NJM2671 ステッピングモータコントローラ/ドライバ ステッピングモータコントローラ ドライバ ■ 概要 ■ 外形 ＮＪＭ２６７１は２相ユニポーラステッピングモータ用 ドライバで、モータ部出力は最大耐圧６０Ｖ、最大電流５００ ｍＡの性能を持っています。 モータコントロール方式は汎用のＳＴＥＰ／ＤＩＲ方式（回 転数／方向に対応）を採用しており、コントロール信号により 簡単にＨＡＬＦ／ＦＵＬＬステップモードの切替が可能です。 耐圧６０Ｖと電源電圧範囲が広いことにより、高速モータ アプリケーションへの応用や、耐圧余裕による信頼性の向上も 実現します。 NJM2671D2 NJM2671E2 ■ 特徴 ● モータ部電源電圧 ６０Ｖ ● 連続出力電流 ２ｃｈＸ５００ｍＡ ● ドライバ、フェーズロジック内蔵 ● 外部フェーズロジックリセット端子付(ＲＥＳＥＴ) ● フェーズ原点モニタリング出力端子付(ＭＯ) ● 熱遮断回路内蔵 ● 外形 ＤＩＰ１６／ＥＭＰ１６ ■ 端子配列 PB2 1 16 VCC PB1 2 15 MO 14 RESET GND 3 NJM 2671D2 PA1 4 13 NC PA2 5 12 NC DIR 6 11 INH STEP 7 10 HSM φB 8 9 φA PB2 1 16 VCC PB1 2 15 MO GND 3 14 RESET PA1 4 13 NC PA2 5 12 NC DIR 6 11 INH STEP 7 10 HSM φB 8 9 φA NJM 2671E2 図 1 端子配列図 -1- NJM2671 ■ブロック図 ブロック図 VCC MO POR φA φB PHASE LOGIC STEP DIR HSM PB2 PB1 RESET RESET PA2 PA1 INH TSD GND 図 2 ブロック図 ■ 端子説明 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 端子名 PB2 PB1 GND PA1 PA2 DIR STEP 8 9 10 φB φA HSM 11 12 13 14 15 16 INH NC NC RESET MO Vcc -2- 説明 Ｂ２フェーズ出力。最大５００ｍＡシンキングオープンコレクタ出力。 Ｂ１フェーズ出力。最大５００ｍＡシンキングオープンコレクタ出力。 ＶｃｃのＧＮＤ電源端子。 Ａ１フェーズ出力。最大５００ｍＡシンキングオープンコレクタ出力。 Ａ２フェーズ出力。最大５００ｍＡシンキングオープンコレクタ出力。 方向指令入力。モータの回転方向を決定します。 モータのステッピング用のパルス入力。ＳＴＥＰ信号の各ネガティブエッジで内 部フェーズロジックが動作します。 ハーフステップモード時のＢフェーズ用ゼロ電流シーケンスモニタ出力。 ハーフステップモード時のＡフェーズ用ゼロ電流シーケンスモニタ出力。 ハーフ/フルステップモード切替入力。 Ｈでフルステップモード、Ｌでハーフステップモードとなります。 フェーズ出力ＯＦＦ入力。Ｈですべてのフェーズ出力がＯＦＦになります。 接続されません。 接続されません。 フェーズロジックイニシャライズ入力。 フェーズ出力イニシャル状態検出出力。 ロジック部電源電圧端子。 NJM2671 ■絶対最大定格 絶対最大定格 (Ta=25°C ) 項目 フェーズ出力電圧 フェーズ出力電流 ロジック部電源電圧 ロジック入力電圧範囲 ロジック入力電流 ロジック出力電流 接合部温度 動作温度 保存温度 消費電力(ＤＩＰ) 消費電力(ＥＭＰ) ピン番号 1,2,4,5 1,2,4,5 16 6,7,10,11,14 6,7,10,11,14 8,9,15 記号 VPCEO IP VCC VI II IO Tj Topr Tstg PD PD 最小 0 0 0 -0.3 -10 − -40 -40 -55 − − 最大 60 500 7 6 − 6 +150 +85 +150 1.6 1.3 単位 V mA V V mA mA °C °C °C W W ■推奨動作条件 推奨動作条件 項目 フェーズ出力電圧 フェーズ出力電流 ロジック部電源電圧 動作接合部温度 セットアップタイム ステップパルス幅 リセットパルス幅 記号 最小 標準 最大 単位 VPCEO IP VCC Tj tS tP tR 10 0 4.75 -20 400 800 800 − − 5 − − − − 55 350 5.25 +125 − − − V mA V ℃ nS nS nS ■電気的特性 電気的特性 項目 記号 条件 最小 標準 最大 単位 INH=LOW INH=HIGH − 45 60 mA − − 12 170 − − mA ℃ IP=350mA − − − − − − 0.85 500 3 V µA µS 2.0 − − − − − 0.8 20 − V V µA µA − 0.6 V 全体 消費電流 サーマルシャットダウン温度 フェーズ出力部 飽和電圧 リーク電流 ターンオン、ターンオフ時間 ロジック入力部 Ｈレベル電圧 Ｌレベル電圧 入力電流(Ｈレベル) 入力電流(Ｌレベル) ロジック出力部 飽和電圧 Icc1 Icc2 Ttsd VPCE Sat IPL tｄ Vi=2.4V VIH VIL IIH IIL VI =2.4V VI =0.4V − − -400 VO Sat IO=1.6mA − -3- NJM2671 ■ 基本アプリケーション C≧10μF VMM ＋5V C≧10μF MO ΦA ΦB OPTIONAL SENSOR R1 R2 VCC CMOS,TTL-LS Input/Output Device STEP STEP CW/CCW DIR HALF/FULL STEP RESET NORMAL/INHBIT HSM RESET MOTOR NJM2671 PB2 PB1 PA1 PA2 INH GND D1-D4 11DF2or31DF2 GND GND(VCC) 日本インター GND(VMM C=4,700pF 図 3 基本アプリケーション回路例 ■ 機能説明 ＮＪＭ２６７１は、ユニポーラ巻線方式のステッピングモータを駆動するための、定電圧駆動方式の高性能モータ ドライバです。 モータのモーションコントロール方式として、汎用的なＳＴＥＰ−ＤＩＲ方式を採用しており、パルスジェネレー タを用意頂くことにより、簡単にステッピングモータのコントロールができます。 また、フェーズ出力が６０Ｖｍａｘ．と高耐圧ですのでユニポーラ巻線方式駆動でしばしば問題となるモータ電源に 対してのフェーズ出力の耐圧マージン余裕が増えるとともに、フェーズターンオフ時の電力抑制回路の設計が簡単に なります。 ■ ロジック入力部 すべての入力部はＬＳ−ＴＴＬ互換です。ロジック入力部がオープン状態の場合は、回路はそれをＨレベルとして 受け取ります。ＮＪＭ２６７１には、ステッピングモータを適切に制御するのに必要なフェーズロジックが内蔵され ています。 ＳＴＥＰ−ステッピングパルス ＳＴＥＰ信号(パルス)の各ネガティブエッジ毎に、内蔵フェーズロジックのシーケンスがＵＰします。フルステッ プモードでは、このパルス信号でステッピングモータは基本ステップ角の角度を回転します。ハーフステップモード では、基本ステップ角を移動するためには、２つのパルスが必要です。 ＤＩＲ信号(方向)とＨＳＭ信号(ハーフ/フルモード) はＳＴＥＰのネガティブエッジ中にラッチされるため、ネガ ティブエッジの前に確立されている必要があります。図４のセットアップタイム ts に注意してください。 ＤＩＲ−方向 ＤＩＲは、ステップを行う方向を決定します。実際のステッピングモータの回転方向は、ＮＪＭ２６７１とモータ 間の接続によって異なります。ＤＩＲはいつでも変更はできますがＳＴＥＰのネガティブエッジと同時は１パルス分 のミスステップとなる可能性があるため、避けてください。図４のタイミング図を参照してください。 ＨＳＭ−ハーフ/ ＨＳＭ−ハーフ/フルステップモード切換 ステッピングモータがフルステップまたはハーフステップのどちらかでコントロールされるかを決定します。 ＨＳＭがＬレベルになると、内蔵フェーズロジックはハーフステップモードとなります。ＨＳＭはいつでも変更でき -4- NJM2671 ますが、ＳＴＥＰのネガティブエッジと同時は１パルス分のミスステップとなる可能性があるため、避けてください。 図４のタイミング図を参照してください。 ＩＮＨ−フェーズ出力ＯＦＦ ＩＮＨがＨレベルになると、すべてのフェーズ出力がＯＦＦになり、電流消費が減少します。 ＲＥＳＥＴ−リセット ２相のステッピングモータは、基本ステップの倍数４の角度毎に同一巻線励磁シーケンスを繰り返します。これに 対応して、フェーズロジックはフルステップモードでは４パルス毎、ハーフステップモードでは８パルス毎にフェー ズロジックシーケンスを繰り返します。 ＲＥＳＥＴは強制的にフェーズロジックをシーケンススタート状態にイニシャライズします。 ＲＥＳＥＴがＬレベルになると、 フェーズロジックをイニシャライズするとともにフェーズ出力をＯＦＦとします。 ＲＥＳＥＴがＨレベルに復帰すると、フェーズ出力は、フェーズロジックのシーケンススタート状態の励磁パター ン出力となります。図５のリセットタイミング図を参照してください。 ■ ＰＯＲ−パワーオン・リセット機能 Ｖｃｃに接続された内部パワーオン・リセット回路は、フェーズロジックをリセットし、電源投入中のフェーズ出 力をＯＦＦさせることでミスステップを防止します。 また電源投入毎にフェーズ出力は、フェーズロジックのシーケンススタート状態の励磁パターン出力となります。 ■ フェーズ出力部 フェーズ出力部は、４つのオープンコレクタトランジスタで構成されており、図３で示すようにステッピングモー タに直接接続されています。 ■ φＡ、φＢ−バイポーラフェーズロジック出力 φＡ、φＢ出力は、フェーズロジックから生成され、励磁シーケンスが１相励磁か２相励磁かを外部からモニタで きる信号です。通常、ハーフステップからフルステップへの切換は適切なタイミングで行わないとミスステップを発 生します。φＡ、φＢ出力を利用し２相励磁状態(φＡ＝φＢ＝Ｌレベル)でＨＳＭの切換を実行することで、ミスス テップを防止してハーフステップからフルステップの変更ができます。 ■ ＭＯ−相原点モニタ フェーズロジックのシーケンススタート位置またはＰＯＲ、外部ＲＥＳＥＴ後に励磁シーケンスがイニシャル状態 位置であることを外部に示すためにＬレベルを出力します。 ステッピングモータを使用したシステムで、機械原点位置の検出の際に、機械原点センサとＭＯのＡＮＤを原点と することで、より分解能の高い機械原点位置が実現します。 Vcc 約3.0V∼4.0V STEP HSM,DIR RESET STEP,RESET PB1/PA1 tｓ ｔｐ Ip PB2/PA2 通常シーケンス フェーズ出力OFF 通常シーケンス ｔｄ POR動作 図 4 タイミング定義図 内部フェーズロジック イニシャライズ後出力 図 5 ＰＯＲ及び外部リセットタイミング -5- NJM2671 ＰＯＲ DIR H INH L HSM H STEP H φB ON PB1 OFF PB2 ON PA1 OFF PA2 ON φA ON MO ON ① ② ③ ④ ① ② ③ ④ ① 図 6-1 フルステップモード、ＣＷシーケンス ＰＯＲ DIR L INH L HSM H STEP H φB ON PB1 OFF PB2 ON PA1 OFF PA2 ON φA ON MO ON ① ② ③ ④ ① ② ③ ④ ＰＯＲ H INH L HSM L STEP H φB ON PB1 OFF PB2 ON PA1 OFF PA2 ON φA ON MO ON ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ＰＯＲ L INH L HSM L STEP H φB ON PB1 OFF PB2 ON PA1 OFF PA2 ON φA ON MO ON ＰＯＲ H INH H HSM L STEP H φB ON PB1 OFF PB2 OFF PA1 OFF PA2 OFF φA ON MO ON ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 3 OFF ON ON OFF 4 OFF ON OFF ON ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 1 OFF ON OFF OFF 2 OFF ON ON OFF 3 OFF OFF ON OFF 4 ON OFF ON OFF 5 ON OFF OFF OFF 6 ON OFF OFF ON 7 OFF OFF OFF ON 8 OFF ON OFF ON 3 ON OFF OFF OFF 4 ON OFF ON OFF 5 OFF OFF ON OFF 6 OFF ON ON OFF 7 OFF ON OFF OFF 8 OFF ON OFF ON 図 8-2 シーケンス表 STEP PB1 PB2 PA1 PA2 ① POR OFF ON OFF ON ① ① 図 10 ハーフステップモード，ＩＮＨシーケンス -6- STEP POR 1 2 PB1 OFF ON ON PB2 ON OFF OFF PA1 OFF OFF ON PA2 ON ON OFF 図 7-2 シーケンス表 STEP PB1 PB2 PA1 PA2 図 9-1 ハーフステップモード、ＣＣＷシーケンス DIR 4 OFF ON OFF ON ① 図 8-1 ハーフステップモード、ＣＷシーケンス DIR 3 ON OFF OFF ON ① 図 7-1 フルステップモード、ＣＣＷシーケンス DIR STEP POR 1 2 PB1 OFF OFF ON PB2 ON ON OFF PA1 OFF ON ON PA2 ON OFF OFF 図 6-2 シーケンス表 POR OFF ON OFF ON 1 OFF OFF OFF ON 2 ON OFF OFF ON 図 9-2 シーケンス表 NJM2671 ■ 応用例 ロジック入力部 ロジック入力部はオープンになると、回路はそれをＨレベルとして扱います。耐ノイズ性を最大にするために、未 使用の入力部はＶＤＤレベルに固定する必要があります。 フェーズ出力部 フェーズ出力部は、ステッピングモータ巻線をユニポーラ駆動するために電力シンクとなっております。巻線のコ モン線に接続される抵抗は、最大モータ電流を決定します。 出力トランジスタをキックバック電力から保護するために、高速なフリーホイール・ダイオードを使用する必要が あります。図１１∼図１４に解決法の例を示します。 φＡ、φＢ−バイポーラフェーズロジック出力 φＡ、φＢは、ハーフステップモードにおいて対応するフェーズ出力が電流ＯＦＦ状態の時にＨレベルになるオー プンコレクタ出力です。プルアップ抵抗で適切な電源電圧に接続する必要があります。(Vcc５Ｖロジックの場合、５ ｋΩ推奨) ■ 各駆動モードにおける入出力信号シーケンス 図６∼図１０は、各駆動モードにおける入出力信号のタイミングチャートです。左側にはＰＯＲ後の入力及び出力 信号の状態を示しています。 ■ 使用上の注意 １．電源が供給されているときは、ＩＣまたはＰＣＢを取り外さないでください。 ２．フリーホイール・ダイオードを使用しても、ステッピングモータによっては過度の電圧が発生することがあります ので注意してください。 ３．必要なトルクを得るために必要な定格電流のステッピングモータを選択してください。一般的にステッピングモー タへの供給電圧が高電圧であればあるほど高速な回転性能が得られます。 ステッピングモータの定格電圧より供給電圧が高い場合には、電流制限抵抗をコモン巻線と供給電源間に接続する 必要があります。この抵抗は L/R 時間定数を変化させて、ステッピングモータの高速回転性能を引き出します。 ４．直列ダイオードをもつモータ供給電源(出力コンデンサ無し)のご使用は避けてください。 またＧＮＤラインはＶｃｃとの共通インピーダンスを避けて、ＩＣのＧＮＤ端子(ピン３)での一点接地を して下さい。 ５．実際のモータ回転方向を変更するには、ＰＡ１とＰＡ２(またはＰＢ１とＰＢ２)でのステッピングモータの接続を 交換します。 ６．駆動回路 ステッピングモータから高性能を得たい場合は、フェーズターンオン時に急激に巻線が励磁され、ターンオフ時に は急速に励磁が切れる必要があります。 ７．フェーズターンオフの問題 巻線励磁がオフになるとき(巻線電流が切れる)誘導される高電圧キックバック電圧を適切に抑えないと、駆動回路 が破損する場合があります。図１１∼１４のターンオフ回路を参考にしてください。 ８．ＭＯ出力をご使用する場合 ハーフステップモードにおいては、ＭＯ出力端子にハザードが発生します。 ＭＯ出力端子をご使用になる際には、ハザードをキャンセルするために出力波形を確認して、ＭＯ端子(１５ピ ン)とＧＮＤ端子(３ピン)間に１，０００ｐＦ以上のセラミックコンデンサを接続してください。 -7- NJM2671 図 11 ダイオード・ターンオフ回路 図 13 ツェナーダイオード・ターンオフ回路 -8- 図 12 抵抗・ターンオフ回路 図 14 電源回生・ターンオフ回路 NJM2671 ■ 電気的特性例 図 15 周囲温度 VS 許容損失特性例 図 16 フェーズ出力飽和電圧 VS 出力電流 特性例 [mA] 図 17 ロジック出力飽和電圧 VS 出力電流 特性例 図 18 許容損失 VS フェーズ出力電流 特性例(＠フルステップ) ＜注意事項＞ このデータブックの掲載内容の正確さには 万全を期しておりますが、掲載内容について 何らかの法的な保証を行うものではありませ ん。とくに応用回路については、製品の代表 的な応用例を説明するためのものです。また、 工業所有権その他の権利の実施権の許諾を伴 うものではなく、第三者の権利を侵害しない ことを保証するものでもありません。 -9-