电动机控制电路和模拟电子 时钟的动作的流程图，并且是主要示出控制电路103的过程的流程图。现在参考图l、图2和图10到图12，描述根据该另一实施方式的步 进电动机控制电路和模拟电子时钟的动作。在图1中，振荡电路101生成预定频率的基准时钟信号，并且分频 器电路102分割振荡电路101中生成的信号，以生成作为计时基准的时 钟信号，并且将其输出到控制电路103。控制电路103对时钟信号进行计数，并且执行计时动作，将主驱动脉冲Pln的等级n和次数N设置为零(图12中的步骤S1501)，然后输 出用于以具有最小脉冲宽度的主驱动脉冲P10旋转步进电动机105的控 制信号(步骤S1502和S1503)。驱动脉冲选择电路104响应于来自控制电路103的控制信号，用主 驱动脉冲P10旋转步进电动机105。步进电动机105被用主驱动脉冲P10 旋转，并且使时间指针107到109旋转。因此，当步进电动机105正常 旋转时，显示单元106按需通过时间指针107到109显示当前时间。控制电路103判断旋转检测电路110是否检测到步进电动机105的 超过预定基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs，并且判断检测段判断电 路111是否判断感生信号VRs的检测时间t处于第一段Tla内(步骤 S1504)。当判断未在第一段Tla中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感 生信号VRs时，以如上所述相同的方式判断是否在第二段Tlb中检测到 超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs (步骤S1505)。当在过程步骤S1501中判断未在第二段Tlb中检测到超过基准阈值 电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103以如上所述相同的方式判 断是否在第三段T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs (步骤S1506)。当在过程步骤S1506中判断未在第三段T2中检测到超过基准阈值电 压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103以如上所述相同的方式判断 是否在第四段T3中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs(步 骤S1518)。当在过程步骤S1518中判断未在第四段T3中检测到超过基准阈值电 压Vcomp的感生信号VRs时(具有(0， 0， 0， 0)模式)，它为非旋转， 并且控制电路103用校正驱动脉冲P2驱动步进电动机105(步骤S1514)， 然后如果主驱动脉冲Pl的等级n不是最高等级m，则将主驱动脉冲Pl 向上移动一个等级到主驱动脉冲Pl(n+1)，并且使用主驱动脉冲Pl(n+1) 用于随后的驱动(步骤S1513和S1515)。当在过程步骤S1513中主驱动脉冲Pl的等级n为最高等级m时， 判断即便使用最大能量的主驱动脉冲Plm用于下一次也不可能旋转，并且控制电路103将主驱动脉冲Pl改变为能量减少预定量的主驱动脉冲 Pl(n-a)以减少功耗，并且使用主驱动脉冲Pl(n-a)用于随后的驱动(步骤 S1512)。此时，可以将主驱动脉冲P1改变为具有最小能量的主驱动脉冲 P10以便获得较大的功率节省效果。当在过程步骤S1518中判断在第四段T3中未检测到超过基准阈值电 压Vcomp的感生信号VRs时(具有(O， 0， 0， 1)模式的最小能量旋转)， 如果主驱动脉冲PI的等级n不是最高等级m，则控制电路103转到过程 步骤S1515，而如果主驱动脉冲P1的等级n是最高等级m，则因为等级 不能向上移动，控制电路103回到过程步骤S1502,而不改变主驱动脉冲 PI (步骤S1516和S1517)。当在过程步骤S1505中判断在第二段Tib中检测到超过基准阈值电 压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103判断在第三段T2中是否检 测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs (步骤S1519)。当在过程步骤S1519中判断在第三段T2中未检测到超过基准阈值电 压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103转到过程步骤S1518。当在过程步骤S1519中判断在第三段T2中检测到超过基准阈值电压 Vcomp的感生信号VRs时(具有(0, 1， 1， 1/0)模式的最小能量旋转)， 控制电路103转到过程步骤S1516。当在过程步骤S1504中判断在第一段Tla中检测到超过基准阈值电 压Vcomp的表示旋转的感生信号时，控制电路103判断是否在第二段Tlb 中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs (步骤S1521 )。当在过程步骤S1521中判断在第二段Tib中未检测到超过基准阈值 电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103判断是否在第三段T2中 检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs (步骤S1520)。当在过程步骤S1520中判断在第三段T2中未检测到超过基准阈值电 压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103转到过程步骤S1518,而当 判断在第三段T2中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时 (具有(l，O， 1， 1/0)模式的无保留能力旋转)，过程转到过程步骤S1517。当在过程步骤S1521中判断在第二段Tib中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制电路103转到过程步骤S1519。相反，当在过程步骤S1506中判断在第三段T2中检测到超过基准闽 值电压Vcomp的感生信号VRs时(具有模式(0， 0， 1， 1/0)的有保留 能力旋转)，因为当主驱动脉冲Pl的等级n是最低等级0时不能向下移 动等级，所以控制电路103使用该主驱动脉冲P1用于下一驱动，而不改 变主驱动脉冲P1 (步骤S1507和S1511)。当在过程步骤S1507中等级n不为零时，控制电路103将次数N加 一 (步骤S1508)。当次数N达到预定次数(在本实施方式中是160)时， 将主驱动脉冲P1的等级n向下移动一个等级到(n-l)，并且将次数N重 置为零，并且过程返回到过程步骤S1502 (步骤S1510)。换言之，当从 过程步骤S1504到过程步骤S1505以及S1506到S1509的过程连续执行 预定次数时，主驱动脉冲向下移动一个等级。在过程步骤S1509中，如果次数N不是预定次数，则控制电路103 转到过程步骤S1511，而不改变等级。如迄今所述，根据该另一实施方式中的步进电动机控制电路，在负 载增量较小的状态下，步进电动机的旋转检测段分为用于判断转子202 在第二象限II中的旋转状态的第一段Tla、用于判断转子202在第三象 限中的正常旋转状态的第二段Tlb、用于判断转子202在第三象限III中 的正常和反向旋转状态的第三段T2以及用于判断转子202在第三象限m 中的反向旋转状态的第四段T3，并且当旋转检测电路110在第二段Tlb 中检测到超过阈值电压Vcomp的感生信号VRs时，控制主驱动脉冲Pl 以将其改变为具有较大能量的主驱动脉冲Pl。而且，在正常负载的状态下，第一段Tla被配置为用于判断转子202 在围绕步进电动机105的转子202的旋转轴的空间中的第三象限III中的 初始正常旋转状态的段，第二段Tlb被配置为用于判断转子202在第三 象限III中的初始正常旋转状态和初始反向旋转状态的段，第三段T2被 配置为用于判断转子202在第三象限I11中的初始反向旋转状态的段，并 且第四段T3被配置为是用于判断转子202在第三象限中的初始反向旋转 之后的旋转状态的段，从而根据旋转检测电路110检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs的段来控制驱动脉冲。以此方式，通过基于在截获主驱动脉冲Pl之后紧接着的旋转检测段 中生成的感生信号VRs来执行驱动脉冲控制，执行了准确的旋转检测， 并且实现了驱动脉冲控制的稳定性，同时几乎不受到来自齿轮系等的负 载变化或波动的影响，使得抑制了生成过度的脉冲上升控制，从而实现 了电流消耗的减小。而且，通过准确判断保留驱动能力使得能够用恰当的驱动脉冲进行 驱动控制，并且使得能够有效控制校正驱动脉冲，从而实现了功耗的减 少。而且，可以准确地判断保留驱动能力的程度，例如正常驱动状态、 驱动力稍微降低的转子旋转状态、无保留旋转能力的转子旋转状态等， 从而可靠地实现了防止转子旋转判断中的错误判断。而且，可以通过感生信号获知恰在变为非旋转状态之前的转子行为， 使得获得了例如有效控制校正驱动脉冲这样的优点，这有助于减少功耗。而且，在该具有用于旋转时间指针的步进电动机和用于控制该步进 电动机的步进电动机控制电路的模拟电子时钟中，因为准确地判断了保 留驱动能力，使得抑制了生成过度的脉冲上升控制，从而实现了电流消 耗的减少。而且，实现了防止将主驱动脉冲的等级向下移动到具有造成 非旋转状态的可能性的主驱动脉冲，从而获得了准确执行计时动作这样 的优点。图13是示出根据本发明又一实施方式的过程的流程图。尽管图12 中示出的实施方式被配置为当连续旋转预定次数(N次)时向下移动等 级，该另一实施方式被配置为，当在过程步骤S1506中在第三段T2中检 测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号VRs—次并且此时的主驱动脉 冲P1不是最低等级0时，向下移动一个等级(过程步骤S1600、 S1507、 S1510和S1511)。而且，该另一实施方式被配置为当在过程步骤S1505和过程步骤 S1521中判断在段Tlb中检测到超过基准阈值电压Vcomp的感生信号 VRs时，立即转到过程步骤S1518。因为在该另一实施方式中消除了对次数N进行计数的必要性，所以 在过程步骤S1600中不执行次数的初始设置，而仅将等级n初始设置为 最低等级0。同样在该另一实施方式中，获得了与上述另一实施方式相同的优点。 因为消除了对次数N进行计数的必要性，所以相比于上述另一实施方式， 结构变简单了。图14是示出根据本发明又一实施方式的过程的流程图。尽管图12 中示出的实施方式被配置为当主驱动脉冲具有最大能量时将该主驱动脉 冲改变为具有较小能量的主驱动脉冲(步骤S1513和S1512)，该另一实 施方式被配置为，当在用校正驱动脉冲P2进行驱动之后过程步骤S1513 中驱动的主驱动脉冲P1是最大能量时，转到过程步骤S1511而不改变主 驱动脉冲P1。在该配置中，当通过用校正驱动脉冲P2进行驱动而再次恢复和在将 电动机的负载恢复到正常状态的情况一样的用主驱动脉冲Pl可能旋转的 状态时，使用具有最大能量的主驱动脉冲Plm用于下一驱动，从而确保 用主驱动脉冲Plm进行进一步的可靠旋转。因此，当恢复到正常状态时， 增加了避免用校正驱动脉冲P2驱动的可能性，从而有利地实现了能量节 省。图15是示出根据本发明又一实施方式的过程的流程图。尽管图13 中示出的实施方式被配置为当主驱动脉冲具有最大能量时将该主驱动脉 冲改变为具有较小能量的主驱动脉冲(步骤S1513和S1512)，该另一实 施方式被配置为，当在用校正驱动脉冲P2驱动之后过程步骤S1513中驱 动的主驱动脉冲P1是最大能量时，转到过程步骤S1511而不改变主驱动 脉冲P1。在该配置中，和在图14中示出的实施方式一样，当通过用校正驱动 脉冲P2等进行驱动而将电动机负载恢复到正常状态时，增加了避免用校 正驱动脉冲P2进行驱动的可能性，从而有利地实现了能量节省。在上述各个实施方式中，区分脉冲宽度以便改变各个主驱动脉冲Pl 的能量。然而，也可以通过改变脉冲电压等来改变驱动能量。还可以使用具有梳状的截波波形(chopping waveform)的主驱动脉冲P1，并且通过改变截波数或占空比来改变主驱动脉冲P1的驱动能量。除了时间指针，本发明还可应用于用于驱动日历等的步进电动机。 而且，尽管已描述了电子时钟作为应用步进电动机的示例，也适用于使用电动机的电子仪器。根据本发明的步进电动机控制电路可以适用于使用步进电动机的各种电子仪器。根据本发明的电子时钟可以适用于各种模拟电子时钟，例如具有曰 历功能的模拟电子腕表、具有日历功能的模拟电子座钟以及具有日历功 能的各种模拟电子时钟。
权利要求
1、一种步进电动机控制电路，其包括旋转检测单元，其被配置为检测由步进电动机的旋转生成的检测信号，并且根据该检测信号在预定检测段内是否超过预定基准阈值电压来检测该步进电动机的旋转状态；和控制单元，其被配置为根据所述旋转检测单元的检测结果，用能量彼此不同的多个主驱动脉冲中的一个主驱动脉冲或者用能量比相应主驱动脉冲的能量大的校正驱动脉冲来控制所述步进电动机的驱动，其中，在用所述主驱动脉冲进行驱动之后立即开始的检测段被分为多个段，即，三个或更多个段，并且所述控制单元根据所述旋转检测单元检测到超过所述基准阈值电压的检测信号的段来控制所述主驱动脉冲。
2、 根据权利要求1所述的步进电动机控制电路，其中，用各个段的 相同极性的检测信号来检测旋转状态。
3、 根据权利要求l所述的步进电动机控制电路，其中，当判断旋转 为无保留能力的旋转时，所述控制单元不改变主驱动脉冲，在该无保留 能力的旋转中，所述主驱动脉冲具有无保留能力的驱动能量。
4、 根据权利要求1所述的步进电动机控制电路，其中，当判断是最 小能量的旋转时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较大能量 的主驱动脉冲，在该最小能量的旋转中，所述主驱动脉冲所具有的驱动 能量为旋转所需的最小驱动能量。
5、 根据权利要求l所述的步进电动机控制电路，其中，当判断是有 保留能力的旋转时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较小能 量的主驱动脉冲，在该有保留能力的旋转中，所述主驱动脉冲具有有保 留能力的驱动能量。
6、 根据权利要求l所述的步进电动机控制电路，其中，当判断所述 步进电动机不旋转时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲来进行驱动， 然后将所述主驱动脉冲改变为具有较大能量的主驱动脉冲。
7、 根据权利要求1所述的步进电动机控制电路，其中，所述检测段 分为在用所述主驱动脉冲进行驱动之后紧接着的第一段、第一段之后的 第二段、以及第二段之后的第三段。
8、 根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋转 检测单元在至少所述第一段和所述第二段中检测到超过所述基准阈值电 压的检测信号时，所述控制单元不改变所述主驱动脉冲。
9、 根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋转 检测单元在所述第一段、所述第二段以及所述第三段的全部中都检测到 超过所述基准阈值电压的检测信号时，所述控制单元不改变所述主驱动 脉冲。
10、 根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元仅在所述第一段和所述第三段中检测到超过所述基准阈值电 压的检测信号时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较大能量 的主驱动脉冲。
11、 根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元仅在所述第三段中检测到超过所述基准阈值电压的检测信号 时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较大能量的主驱动脉冲。
12、 根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元仅在所述第二段中检测到超过所述基准阈值电压的检测信号 时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较小能量的主驱动脉冲。
13、 根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元仅在所述第二段和所述第三段中检测到超过所述基准阈值电 压的检测信号时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有更小能量 的主驱动脉冲。
14、 根据权利要求12所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元仅在所述第二段中或仅在所述第二段和所述第三段中检测到 超过所述基准阈值电压的检测信号一次或连续检测到超过所述基准阈值 电压的检测信号预定次时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有 较小能量的主驱动脉冲。
15、 根据权利要求7所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元在所述第二段和所述第三段中未检测到超过所述预定基准阈 值电压的检测信号时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲进行驱动，然 后将所述主驱动脉冲改变为具有较大能量的主驱动脉冲。
16、 根据权利要求1所述的步进电动机控制电路，其中，所述检测 段被分为在用所述主驱动脉冲进行驱动之后紧接着的第一段、第一段之 后的第二段、第二段之后的第三段、以及第三段之后的第四段。
17、 根据权利要求16所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元仅在所述第二段中检测到超过所述基准阈值电压的检测信号 时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较大能量的主驱动脉冲。
18、 根据权利要求16所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元在所述第二段中并且也在所述第三段或所述第四段中检测到 超过所述基准阈值电压的检测信号时，所述控制单元将所述主驱动脉冲 改变为具有较大能量的主驱动脉冲，而不用所述校正驱动脉冲进行驱动。
19、 根据权利要求16所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元在所述第二段中检测到超过所述基准阈值电压的检测信号， 而未在所述第三段和所述第四段的任何一个中检测到超过所述基准阈值 电压的检测信号时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲进行驱动，然后 将所述主驱动脉冲改变为具有较大能量的主驱动脉冲。
20、 根据权利要求16所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元在所述第二段中未检测到超过所述基准阈值电压的检测信 号，而在所述第一段和所述第三段中检测到超过所述基准阈值电压的检 测信号时，所述控制单元不改变主驱动脉冲。
21、 根据权利要求16所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋 转检测单元在所述第一段和所述第二段中未检测到超过所述基准阈值电 压的检测信号，而在所述第三段中检测到超过所述基准阈值电压的检测 信号时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较小能量的主驱动 脉冲。
22、 根据权利要求16所述的步进电动机控制电路，其中，当所述旋转检测单元仅在所述第三段中检测到超过所述基准阈值电压的检测信号 一次或者连续预定次时，所述控制单元将所述主驱动脉冲改变为具有较 小能量的主驱动脉冲。
23、 根据权利要求15所述的步进电动机控制电路，其中，当驱动的 主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲进行驱 动，然后将所述主驱动脉冲改变为能量少预定量的主驱动脉冲。
24、 根据权利要求19所述的步进电动机控制电路，其中，当驱动的 主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲进行驱 动，然后将所述主驱动脉冲改变为能量少预定量的主驱动脉冲。
25、 根据权利要求16所述的步进电动机控制电路，其中，当驱动的 主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲进行驱 动，然后将所述主驱动脉冲改变为具有最小能量的主驱动脉冲。
26、 根据权利要求15所述的步迸电动机控制电路，其中，当驱动的 主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲进行驱 动，然后不改变所述主驱动脉冲。
27、 根据权利要求19所述的步进电动机控制电路，其中，当驱动的 主驱动脉冲具有最大能量时，所述控制单元用所述校正驱动脉冲进行驱 动，然后不改变所述主驱动脉冲。
28、 一种模拟电子时钟，其具有被配置为使时间指针旋转的步进电 动机，和被配置为控制该步进电动机的步进电动机控制电路，其中，作 为所述步进电动机控制电路，使用了根据权利要求1所述的步进电动机 控制电路。
全文摘要
本发明提供步进电动机控制电路和模拟电子时钟。本发明目的在于防止主驱动脉冲移动到具有造成非旋转状态的可能性的等级。用于检测步进电动机旋转状态的检测段分为在用主驱动脉冲进行驱动之后紧接着的第一段、第二段、以及第三段，并且当由主驱动脉冲旋转步进电动机时，当至少在第一段和第二段中检测到超过基准阈值电压的检测信号时，不改变主驱动脉冲。当仅在第一段和第三段中检测到，或者仅在第三段中检测到超过基准阈值电压的检测信号时，将等级向上移动，而当未在任何段中检测到，或者仅在第一段中检测到时，在用校正驱动脉冲进行驱动之后将等级向上移动。当仅在第二段中或者仅在第二段和第三段中检测到时，将等级向下移动。
文档编号H02P8/02GK101594110SQ20091020358
公开日2009年12月2日 申请日期2009年5月27日 优先权日2008年5月29日
发明者佐久本和实, 加藤一雄, 小笠原健治, 山本幸祐, 政木广幸, 本村京志, 长谷川贵则, 间中三郎, 高仓昭 申请人:精工电子有限公司