はじめてのモータ・ドライバ

モータ・ドライバ製品をはじめて使う、ご検討いただくお客様を対象として、モータの種類や特長とモータ・ドライバ製品の役割について説明します。

モータってどんなもの?

「世界の総電力の約半分はモータにより消費する。」といわれるなかで、モータの高効率化は世界的電力不足に対応する最も効果的な施策といわれています。

モータとはいろいろなエネルギーを受けて、それを動力エネルギーに変える装置、つまり「原動機」のことです。今回はその中でも身近な電化製品でよく使用されている、電力エネルギーで動作する「電動機」に分類されるモータを簡単・高効率で駆動させるモータ・ドライバについて説明します。

モータってどうやって動くの?

基本の原理としては、磁石が持っている「異なる極は引き合い、同じ極は反発する」という特長を利用します。

この「引き合う・反発する」ための磁力を発生させるために、電気エネルギーを使う時は電磁石を利用します。

モータ・ドライバって何をするの?

モータの中では電磁石は固定されているため、コイルに流す電流の向きを変えることで、電磁石の極性がきまり、「引き合う・反発する」を決めることができます。

電磁石を下図のように配置し、モータ・ドライバから各電磁石の極性を変えて、モータを動かします。

2つの図を見比べるとわかると思いますが、モータ・ドライバを使用しない場合には、MOS-FETを4つ使用するため回路構成が複雑になってしまいます。一方でモータ・ドライバは制御用のMOS-FETを内蔵していますので、追加の周辺素子も少なくて回路もすっきりとします。また、大電流が流れることを防ぐ回路や高温になったらモータを止める回路も内蔵しているため、モータ・ドライバはとても便利なICなのです。

モータってどんな種類があるの?

代表的なDCモータとして下記の3種類があり、それぞれの長所、短所を記載します。

ブラシ付きDCモータ

整流子とブラシが接触すると回転体部分が磁極化し、永久磁石と引き合う(反発する)ことで、回転します。

  • PWM信号でフルブリッジ回路を制御して、回転子を回転させます。

Monolithic Power Systems社(以下、MPS社と表記)の MP6515 を例にブラシ付きDCモータの動きを見てみましょう。

ステッピングモータ

回転子(永久磁石)と固定子(電磁石)が引き合うことで位置を保持します。

  • マイコンからパルスを1個入力すると、回転子は次の位置まで決まった角度(Step角)だけ回転します。

MPS 社の MP6520 を例にステッピングモータの動作を見てみましょう。

ブラシレスDCモータ

マイコンはホール素子からの位置情報を元にPWM信号を送ります。

  • PWM信号でハーフブリッジ回路を制御して、回転子を回転させます。

FOC コントローラ、パワーステージ、回転センサを全て搭載した MPS 社の MSM942038 評価キットで動きを見てみましょう。

モータ・ドライバの特長

モータ・ドライバを使う4つのメリット

  1. 豊富なオンチップ保護機能
  2. マイコン制御ソフトウエア作成工数の短縮
  3. 部品点数を削減し、基板実装面積の最小化
  4. 簡単にモータ駆動を実現

モータの種類ごとに、それぞれモータ・ドライバが用意されており、面倒な制御はモータ・ドライバにおまかせできます。 開発者の方はモータと一緒に、モータ・ドライバも検討してみてはいかがでしょうか。

オンラインセミナー

電気で動く装置には必ずモータが使われおり、開発者はモータの種類に合わせた適切なモータ・ドライバを選ぶ必要があります。本セミナーではモータの基礎とモータ・ドライバの役割を中心にお話します。

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