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ブラシレスドライバの回路設計開始

今日は回路.
ブラシレスの駆動回路を考え始める.いつもならすぐさまハンダごてを握るところをグッと我慢して,まずは回路図作成から.いつも見切り発車して基板がある程度できてから,マイコンのピン割り当てやら,調達部品の種類が二転三転するのを防止する.
マイコンはdsPIC33FJ12[MC]202を使用.([MC]は[MotorContorl]のこと?)このICには28pinのSSOPパッケージ(1/4ピッチ)があり,実装面積がかなり小さくできる.
ドライブ部はMotionReactorの構成をそのまま利用.ゲートドライバが大容量なのでFETを低ONの小型パッケージのものにして実装面積を減らす狙い.今回のブラシレスはMAXで10A程度なので計算上はFETを放熱不要にできる.相補PWMでリニア駆動(4現象制御)とし,デッドタイムは500nsec固定.
DCで悩まされたノイズ関係が未知なのだが,軽減してくれることを願っている.さもなければまたゴテゴテとEMI部品を追加しなければならなくなる・・・

回路図っぽいもの(まだ動作させてませんので火を噴きましても補償いたしかねます)


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この記事へのコメント

- かみやん - 2009年01月26日 17:56:25

ブラシレスモーターのメリットというのは、ブラシがない分、スパークがなくなってノイズが減るところですか?(大学で15年ぐらい前に習ったときは、あとブラシの摩耗がないので故障しにくいとか、クリーンルームで使えるとか聞いた気もする)
与える電圧は、sin波みたいな形のものを与えるのですか?(相補PWMというところがそれ?)
モーターのコネクタのHOLEというのは、モータの回転位置が分かるセンサーですか?
質問ばかりですみません。

- もやね - 2009年01月26日 21:06:24

かみやんさんまいど~
おっしゃるとおりブラシレスモータはブラシを電気回路で置き換えたことにより,いろいろ利点があります.
低ノイズでクリーンです.寿命もほぼモータ軸のベアリングの寿命となり,メンテナンスが要りません.
また,大電流タイプだと,例えばマブチの540モータとかに比べてトルク特性が非常に素直です.
540モータなどはブラシをロータに押しつけるロスがあるため,無負荷電流が大きくPWMとトルクがちゃんと直線になりません.
駆動方法は私もまだ勉強中なのですが通常は3相矩形波でドライブするようです.ホール素子でロータ位置を検出して,3極ある電磁石に順に通電するわけです.矩形波でなくSin波を使うとさらに効率が高くなるようです.(ベクトル制御っていうやつ?)
相補PWMというのは互いにH-Lが反転した同じDutyのPWMのことで,これでFETのハイサイドとローサイドをそれぞれ駆動するとPWMがOFFのときにもブリッジ内部に電流が流れ続けてモータの応答がリニアになります.
これに対してハイサイドで電流方向を切り替え,ローサイドだけでPWMをスイッチングするとPWMオフ時に電流がとぎれるため,出力がリニアになりません.
H8やPICマイコンに相補PWMモードの出力があります.
かみやんさん,トラ技のバックナンバ見れますか?もし見れたら,2005年12月号が大変参考になります.
モータ特集の号です.
何でも聞いてください.私の経験をじゃんじゃん放出しますよ~

- かみやん - 2009年01月27日 18:40:11

ありがとうございます。
ベアリングの寿命ということはかなり長そうですね。矩形波よりsin波の方が効率よさそうですね(発電所とかまさに三相で出力されているし)。
相補PWMなるほど。PWMオフで電流を止めると線形にならないというのは、昔本でよみました。
トラ技、全然読んでないですね。1年前から回路の勉強を始めて、毎月読んでいるのはDesign WaveとInterfaceのみですね。トラ技は、1回買っただけか。

- もやね - 2009年01月27日 19:59:59

かみやんさんもぜひぜひ,モータ三昧やってみてください.
私もブラシレスがうまく回ってくれてDCより優れた特性をたたき出すことを期待しながらやってます.(もちろん,一発でうまくいくとは思ってませんが・・・)

- UE村 - 2009年02月16日 23:52:38

ついにブラシレスモータにまで手を出されていたんですね。。
昔からの疑問だったんですが、R/Cサーボ駆動用のPWMを生成できるんだったら、それを使ってR/C用アンプ(ESC)を介してモータ制御しちゃいかんのでしょうか
・・・単純に制御系自作するのも楽しみのうち、というのであれば無問題ですが(^^;
自社のブラシレス用アンプのスペックとか見ると、こんなトンデモなのが要るの!?と驚愕します。。

- もやね - 2009年02月17日 19:48:17

UE村さん,いつもご覧頂いてありがとうございます.
そうなんですよ,ついに禁断の果実に手を出してしまいました!
R/C用のブラシレスアンプは持ってないのですが,カタログを見るとスゴイ電流まで耐えますよね.あれの回路ってどうなってるのか,興味あるところです.
たぶんRCサーボとほとんど同じ構成じゃないかと思いますが・・・(出力段FETが大容量になってフィードバックかかってないだけ?)
おそらくカー用にしても頻繁に正逆するような用途は想定してないでしょうから,位置決めのフィードバックをかけるのはムリがある可能性が大です.

- UE村 - 2009年02月18日 23:13:25

> おそらくカー用にしても頻繁に正逆するような用途は想定してないでしょうから,
もうすぐ発売の自社製品、ロボットモード搭載なので正逆転頻繁に繰り返しても問題ありません、と宣伝をw
サンプルでも手に入ったら評価お願いします(笑)
プロ仕様のR/C用機器って指先の微妙な動作に俊敏に反応するように作られてるんで、自律ロボット程度の移動速度だったらどうということもないと思うんですよね。プロポの通信周期が4msecから5msecになったのが操縦していて判る、とかいうアレな人たちが使ってるんですし。。

- もやね - 2009年02月19日 00:47:46

おおっと!これは耳よりな情報をもらっちゃいました.
(ところでUE村さんってどちらの会社にお勤めなんですか?すみません,一度伺ったかも知れませんが,管理者にだけ表示モードで教えていただければありがたいです.)
それにしてもR/Cの世界は奥が深いですよね.私はOSが乗って20万以上するプロポを初めて見たときは倒れそうになりました.明らかに子供に買える代物ではありません.リッチでマニアなアダルト限定です.

- UE村 - 2009年02月20日 12:25:44

ええと、20万以上してOS積んでるプロポのメーカー勤務です。
周囲を見渡すとそんなのがゴロゴロしてますねw

- もやね - 2009年02月20日 18:34:24

ああっ,なんと,そうだったんですか!知りませんでした.
あたりにラジコンパーツがごろごろしているというのは,実にうらやましいです.

回路 - JJ - 2012年03月07日 10:27:57

IR2183の H_IN  L_IN をショートさせてますが
これでは作動しないですよね?

あ・・ - JJ - 2012年03月07日 10:34:58

もしやL_INの上にあるのは反転のバー・・

Re - もやね - 2012年03月08日 23:41:44

> もしやL_INの上にあるのは反転のバー・・
そうなんですよ.
うまい具合に反転入力.

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Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
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