Toshiba America Electronics Corporation (TAEC) が提供するさまざまなモーター制御ドライバーについて詳しくご覧ください。
東芝のMCDラインアップは幅広い用途に対応
職場、カフェのお気に入りのテーブル、またはリビングルームでこの記事を読んでいるとき、おそらく、コンピューターのハードドライブを回転させたり、この記事を印刷したり、コーヒー豆を挽いたり、エスプレッソ用のお湯を汲み上げたり、冷気を循環させたり、携帯電話を振動させたりするのに役立っているモーターが少なくとも1つ近くに存在するはずです。そして、それはモーターが今日私たちに果たしている役割のほんの一部に過ぎません。
モーターは、民生用電子機器、家電製品、コンピューターおよび周辺機器、医療機器、自動車分野など、さまざまな分野で、連続的な動きや正確な位置決めが必要なあらゆる場所に使用されています。
プロジェクトの要件とコストの考慮事項に応じて、低電力設計の場合は、ブラシ付きDC (BDC)、ブラシレスDC (BLDC)、またはステッピング モーターの3種類のモーターの中から選択する可能性が高くなります。また、モーターに応じて、モーターのオン/オフ、速度とトルクの調整、高効率の実現に適したモーター制御ドライバー (MCD) が必要になります。
ブラシ付きDCモーター
ブラシ付きDCモーターは、3種類のモーターの中で最も単純なもので、学校で初めて習うモーターです。これらのモーターは、ローターまたはアーマチュアに巻線があり、ステーターに永久磁石または界磁巻線があるため、回転中に巻線の極性を変更してトルクが一方向に連続的に発生するように整流子とブラシが必要です。これらのモーターは製造と制御が比較的簡単なため、一般的に安価であり、おもちゃやその他のコスト重視の用途で使用されることが多いですが、電動ブラインドやロックなどの家電製品にも使用されています。
BDCの制御は比較的簡単で、モーターに適用される平均電圧を変えると速度が変わります。Hブリッジとマイクロコントローラを使用して実現できますが、ドライバICの選択には多少の考慮が必要になる場合があります。
これは、東芝デバイス＆ストレージ株式会社 (TDSC) の TB67H450FNG,EL の広い動作電圧範囲によって簡素化されます。動作電圧は4.5 Vから44 Vまでで、オフィスオートメーション (OA) 機器、銀行端末、ロボット掃除機、電子錠、小型ロボットなどのバッテリー駆動製品を含む家電製品、および5 V USB電源を使用するデバイスなど、大電流 (3.5 A未満) のデバイスに対応します。このドライバはスタンバイ時にわずか1 μAしか消費せず、小型の8ピンHSOP8表面実装パッケージで提供されます。
動作電圧は低くても電流を大きくする必要がある場合は、 TC78H653FTG,EL デュアルHブリッジ ドライバICをお勧めします。このICは、1.8 V ～ 7.0 Vの動作電圧範囲と2つの電流モード (2つのチャネルで2.0 A DCおよび2.5 A DCピーク (10 ms未満) の小電流モードと、結合チャネルで4.0 A DCおよび5.0 A DCピークの大電流モード) を提供します。オン抵抗が低いということは、モーターに流れる電流が多くなり、トルクが大きくなることを意味します。プロジェクトに、3.7 Vリチウムイオン電池を使用するカメラやポータブル デバイスなどのモバイル デバイス、またはガス ストーブ アクチュエータ、スマート メーター、電子ロックなどの家電製品、または2つの1.5 V乾電池を使用するその他のアプリケーションが含まれる場合、このドライバの特性の組み合わせにより、設計組み込みに最適です。
TDSCは、BDCモーター用のデバイスを多数提供しています。そのうちのいくつかは一般的なブラシ付きモーター ドライバーとピン互換であるため、エンジニアは変化する市場要件に応じて、設計をほとんど変更せずに、または変更せずに部品を交換できます。
ブラシレスDC（BLDC）モーター
BLDCモーターはブラシ付きモーターよりも機械的に単純で、通常はローターに永久磁石、ステーターに巻線が配置されています。BLDCは、ノイズが多く、火花が発生しやすく、トルクを制限する機械的整流を排除しながら、より高いトルクと速度を実現します。ただし、コンピューターのファンから産業機器のサーボ機構に至るまでのさまざまなアプリケーションで期待される高い効率を達成するには、正確な制御が必要です。
コイルを流れる電流の極性と大きさの制御、およびローターとの同期は、ホール効果センサーで磁石の位置を測定するか、センサーレスBLDCで逆起電力 (Back-EMF) ゼロクロスを検出し、この情報をモーター ドライバーを通じてフィードバックすることで実現されます。しかし、最適な効率特性を実現するには、回転速度範囲でモータ電圧とモータ電流の位相差を繰り返し調整する必要があります。しかし、高速ドライブでは高周波でのインダクタンスにより電流が遅れる傾向があります。
TDSC独自のインテリジェント位相制御 (InPAC) テクノロジーにより、BLDCモーターの制御がよりシンプルかつ正確になります。ホール信号からモータ電流の位相とモータ電圧の位相を比較し、その結果をモータ電流制御にフィードバックします。モーター電圧とモーター電流の位相差の調整は、初期設定を行うだけで、広範囲のモーター速度にわたって自動的に行われます。これにより、エンジニアの開発負担が大幅に軽減されます。
TDSCは、この技術を使用した4つの新しい3相BLDCモーター制御ソリューションを提供しています。SSOP30パッケージに収められたコントローラ部品TC78B041FNG、EL、VQFN32パッケージのTC78B042FTG、完全に統合されたドライバTC78B016FTG、およびゲート ドライバが統合されたコントローラTC78B027FTGです。MCDは、滑らかな電流波形を実現する正弦波駆動システムを採用しており、エアコン、ファン、空気清浄機、ポンプ、産業機器などの用途における高速モーターの騒音と振動を低減します。
TDSCでは、プロジェクトでセンサーレスBLDCを使用してモーターのコストを削減できる場合、センサーレス操作用のMCDも提供しています。の TB67B001FTG、EL PWMデューティ サイクルを変更することでモーターの速度を制御する3相パルス幅変調 (PWM) チョッパ ドライバです。出力電流は最大3A、電源は最大25Vで、120℃でオーバーラップ整流が可能です。°、135° そして150°選択可能なソフトスイッチング、調整可能な起動設定、過電流保護、サーマルシャットダウン、低電圧ロックアウト。ゲート ドライバ部分を統合した新しいコントローラであるTC78B009FTGは、設計者にアプリケーションに適したパワー ステージMOSFETのサイズを柔軟に決定する機能を提供します。TC78B009FTGは現在サンプル出荷中で、2020年第1四半期までに量産開始される予定です。
ステッピングモーター
3番目に遭遇する可能性のあるモーターの種類は、ステッピング モーターです。デスクトップ プリンター、3Dプリンター、セキュリティ カメラ、カメラ レンズ、医療用スキャナー、インテリジェント照明、CNCフライス盤など、高精度の角度動作を必要とする設計に使用されます。
ステッピング モーターは、入力パルスのパルス幅、デューティ サイクル、または周期を制御することによって管理されます。ステッピング モーター制御の課題は、モーターまたは電子機器が焼損する可能性があるため、失速を回避することです。過負荷または急速な速度変更中に同期が失われると、ドライバーがまだ全力で伝導している間にモーターが失速します。これには、突然の大きなトルクの変化を防ぐために十分な電流マージンを確保する必要があります。ただし、この設定では、効率が低下し、発熱が増加するというトレードオフが発生します。
センサーとマイクロコントローラを追加してトルクと電流フィードバックをリアルタイムで監視し、電流調整を実装することで、このトレードオフを回避し、追加電流を削減できますが、これにより設計の複雑さとコストが増加します。
TDSCのアクティブ ゲイン コントロール (AGC) テクノロジーは、必要なトルクに応じてモーター電流を自動的に最適化することでこの問題を解決します。これにより、モーターの停止が防止され、最適な制御が提供され、最高の効率と最小限の発熱が実現します。
同社の TB67S128FTG,EL 部品は、従来の32ステップに対して128マイクロステップ (1/4サイクルあたり) の超スムーズな駆動を提供するバイポーラ ステッピング モーター ドライバーで、AGCテクノロジを採用しています。50 V / 5 A定格により、3Dプリンター、監視カメラ、ATM、OA機器などのアプリケーションに高出力ドライブを提供します。
さらに、TB67S128FTGは、従来の混合減衰モードよりも効果的かつ迅速に誘導モーター電流を放電する同社のAdvanced Dynamic Mixed Decay (ADMD) テクノロジーを採用しています。ADMDは、一般的に低速のステッピング モーターを、ステップを欠落させることなく限界まで伸ばすことができます。この部品は、TDSCのAdvanced Current Detect System (ACDS) テクノロジも活用しており、外部の電流検出抵抗器を使用せずに電流制限を検出できるため、スペース、部品数、部品表 (BOM) コストが削減されます。
あらゆるモーター制御ニーズに対応するドライブ
TDSCは、あらゆるタイプのモーターと幅広い電圧および電力要件に対応することで、MCDの選択を容易にします。同社の 幅広いモーター ドライバー は、家電製品、産業機器、オフィス機器、コンピュータ周辺機器など、同様に幅広いアプリケーションをカバーしています。さらに、HSIP、HZIP、WQFN EP、HSOP、VQFN EPなど、さまざまなパッケージが用意されており、その多くはピン互換性があります。
今すぐ Arrow.com にアクセスして、設計要件に最適なTDSC MCDを選択してください。
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る