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ブラシレスモータドライバの設計事例

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商品企画9 ~構想設計(MCD)~

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ブラシレスモータドライバの設計事例

商品企画9 ~構想設計(モータドライバ:MCD)~

MCD(Motor Control Device)は、 指令値に基づき、直接モータを駆動制御する システムの中で最も重要な機能回路部品になります。

部品の置き換えについて

心臓部とも言える重要部品ですので もし、MCDを他社品に置き換えるとしても、 回路、基板を置き換え品に合わせて修正する必要はあります。

しかし、前回説明したMCUほどには、 他の製品や技術者、莫大な再投資などの影響は発生しないので 割合に「置き換えは容易」です。

使用するMCDに最低限必要な機能
最低限に必要な機能です。
●三相ブラシレスモータのセンサレス通電制御
●モータ回転方向(CW/CCW)制御
●モータ回転速度制御
●モータ回転速度情報出力(FG)
MCDを選定するための条件

簡単に言うと、 「自分が欲している要求仕様が満たせるか?」 のひと言に尽きます。

しかし、モータ用の制御部品の場合は、 動的な制御機能の構成要素が非常に多く なかなか定量的な数値を元に客観的な判断が難しいものです。

できるだけ下記に示す様に必要条件を整理して 開発メンバーやMCDメーカに相談して絞り込むのが良いと思います。

回路機能に関する必要条件
(〇:マスト条件、△:あれば尚良し)
〇三相センサレス制御機能(BEMF検出方式)
〇制御定格:24V/3A以上
△ドライブ素子(MOSFET)内蔵がベター
〇速度制御機能
〇回転数FG信号生成、出力機能
〇オーバーラップ通電機能(120°~180°)が可能
△ソフトスイッチング(スロープ)制御機能があればベター
△進み角制御機能があればベター
△モータロータロック停止検出機能があればベター
機能以外に求められる特長
●できるだけ安価である
●市場、量産実績が多いもの
●できるだけ小型なパッケージが良い
選定したMCD

選定条件を満たす各社製MCDの中より、 今回は、下記の東芝製MCDに絞り込みました。

最終的には、メーカより評価ボードを貸し出してもらい バラック機に接続して実モータ実験実証で確認した後に決めました。

主な特徴
●東芝製 TB67B001FTG
●PWMチョッパ方式三相全波ブラシレスモータセンサレスドライバ
●ドライブ素子内蔵(Pch/Nchコンプリメンタ出力)
●定格: 25V/3Apeak
●動作温度: -40~105℃
●コイル逆起電圧検出(BEMF)によるロータ位置検出
●回転速度信号(FG)生成、出力
●速度制御機能
●OVL(オーバーラップ)通電制御機能
●進角制御機能
●スロープ(ソフトスイッチ)制御機能
●ロータロック検出機能
●COM端子付きモータに接続可能
●小信号用電源回路内蔵(5V)
●各保護機能(TSD、ISD)
●省pin、省スペース5mm□サイズ36pin小型PKG
TB67B001FTGブロック図

出展:(株)東芝