SI-6635M PID 回転速度制御内蔵 BLDC 正弦波駆動ドライバ SI-6635M 製 品 概 要 1. Ver. 2.1 はじめに 本ICは、汎用向け3相ブラシレスDCモータ用ICで、出力にはNチャネルパワーMOSFET（2A＠ DC、4A＠500msec）を内蔵しており、30Vまでのモータ電源電圧に対応しています。 本 IC は、正弦波駆動（180°通電）が出来、回転速度制御には、ディジタル PID が組み込まれて います。従来、ディジタル PID 制御を行うためには１チップマイコンや FPGA 等を用い、多大 な開発工数が必要でしたが、シリアル通信にて回転速度・パラメータを設定するだけで、簡単にディ ジタル PID 回転速度制御が行えます。 パッケージはサーマルパッド付きQFN36ピンパッケージ（6mm□）を採用しています。 2. 主な機能 6素子のNチャンネルMOSFETを内蔵（チャージポンプ回路内蔵） ホール素子（アンプ内蔵）、ホールIC入力対応 正弦波駆動（180°通電）機能内蔵 ディジタルPID回転速度制御機能内蔵 進角機能内蔵（固定、回転速度比例） ホール入力－励磁タイミングオフセット可能 ２線式シリアルインターフェイス（I2Cコンパチブル、７ビットアドレス） 各種保護機能内蔵 過電圧保護 低電圧保護 過電流保護（天絡、地絡、負荷ショート対応） 過熱保護 回転ロック検知 貫通電流防止機能 クロック低下時保護 異常発生時におけるアラーム出力機能（I2Cによるリードバックで、8種類の異常を判別可能） FG出力 プリントコイルFG/エンコーダ入力切り替え機能 単電源動作（内部ロジック回路用レギュレータ内蔵） ロジック入力は３．３V系で、５Vトレラント ロジック出力はオープンドレイン SI-6635M -1- サンケン電気株式会社 SI-6635M 外形図、参考ランド形状 Unit : mm サーマルパット付き QFN36Pin パッケージ 参考ランド形状（赤線部分） SI-6635M -2- サンケン電気株式会社 SI-6635M CPL CPH ブロック図 VDD VDD HUP Reg Logic Reg Charge Pump CP Reg HUM HVP HVM Commutation Logic VBB VDD VDD HWP HWM Sinusoidal Wave Control SDA SCL Serial Interface VDD Highside Gate Driver VDD Reg OUTU OUTV OUTW Lowside Gate Driver Control Logic S BRKn 250 mV(Default) SEN OSC1 Oscillator OSC2 FG FGO FLAG ADRS1 FGM FGP SI-6635M NC NC NC GND GND PGND ADRS2 TEST デバイス アドレス 設定端子 UVLO TSD OCP OVP LOCK -3- サンケン電気株式会社 SI-6635M 端子表 端子番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 端子名 HWM HWP HVM HVP HUM HUP FGM FGP FGO FLAG FG GND VBB VBB CP CPH CPL GND SDA SCL ADRS1 ADRS2 VDD TEST OSC1 OSC２ BRKｎ OUTW N.C. PGND SEN S N.C. OUTV N.C. OUTU 詳細 ホール素子入力Wホール素子入力W+ ホール素子入力Vホール素子入力V+ ホール素子入力Uホール素子入力U+ パターンFG入力（マイナス）／エンコーダ入力 パターンFG入力（プラス）／エンコーダ入力 パターンFGフィードバック 異常検知出力 FG信号出力／指定速度外れ出力 グランド モーター電源及び主電源 モーター電源及び主電源 チャージポンプコンデンサ接続用 チャージポンプコンデンサ接続用(High) チャージポンプコンデンサ接続用(Low) グランド シリアルインターフェース（データ） シリアルインターフェース（クロック） デバイスアドレス設定（上位ビット）、プルダウン抵抗内蔵 デバイスアドレス設定（下位ビット）、プルダウン抵抗内蔵 内部レギュレータ平滑コンデンサ接続用（負荷を接続しないで下さい） テスト用（何も接続しないで下さい） セラミック発振子接続／外部ｸﾛｯｸ入力用 セラミック発振子接続用(外部ｸﾛｯｸ入力時は何も接続しないで下さい) ブレーキ入力（負論理）、プルダウン抵抗内蔵 W相出力 （空き） パワーグランド 電流検出入力 ソース （空き） V相出力 （空き） U相出力 SI-6635M -4- サンケン電気株式会社 SI-6635M 3. 絶対最大定格 項目 電源電圧 出力電圧 記号 VBB VOUT 条件 出力電流※ IOUT(Ave) IOUT(Peak) IOD オープンドレイン出力 流入電流 ロジック入力電圧 ロジック出力電圧 アナログ入力電圧 検出電圧 パッケージ許容損失 最高ジャンクション温度 保存温度 動作周囲温度 VIN(Logic) VOUT(Logic) VIN(Analog) VSENSE PD TJ(max) Tstg TA DC tw<500msec/Duty<10% 規格値 -0.3～38 -0.5～VBB ±2 ±4 単位 V V A A FG/FLAG 10 mA -0.3～5.5 -0.3～5.5 -0.3～6 ±0.5 4.1 150 -40～150 -20～85 V V V V W ℃ ℃ ℃ FG/FLAG サンケン評価基板 （※）出力電流はデューティサイクル、周囲温度、放熱状態によって制限を受けることがあります。いかな る使用条件下においても、決して指定された定格電流および最大接合部温度を超えないようにして 下さい。 4. 推奨動作範囲 項目 電源電圧 クロック入力※ ロジック入力電圧 アナログ入力電圧 検出電圧 パッケージ温度 動作周囲温度 記号 VBB FOSC VIN(Logic) VIN(Analog) VSENSE TC TA 規格値 10～30 9.5～20 0～5.25 0～5.25 -0.5～0.5 -20～105 -20～85 単位 V MHz V V V ℃ ℃ 備考 （※）9.5MHz 未満のクロック入力では、クロック低下時保護機能が働き、出力段が全オフとなる場合があ ります。 SI-6635M -5- サンケン電気株式会社 SI-6635M 5. 電気的特性 特記なき場合、TA=＋25℃、VBB=24V 特性項目 記号 Output Drivers VBB電圧範囲 VBB MIN 定格 TYP MAX 10 5 - VBBOV 25 V mA 3 - 25 mA 単位 試験条件 動作時 動作状態 非動作状態 チャージポンプ OFF 出力OFF 主電源電流 IBB 出力ON抵抗 Ron 0.1 0.2 0.3 Ω Iout=2A MOSFETダイオード順方向電圧 VF 0.3 1.15 2 V Iout=2A Control Logic VDD電圧範囲 Logic入力電圧 Logic入力電流 VDD 3.0 3.3 3.5 V 動作時 VIN(0) - VDD×0.3 V VIN(1) VDD×0.7 V IIN(0) -10 0 10 μ A VIN=0V -10 0 10 μ A VIN=5.5V, SDA/SCL IIN(1) VIN=5.5V, 45 145 μ A ADRS1/ADRS2/BRKn Internal PWM ISen Sen端子入力電流 -10 0 10 VSen 検出電圧 0.21 0.25 0.29 tLPFSen 電流検出フィルタ時間 0.5 2 4 TYP データは設計情報として使用して下さい。 表中の負電流は製品端子から流れ出る電流を示しております。 μ A VSen=0～0.5V V VREF=0.25V設定時 μ s 設計保証 SI-6635M -6- サンケン電気株式会社 SI-6635M 電気的特性（続き） 特記なき場合、TA=＋25℃、VBB=24V 特性項目 Protection Flag出力飽和電圧 Flag出力端子オン電流 Flag出力リーク電流 MIN 定格 TYP MAX VFI(ON) IFI(ON) IFI(OFF) 0.08 5 -1 0.45 7.5 0 0.7 25 50 VOCPLS 0.7 1.2 2 VOCPHS 0.3 0.8 1.8 記号 OCP検出電圧 単位 試験条件 IFG=2mA V mA VFI=2V μ A VFG=5.5V LowSideMOSFET検出 V (OUT-GND間) HighSideMOSFET検出 V (VBB-OUT間) VBB電圧上昇時 V V ℃ 温度上昇時 設計保証 ℃ V VDD電圧上昇時 V V VBB電圧上昇時 V VBBOV VBB過電圧保護閾値電圧 32 35 38 VBB過電圧保護ヒステリシス VBBOVhys 1.4 2 5.1 TJTSD 過熱保護動作温度 165 TJTSDhys 過熱保護ヒステリシス 50 VDDUV 2.55 VDD低電圧保護解除電圧 3 3.3 VDD低電圧保護ヒステリシス VDDUVhys 0.15 0.25 0.35 VBBUV VBB低電圧保護解除電圧 6.5 9 9.75 VBB低電圧保護ヒステリシス VBBUVhys 0.15 0.3 0.45 FG VFG(sat) 0.08 0.45 FG出力飽和電圧 0.7 V IFI(ON) FG出力端子オン電流 5 7.5 25 V IFGlkg FG出力リーク電流 -1 0 50 μ A Hall Logic IHALL ホール入力電流 -2 -0.1 2 μ A VCMR コモンモード入力電圧範囲 0.2 4 V VHALL mVp-p AC入力電圧範囲 60 VHYS ヒステリシス 20 40 VHALL mV tpulse パルス除去フィルター 0.9 2 4 μ s VHIC(1) ホール入力スレッシュ電圧 2.3 2.5 2.8 V V ホール入力ヒステリシス 20 40 60 mV HIC(1)HYS FGアンプ IBFG FG入力バイアス電流 -1 0 1 μ A VOSFG -60 FG入力オフセット電圧 60 mV I FGO出力リーク電流 -110 10 μ A OH VOL FGO出力L電圧 0.05 0.6 V V FGアンプバイアス電圧 2.2 2.5 2.8 V BFG VFGhys FGコンパレータヒステリシス 20 70 150 mV TYP データは設計情報として使用して下さい。 表中の負電流は製品端子から流れ出る電流を示しております。 IFG=2mA VFI=2V VFG=5.5V VIN=0.2～3.5V 印加電圧上昇時/ホールIC入力時 ホールIC入力時 I=10uA SI-6635M -7- サンケン電気株式会社 SI-6635M 2 線式シリアルインターフェイス部 特に指定のない場合、Ta=＋25℃、VBB=24V 規格値 項目 条件 記号 Min. Typ. Max. 単位 400 kHz SCL クロック周波数 fＳＣＬ START 条件でのホールド時間 tＨＤ;ＳＴＡ 0.6 μ s START 条件でのセットアップ時間 tＳＵ;ＳＴＡ 0.6 μ s SCL Low 時間 tＬＯＷ 1.3 μ s SCL High 時間 tＨＩＧＨ 0.6 μ s SDA ホールド時間 tＨＤ;ＤＡＴ 0 SDA セットアップ時間 tＳＵ;ＤＡＴ 100 SCL、SDA 立上り時間 tｒ 300 ns SCL、SDA 立下り時間 tｆ 300 ns STOP 条件でのセットアップ時間 tＳＵ;ＳＴＯ STOP 条件、START 条件の間のバスフリ tＢＵＦ ー時間 900 ns ns 0.6 μ s 1.3 μ s 総てのスレッシュ電圧は、VIN(1)(Min.)及び VIN(0)(Max.)レベル基準 本項目は、設計保証 シリアルタイミング tSU;STA tHD;STA tSU;DAT tHD;DAT tSU;STO tBUF SDA tr SCL tｆ START条件 tLOW STOP条件 START条件 tHIGH SI-6635M -8- サンケン電気株式会社 SI-6635M レジスタマップ Addr Addr R/W (DEC) (HEX) Function D7 D6 D5 D4 D3 IDF3[1] IDF3[0] IDF2[1] D1 D0 default (BIN) IDF2[0] IDF1[1] IDF1[0] 0101 0101 Tocp[1] Tocp[0] Socp 0000 0001 D2 0 00 W IDFilter IDF4[1] IDF4[0] 1 01 W Basic Tlock[1] Tlock[0] 2 02 W FreqPWM 0 0 Tcalc[1] Tcalc[0] TPWM[3] TPWM[2] TPWM[1] TPWM[0] 0010 0011 3 03 W SENSOR 0 VREF[2] VREF[1] VREF[0] HAPOL HAFORM VSENS[1] VSENS[0] 0111 1000 4 04 W Kp1 Kp[7] Kp[6] Kp[5] Kp[4] Kp[3] Kp[2] Kp[1] Kp[0] 1100 1101 5 05 W Kp2 0 Kp[14] Kp[13] Kp[12] Kp[11] Kp[10] Kp[9] Kp[8] 0000 1100 6 06 W Ki1 Ki[7] Ki[6] Ki[5] Ki[4] Ki[3] Ki[2] Ki[1] Ki[0] 0001 0000 7 07 W Ki2 0 Ki[14] Ki[13] Ki[12] Ki[11] Ki[10] Ki[9] Ki[8] 0000 0000 8 08 W Kd1 Kd[7] Kd[6] Kd[5] Kd[4] Kd[3] Kd[2] Kd[1] Kd[0] 1100 1101 9 09 W Kd2 0 Kd[14] Kd[13] Kd[12] Kd[11] Kd[10] Kd[9] Kd[8] 0000 1100 10 0A W PhaseAdvance1 PHA[7] PHA[6] PHA[5] PHA[4] PHA[3] PHA[2] PHA[1] PHA[0] 0000 0000 11 0B W PhaseAdvance2 FIXPHA 0 0 PHA[12] PHA[11] PHA[10] PHA[9] PHA[8] 0000 0000 12 0C W PhaseAdvance3 PHAB[7] PHAB[6] PHAB[5] PHAB[4] PHAB[3] PHAB[2] PHAB[1] PHAB[0] 0000 0000 13 0D W OFFSET_CCW 14 0E W OFFSET_CW 15 0F W MINPERIOD1 MPROD[7] 16 10 W MINPERIOD2 0 17 11 W Divider FGSELECT OUTSPD 18 12 W THDIFF1 THDIFF[7] THDIFF[6] 19 13 W THDIFF2 0 20 14 W SPEED1 SPD[7] SPD[6] 21 15 W SPEED2 SPD[15] 22 16 W ROTATE 0 23 17 W LIMITER1 24 18 W LIMITER2 25 19 W RESERVE1 26 1A W RESERVE2 27 1B W RESERVE3 R ALARM DeadTime[1] DeadTime[0] SPDCTRL OFFSET[7] OFFSET[6] OFFSET[5] OFFSET[4] OFFSET[3] OFFSET[2] OFFSET[1] OFFSET[0] 0000 0000 OFFSET_CW[7] OFFSET_CW[6] OFFSET_CW[5] OFFSET_CW[4] OFFSET_CW[3] OFFSET_CW[2] OFFSET_CW[1] OFFSET_CW[0] MPROD[6] MPROD[5] MPROD[4] MPROD[3] MPROD[2] 0000 0000 MPROD[1] MPROD[0] 0000 0000 MPROD[14] MPROD[13] MPROD[12] MPROD[11] MPROD[10] MPROD[9] MPROD[8] 0000 1000 0 DIV[2] DIV[1] DIV[0] 0000 0000 THDIFF[3] THDIFF[2] THDIFF[1] THDIFF[0] 0000 0000 THDIFF[14] THDIFF[13] THDIFF[12] THDIFF[11] THDIFF[10] THDIFF[9] THDIFF[8] 0000 0000 SPD[0] 0000 0000 TOUTSPD[1] TOUTSPD[0] THDIFF[5] THDIFF[4] SPD[5] SPD[4] SPD[3] SPD[2] SPD[1] SPD[14] SPD[13] SPD[12] SPD[11] SPD[10] SPD[9] SPD[8] 0000 0000 0 CHGPUMP Bmode 0 0 0 ROTATE 0010 0000 LMT[7] LMT[6] LMT[5] LMT[4] LMT[3] LMT[2] LMT[1] LMT[0] 1111 1111 0 LMT[14] LMT[13] LMT[12] LMT[11] LMT[10] LMT[9] LMT[8] 0111 1111 TSDALM OVP OCP - 書き込み不可 SPDERR UVLOCP InternalERR LOCK TSDSD ここに記載したアドレス 0x00～0x18 以外には絶対に書き込みを行わないで下さい。 アドレス 0x18 に書き込みますと、アドレスポインタは、0x19 に移動しますので、ご注意下さい。 読み出し命令を行うとアドレスポインタに関わらず、表の最下段の内容が読み出されます。 SI-6635M -9- サンケン電気株式会社 SI-6635M レジスタマップ詳細 Address Address Data DEC HEX D1:D0 D3:D2 0 00 D5:D4 D7:D6 D0 D2:D1 1 01 D3 D5:D4 D7:D6 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Read 02 項目 詳細 入力ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾙﾀｰ:Hall 入力ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾙﾀｰ:I2C 入力ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾙﾀｰ:ENCODER 入力ﾃﾞｨｼﾞﾀﾙﾌｨﾙﾀｰ:BRAKE OCP検知後動作設定 OCP 自動復帰時間 速度制御 DeadTime 回転ロック検知時間 0:無し、1:１０段、2:１５段、3:２０段 0:無し、1:２段、2:３段、3:５段 0:無し、1:１０段、2:１５段、3:２０段 0:無し、1:１０段、2:１５段、3:２０段 0:自動復帰、 1:自動復帰無し 0:10000、1:20000、2:50000、3:100000クロック 0:Close Loop(PID) 、1:Open Loop 0:5、1:10、2:15、3:20クロック 0:検知無し、1:5000000、2:10000000、3:15000000クロック 0:360、1:400、2:460、3:500、4:600、5:700、6:800、 7:900、8:1000、9:1100クロック 0:5000、1:10000、2:20000、3:30000クロック 0:ホール、1:ｴﾝｺｰﾀﾞ1、2:ｴﾝｺｰﾀﾞ2、3:ﾌﾟﾘﾝﾄｺｲﾙ 0:ホール素子、1:ホールIC 0:NEG、1:POS D3:D0 PWM周期 D5:D4 D1:D0 D2 03 D3 D6:D4 04 D7:D0 05 D6:D0 06 D7:D0 07 D6:D0 08 D7:D0 09 D6:D0 0A D7:D0 D4:D0 0B D7 0C D7:D0 0D D7:D0 0E D7:D0 0F D7:D0 10 D7:D0 D2:D0 D5:D4 11 D6 D7 12 D7:D0 13 D6:D0 14 D7:D0 15 D7:D0 D0 16 D4 D5 17 D7:D0 18 D6:D0 D0 D1 D2 D3 Read D4 D5 D6 D7 PID計算間隔 回転速度センサ ホールセンサ形式 ホールセンサ極性 基準電圧 比例係数設定１ 比例係数設定２ 積分係数設定１ 積分係数設定２ 微分係数設定１ 微分係数設定２ 進角設定１ 進角設定２ 固定進角設定 進角設定３ CCW方向オフセット CW方向オフセット MINPERIOD MINPERIOD Divider 指定速度連続外れ時間 指定速度連続外れ後の動作 FG端子出力 回転速度差しきい値設定１ 回転速度差しきい値設定２ 回転速度設定１ 回転速度設定２ 回転 制動モード チャージポンプ動作 モータ電流制限１ モータ電流制限２ 過電流保護検知 過電圧保護検知 過熱アラーム検知 過熱シャットダウン検知 回転ロック検知 内部エラー UVLOCP検知 指定速度エラー検知 下位８ビット 上位７ビット 下位８ビット 上位７ビット 下位８ビット 上位７ビット 比例係数または固定進角を設定 a下位８ビット 比例係数または固定進角を設定 a上位５ビット 0:回転速度比例 1:固定進角 固定数値b CCW方向オフセット CW方向オフセット 下位８ビット 上位８ビット 0:1/1、1:1/2 ～7:1/128 0:検知無し、1:20000000、2:40000000、3:60000000クロック 0:回転継続 1:停止 0:電気角360°毎にパルス出力 1:指定速度外れ出力 下位８ビット 上位７ビット 下位８ビット 上位８ビット 0:停止 1:回転 0:Hi-Z、1:Short Brake 0:Disable、1:Enable 下位８ビット 上位７ビット SI-6635M - 10 - サンケン電気株式会社 SI-6635M 6. 動作概要 ３つのホール信号から現在のローター位置を推定し、対応した sine 波 PWM 信号をディジタル演算により 生成します。起動は矩形波駆動（１２０°通電）で行い回転速度が設定値（任意設定不可）を越えると正弦 波駆動（１８０°通電）に切り替えます。この為、起動時に設定回転方向とは逆に一瞬回る等のイニシャライ ズ動作無しに回転が開始されます。 回転速度自動制御には、ディジタル PID が組み込まれ、１６ビットの演算精度が確保されるように設計さ れています。回転センサ（ホール、エンコーダまたは、プリントコイル）信号をクロックで計測し、この値から回 転速度を演算して、PID 制御を行います。 正弦波駆動では、ローター位置に対する最適励磁が重要となりますが、回転速度に比例する進角制御 のほか固定進角、回転方向毎のオフセット調整が出来ます。 タイミングチャート ・回転方向：CW、ホールセンサ形式：ホール IC、ホールセンサ極性：POS、 FG 端子出力：電気角 360°毎にパルス出力、CW 方向オフセット：0、進角：0 HUP HVP HWP FG OUTU Hi-Side On Duty OUTV Hi-Side On Duty OUTW Hi-Side On Duty ・回転方向：CCW、ホールセンサ形式：ホール IC、ホールセンサ極性：POS、 FG 端子出力：電気角 360°毎にパルス出力、CCW 方向オフセット：0、進角：0 HUP HVP HWP FG OUTU Hi-Side On Duty OUTV Hi-Side On Duty OUTW Hi-Side On Duty SI-6635M - 11 - サンケン電気株式会社 SI-6635M ・回転方向：CW、ホールセンサ形式：ホール IC、ホールセンサ極性：NEG、 FG 端子出力：電気角 360°毎にパルス出力、CW 方向オフセット：0、進角：0 HUP HVP HWP FG OUTU Hi-Side On Duty OUTV Hi-Side On Duty OUTW Hi-Side On Duty ・回転方向：CCW、ホールセンサ形式：ホール IC、ホールセンサ極性：NEG、 FG 端子出力：電気角 360°毎にパルス出力、CCW 方向オフセット：0、進角：0 HUP HVP HWP FG OUTU Hi-Side On Duty OUTV Hi-Side On Duty OUTW Hi-Side On Duty SI-6635M - 12 - サンケン電気株式会社 SI-6635M 7. 応用回路例 セラミック発振子、ホール素子、プリントコイル FG 使用時 CPL 0.1uF VDD VDD Hall Bias HUP HALL CPH 0.1uF Reg Logic Reg Charge Pump CP Reg 0.1uF HUM HVP HALL HVM Commutation Logic VDD HWP HALL HWM Sinusoidal Wave Control SDA SCL 0.1uF VBB VDD Serial Interface VBB VDD 100uF Highside Gate Driver VDD Reg OUTU OUTV OUTW Lowside Gate Driver BLDC Control Logic S BRKn 250 mV(Default) SEN CERAMIC RESONATOR MODULE OSC1 Controller Oscillator OSC2 FG FGO FLAG ADRS1 39k FGP PRINT COIL FG 0.1uF NC NC NC GND GND PGND SI-6635M 120pF 3.9k 0.1uF FGM ADRS2 TEST デバイス アドレス 設定端子 UVLO TSD OCP OVP LOCK - 13 - サンケン電気株式会社 SI-6635M 外部クロック入力、ホール IC、エンコーダ使用時 CPL 3.3～ 5V 0.1uF VDD VDD HALL IC CPH 0.1uF HUP Reg Logic Reg Charge Pump CP Reg 0.1uF HUM HALL IC HVP HVM HALL IC Commutation Logic VBB VDD VDD HWP HWM Sinusoidal Wave Control SDA SCL Serial Interface 0.1uF VBB VDD 100uF Highside Gate Driver VDD Reg OUTU OUTV OUTW Lowside Gate Driver BLDC Control Logic S BRKn 250 mV(Default) SEN OSC1 Controller Oscillator External Clock OSC2 FG FGO FLAG ADRS1 FGM エンコー ダ入力 FGP SI-6635M NC NC NC GND GND PGND ADRS2 TEST デバイス アドレス 設定端子 UVLO TSD OCP OVP LOCK - 14 - サンケン電気株式会社