2 相 SPM モータードライバ IC SLA7070MPRT シリーズ データシート 2015 年 6 月 Ver.1.64 本資料は、2 相ステッピングモーター・ユニポーラ駆動用ドライバ IC である SLA7070MPRT シリーズについてまとめたものです。 本資料には開発中のため暫定的な内容が含まれています。 最新情報に関しては、弊社担当部門までお問合せ願います。 1. はじめに ........................................................................................... 2 2. 特徴 .................................................................................................. 2 3. 製品名と機能／特性の相違について ............................................... 3 4. 製品仕様 ........................................................................................... 4 5. 減定格図 ........................................................................................... 8 6. 外形図＆捺印形状 ............................................................................ 9 7. 内部ブロック図＆ピンアサイン .................................................... 10 8. 応用回路例 ..................................................................................... 12 9. 真理値表 ......................................................................................... 13 10. ロジック入力端子に関して............................................................ 14 11. ロジック入力タイミングについて................................................. 15 12. 励磁シーケンス .............................................................................. 16 13. 回路構成 ......................................................................................... 22 14. 機能説明 ......................................................................................... 24 15. ご使用に際して .............................................................................. 31 16. 熱設計資料 ..................................................................................... 35 17. 代表特性例 ..................................................................................... 37 サンケン電気株式会社 1 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 1. はじめに 長年ご愛顧頂いております、弊社 2 相ステッピングモーター・ユニポーラ駆動ドライバの各 シリーズですが、新たに「SLA7070MPRT シリーズ」をリリースすることになりました。 本資料は、 「SLA7070MPRT シリーズ」に関する情報をまとめたものです。 2. 特徴 (1) (2) (3) (4) (5) 主電源電圧 VBB=46V max（使用範囲 10V～44V） Logic 電源電圧 VDD＝3V～5.5V 対応 出力電流 IO(max)：1A、1.5A、2A、3A をラインナップ Clock 入力駆動に対応（シーケンサーを内蔵） 「Full/Half ステップ対応品」と「μステップ対応品」のそれぞれを用意 →「μステップ対応品」は、Full ステップ～4W1-2 相に対応 (6) モーター電流を検出する「検出抵抗」を内蔵 (7) シリーズ品はピンコンパチブル (8) ZIP タイプ 23pin モールドパッケージを採用（SLA パッケージ） (9) OFF 時間固定の自励式 PWM 電流制御を採用 →「μステップ対応品」は、電流の設定比率により OFF 時間を 3 段階に自動切換え (10) PWM OFF 時の損失を低減する回路（同期整流回路）を搭載 (11) モーターホールド時に発生する異音を防止する同期 PWM 機能を搭載 (12) 待機時のドライバ消費電流を低減する Sleep 機能を搭載 (13) モーターコイルオープン／ショート保護および過熱保護を内蔵 (14) 製品オプションとして以下の機能変更に対応が可能 ①ブランキング時間 Full／Half 対応品：3.2µs（標準），5.2µs（オプション：B タイプ） μステップ対応品：1.7µs（標準），3.2µs（オプション：B タイプ） ②入力クロックエッジ 標準品：POS エッジ、オプション品（W タイプ） ：両エッジ ※製品オプションに関するお問合せは、弊社技術担当へお願いします。 サンケン電気株式会社 2 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 3. 製品名と機能／特性の相違について SLA7070MPRT シリーズの製品内容を表 3-1 に記載します。 表 3-1 SLA7070MPRT シリーズ 基本製品一覧 機能／特性 相違点 基本製品名称 SLA7070MPRT SLA7071MPRT SLA7072MPRT SLA7073MPRT SLA7075MPRT SLA7076MPRT SLA7077MPRT SLA7078MPRT シーケンサー Full/Half ステップ μステップ ○ ○ ○ ○ 電流定格 (最大設定電流値) 1A 1.5A 2A 3A ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ また、更に上記の機能別に対してそれぞれオプション選択が可能です。 ・ブランキング時間 Full/Half ステップ品：3.2µs（標準） 、5.2µs（B タイプ） μステップ品：1.７µs（標準） 、3.2µs（B タイプ） ・Clock エッジ POS Edge（標準） 、W Edge（POS/NEG） サンケン電気株式会社 3 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 4. 製品仕様 表 4-1 絶対最大定格 項 目 モーター電源電圧 主電源電圧 記 号 VM VBB Logic 電源電圧 VDD 出力電流 規 格 値 46 46 6 7 単位 V V V V 1.0 A 1.5 A 2.0 A 3.0 A IO Logic 入力電圧 REF 入力電圧 検出電圧 VIN VREF VRS ‐0.3 ～ VDD+0.3 ‐0.3 ～ VDD+0.3 ±1 V V V 許容損失 PD 4.7 W 特記なき場合、TA=+25℃ 備 考 DC 印加 1μs（Duty 5%）以下 SLA7070MPRT SLA7075MPRT SLA7071MPRT SLA7076MPRT SLA7072MPRT SLA7077MPRT SLA7073MPRT SLA7078MPRT 制御電流値 No Fin ジャンクション温度 °C TJ 150 動作周囲温度 ‐20 ～ 85 °C TA 保存温度 ‐30 ～ 150 °C Tstg （※）出力電流値は、Duty 比、周囲温度、放熱条件によって制限される可能性があります。 いかなる使用条件下においても、決して指定された最大出力電流および最大接合部温度 （TJ）を超えないようにしてください。 表 4-2 推奨動作範囲 特記なき場合、TA=+25℃ 項 目 モーター電源電圧 主電源電圧 記 号 VM VBB 規 格 Min 10 値 Max 44 44 単位 備 考 V V VDD サージ電圧は±0.5V 以下にして下さい。 12pin リード部温度 ケース温度 °C TC 90 No Fin 時 注：VM が高いほど、OUT 端子の耐圧（100V min）に近づくためブレイクダウンを起こしや すい状態に近づきます。 OUT 端子がブレイクダウン（サージノイズ含）すると、本シリーズでは異常（コイルオ ープン）と認識し、保護が働く可能性が高くなるので十分な評価をお勧めします。 Logic 電源電圧 VDD 3.0 5.5 サンケン電気株式会社 V 4 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 表 4-3 電気的特性-1 特記なき場合、TA=+25℃、VBB=24V 、VDD=5V 定 格 項 目 記 号 単位 条 件 Min. Typ. Max. 動作時 IBB 15 mA 主電源電流 Sleep1＆Sleep2 時 IBBS 100 µA Logic 電源電流 IDD 5 mA 出力MOSFET 耐圧 VBB=44V，ID=1mA VDSS 100 V 最大応答周波数 Clock Duty＝50％時 fclk 250 KHz VIL 0.25VDD V Logic 入力電圧 VIH 0.75VDD V ±1 IIL µA Logic 入力電流 ±1 IIH µA 別表 7 頁を参照 VREF V REF 入力電圧 出力(OFF) Sleep1 ※1 VREFS 2.0 VDD V REF 入力電流 ±10 IREF µA VREF=0V～1.5V VREF VREF SENSE 検出電圧 VSENSE VREF V ‐0.03 ＋0.03 基準電圧分割比：100％時 Sleep‐Enable 復帰時間 Sleep1 ＆ Sleep2 tSE 100 µs Clock → Out ON tcon 2.0 µs スイッチング時間 Clock → Out OFF tcoff 1.5 µs 過電流検知電圧 ※2 モーターコイルショート時 VOCP 0.65 0.7 0.75 V 1A 品 ＆ 1.5A 品 2.3 A 過電流検知電流 2A 品 IOCP 3.5 A VOCP÷Rs 3A 品 4.6 A 負荷断線未検知時間 PWM オフから開始 topp 2 µs 過熱保護温度 ケース裏面(飽和温度時) °C Ttsd 140 IFlagL＝1.25ｍＡ VFlagL 1.25 V Flag出力電圧 IFlagH＝-1.25ｍＡ VFlagH VDD‐1.25 V IFlagL 1.25 mA Flag出力電流 ‐1.25 IFlagH mA ※特記なき場合、電流は製品から流れ出す方向を‘－’とします。 ※1 Sleep1 の状態は、｢IBBS｣、｢出力：OFF｣、 「シーケンサー：Enable」となります。 ※2 VSENSE≧VOCP の条件で保護回路が働きます。 サンケン電気株式会社 5 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 表 4-4 電気的特性-2 （シーケンサーの違いによる仕様） ①Full／Half ステップ品：SLA7070MPRT～SLA7073MPRT 特記なき場合、TA=+25℃、VBB=24V 、VDD=5V 定 格 項 目 記 号 単位 条 件 Min. Typ. Max. VREF≒VSENSE＝100％ Mode F 100 % 基準電圧分割比 VREF＝0V～1.0V Mode 8 70 % 標準(捺印無し) 3.2 µs PWM 最小オン時間 ton(min) B タイプ(捺印有り) 5.2 µs PWM オフ時間 toff 12 µs ②マイクロステップ品：SLA7075MPRT～SLA7078MPRT 特記なき場合、TA=+25℃、VBB=24V 、VDD=5V 定 格 項 目 記 号 単位 条 件 Min. Typ. Max. Mode F 100 % Mode E 98.1 % Mode D 95.7 % Mode C 92.4 % Mode B 88.2 % ModeA 83.1 % Mode 9 77.3 % VREF≒VSENSE＝100％ 基準電圧分割比 Mode 8 70.7 % VREF＝0V～1.0V Mode 7 63.4 % Mode 6 55.5 % Mode 5 47.1 % Mode 4 38.2 % Mode 3 29 % Mode 2 19.5 % Mode 1 9.8 % IMOL＝1.25ｍＡ VMOL 1.25 V MO出力電圧 VDD-1.25 IMOH＝‐1.25ｍＡ VMOH V IMOL 1.25 mA MO出力電流 ‐1.25 IMOH mA 標準(捺印無し) 1.7 µs PWM 最小オン時間 ton(min) B タイプ(捺印有り) 3.2 µs Mode 8 ～ Mode F toff 1 12 µs PWM オフ時間 Mode 4 ～ Mode 7 toff 2 9 µs Mode 1 ～ Mode 3 toff 3 7 µs サンケン電気株式会社 6 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 表 4-5 電気的特性-3 （出力電流の違いによる仕様） ① Io=1.0A 品 項 目 出力MOS FET ON 抵抗 出力MOS FET Di 順電圧 検出抵抗 REF 入力電圧 記 号 RDS(on) VF RS VREF Min. 0.296 0.04 特記なき場合、TA=+25℃、VBB=24V 、VDD=5V 定 格 単位 条 件 Typ. Max. 0.7 0.85 Ω ID=1A 0.85 1.1 V IF=1A 公差±3％ 0.305 0.314 Ω 電流設定範囲 0.3 V ② Io=1.5A 品 項 目 出力MOS FET ON 抵抗 出力MOS FET Di 順電圧 検出抵抗 REF 入力電圧 記 号 RDS(on) VF RS VREF Min. 0.296 0.04 特記なき場合、TA=+25℃、VBB=24V 、VDD=5V 定 格 単位 条 件 Typ. Max. 0.45 0.6 Ω ID=1.5A 1.0 1.25 V IF=1.5A 公差±3％ 0.305 0.314 Ω 電流設定範囲 0.45 V ③ Io=2.0A 品 項 目 出力MOS FET ON 抵抗 出力MOS FET Di 順電圧 検出抵抗 REF 入力電圧 記 号 RDS(on) VF RS VREF Min. 0.199 0.04 特記なき場合、TA=+25℃、VBB=24V 、VDD=5V 定 格 単位 条 件 Typ. Max. 0.25 0.4 Ω ID=2A 0.95 1.2 V IF=2A 公差±3％ 0.205 0.211 Ω 電流設定範囲 0.4 V ④ Io=3.0A 品 項目 記号 出力MOS FET ON 抵抗 出力MOS FET Di 順電圧 検出抵抗 REF 入力電圧 RDS(on) VF RS VREF Min. 0.150 0.04 特記なき場合、TA=+25℃、VBB=24V 、VDD=5V 定格 単位 条件 Typ. Max. 0.18 0.24 Ω ID=3A 0.95 2.1 V IF=3A 公差±3％ 0.155 0.160 Ω 電流設定範囲 0.45 V ※上記の各検出抵抗には、内蔵しています抵抗単体の値に製品構成による抵抗値 （約 5mΩ）が含まれております。 サンケン電気株式会社 7 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 図 4-1 基準電圧 VREF の設定範囲 VDD Sleep1設定範囲 2.0V 禁止帯 VOCP=0.7V 0.45V 0.4V 2.0A品 0V 1.5A品 3.0A品 ﾓｰﾀｰ電流設定範囲 ※「モーター電流設定範囲」⇔「Sleep1 設定範囲」の切替えに十分注意してください。 禁止帯に VOCP が存在するため、切替え時間が遅いと OCP 動作（VSENSE＞VOCP）となり ます。 5. 減定格図 パ ッケージ許容損失 P D [W] Allowable Package Power Dissipation 図 5-1 減定格図 5.0 θJ-A=26.6℃/W 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 周囲温度 T A [℃] Ambient Temperature サンケン電気株式会社 8 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 6. 外形図＆捺印形状 JAPAN a b d c LF № 2151 単位：mm a.品名標示① SLA707xMRT※ b.品名標示② W,B,WB※ c.品名標示③ P d.ロット番号 第 1 文字 西暦年号下一桁 第 2 文字 月 1～9 月 ： ｱﾗﾋﾞｱ数字 10 月 ： O 11 月 ： N 12 月 ： D 第 3，4 文字 製造日 01～31 ： ｱﾗﾋﾞｱ数字 ・端子材質：Cu ・端子処理：Ni メッキ＋半田メッキ（鉛フリー） ※品名標示①の｢x｣は、電流定格とシーケンサー の組み合わせにより「0～3」，「5～8」の数字 が標示されます。 品名標示②の機能(W，B)は、対応している製 品の場合のみ表示します。 未対応の製品では未表示となります。 サンケン電気株式会社 9 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 7. 内部ブロック図＆ピンアサイン 図 7-1 SLA7070MPRT～SLA7073MPRT：Full/Half ステップ対応品 MIC PreDriver Sequencer & Sleep Circuit Protect Protect DAC +Comp - 5 Rs TSD Synchro Control PWM Control DAC + - Comp PWM Control OSC OSC 17 Sync Pin 番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 20 21 22 23 Reg. PreDriver SenseA OutB 11 OutB 6 OutB 9 16 10 15 OutB 8 VBB 7 N.C. Clock Reset CW/CCW 18 M3 13 M1 14 M2 OutA 4 Flag OutA 3 Ref/Sleep1 OutA 2 VDD OutA 1 記 19 SenseB Rs 12 Gnd 号 機 能 Out A A 相出力 Out A/ A/相出力 Sense A N.C. M1 M2 M3 Clock VBB Gnd Ref／Sleep1 VDD Reset CW/CCW Sync Flag Sense B A 相電流検出 N.C. Step Clock 入力 主電源（モーター電源） 製品 Gnd 制御電流／Sleep1 設定入力 Logic 電源 内部 Logic リセット入力 シーケンス正転／逆転切替入力 PWM 制御切替入力 保護回路モニター出力 B 相電流検出 Out B/ B/相出力 Out B B 相出力 励磁／Sleep2 設定入力 サンケン電気株式会社 10 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 図 7-2 SLA7075MPRT～SLA7078MPRT：μステップ対応品 MIC PreDriver Sequencer & Sleep Circuit Protect Protect DAC +Comp - 5 Rs TSD Synchro Control PWM Control DAC + - Comp PWM Control OSC OSC 17 Sync Pin 番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 20 21 22 23 Reg. PreDriver SenseA OutB 11 OutB 9 16 10 15 OutB 8 OutB 7 VBB Clock Reset CW/CCW 6 M3 18 M1 13 M2 14 Mo OutA 4 Flag OutA 3 Ref/Sleep1 OutA 2 VDD OutA 1 記 19 SenseB Rs 12 Gnd 号 機 能 Out A A 相出力 Out A/ A/相出力 Sense A Mo M1 M2 M3 Clock VBB Gnd Ref／Sleep1 VDD Reset CW/CCW Sync Flag Sense B A 相電流検出 2 相励磁状態モニター出力 Step Clock 入力 主電源（モーター電源） 製品 Gnd 制御電流／Sleep1 設定入力 Logic 電源 内部 Logic リセット入力 シーケンス正転／逆転切替入力 PWM 制御切替入力 コイルオープン／ショート検知出力 B 相電流検出 Out B/ B/相出力 Out B B 相出力 励磁／Sleep2 設定入力 サンケン電気株式会社 11 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 8. 応用回路例 図 8-1 代表例：μステップ対応品 VBB=10V～44V ＋ CA VDD=3.0V～5.5V Sleep r1 Q1 CB C1 OutA VDD OutA VBB OutB OutB Reset/Sleep1 Clock CW/CCW M1 SLA7070MPRTシリーズ M2 M3 Sync Mo Flag Ref/Sleep SenseA SenseB Gnd ＋ マイコン 等 r2 r3 C2 1点Gnd ﾛｼﾞｯｸGnd 参考定数 R1＝10KΩ R2＝1KΩ (VR) R3＝10KΩ ﾊﾟﾜｰGnd CA＝100µF／50V CB＝10µF／10V C1＝0.1µF C2＝0.1µF ☆特に VDD ラインのノイズに注意してください。 VDD ラインのノイズが 0.5V 以上になると製品が誤動作する場合がありますので、Gnd パターンの引き回しには十分に注意してください。 製品 Gnd（12pin）部から VDD 系 Gnd（ロジック Gnd）と VBB 系 Gnd（パワーGnd） を分けるとノイズ低減の効果があります。 ☆使用しない Logic 入力端子（CW／CCW、M1、M2、M3、Reset、Sync）は、必ず VDD 側又は Gnd 側にプルアップ／プルダウンをしてください。 オープンで使用した場合には、製品が誤動作します。 ☆Logic 出力（MO，Flag）端子を使用しない場合は、必ずオープンにして下さい。 サンケン電気株式会社 12 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 9. 真理値表 （1）共通端子 SLA7070MPRT シリーズで共通の入力端子の論理は表 9-1 のようになります。 表 9-1 共通入力端子論理 端子名 Low Level High Level Reset CW／CCW M1 M2 M3 Ref／Sleep1 Sync 定常動作 正転(CW) ロジックリセット 逆転(CCW) Clock POS Edge W Edge （標準） （オプション） － 励磁切替え(Sleep2 動作は含まず) 定常動作 非同期 PWM 制御 スリープモード 1 同期 PWM 制御 － － ○本製品の Reset 機能は、非同期リセットとなっています。 Reset 端子を High レベルにすると内部 Logic 回路がリセットされます。 この時、Ref／Sleep1 端子が Enable 状態であれば、出力は励磁原点にて通電されます。 Reset 信号では出力 Disable の制御は出来ませんのでご注意願います。 ○Ref／Sleep1 端子は、PWM 電流制御用の基準電圧入力と Sleep1 モード制御の 2 つの機能を 兼ねています。 ・VREF≦1.5V（Low レベル）のときは、基準電圧入力端子として機能します。 ・VREF≧2.0V（High レベル）のときは、出力が全て OFF（Disable）となります。 この Sleep1 の状態では、内部リニア回路を停止させて主電源電流 IBB を低減します。た だし Logic 回路は動作状態のため、Clock 信号を入力すると内部シーケンサーは反応しま す（ステップが進みます） 。 ○Sleep2 は、内部 Logic 回路が停止（Hold）状態となること以外は Sleep1 と同じです。 ただし内部 Logic 回路は停止していますので、Clock 信号を入力しても内部シーケンサーは 反応しません（ステップは進みません） 。 ○Sync 機能は、2 相励磁のタイミングでの使用を想定しています。2 相励磁以外のタイミング で使用すると A 相と B 相の制御において PWM オフ時間や設定電流が異なるためバランス が崩れる恐れがあります（1 相励磁のポイントで使用した場合、Sync としての機能はしませ んが問題ありません） 。 2 相励磁のタイミングとは、A 相と B 相の電流比率が共にモード 8 またはモード F のポイン トを指します。 サンケン電気株式会社 13 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 （2）励磁切替え／Sleep2 端子 励磁モードを設定する端子の論理を表 9-2 に示します。 表 9-2 励磁モード設定端子論理 機能 （端子名） Full／Half ステップ対応品 μステップ対応品 M1 M2 M3 L L L 2 相励磁（Mode 8 固定） 2 相励磁（Mode 8 固定） H L L 2 相励磁（Mode F 固定） 2 相励磁（Mode F 固定） L H L 1-2 相励磁（2 分割） 1-2 相励磁（2 分割） H H L 1-2 相励磁（Mode F 固定） 1-2 相励磁（Mode F 固定） L L H W1-2 相励磁（4 分割） H L H 2W1-2 相励磁（8 分割） スリープモード 2 L H H 4W1-2 相励磁（16 分割） H H H スリープモード 2 ※スリープモード 2（Sleep2）は、スリープモード 1 と同様に出力 OFF（Disable）および主 電源電流低減となります。ただし Sleep2 に関しては、内部 Logic 回路が停止（Hold）状態 となります。つまり、Clock 信号を入力しても内部シーケンサーは進みません。 またスリープモード 2 からの復帰後に Clock を入力するまでに 100μs 以上あける必要があ ります。 （3）モニター出力端子 SLA7070MPRT シリーズには以下に示すモニター出力端子を設けています。 ・Mo 出力：μステップ対応品におけるシーケンスモニター出力 ・Flag 出力：保護機能動作確認用モニター出力 表 9-3 にモニター出力端子の論理を示します。 表 9-3 モニター出力論理 端子名 Low Level High Level 2 相励磁タイミング以外 2 相励磁タイミング Mo 正常動作 保護回路動作 Flag ※保護回路が働いた時点で出力が OFF 状態となります。 保護機能を解除するためには、Logic 電源を再投入して下さい。 10. ロジック入力端子に関して ロジック系入力端子(Clock，Reset，CW/CCW，M1，M2，M3，Sync 端子)には、ノイズ耐 量向上のためにローパスフィルター(LPF)を設けています。 また各入力端子構成は、 CMOS 入力となっているためハイインピーダンスの状態にあります。 ご使用の際は、必ず「Low レベル」＆「High レベル」にてご使用願います。なおマイコンか らの信号がハイインピーダンスになることが想定される場合は、プルダウン抵抗、またはプル アップ抵抗を取り付けて下さい。特に出力の ON⇔OFF に関わる IN 端子がご使用中にハイイ ンピーダンスになると出力が異常発振となる可能性があり、最悪の場合には MOSFET が破壊 する可能性があります。 サンケン電気株式会社 14 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 11. ロジック入力タイミングについて (1)Clock 信号に関して ａ．本製品のシーケンサーは、Clock 信号の立上りエッジ（標準）または立上り／立下りエッ ジ（W エッジ品）にて動作します。 クロックパルスの幅は、ポジティブパルスおよびネガティブパルスそれぞれ 2µs 以上とし て下さい。これにより Clock 応答周波数は、250kHz になります。 ｂ．Clock エッジに対するタイミング CW/CCW，M1，M2，M3 端子の入力論理は、それぞれのタイプに対して Clock エッジの 前後 1µs は論理を保持し、論理を確定しておくようにして下さい（図 11-1 参照） 。 これは、セットアップおよびホールドタイムに相当します。 この期間内に論理を切り替えた場合、Sequencer Logic 回路が予期せぬ動作をする可能性 があります。 図 11-1 入力信号のタイミング POS エッジタイプ(標準) Reset 2µs(min) 5µs(min) 4µs(min) 2µs(min) Clock 2µs(min) CW/CCW M1 M2 M3 1µs(min) 1µs(min) 1µs(min) 1µs(min) POS／NEG エッジ Reset 2µs(min) 5µs(min) 4µs(min) 2µs(min) Clock 2µs(min) CW/CCW M1 M2 M3 1µs(min) 1µs(min) 1µs(min) 1µs(min) 1µs(min) 1µs(min) ※Sleep1＆2 からの復帰後に Clock を入力するまでの時間として、100µs 以上の時間を設け る必要があります。 (2)Reset 信号に関して ａ．Reset 信号のパルス幅について Reset パルス幅（ハイレベル保持時間）は、Clock 信号のパルス幅の規定と同じく 2µs 以 上として下さい。 ｂ．Reset 解除と Clock 信号のタイミング Reset 解除（立下りエッジ)と Clock エッジの変化のタイミングが同時となった場合、内部 ロジックが予期せぬ動作をする可能性があります。このため Reset 解除後、図 11-1 に示 すように 5µs 以上の時間を設けて Clock 信号を入力するようにして下さい。 (2) 回転方向、励磁モード切替えに関して 本製品では、CW/CCW，M1，M2，M3 による回転方向や励磁モードの設定は、いずれの Mode 状態で切り替えても次の Clock エッジから対応します。ただし、切替え時のモーターの状態に よっては、モーター側の動作が追従できず、脱調などの異常動作を起こす可能性があります。 このため、切替えのシーケンスに関しては十分な評価を行なってください。 サンケン電気株式会社 15 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 12. 励磁シーケンス 図 12-1 2 相励磁 M1：L，M2：L，M3：L（電流 Mode：8） RESET … CLOCK 0 2 1 B CW A A 0 70.7 0 70.7 CCW B M1：H，M2：L，M3：L（電流 Mode：F） RESET … CLOCK 0 1 2 B CW A A 0 0 10 0 CCW B ※記載している内容は、基本となる Clock 入力の POS エッジに対してシーケンスが進む状態を 示しております。 W_Egde 品の場合、POS エッジと NEG エッジの両エッジでシーケンスが進みます。 サンケン電気株式会社 16 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver.1.64 図 12-2 1-2 相励磁 M1：L，M2：H，M3：L（電流 Mode：8,F） RESET … CLOCK 0 1 2 3 4 3 4 B CW A A 0 70.7 0 10 0 70.7 CCW B M1：H，M2：H，M3：L（電流 Mode：F） RESET … CLOCK 0 1 2 B CW A A 0 0 10 0 CCW B ※記載している内容は、基本となる Clock 入力の POS エッジに対してシーケンスが進む状態を 示しております。 W_Egde 品の場合、POS エッジと NEG エッジの両エッジでシーケンスが進みます。 サンケン電気株式会社 17 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 図 12-3 W1-2 相励磁 （μステップ対応品のみ） M1：L，M2：L，M3：H RESET … CLOCK 0 1 2 3 4 5 6 7 ８ B CW A A 0 38.2 70.7 CCW 0 38.2 70.7 92.4 10 0 92.4 B ※記載している内容は、基本となる Clock 入力の POS エッジに対してシーケンスが進む状態を示しております。 W_Egde 品の場合、POS エッジと NEG エッジの両エッジでシーケンスが進みます。 サンケン電気株式会社 18 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 図 12-4 2W1-2 相励磁 （μステップ対応品のみ） M1：H，M2：L，M3：H RESET … CLOCK 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 B CW A A 0 19.5 38.2 55.5 70.7 83.1 CCW 0 19.5 38.2 55.5 70.7 83.1 92.4 10 0 98.1 92.4 98.1 B ※記載している内容は、基本となる Clock 入力の POS エッジに対してシーケンスが進む状態を示しております。 W_Egde 品の場合、POS エッジと NEG エッジの両エッジでシーケンスが進みます。 サンケン電気株式会社 19 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 図 12-5 4W1-2 相励磁 （μステップ対応品のみ） M1：L，M2：H，M3：H RESET … CLOCK 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 B CW A A 0 9.8 19.5 29.0 38.2 47.1 55.5 63.4 70.7 77.3 83.1 88.2 CCW 92.4 0 9.8 19.5 29.0 38.2 47.1 55.5 63.4 70.7 77.3 10 98.1 88.2 83.1 95.7 0 98.1 95.7 92.4 B ※記載している内容は、基本となる Clock 入力の POS エッジに対してシーケンスが進む状態を示しております。 W_Egde 品の場合、POS エッジと NEG エッジの両エッジでシーケンスが進みます。 サンケン電気株式会社 20 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 励磁切替えについて 励磁の切替え位置は、励磁切替え前の位置から励磁切替え後の一番近い位置へ移行します。 表 12-1 励磁モード状態に各励磁駆動方式の位置を示しています。 表 12-1 励磁モード状態 回転 方向 CCW CW 内部シーケンス状態※1 A 相側 B 相側 PWM Mode PWM Mode A A A A A A A A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A /A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F F F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F F F E D C B A 9 B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B /B B B B B B B B 8 9 A B C D E F F F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F F F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 2相 Mode 8 Mode F ○ ● 励磁駆動方式※2 1-2 相 W1-2 相 Mode 8/F Mode F ○ ● ○ 2W1-2 相 4W1-2 相 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ※1 Mode の表現は、SLA7070M シリーズに準じています。 ※2 「●」のポイントについては、実際の電流制御は Mode F の条件となります。 Mode F：電流制御比率 100％，PWM オフ時間 12µs サンケン電気株式会社 21 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 13. 回路構成 (１)制御用モノリシック IC（MIC） ・Sequencer Logic 1Clock 入力方式を採用し、正逆転制御は CW／CCW 入力にてコントロールします。 励磁モードは M1，M2，M3 の論理状態によりコントロールします。 各端子の論理やタイミング規定は別項の真理値表やロジック入力タイミングを参照願います。 ・PWM Control OFF 時間固定の自励 PWM 電流制御を行ないます。 内蔵発振器（OSC）にて PWM オフ時間やブランキング時間を決定しています。 なお動作メカニズムは、現行の SLA7070M シリーズと同一になります。 （詳細な動作は、次節を参照して下さい） ・Synchro Control モーターホールド時に発生することがある異音を防止する、チョッピング同期回路になります。 Sync 端子を High レベルにすると、A 相と B 相のチョッピング OFF を同期させる信号を発 生させます。 なお動作メカニズムは SLA7070M シリーズと同一になりますので、チョッピング同期機能を モーター回転時に動作させた場合、モーター電流が正常に制御されずトルクの低下や振動の 増加を招く場合があります。このため、回転時に本機能を使用することは推奨していません。 また停止時においても、本機能は 2 相励磁のタイミングのみのご使用を推奨しております。 これは、2 相励磁以外のタイミングでは A 相と B 相の電流制御値や PWM オフ時間が異なっ ているため、同期しない場合や制御電流値が大きく崩れる可能性があるためです。 ・DAC 制御電流の基準電圧を生成する D／A コンバータ回路になります。 マイクロステップ駆動を行なう場合、Sequencer Logic 回路からの信号を受けて、REF 電圧 を所定の分割値に変換します。 変換される比率に関しては電気的特性の基準電圧分割比を参照ください。 ・Reg 回路 出力 MOS FET のゲートドライブ回路（Pre-Drive）やリニア回路の動作に必要な電源を生成 する内部レギュレータになります。 ・Protect 回路 モーターコイルのショート／オープン保護回路となります。 保護はすべて検出抵抗 Rs に生じた電圧を検知することで働きます。 このため、OUT 端子や電流検出端子が Gnd にショートした際の過電流は検知できません。 またオープン保護回路は PWM 動作しているときにのみ働きますので、モーターを高速回転 させているなど定電圧駆動の状態となっているときは働きません。 保護回路が働くと出力が Disable となり、復帰するためには Logic 電源を再投入する必要が あります。詳細は、次項を参照ください。 ・TSD 回路 製品（制御 IC）の温度が上昇し、閾値以上の温度となった場合に出力を Disable にしてドラ イバを保護する回路になります。 復帰方法に関しては、Protect 回路と同等となります。 サンケン電気株式会社 22 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 (２)出力 MOS FET チップ 電流定格（4 種類）の違いにより、それぞれ搭載する MOS FET チップが異なります。 仕様に関しては表 4-5 を参照してください。 電流定格 1A 1.5A 2A 3A 検出抵抗値 0.7Ω Typ 0.45Ω Typ 0.25Ω Typ 0.18Ω Typ (３)検出抵抗 本シリーズ品にはモーター電流を検出するための抵抗を搭載しております。 なお電流定格の違いにより，搭載する抵抗値は異なります。 仕様に関しては表 4-5 を参照してください。 電流定格 1A 1.5A 2A 3A 検出抵抗値 0.305Ω Typ 0.305Ω Typ 0.205Ω Typ 0.155Ω Typ ※上記の各検出抵抗値は、内蔵しています抵抗単体の値に製品構成による抵抗値 （約 5mΩ）が含まれております。 サンケン電気株式会社 23 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 14. 機能説明 (1)PWM 制御に関して ①ブランキング期間について モーターを駆動させた際の Sense 端子に発生する動作波形の観測例を図 14-1 に示します。 図 14-1 PWM チョッピング時 Sense 端子波形例 Itrip 時間軸拡大 Out 0 Out 5µs/div 500ns/div PWM がオン→オフの直後に数 µs の期間、Sense 端子にはスパイク状のノイズ（リンギン グノイズ）の発生が確認できます。このリンギングノイズは「モーターコイルの線間容量」、 「モーター配線の引き回し」等により発生の仕方がさまざまです。 本シリーズでは、検出電圧 VRS と DAC 出力電圧 Vtrip をコンパレータで比較することで 電流制御(PWM オン→オフ)しています。このため、PWM オンの直後に Sense 端子に発生 するリンギングノイズが Vtirp を超えるような場合、コンパレータが反応し PWM オフして しまいます（ハンチング状態） 。 この現象を防止するため、PWM オンしてから一定期間はコンパレータからの電流検出信 号を無視する「ブランキング期間」を設けています（図 12-2）。 図 14-2 PWM 制御時 SENSE 端子波形模式図 ＰＷＭチョッピング１周期 ON OFF （内部固定） Itrip A相 0 A相 ブランキング期間 サンケン電気株式会社 ※図はＡ相ON時 24 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 ②ブランキング時間とハンチング現象について ブランキング時間を短くする事で下限域の電流 制御（追従）性を向上させる事が出来る反面、リン ギングノイズに対する余裕度が減少します。このた め、実際にモーターを駆動した場合、ハンチング現 象が発生する場合があります（図 14-3 に発生時の 波形例を示します） 。 この対策として、ブランキング時間を長くした、 「B タイプ」をご用意しました。 このハンチング現象が観測され、トルク低下やモ ーターからの騒音が大きいといった場合に、ブラン キング時間の長い「B タイプ」を使用することによ り、これら問題を改善できる場合があります。 図 14-3 ハンチング現象発生時 の Sense 端子波形例 Itrip 0 20μs/div ③ブランキング時間の違いに関して ブランキング時間の違いに着目して特性を比較した場合、表 14-1 のようになります。た だし両者の比較は、モーター、モーター電源電圧や REF 入力電圧などといった駆動条件、 回路定数が同じ場合を考えます（つまり、製品だけを変えて比較するという意味です）。 表 14-1 ブランキング時間の違いによる特性比較 比較項目 特性比較 内部ブランキング設定時間 短 長 PWM 最小オン時間 小 対リンギングノイズ耐量 大 最小コイル電流 小 高速回転時のコイル電流 大 波形ひずみ(主にμステップ) 次に、各項目について簡単に説明します。 ・PWM 最小 ON 時間 ton(min) 本製品の PWM 制御ではブランキング時間が設けてあるため、電流を絞るために ON 時 間を短くしようとしてもブランキング時間より短くすることが出来ず、この分だけ必ず ON となります。 PWM 最小 ON 時間とは、このブランキング時間により必ず出力が ON 状態となる時間 を指し、ブランキング時間の短い方が「小」となります。 ・最小コイル電流 PWM 最小 ON 時間状態で制御されている時のコイル電流を指します。ブランキング時 間の短い方が電流を絞ることが出来るということになります。 ・高速回転時コイル電流波形ひずみ マイクロステップ駆動時は、入力クロックにより Itrip 値が所定の値に変化し、この Itrip 値（内部の基準電圧分割比）は正弦波状になるよう設定されています。モーターコイル電 流は Itrip 値となるよう PWM 制御されていますので、コイル電流（のエンベロープ）は 正弦波状となるよう制御されることになります。 サンケン電気株式会社 25 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 実際はコイルのインダクタンス成分により、目的値（Itrip）へコイル電流が収束するま でには時間が必要となります。大まかにはコイル電流が Itrip 値まで収束する時間（tconv） と入力クロックの周期（tclk）との関係が、全 MODE において常に、 t CONV t clk であれば、コイル電流のエンベロープは Itrip に追従する形となります。 ここで tconv の限界値は、電流が増加する方向のときは電源電圧とモーターコイルの時定 数、 減衰方向では電源電圧とモーターコイルの時定数と最小 ON 時間によって決まります。 また tclk は入力クロックの周波数により決まり、周波数を上げるに従い小さくなっていき ます。 １クロック期間内でコイル電流が Itrip へ収束する前に次のクロックが入力されるとい う状況が発生すると、コイル電流のエンベロープは正弦波から崩れます。弊社では、この エンベロープが正弦波から崩れた状態を「波形ひずみ」と呼んでいます。 電源電圧、電流設定値、モーターなどの動作条件は同一として、ブランキング時間の違 う製品の波形ひずみについて比較をした例を、図 14-4 に示します。図中○で囲んだ部分 のように、ブランキング時間が 1.7µs の条件では Sense 端子波形（電流波形と同じと考え てください）のエンベロープが正弦波状になっているのに対し、ブランキング時間が 3.2µs の条件では、正弦波から崩れていることが確認できます。 表 14-1 の「大」とは、同じ駆動条件の下で考えた場合に、ブランキング時間の長い方 がより低いクロック周波数で波形ひずみを発生し、クロック周波数が同じであれば、波形 のひずみ具合はブランキング時間が長い方が大きくなることを意味します。 なお、このような波形ひずみが確認された場合に、必ずしもモーター特性に影響が出る とはいえませんので、十分評価した上で最終的な判断を行ってください。 図 14-4 高速回転時の SENSE 端子波形の比較例 ブランキング時間：1.7μs(typ) （標準） ブランキング時間：3.2μs(typ)（B タ イプ） Clock SenseA SenseB 500μs/div サンケン電気株式会社 500μs/div 26 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 ④PWM オフ期間について 本シリーズは、PWM オフ時間は内部発振器より生成した固定時間で制御され、電流比率 により 3 段階切替ります（詳細は表 4-4 の仕様を参照下さい）。 またこの PWM オフ時間に発生する損失を低減するため、PWM オン時と同様に MOS FET をオン状態としてモーターコイルに蓄えられた逆起電力を解消する機能が内蔵されていま す（同期整流動作） 。 図 14-5 に逆起電力回生方法の違いを示しますが、 本シリーズは PWM オフ側の MOS FET も OFF⇔ON します。なお同期整流動作の切替りの際は MOSFET が同時に ON することを 防止するためのデッドタイム （約 0.5µs） が設けられており、この期間は回生電流が MOS FET のボディダイオードに流れます。 図 14-5 同期整流動作 Vcc 【通常回生動作】 Ion 【同期整流回生動作】 Vcc Ioｆｆ Ion Ioｆｆ SPM Vg SPM Vg Vrs PWMオン Rs PWMオフ Vg Vg Vrs PWMオン PWMオン Rs PWMオフ ﾃﾞｯﾄﾞﾀｲﾑ時の回生電流 PWMオン ﾃﾞｯﾄﾞﾀｲﾑ FET Gate信号 Vg 0 FET Gate信号 Vg Vref 検出電圧 Vrs 0 FET Gate信号 Vg 0 FET Gate信号 Vg Vref 検出電圧 0 Vrs デッドタイムの期間は、回生電流がFETボディダイオードに流れます。 サンケン電気株式会社 27 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 (2)保護機能 本シリーズには、 「モーターコイルショート保護回路」、 「モーターコイルオープン保護回路」 および「過熱保護回路」が搭載されております。 以下に各保護回路の説明を示します。 ①モーターコイルショート保護（負荷ショート）について 本シリーズに内蔵したモーターコイル保護回路は、電流制御と同様に検出抵抗に発生する 電圧 VRS を検知することで動作し、保護動作の電圧 VOCP は約 0.7V に設定しております。 なお保護回路が働いた時点で、出力が Disable の状態となります。 モーターコイルショート保護動作条件：VRS＞VOCP 図 14-6 モーターコイルショート保護回路動作 VM コイルショート SPM VOCP コイルショート 通常動作時 VREF Vg VRS VRS Rs 0 ⇒出力Disable ※検出抵抗を通らずに流れる過電流は検知できません。 ※保護が働いた後に回路を復帰するには、VDD を立ち上げ直す必要があります。 ②モーターコイルオープン保護について（特許取得済） ユニポーラ駆動において、動作時に 1 つの出力端子（モーターコイル）が断線することは、 ドライバ破壊の原因になります。これは断線後に接続されている MOS FET に、PWM オフ 時に逆起電力により非常に高いエネルギーが加わる「アバランシェ状態」となるためです。 「アバランシェ状態」では、出力が MOS FET のドレイン‐ソース間の耐圧に達した状態 （ブレイクダウンした状態）でモーターコイルに蓄えられたエネルギーを解消します。本シ リーズでは、ある程度のアバランシェエネルギー耐量を持った MOS FET を使用しています が、アバランシェエネルギー耐量は温度に依存し、高温になるにつれて低下します。 断線状態では PWM 動作を繰り返すたびに高いエネルギーが加わるため、MOS FET の温 度は上昇、「印加エネルギー＞耐量」となった時点でドライバが破壊します。そこで本シリ ーズには、この「アバランシェ状態」を検知してドライバを保護する回路を搭載しました。 以下にその動作を示します。 モーターコイルが断線すると先に説明しましたように、PWM オフ期間中は接続されてい る MOS FET が耐圧に達した状態で回生電流が流れます。正常時は検出電圧 VRS が PWM オ フ期間は負電位になるのに対して、モーターコイルが断線した状態では正電位が発生するこ とになります。つまり、PWM オフ期間に VRS が正電位であることを検知することにより、 モーターコイルが断線していることを検知できることになります。 本シリーズでは、検知誤動作を回避するためモーター断線の状態を連続して 3 回検知した 時点で保護が働く様に設計されています。図 14-7 に動作図を示します。 サンケン電気株式会社 28 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 図 14-7 負荷オープン保護動作 通常動作時PWM動作図 ﾓｰﾀｰ断線時PWM動作図 VM VM SPM SPM Ion Ioff 断線 Vg Vg Vout Vout Vrs Rs Vrs Rs ﾓｰﾀｰ断線時 FET Gate信号 Vg 0 FET Gate信号 Vg 0 VDSS Vout 2VM VM Vout 0 0 VREF ﾌﾞﾚｲｸﾀﾞｳﾝ(ｱﾊﾞﾗﾝｼｪ状態) VREF VRS VRS 0 0 ﾓｰﾀ断線検知 ※注意 PWM オフした後に発生するサージノイズにより出力のブレイクダウンが確認された場 合、ブレイクダウン発生期間が負荷断線未検知時間（topp）を過ぎても継続しますと、実 際に負荷が断線していなくても保護機能が働く場合があります。モーター及び配線の引き 回し等の見直しをしてブレイクダウン時間を負荷断線未検知時間（topp）内で収まるよう に改善を行って下さい（セットバラツキの考慮も必要です） 。 なおブレイクダウンが確認されていない場合には、動作に問題ありません。 また改善方法の 1 つとして、Out-Gnd 間にサージノイズ吸収用のコンデンサを取り付け ることで正常動作となる場合が御座います。 ｻｰｼﾞがVdssに達していない Vdss Vout 【問題なし】 ﾌﾞﾚｲｸ期間がｔopp以下 Vdss Vout 【問題なし】 サンケン電気株式会社 ﾌﾞﾚｲｸ期間がｔopp以上 Vdss Vout 【改善要】 29 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 ③過熱保護について 製品温度が上昇し、Ttsd を超えたところで保護回路が働き、全出力が Disable になります。 注）本製品の内部構成はマルチチップ構成（制御用 IC×1，MOSFET×4，チップ抵抗× 2）となっています。主な発熱源は MOSFET とチップ抵抗となりますが、実際に温 度を検知する場所は制御用 IC です。このように発熱源と熱の検知場所（制御用 IC） とに距離があるため、熱の伝達に遅れが生じます。このため急激な温度変化には追従 できません。従いまして、設計段階でアブノーマル評価を十分に行い、ジャンクショ ン温度が保証値（150℃）を超えないようにして下さい。 サンケン電気株式会社 30 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 15. ご使用に際して (1)モーター電流の設定について 本シリーズにおけるモーター電流 Io は、図 8-1 の応用回路例の場合は r1，r2 と製品内蔵の 検出抵抗 Rs の定数により決まります。以下に Io を求める計算式を示します。 Io r2 VDD Rs r1 r 2 ・・・・・式① なお、2 重下線の項は基準電圧 VREF になります。 VREF を 0.1V 以下に設定すると製品のバラツキや配線パターンのインピーダンス等の影響を 受け電流精度が低下する可能性が高くなります。 なお実際に制御する電流 Itrip は、DAC により基準電圧を所定の比率で分圧して決まります。 Itrip VREF (Mode比率) Rs ・・・・・式② (2)制御電流の下限値について 本シリーズは、OFF 時間固定の自励式 PWM 電流制御方式を採用しています。固定されて いる PWM オフ時間内にモーターコイルに蓄えられたエネルギーが解消してしまうと、コイル 電流は図 15-1 に示すような断続した電流として流れます。 つまり、PWM による平均電流が低下し、モータートルクも低下します。このコイルに電流 が断続的に流れ始める状態を制御電流の下限値と弊社では考えています。制御電流の下限値は、 ご使用されるモーター等の条件により異なりますが、以下の式にて概算できます。 I O min V M 1 1 R t exp OFF t C VM RDS(on) toff ： ： ： Lm R R Rm RDS ( on) RS tC モーター電源電圧 MOS FET オン抵抗 PWM オフ時間 Rm Lm RS ： ： ： ・・・・・・式③ モーター巻き線抵抗 モーター巻き線インダクタンス 電流検出抵抗 制御電流値をこの下限値以下に設定しても製品が破壊することはありませんが、設定電流に 対し制御電流が悪化します。 図 15-1 制御電流下限モデル波形 Itrip大 A相 Itrip小 0 A相 コイル電流が0になる タイミングが発生する サンケン電気株式会社 31 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 (3)アバランシェエネルギーの確認 本シリーズのユニポーラ駆動方式は、出力の MOS FET の耐圧を越えるサージ電圧（リンギ ングノイズ）が製品に印加される場合があります。本製品は、このサージ電圧を想定して十分 なアバランシェ耐量を持つ MOS FET を使用しておりますので、通常はサージ電圧が発生して も問題なく使用いただけます。 VM ただし、モーターのハーネスの引き回しが長い場合や定格電流 および定格電圧付近で使用される場合は、弊社の想定を越えるア バランシェエネルギーが製品に印加されることがありますので SPM 実機評価において必ず製品に印加されているアバランシェエネ ID ルギーを確認してください。 アバランシェエネルギーの確認方法を以下にまとめます。 図 15-2 に観測ポイント，図 15-3 に波形図を示します。 VDS(AV) Rs 【計算例】 図 15-3 の波形観測の結果より VDS(AV)=140V ID=1A t=0.5µs のデータが得られた場合、アバランシェエネルギーEAV は下 記より求められます。 EAV≒VDS(AV)×1/2×ID×t ・・・・・式④ ＝140V×1/2×1A×0.5×10－6 ＝0.035[mJ] 例のように計算した EAV を、 図 15-4 に示すグラフと比較し、 MOS FET のアバランシェエネルギー耐量範囲内であるか を確認して安全性を判断します。 図 15-2 観測ポイント VDS(AV) ID t 図 15-3 ブレイクダウン時 波形図 図 15-4 繰返しアバランシェエネルギー耐量 EAV 20 SLA7073MPRT/78MPRT 16 Eav [mJ] 12 SLA7072MPRT/77MPRT 8 SLA7071MPRT/76MPRT 4 SLA7070MPRT/75MPRT 0 0 25 50 75 100 125 150 製品温度 Tc[℃] サンケン電気株式会社 32 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 (4)電源（VBB、VDD）の ON/OFF シーケンスに関して 本製品は、主電源 VBB とロジック電源 VDD の ON/OFF の順序に制限はありません。 (5)モーター電源電圧（VM）と主電源電圧（VBB）について 本製品は図 7-1 や図 7-2 の内部ブロック図に記載したように、制御用 IC（MIC）と出力段パ ワーMOSFET マルチチップ構造となっているため、モーター電源と主電源とは電気的に分離 されております。したがいまして、モーター電源と主電源とで異なった電源を使用して駆動す ることも可能です。ただし両電源は電源電圧範囲が異なりますので、注意願います。 (6)内部ロジック回路に関して a）内部シーケンサーのリセットに関して 本製品のシーケンサー回路は、ロジック電源（VDD）投入時に製品内部にてパワーON リ セット機能が働いて初期化されます。このため電源投入直後の出力は、励磁原点にて通電さ れる状態となります。 また、モーター動作後にシーケンサーのリセットを施す必要がある場合は、Reset 端子に リセット信号を入力して下さい。外部よりリセットを施す必要性がない場合には、Reset 端 子は使用しませんので、回路上で Reset 端子をロウレベル固定としてください。 b）クロック入力に関して 本シリーズは、クロックのエッジにて１Step 進む設計となっています。エッジ動作の種類 としては、ポジティブエッジのみで動作するタイプ（標準タイプ）とポジティブ／ネガティ ブエッジの両方で動作するタイプ（両エッジタイプ：W エッジ）をご用意しています。 クロック入力信号を停止すると励磁はモーターHold 状態になります。この時クロック入 力信号はロウレベルであってもハイレベルであっても問題はありません。 c）チョッピング同期回路について モーターHold 時に発生することがある、モーター異音を防止するための機能となり、Sync 端子をハイレベルに設定すると有効となります。 ただしこの機能をモーター回転時に使用すると、制御電流が安定せず、モータートルクの 低下や振動の増加が起きる場合があるため、回転時に使用することはお勧めできません。 またこの同期回路は、2 相励磁状態（Mode8＆F）または 1 相励磁状態での Hold 以外で使 用した場合には、モーター電流が正常制御されませんので御注意願います。 通常、本機能を使用する場合はマイコン等より信号を入力して切り換えを行う方法が一般 的ですが、ポートの制限等の問題により信号を入力できない場合には、次のような方法で本 機能を使用することが出来ます。 図 15-5 に示した回路案は、クロック信号を利用 図 15-5 クロック停止検知回路 した Sync 信号発生回路になります。ハイレベルの Vcc クロック信号が入力されるとコンデンサに充電さ れ、Sync 信号はロウレベルになります。クロック Clock Sync 信号をロウレベルで停止させた場合、コンデンサが 74HC14 抵抗により放電され、Sync 信号がハイレベルとな り、同期モードへ移行します。なお、使用される最 R C 低クロック周波数により回路中の RC 時定数を決定 して下さい。 また、クロック入力信号をハイレベルで停止させ るシーケンスを検討される場合にはインバータ回 図 15-6 エッジ検出回路 路を１つ追加して下さい。 停止時のクロック信号が不明な場合、もしくは W Step a Clock エッジタイプをご使用の際は、図 15-5 の回路の前 ｴｯｼﾞ Clock に図 15-6 に示すエッジ検出回路を追加することで 対処できます。 サンケン電気株式会社 33 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 d）出力 Disable（Sleep1,2）回路について モーターフリー状態（出力 Disable）にする方法として、REF 端子を 2V 以上にする方法 （Sleep1）と、励磁モード設定端子（M1、M2、M3）の全てを”High”にする方法（Sleep2） の 2 種類あります。どちらの方法においても主電源系の回路を停止させて回路電流を低減す る Sleep モードになります。 違いは、Sleep1 は内部シーケンサーが Enable 状態のままですが、Sleep2 は内部シーケ ンサーが HOLD 状態となります。つまり Sleep2 の状態では、Clock 信号を入力しても励磁 シーケンスは変化せず、Sleep 直前のシーケンス状態を保持します。 なお出力 Disable（Sleep1、sleep2）状態からモーターを回転させるモードに移行する場 合、製品の立ち上がりだけではなく、モーター励磁電流の立ち上がり時間を考慮した上で、 Disable 解除からクロックエッジ入力までの時間を設定するようにしてください（図 15-7） 。 図 15-7 Disable 解除と Clock 入力のタイミング Ref電圧 励磁信号 100µs (min) Clock信号 ※W エッジタイプをご使用の際は、Disable 解除後の Clock が NEG エッジから始まる場合もあります。 e）Ref／Sleep1 端子について 本製品の REF 端子は表 9-1 の真理値表や前項 d などに説明がありますが、 ①出力制御電流の基準電圧設定…Low レベル （VREF≦0.3～0.45V、電流定格により異なります） ②出力 Enable／Disable 制御入力…High レベル （VREF≧2.0V） の 2 つの機能を兼ねております。なお出力 Enable／Disable の切り替わりのしきい値電圧は、 約 1.75V に設定しています。 REF 電圧制御の際は、下記に注意してください。 ・①の領域だけでなく、①～閾値電圧（1.75V typ）の範囲も、REF 電圧にしたがい制御 電流値も変わります。このため損失には注意が必要となります。また基準電圧分割比の 選択状態によっては OCP 動作となる場合もあります。 ・特に閾値電圧付近に REF 電圧が設定された場合、出力が Enable と Disable を繰り返し てしまう可能性があります。 f）ロジック入力端子（Clock，Reset，CW/CCW，M1，M2，M3，Sync 端子）について 使用しない端子がある場合には、VDD または GND へ接続をしてください。 オープンで使用した場合、製品が予期せぬ動作をする可能性があります。 g）モニター出力端子（Mo、Flag 端子）について 製品内部は図 15-8 の等価回路のように、インバータ出力 となっています。 このため Mo 端子および Flag 端子を使用しない場合は、 必ずオープンとしてください。 サンケン電気株式会社 図 15-8 モニター出力端子内 部等価回路 VDD 静電気 保護回路 出力 34 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 16. 熱設計資料 本シリーズでの損失を正確に算出するには、モーターの実動作時の時定数や励磁モード、入力 周波数及びそのシーケンス等、変動するパラメータが必要になり現実的ではありません。 そこで、まずワースト条件にて、近似計算にて算出します。最小限のパラメータのみを抽出し た損失の計算式は以下の通りです。 P I 2 (R DS(on)＋Rs) 2 P I RDS(on) Rs ： ： ： ： 製品損失 動作電流≒Io 搭載 MOSFET のオン抵抗 搭載検出抵抗 上記にて算出した製品損失を元に、下に示した図 16-1 の温度上昇曲線を用いて製品のジャン クション温度を推定します。この時、最悪条件（動作周囲温度の最大値）にて、ジャンクション 温度が 150℃を超えなければ問題はありませんが、 最終判断は実動作における製品発熱を測定し、 図 16-1 より損失およびジャンクション温度を確認してください。 図 16-1 製品温度上昇特性 150 ΔTJ-A=26.6×PD 上昇温度 ΔT [℃] Rise Temperature 125 100 75 ΔTC-A=21.3×PD 50 25 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 パッケージ許容損失 P D [W] Allowable Package Power Dissipation 製品に放熱板を付けて使用される場合、ΔTJ-A を算出するパラメータの中で製品の熱抵抗 θJ-A が変化します。この値は放熱板の熱抵抗を θFIN とすると θJ-A≒θJ-C＋θFIN＝(θJ-A－θC-A)＋θFIN となり、この式で算出した θJ-A の値を代わりに使用して計算します。 また実動作にて製品温度を測定しジャンクション温度を推定する場合は、次のように考えます。 まず、製品の 12Pin リード部の温度上昇を測定します(ΔTC-A)。この温度上昇から図 16-1 の製 品温度上昇グラフを見て、損失 P とジャンクション温度 Tj を推定します。この際、製品の温度 上昇 ΔTC-A とジャンクション上昇温度 ΔTJ の関係は、以下の計算式で近似できます。 ΔTJ≒ΔTC-A＋P×θJ-C サンケン電気株式会社 35 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 ☆注意事項 ・本製品の内部構成はマルチチップ構成（制御用 IC×1，MOSFET×4，チップ抵抗×2）とな っています。主な発熱源は MOSFET とチップ抵抗となりますが、実際に温度を検知する場所 は制御用 IC です。このように発熱源と熱の検知場所（制御用 IC）とに距離があるため、熱の 伝達に遅れが生じます。このため急激な温度変化には追従できません。従いまして、設計段階 でアブノーマル評価を十分に行い、ジャンクション温度が保証値（150℃）を超えないように して下さい。 ・この熱設計資料は、実際に製品を動作させる前にどの程度まで使用できるかを検討するための 資料です。最終的には実機にて製品発熱（12Pin の温度）を確認して判断して下さい。 なお製品発熱の最大推奨値は以下の様になります。 No Fin 時：90℃ Fin 接続時：80℃ サンケン電気株式会社 36 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 17. 代表特性例 (1)出力 MOS FET オン電圧 VDS(on)特性 SLA7070MPRT/SLA7075MPRT SLA7071MPRT/SLA7076MPRT 1.4 1.4 Io=1.0A 1.2 1.2 Io=1.5A 1.0 VDS(on) [V] VDS(on) [V] 1.0 0.8 0.6 0.8 0.6 Io=0.5A 0.4 0.4 Io=1.0A 0.2 0.2 0.0 0.0 -25 0 25 50 75 100 125 -25 0 製品温度 Tc[℃] 25 50 75 100 125 製品温度 Tc[℃] SLA7072MPRT/SLA7077MPRT SLA7073MPRT/SLA7078MPRT 1.4 1.4 1.2 1.2 Io=3.0A 1.0 1.0 VDS(on) [V] VDS(on) [V] Io=2.0A 0.8 0.6 0.8 0.6 Io=2.0A 0.4 0.4 Io=1.0A 0.2 Io=1.0A 0.2 0.0 0.0 -25 0 25 50 75 100 125 製品温度 Tc[℃] -25 0 25 50 75 100 125 製品温度 Tc[℃] サンケン電気株式会社 37 / 38 SLA7070MPRT シリーズ データシート Ver. 1.64 (2)出力 MOS FET ボディダイオード順方向電圧 VF 特性 SLA7070MPRT/SLA7075MPRT SLA7071MPRT/SLA7076MPRT 1.1 1.1 1.0 1.0 0.9 0.9 VSD [V] VSD [V] Io=1.0A 0.8 Io=1.5A 0.8 Io=1.0A 0.7 0.7 Io=0.5A 0.6 0.6 -25 0 25 50 75 100 125 -25 0 製品温度 Tc[℃] 25 50 75 100 125 製品温度 Tc[℃] SLA7072MPRT/SLA7077MPRT SLA7073MPRT/SLA7078MPRT 1.1 1.1 1.0 1.0 Io=3.0A VSD [V] Io=2.0A 0.8 0.9 VSD [V] 0.9 Io=2.0A 0.8 Io=1.0A Io=1.0A 0.7 0.7 0.6 0.6 -25 0 25 50 75 100 125 製品温度 Tc[℃] -25 0 25 50 75 100 125 製品温度 Tc[℃] サンケン電気株式会社 38 / 38