A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 バイポーラステッピングモータドライバ IC A4979GLP-T データシート 2014 年 2 月 Ver.1.2 MCD 事業部低圧モータグループ 本資料は、アレグロマイクロシステムズ社製マイクロステッピング対応モータドライバ A4979 に関する製品の特徴、ご使用方法等をまとめたものです。 本資料は、アレグロマイクロシステムズ社からの情報を日本語の技術資料として作成した ものです。最新の情報に関しては、弊社担当部門まで問い合わせ願います。 〔目次〕 1. はじめに .......................................................................................... 3 2. 特徴.................................................................................................. 3 3. セレクションガイド ........................................................................ 3 3.1. 型番命名規則 ................................................................................... 4 4. 製品仕様 .......................................................................................... 4 4.1. 絶対最大定格 ................................................................................... 4 4.2. 温度特性 .......................................................................................... 5 4.3. 電気的特性 ....................................................................................... 5 5. 外形図 .............................................................................................. 9 6. 内部ブロック図.............................................................................. 10 7. Pin 配列 ......................................................................................... 11 8. 応用回路例 ..................................................................................... 12 8.1. SPI 制御方式.................................................................................. 12 8.2. Clock-In 制御方式 .......................................................................... 13 8.3. 注意事項 ........................................................................................ 14 9. 機能説明 ........................................................................................ 15 9.1. 概要................................................................................................ 15 9.2. 各端子の機能説明 .......................................................................... 15 9.3. SPI 通信による機能設定................................................................ 17 9.4. レジスタへの書き込み ................................................................... 17 9.5. 各設定・制御レジスタビットの説明 ............................................. 18 (1) CONFIG0 レジスタ ............................................................................ 22 ・SYR ビット .......................................................................................... 22 ・MS[1:0]ビット ...................................................................................... 22 ・MXI[1:0]ビット ..................................................................................... 22 ・PFD[2:0]ビット .................................................................................... 22 ・TBK[1:0]ビット..................................................................................... 23 ・TOF[2:0]ビット .................................................................................... 23 ・FRQ[2:0]ビット .................................................................................... 23 ・PWM ビット ......................................................................................... 23 (2) CONFIG1 レジスタ ............................................................................ 23 ・OSC ビット .......................................................................................... 23 ・TSC[1:0]ビット .................................................................................... 23 ・CD[3:0]ビット ...................................................................................... 23 ・DIAG[1:0]ビット ................................................................................... 24 サンケン電気株式会社 1 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (3) RUN レジスタ .................................................................................... 24 ・EN ビット ............................................................................................. 24 ・OL[1:0]ビット ....................................................................................... 24 ・HLR ビット........................................................................................... 24 ・SLEW ビット........................................................................................ 24 ・BRK ビット .......................................................................................... 24 ・DCY[1:0]ビット .................................................................................... 24 ・SC[5:0]ビット....................................................................................... 25 9.6. 相電流制御 ..................................................................................... 25 9.7. 誤動作防止対策.............................................................................. 25 9.8. 相電流値の制御.............................................................................. 25 9.9. 電流減衰モード.............................................................................. 32 9.10. 診断機能 ........................................................................................ 35 診断レジスタ ........................................................................................... 35 (1) FF ビット............................................................................................ 36 (2) TW[1:0]（温度診断）ビット .............................................................. 36 (3) UV（VREG, VBB 低電圧検知）ビット .............................................. 37 (4) ST（脱調検出）ビット ...................................................................... 38 (5) OLA, OLB（オープン負荷検出）ビット ............................................ 39 (6) BM(P)H, BM(P)L（B 相過電流検出）ビット ..................................... 40 (7) AM(P)H, AM(P)L（A 相過電流検出）ビット ...................................... 41 (8) 診断レジスタのリセット ................................................................... 43 (9) DIAG 端子からのフォルト出力 .......................................................... 43 9.11. タイミングチャート ...................................................................... 44 10. アプリケーション情報 ................................................................... 45 サンケン電気株式会社 2 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 1. はじめに A4979 はバイポーラステッピングモータを1.5A, 50V の範囲で駆動するシーケンサ機能付きモー タドライバです。出力段の DMOSFET を内蔵しており、バイポーラステッピングモータを下記 4 つの 入力方式から選んで駆動させることができます。 ・フルステップ（2 相励磁方式） ・ハーフステップ（1－2 相励磁方式） ・1/4 マイクロステップ（W1－2 相励磁方式） ・1/16 マイクロステップ（4W1－2 相励磁方式） A4979 は従来からの Clock-In 方式と、より精密制御が可能な SPI 方式の二通りの方式によって 制御可能です。 固定周波数または固定オフ時間による PWM 電流制御で動作させることができ、さまざまな電流減 衰モードの中から最適なモードを利用することでモータ雑音を減らし、ステップ精度を上げることがで きます。さらに、SPI 通信より相電流表をプログラムすることで、用途に合わせた独自のマイクロステッ プ電流波形プロファイルを得ることができます。 モータの両相に流れる電流は DMOS のフルブリッジを通り、同期整流によって損失が抑えられま す。内部回路やタイマにより、ハイサイドとローサイド間の貫通電流を防ぐこともできます。また、回路 ショートからの保護、負荷低電流やロータ脱調検出の機能も搭載されています。チップレベルの保 護機能としては、高温・低温警告、過熱保護、低電圧保護機能などがあります。 A4979 は裏面に放熱用シンクタブ（パッド）を有した（LP タイプ）28pin の eTSSOP パッケージで 提供しており、鉛フリーで 100%スズメッキをしたリードフレームとなっています。 2. 特徴 ・1.5A, 50V までの動作範囲 ・低 ON 抵抗出力（source・sink 側 0.5Ωmax） ・自動電流減衰モード検知／選択機能搭載 ・Mixed・Slow・Fast の電流減衰モード ・低損失同期整流内蔵 ・低電圧保護機能（UVLO）、過熱保護機能（TSD）搭載 ・高温・低温警告機能搭載 ・出力ドライバにおける貫通電流を防ぐデッドタイム機能搭載 ・回路ショート・オープン負荷診断機能搭載 ・脱調検出機能搭載 ・SPI 制御方式・Clock-In 方式の両方式に対応 3. セレクションガイド Parts No. A4979GLPTR-T A4979GLP-T パッケージ 最小梱包単位 4,000 28pin eTSSOP 1 梱包状態 リール(標準) スティック または IC ケース 対応 量産時 サンプル時 ※ リール対応は、量産出荷のみの対応となります。サンプルは、スティックまたは IC ケースでのご 提供のみとなります。 サンケン電気株式会社 3 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 3.1. 型番命名規則 製品外観イメージ（Not to scale） 28pin eTSSOP A 4979 G LP TR -T リードフレームメッキ T：Tin Plate(RoHS対応) 梱包形態 TR：テーピング、無印：Bulk アレグロ社製品 型名 動作周囲温度範囲 G：-40℃～105℃ パッケージタイプ LP：eTSSOP 4. 製品仕様 4.1. 絶対最大定格 絶対最大定格 (Ta=25℃) 記号 定格値 単位 出力電源電圧 VBBx -0.3～ 50 V ロジック電源電圧 VDD -0.3～ 6 V ピン CP1 --- -0.3～ V B B V ピン CP2, VCP --- -0.3～ V B B +8 V --- -0.3～ 6 V ピン VREG --- -0.3～ 8 .5 V ピン RESETn --- -0.3～ 6 V OSC --- -0.3～ 6 V ピン MS0, MS1 --- -0.3～ 6 V --- -0.3～ 6 V --- -0.3～ 6 V 項目 ピン ピン ピン STEP, DIR, ENABLE, DIAG SDI, SDO, SCK, STRn ピン REF ピン OAP, OAM, OBP, OBM --- -0.3～ V B B V ピン SENSA, SENSB --- -0.3～ 1 V 動作周囲温度範囲 2 TA -40～ 105 C ジャンクション温度 TJ(max) 150 C Tstg -55～ 150 C 保存温度範囲 （＊1） 出力電流は周囲温度、放熱状態によって制限を受けます。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(TJ=+150℃)を越えないようにして下 さい。 （＊2） ジャンクション温度(TJ)が+150℃を越すような異常条件下で使用した場合、デバイス内の サーマルシャットダウン回路が動作しますが、このような条件下での使用は極力避けて下さ い。 サンケン電気株式会社 4 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 4.2. 温度特性 項目 接合部から外気への パッケージ熱抵抗 接合部からパッドへの パッケージ熱抵抗 4.3. 記号 RJA 条件 JEDEC 規格 4 層基板 24.52cm2 (=3.8inch2) 銅箔両面基板 RJP 定格値 28 32 単位 C /W C /W 2 C /W 電気的特性 項目 記号 電源 主電源動作電圧範囲 VBB 主電源自己消費電流 IBBQ ﾛｼﾞｯｸ電源動作電源範囲 VDD ﾛｼﾞｯｸ電源自己消費電流 IDDQ チャージポンプ電圧 VCP 内部レギュレータ電圧 VREG 内部レギュレータ ドロップアウト電圧 モータブリッジ出力 ハイサイドオン抵抗 VREGDO RONH ハイサイドボディ ダイオード順方向電圧 VFH ローサイドオン抵抗 RONL ローサイドボディ ダイオード順方向電圧 出力リーク電流 (特に断りなき場合、Ta=25℃, VBB=50V, VDD=3.3V) 規格値 条件 単位 min typ max 7 ----3 ----- ----1 ----4 50 4 10 5.5 5 15 V mA A V mA A --- 6.7 --- V --- 7.2 --- V --- 100 200 mV --- 500 600 --- 625 800 --- --- 1.4 VBB=50V,IOUT=1.5A, TJ=25C --- 500 600 VBB=7V, IOUT=1.5A, TJ=25C --- 625 800 --- --- 1.4 V -120 -65 --- A -200 -120 --- A --- < 1.0 20 A -20 < 1.0 --- A 正常動作 ENABLE=0 スリープモード, VBB=40V ENABLE=0 スリープモード VBB > 7.5V, ENABLE=0, RESETn=1 VBB > 7.5V, ENABLE=0, RESETn=1, VBB > 5.6V, ENABLE=0, RESETn=1, VBB=50V,IOUT=-1.5A,TJ=25 C VBB=7V,IOUT=-1.5A, TJ=25C VFL ILO ENABLE=0, RESETn=1, VO=VBB ENABLE=0, RESETn=1, VO=0V ENABLE=0,RESETn=0, VO=VBB ENABLE=0, RESETn=0, VO=0V サンケン電気株式会社 m V m 5 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (特に断りなき場合、Ta=25℃, VBB=50V, VDD=3.3V) 電流制御 項目 内部発振周波数 記号 fOSC 外部入力発振周波数 fEXT ブランク時間 3 tBLANK オフ時間 3 tOFF （固定ｵﾌ時間ﾓｰﾄﾞ時） PWM 周波数 3 fPWM （固定周波数ﾓｰﾄﾞ時） Fast Decay 時間 3 tFAST REF 端子入力電圧 VREF 内部 REF 電圧 VREFint REF 端子入力電流 IREF 最大検出電圧 VSMAX 電流トリップ点誤差 4 EITrip ロジック入力および出力 L レベル入力電圧 VIL H レベル入力電圧 VIH 入力ヒステリシス VIhys 入力電流 IIN （RESETn を除く） 入力プルダウン抵抗 RPD （RESETn） L レベル出力電圧 VOL H レベル出力電圧 VOH 出力リーク電流（SDO） IO リセットパルス幅 tRST リセットシャットダウ tRSD ン幅 入力パルスフィルタ時 間 tPIN （STEP, DIR） デフォルト値 min 3.2 3.6 3 --- 規格値 typ 4 ----1500 max 4.8 4.4 5 --- MHz MHz MHz ns デフォルト値 --- 24 --- s デフォルト値 --- 31.3 --- kHz デフォルト値 --0.8 1.1 -3 ----- 8 --1.2 0 125 --- --2 1.3 3 --5 s V V A mV % --- --- 0.3× VDD V 条件 OSC=AGND OSC-VDD 間 51k REF 端子を VDD に固定 VREF=2V, MXI0=MXI1=1 0V < VIN < VDD IOL=2mA IOL=-2mA 0V < VO < VDD, STRn=1 サンケン電気株式会社 単位 0.7× VDD 250 --- --- V 500 --- mV -1 --- 1 A --- 50 --- k 0.4 --1 4.5 V V A s --0.2 VDD-0.4 VDD-0.2 -1 --0.2 --10 --- --- s --- 35 --- ns 6 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (特に断りなき場合、Ta=25℃, VBB=50V, VDD=3.3V) A5 B5 C5 D5 E5 F5 G5 min 50 50 30 30 300 ----- 規格値 typ --------------- max ----------40 30 tSDOV H5 --- --- 40 ns tSDOH I5 5 --- --- ns tSDIS J5 15 --- --- ns tSDIH K5 10 --- --- ns 100 --- --- ns 300 --- --- ns 1 1 ----- ----- s s 項目 記号 クロック H パルス幅 クロック L パルス幅 ストローブリード時間 ストローブラグ時間 ストローブ H 時間 ﾃﾞｰﾀ出力ｲﾈｰﾌﾞﾙ時間 ﾃﾞｰﾀ出力ﾃﾞｨｽｴｰﾌﾞﾙ時間 クロック立ち下がりから の データ出力有効時間 クロック立ち下がりから の データ出力ホールド時間 クロック立ち上がりまで の データ入力セットアップ 時間 クロック立ち上がりから の データ入力ホールド時間 STEP 立 ち 上 が り か ら STRn 立ち上がりまでの セットアップ時間 STRn 立ち上がりからの STEP 立ち上がりまでの ホールド時間 STEP H パルス幅 STEP L パルス幅 STEP 立ち上がりまでの 制御入力変更ｾｯﾄｱｯﾌﾟ時間 STEP 立ち上がりからの 制御入力変更ホールド時 間 RESETn 立ち上りから動 作状態復帰までの時間 7 tSCKH tSCKL tSTLD tSTLG tSTRH tSDOE tSDOD tSPS tSPH 条件 L5 （D15=1, D14=0 のときのみ） M5 （D15=1, D14=0 のときのみ） tSTPH tSTPL 単位 ns ns ns ns ns ns ns tSU MS1, MS2, DIR 200 --- --- ns tH MS1, MS2, DIR 200 --- --- ns --- --- 1 ms tEN サンケン電気株式会社 7 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 項目 記号 (特に断りなき場合、Ta=25℃, VBB=50V, VDD=3.3V) 規格値 条件 単位 min typ max 診断と保護 VREG 低電圧保護動作電 VREGUV VREG 低下時 圧 VREG 低電圧保護 VRGUVHys ヒステリシス VDD 低電圧保護動作電圧 VDDUV VDD 低下時 VDD 低電圧保護ﾋｽﾃﾘｼｽ VDDUVHys CONFIG1 ﾚ ｼ ﾞ ｽ ﾀ ﾋ ﾞ ｯ ﾄ OSC タイムアウト時間 tWD OSC=1 ﾊｲｻｲﾄﾞ過電流保護動作電 tSCT の後にサンプリング IOCH 流 ﾊｲｻｲﾄﾞ電流制限値 ILIMH tSCT 時間中に動作 ﾛｰｻｲﾄﾞ過電流検知電圧 VOCL tSCT の後にサンプリング 過電流ﾌｫﾙﾄﾃﾞｨﾚｲ時間 デフォルト値 tSCT ｵｰﾌﾟﾝ負荷電流閾値誤差 EIOC VREF=2V, MX0=MX1=1 DIAG 端子から温度出力を 温度ｾﾝｻ出力電圧ｵﾌｾｯﾄ VTO 選択 DIAG 端子から温度出力を 温度ｾﾝｻ出力電圧勾配 AT 選択 低温警告動作温度 TJWC 温度低下時 低温警告ヒステリシス TJWChys 高温警告動作温度 TJWH 温度上昇時 高温警告ヒステリシス TJWHhys 過熱シャットダウン温度 温度上昇時 TJF 過熱保護ヒステリシス TJhys 回復温度=TJF-TJhys 5.1 --- 5.4 V --- 1 --- V 2.6 50 --100 2.9 --- V mV 0.5 1 1.5 s 1.7 2.05 2.95 A 3 210 1500 --- 5.5 250 2000 --- 8 290 2700 10 A mV ns % --- 1440 --- mV --- -3.92 --- mV/C -20 --125 --155 --- -10 15 135 15 170 15 0 --145 ------- C C C C C C 1 入出力電流について、負電流は指定のデバイス端子から流れ出る方向の電流と定義します。 “VBB”の記載はすべて VBBA と VBBB の両方に適用されます。 4MHz クロックを想定しています。 4 電流トリップ点誤差とは、最大電流値を 100%として、実際の電流値（トリップ点）と目標の電流値 の差に相当します：EITrip = 100×[ITrip(actual) – ITrip(target)] / Ifull scale (%) 5 P44 のシリアルインタフェースタイミングチャート中のローマ字に対応します。 6 tEN 時間は、初回の VDD 電源起動時やスリープモードからの復帰時に、A4979 の内部チャージ ポンプとレギュレータが動作状態に達するまでにかかる時間に相当します。動作制御との時間規 定については P44 をご覧ください。 2 3 サンケン電気株式会社 8 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 5. 外形図 単位：mm 28pin eTSSOP 参考ランド形状 リード間隔の許容誤差は累積とはなりません。 端子部材質：銅 端子部メッキ処理：Sn100％ サンケン電気株式会社 9 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 6. 内部ブロック図 本点線より外側は、外付け部品及び回路を表します。 サンケン電気株式会社 10 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 7. Pin 配列 ピン 番号 端子名 説明 ピン 番号 1 VBBB 主電源入力端子 B 15 2 DIAG 診断出力端子 16 3 4 5 6 SDO OBM STEP VREG シリアルデータ出力端子 B 相出力端子 励磁信号入力端子 内部レギュレータ出力端子 17 18 19 20 7 PGND パワーグランド端子 21 8 9 10 11 VCP CP1 CP2 OAM 22 23 24 25 励磁方式設定端子 1 12 ENABLE 励磁方式設定端子 2 電流検出端子 B 13 14 RESETn VBBA PAD (TAB) チャージポンプ電圧端子 チャージポンプ汲み上げ用端子 1 チャージポンプ汲み上げ用端子 2 A 相出力端子 イネーブル／ディスエーブル 切り替え入力端子 リセット入力端子 主電源入力端子 A 外部放熱用ヒートシンクパッド （GND に接続して利用） 端子名 説明 SENSA REF SCK VDD OBP 電流検出端子 A シリアルデータストローブ端 子 回転方向入力端子 A 相出力端子 内部発振周波数設定端子 シリアルデータ入力端子 アナログ/ディジタル回路基準 グランド端子 電流検出基準電圧入力端子 シリアルクロック入力端子 ロジック電源入力端子 B 相出力端子 MS1 MS0 SENSB STRn DIR OAP OSC SDI AGND サンケン電気株式会社 26 27 28 --- 11 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 8. 応用回路例 8.1. SPI 制御方式 ・想定条件： LOGIC SUPPLY：DC+5V LOAD SUPPLY ：DC+13.5V VREF ≒2V Maximum phase current=700mA ・回路定数例： R1,R2 R3 R4 R5 C1 C2～C5 C6 C7,C8 C9 C10 C11 180m (1/4W) 51k (1/10W) 22k (1/10W) 15k (1/10W) 47F(50V) 100nF(50V) 220nF(25V) 10nF(16V) 10nF(16V) 10F(16V) 10nF(16V) A4979 ・想定条件： VBB＝+24V（DC） 、VDD＝+5V（DC）、VREF＝2V、ISMAX＝0.7A 抵抗 R1, R2 R3 R4 R5 コンデンサ C1+ C2－C3 C4 C5 C6 C7, C8 C9 C10+ C11 回路定数 （TYP 値） 備考 発熱により抵抗値が変化してしまうため、定格は抵抗で消費する損失の 2 倍程 度のものを推奨いたします。 抵抗値に基づいて内部発振周波数（fOSC）を設定する場合に設置します。温度 51k（1/10W）条件による抵抗値の変化に対して f も変化することを十分ご考慮ください。 OSC 180m（1/4W） 22 k（1/10W）相電流値を決める VREF 電圧の分圧抵抗です（ISMAX = VREF /[16×RS]）。十分な 15 k（1/10W）電流精度を得るために、VREF をできるだけ 2V に近い値に設定してください。 回路定数 備考 （TYP 値） 47F（50V） 必ず製品の直近に設置してください。基板の配線インピーダンスの影響を抑え るため、製品と同一面に挿入されることが望ましいです。C1 は低 ESR のもの 100nF（50V） をご使用ください。 100nF（50V） 全動作条件にて容量が 80nF 以上になるようご選定ください。 全動作条件にて容量が 80nF-220nF を逸脱することがないようご選定くださ 100nF（50V） い。 470nF（25V） 全動作条件にて容量が 220nF-1F を逸脱することがないようご選定ください。 10nF（16V） 大きな過渡電流電圧が発生する場合、周波数特性の良いノイズ除去用コンデン サを設置してください。容量は過渡電圧に応じて設定変更してください。 10nF（16V） 必ず製品の直近に設置してください。基板の配線インピーダンスの影響を抑え 10F（16V） るため、製品と同一面に挿入されることが望ましいです。 10nF（16V） 電流精度を維持するため、デカップリング用コンデンサを設置してください。 サンケン電気株式会社 12 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 8.2. Clock-In 制御方式 A4979 ・想定条件： VBB＝+24V（DC） 、VDD＝+5V（DC）、VREF＝2V、ISMAX＝0.7A 抵抗 R1, R2 R3 R4 R5 R6－R8 コンデンサ C1+ C2－C3 C4 C5 C6 C7, C8 C9 C10+ C11 回路定数 （TYP 値） 備考 発熱により抵抗値が変化してしまうため、定格は抵抗で消費する損失の 2 倍程 度のものを推奨いたします。 抵抗値に基づいて内部発振周波数（fOSC）を設定する場合に設置します。温度 51k（1/10W）条件による抵抗値の変化に対して f も変化することを十分ご考慮ください。 OSC 180m（1/4W） 22 k（1/10W）相電流値を決める VREF 電圧の分圧抵抗です（ISMAX = VREF /[16×RS]）。十分な 15 k（1/10W）電流精度を得るために、VREF をできるだけ 2V に近い値に設定してください。 56k（1/10W） 未使用の SPI 入力端子の不定状態を避けるため、VDD プルアップ処理を推奨 いたします。 回路定数 備考 （TYP 値） 47F（50V） 必ず製品の直近に設置してください。基板の配線インピーダンスの影響を抑え るため、製品と同一面に挿入されることが望ましいです。C1 は低 ESR のもの 100nF（50V） をご使用ください。 100nF（50V） 全動作条件にて容量が 80nF 以上になるようご選定ください。 全動作条件にて容量が 80nF-220nF を逸脱することがないようご選定くださ 100nF（50V） い。 470nF（25V） 全動作条件にて容量が 220nF-1F を逸脱することがないようご選定ください。 10nF（16V） 大きな過渡電流電圧が発生する場合、周波数特性の良いノイズ除去用コンデン サを設置してください。容量は過渡電圧に応じて設定変更してください。 10nF（16V） 必ず製品の直近に設置してください。基板の配線インピーダンスの影響を抑え 10F（16V） るため、製品と同一面に挿入されることが望ましいです。 10nF（16V） 電流精度を維持するため、デカップリング用コンデンサを設置してください。 サンケン電気株式会社 13 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 8.3. 注意事項 PCB の回路、レイアウト設計を実施する際は必ず以下の注意事項および『10. アプリケーション情 報』を十分考慮しながら行ってください。レイアウトが不適切ですと場合によっては A4979 が正しく動 作しない恐れがあります。 特に VDD /VBB ラインのノイズに注意して下さい。 VDD ラインには必ず製品の直近に電解コンデンサ C10 およびバイパスコンデンサ C9 を挿入して 下さい。 C10 および C9 は、PCB による配線インピーダンス（スルーホールなども含む）をできるだけ避ける ために、製品と同一面に挿入されることが望ましいです。 VBB ラインには必ず製品の直近に電解コンデンサ C1 とバイパスコンデンサ C2, C3 を挿入して下 さい。 C1 および C2, C3 は、PCB による配線インピーダンス（スルーホールなども含む）をできるだけ避け るために、製品と同一面に挿入されることが望ましいです。 検出抵抗 R1, R2 部には電流制御時に過大なスパイク電圧（電流）が発生することがあります。 スパイク電圧が大きい場合、スパイク電圧除去用のコンデンサ（C7, C8）を付加して下さい。 このコンデンサは周波数特性の良いものをご使用ください。 また製品に直近かつ製品と同一面内に実装してください。容量値に関しましては、スパイク電圧を 確認したうえでご判断ください（目安としましては 10nF 程度です） GND パターンの引き回しには十分に注意して下さい。 製品 GND 部から VDD 系 GND(AGND)と VBB 系 GND（PGND）を分ける（共通インピーダンス を出来るだけ小さくする）とノイズ低減効果があります。 R1, R2 で使用する抵抗の定格選定に注意してください。 R1, R2 で使用する抵抗の定格につきましては、その抵抗で消費する損失の 2 倍程度の定格のも のを推奨いたします（発熱により抵抗値が変化してしまうため）。 コンデンサ容量の選定について C1, C2, C3, C6, C7, C8, C9, C10, C11 はノイズ除去を目的としたコンデンサになります。 応用回路例にてこれらのコンデンサの容量値を推奨値として掲載しておりますが、容量値の選定 につきましては、ユーザ様における実働確認において十分検証を行った上でご判断ください。 サンケン電気株式会社 14 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 9. 機能説明 9.1. 概要 A4979 はバイポーラステッピングモータを駆動するシーケンサ機能付きモータドライバです。自由 度の高いマイクロステップ動作が可能な SPI 制御方式の他に、高速ステップ用途に向いたより単純 な Clock-In 制御方式も利用することができます。 SPI 制御では、三線式同期シリアルインタフェースを利用することで A4979 のあらゆる機能を制御 することができ、四線式にすることでさらに診断結果のフィードバックを得ることができます。ステップ 移動の制御は指定レジスタに正負のステップ変化量を入力して行います。一方 Clock-In 制御では、 STEP や DIR の端子入力を用いてステップ移動の制御を行います。設定・制御パラメータはデフォ ルト値から変更できないので、用途に合わせて各パラメータを最適化するには SPI によるレジスタビ ット設定が不可欠です。 前述の通り、A4979 は二つの DMOS フルブリッジにより、バイポーラステッピングモータを 1.5A、 28V の範囲まで、フルステップ（2 相励磁方式）・ハーフステップ（1－2 相励磁方式）・1/4 マイクロス テップ（W1－2 相励磁方式）・1/16 マイクロステップ（4W1－2 相励磁方式）にて駆動させることがで きます。モータに流れる相電流はピーク検知 PWM 電流制御方式によって制御されており、最適な 電流減衰モードを選択することでモータ雑音を低減させ、ステップ精度を上げることができます。さら に相電流表を SPI でプログラムすることにより、デフォルトでは正弦波の電流プロファイルをお好み の波形に変更することが可能です。 短絡保護機能がある上、オープン負荷やロータの脱調を検知する機能も搭載しています。チップ レベルでの保護機能には、高温・低温警告、過熱保護、低電圧保護機能があります。 9.2. 各端子の機能説明 □VBBA, VBBB：モータ、内部レギュレータおよびチャージポンプの主電源入力 VBBA と VBBB を繋ぎ、どちらも低 ESR の電解コンデンサと適切なセラミックコンデンサを用いて GND にデカップリングする必要があります。 □CP1, CP2：チャージポンプ用コンデンサ接続 CP1 と CP2 との間に 100nF（50V）のセラミックコンデンサを繋いでください。 □VCP：ハイサイドドライブ用の供給電圧以上の電源入力 VCP と VBB との間の電荷蓄積に 100nF（16V）のセラミックコンデンサをご使用ください。 □VDD：ロジック電源入力 3.3V と 5V のロジック入力に対応します。100nF（10V）のセラミックコンデンサを用いて GND にデ カップリングする必要があります。 □VREG：ブリッジゲートドライブ用レギュレート電圧出力 470nF（10V）のセラミックコンデンサを用いて GND にデカップリングする必要があります。 □AGND：アナログ/ディジタル回路基準 GND 入力 VDD 電源の GND、PGND と裏面放熱板（TAB）と接続してご使用ください。 □PGND：パワーGND 入力 VBB 電源の GND、AGND と裏面放熱板（TAB）と接続してご使用ください。 □OAP, OAM：モータ A 相接続 正方向のモータ相電流は OAM から OAP への方向と定義します。 □OBP, OBM：モータ B 相接続 正方向のモータ相電流は OBM から OBP への方向と定義します。 □SENSA：相 A の電流検出 SENSA と PGND との間に検出抵抗を挿入してください。 □SENSB：相 B の電流検出 SENSB と PGND との間に検出抵抗を挿入してください。 □REF：両相の絶対最大電流値設定用参照入力 VREF の入力電圧範囲は 0.8－2.0V ですが、電流精度を上げるためにできるだけ 2.0V に設定する ことを推奨します。VDD と接続した場合、VREF は 1.2V（TYP 値）の内部基準電圧（VREFint）になりま サンケン電気株式会社 15 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 す。 □STEP：ステップ励磁用ロジック信号入力 2 立ち上がりエッジでモータがステップし、Step Angle Number が増減します。ステップあたりの増 減の量は MS0, MS1 の設定によって決まります。ヒステリシスをもつ、フィルタされた入力です。 □DIR：回転方向ロジック信号入力 2 DIR の設定変更を行ってから次の STEP 入力立ち上がりエッジのタイミングで回転方向が変わりま す。DIR が HI レベルのときに STEP の立ち上がりエッジにて Step Angle Number が増加し、LO レベルのときは Step Angle Number が減少します。SPI 制御を行っているときは特に動作に影響 はしません。ヒステリシスをもつ、フィルタされた入力です。 □MS0, MS1：励磁方式設定入力 2 Clock-In 制御における励磁方式の設定入力はこれらの端子入力と CONFIG0 レジスタの MS[1:0]ビット入力（ﾃﾞﾌｫﾙﾄ値 = [0 0]）の論理和（OR）から成ります。SPI 制御時はこの設定入力自 体が無視されますが、フルステップモードに設定されていますと脱調検出機能がディスエーブルされ ますのでご注意ください 3。 MS1（論理和） 0 0 1 1 MS0（論理和） 0 1 0 1 ステップモード フルステップ ハーフステップ 1/4 マイクロステップ 1/16 ステップ □RESETn：リセット入力 リセットパルス幅（tRST）の時間だけ LO レベルに保持しますと、診断レジスタ内でラッチされていた フォルトビットはクリアされ、すべてのフォルトビットは 0 に初期化されます。一方、RESETn 端子がリ セットシャットダウン幅（tRSD）の時間以上 LO レベルに保持されますと、A4979 は強制的にシャットダ ウンし、低消費電力のスリープモードに入ります。なお、RESETn による操作で診断レジスタ以外の 設定・制御用レジスタの設定値が初期値に戻ることはありませんし、TBLLD レジスタより書き換えら れた相電流表もデフォルト値に戻ることはありません。 スリ ー プモ ー ド からの 復 帰 後 に 最 初 に 行 わ れ る 診 断 レジ スタの 読 み 出 し で は 、 0 x B800 ｛(B800)16｝が出力され、スリープモードから復帰したことを外部コントローラに知らせします。診断レ ジスタをリセット（初期化）したい場合は、RESETn 入力によるリセットと、レジスタ書き込みによるリセ ットの二通りの方法がありますが、一般的に後者の方が多くのユーザに利用されています。 RESETn 端子は 30kの抵抗を用いて VBB にプルアップすることが可能です。 □ENABLE：ブリッジ出力の無効／有効状態切替入力 LO レベルで出力を無効にし、すべての出力ブリッジ MOSFET をオフにします。このとき内部ロジ ックは内部コマンドに従って動作しつづけます。なお、出力イネーブルの制御入力は ENABLE 端 子入力と RUN レジスタの EN ビット入力の論理和（OR）から成ります。 □SDI：シリアルデータ入力 最上位ビットで始まる 16 ビットのシリアル入力です。この端子から各レジスタの設定入力を行いま す。 □SDO：シリアルデータ出力 STRn が HI レベルのときに高インピーダンスになります。STRn が LO レベルになるとすぐに診断 レジスタ（FAULT0,1 レジスタ）を FF ビットから出力し始め、フォルト検出の有無を知らせます。 □SCK：シリアルインタフェースクロック入力 SDI での入力データは SCK 信号の立ち上がりエッジでラッチされます。したがって、一度のレジス タ書き込みで 16 回の立ち上がりエッジが必要であり、STRn が切り替わるときに SCK 入力は HI レ ベルでなければなりません。STRn が LO の期間中に、SCK 入力の立ち上がりエッジの回数が 16 を超えていたり、16 未満であったりした場合、データ転送エラーが検出され、SDO 端子にて FF ビッ トが 1 にセットされた診断レジスタが出力されます。このとき、レジスタの書き換えは一切行われず、ラ ッチされているフォルトビットもリセットされません。 2 3 パラレル制御用のロジック入力です。 SPI 制御でかつフルステップモード時に脱調検出を行うには、MS1, MS0（論理和）をフルステップに設定し、RUN レジ スタの SC ビットを±16 に設定します。パラレル制御でかつフルステップモード時は脱調検出をご利用になれません。 サンケン電気株式会社 16 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 □STRn：シリアルデータストローブ、シリアルアクセス有効化入力 STRn が HI レベルのとき、SCK と SDI の端子入力は無視され、SDO は高インピーダンス出力に なります。これより複数の SDI スレーブが共通の SDI、SCK と SDO の接続を利用することができま す。 □DIAG：診断出力 CONFIG1 レジスタの DIAG[1:0]ビットより、以下の 4 通りの診断出力から選択設定することができ ます。デフォルト出力は一番目のフォルトフラグ出力となっています。 ・DIAG 端子出力のフォルトフラグ 4 ・脱調検出 5 ・A 相の PWM-オン時間 ・IC チップ温度 □OSC：発振周波数入力 発振周波数の利用方法に応じて CONFIG1 レジスタの OSC ビットの設定および OSC 端子の端 子処理を次のように行います。 (i) OSC ビット= 0（デフォルト設定）、OSC 端子を AGND に接続： 内部発振周波数 4MHz が利用可能になり、周波数誤差は±20%以内になります。 (ii) OSC ビット=0（デフォルト設定）、抵抗を介して OSC 端子を VDD にプルアップ： 下記式にしたがって内部発振周波数がおおよそ決まります。 fOSC = 10 000 / (48ROSC - 20) ここで fOSC は内部発振周波数[MHz]、ROSC は OSC－VDD 間のプルアップ抵抗値[k]に相当し ます。なお、ROSC が 51kのとき、fOSC が 4MHz、周波数誤差が±10%以内となります 6。 (iii) OSC ビット=1、OSC 端子に外部からシステムクロック周波数を入力： 上記よりもさらに周波数誤差を小さくするには、外部入力発振周波数を利用する方法があります。 OSC ビットを 1 に設定変更しますと、OSC から外部システムクロック（3~5MHz）が入力できるように なります。このモードではシステムクロックの消失を検知するウォッチドッグ機能が働きます。OSC 入 力がウォッチドッグ時間（tWD：TYP 値 1s）以上 HI レベルまたは LO レベルに保持されますと、診断 レジスタの FF ビットが 1 にセットされ、クロック入力が再開するまで出力が無効になります。 9.3. SPI 通信による機能設定 SPI と互換性のある 3 線の同期シリアルインタフェースを使用することで、A4979 のあらゆる機能が 制御できるようになります。線をもう一本増やせば、内部診断のフィードバックを得ることもできます。 もちろん SPI 通信を行わなくても、レジスタ内の初期値と STEP、DIR の入力信号を利用したモータの 制御が可能ですが、特殊な用途に合わせた動作パラメータの設定を行うには SPI 通信によるレジス タの書き換えが必須です。なお、シリアルインタフェースの入力タイミングについては P7 の『4.3 電気 的特性』および P44 のシリアルインタフェースタイミングチャートをご覧ください。 9.4. レジスタへの書き込み 各レジスタへの書き込み入力は SDI（Serial Data Input）端子にて行います。SDI で入力されたデ ータはシフトレジスタにより、SCK のクロック信号の立ち上がりエッジに合わせて同期されます。STRn は通常 HI レベルとなっていますので、この間はデータの同期は行われませんが、STRn を LO レベ ルにすると書き込みが行えるようになります。したがって、複数の SDI スレーブを同時接続し、共通の SDI、SCK、SDO 入力を利用することができます。なお STRn に関しては個々の SDI スレーブあたり 一入力ずつ必要になります。 4 通常 HI で、フォルト発生時に LO レベルを出力します。診断レジスタの FF ビットとは機能的に異なります。 脱調検出時に LO レベルを出力します。 6 ROSC 抵抗値の誤差による周波数誤差は、A4979 内部で発生する±10%の周波数誤差に加算されます。 5 サンケン電気株式会社 17 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 各レジスタの概要 レジスタ MSB 対応レジスタ レジスタ書き込み内容 0 0 CONFIG0 システムパラメータ 0 1 CONFIG1 システムおよび診断パラメータ 1 0 RUN 1 1 TBLLD モータ駆動や相電流制御パラメータ 相電流表設定パラメータ 7 前項と上記に各レジスタの構成を示します。それぞれ 16 ビットからなり、レジスタを特定するための 指定アドレスで始まります。各レジスタの働きは 9.5 以降で説明します。 16 ビット分のデータがシフトレジスタに同期されますと、STRn を一旦 HI レベルにして指定の書き込み先レジスタにデータをラ ッチさせます。これが終了しますと、内部制御回路は新しい設定 値を反映した動作を始め、診断レジスタ（FAULT0,1 レジスタ） も初期化されます。 もし STRn が LO レベルの間に CLK の立ち上がりエッジ数が 16 未満、あるいは 16 を超えている場合、その書き込み自体が キャンセルされ、制御用レジスタへの書き込みは行われません。 その上、診断レジスタも初期化されません。その代わりに診断レ ジスタの FF ビットが 1 に設定されてデータ転送エラーを報告し ます。 STRn 14 clocks 16 clocks SCK SDI SDO 図 FF bit SCK 入力パルス数<16 による データ転送エラーの例 9.5. 各設定・制御レジスタビットの説明 シリアルレジスタマップ 7 P27 の『相電流の書き換え』をご参照 サンケン電気株式会社 18 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 サンケン電気株式会社 19 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 サンケン電気株式会社 20 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 サンケン電気株式会社 21 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (1) CONFIG0 レジスタ ・SYR ビット 同期整流（Synchronous）と非同期整流（Diode recirculation[Non-synchronous]の選択設定 ができます。 同期整流モードでは、電流減衰時における熱損失を抑制するために、電流を MOSFET のボディ ダイオードではなく、MOSFET に流します。これにより、電流回生時の熱損失が抑えられます。なお、 貫通電流の発生を防ぐため、オンオフ切り替え後のデッドタイム中（~600ns）は電流が MOSFET の ボディダイオードを流れます。 上記理由により、ほとんどのケースでは同期整流の利用が推奨されますが、スイッチング回数がよ り多いことを嫌って非同期整流が好まれるケースもまれにあります。 ・MS[1:0]ビット STEP 端子入力による Clock-In 制御を行い、かつ SPI によりステップモードを設定したい場合に 使用します。フルステップ、ハーフステップ、1/4 マイクロステップ、1/16 マイクロステップから選択設 定することができます。1/8 マイクロステップモードは SPI 制御時しか利用できず、Clock-In 制御で は利用できません。 なお、Clock-In 制御におけるステップモードの設定は MS0, MS1 の端子入力と MS[1:0]ビット入 力の論理 OR からなりますので、SPI にて設定を行うには両端子を LO 固定にする必要があります。 SPI 制御時の場合、上記設定値は動作に影響しません。ただし、フルステップモードに設定されて いますと脱調検出はディスエーブルされますので、他のステップモードに設定する必要があります。 ・MXI[1:0]ビット ISMAX（= VREF/[16×RS]）の絶対最大相電流値に対し、相電流表における最大電流値 IPMAX の割 合を 25%/50%/75%/100%の中から選択設定することができます。 例） MXI[1:0] = 01（50%）のとき、 IPMAX = ISMAX×0.5 このビット設定により、回路構成を変えることなく、A4979 を使ったモータドライブユニットを電流値 の異なる用途に展開することができます。 ・PFD[2:0]ビット Fast Decay 時間が固定される Mixed －PFD fixed の電流減衰モード（RUN レジスタの DCY[1:0]ビットにて設定）における Fast Decay 時間の選択設定をします。Fast Decay 時の電流減 衰率は Slow Decay 時と比べて高いため、Fast Decay 時間が長いほど電流リップルが大きくなりま すので、Fast Decay 時間を設定する際は相電流の電流リップルを実測して適切な値を選択してく ださい。 オフ時間（off time）: tOFF 目標電流値（ ITRIP ） オン時間（on time）: 相電流が増加 Slow Decay : 相電流が緩やかに減少 Fast Decay : 相電流が急速に減少 PWM周期 図 PWM オン時間/オフ時間中の相電流変化の様子 サンケン電気株式会社 22 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ・TBK[1:0]ビット ブランク時間とは、PWM オフ時間が終了してから 相電流のコンパレータが無視される時間に相当しま す。これにより、MOSFET のオン切り替えで発生す る容量性スイッチング電流によるピーク電流の誤検 出を防止することができます。ブランク時間の設定を 最適化する際は相電流を実際に観測して過渡電流 が十分カバーできる時間を選択してください。 なお、ブランク時間はデッドタイム（~600ns）も含 みます。 図 ・TOF[2:0]ビット ブランク時間およびデッドタイムの時 間規定 PWM 固定オフ時間モード（CONFIG0 レジスタの PWM ビットにて設定）を選択した場合のオフ 時間の選択設定ができます。設定電流値に対して電流リップルが最小となるよう、オフ時間を設定し ます。 ・FRQ[2:0]ビット PWM 固定周波数モード（CONFIG0 レジスタの PWM ビットにて設定）を選択した場合の PWM 周波数の選択設定ができます。 ・PWM ビット PWM 固定オフ時間モード（Fixed off-time）と PWM 固定周波数モード（Fixed frequency）から 選択設定することができます。 －固定オフ時間モード：電流の減衰が行われるオフ時間を固定しますと電流リップルはほぼ一定 になりますが、PWM 周期はオン時間の変動に応じて変化するため、EMC フィルタのバンド幅を広 めに設定する必要があります。 －固定周波数モード：PWM 周期が一定になりますので EMC フィルタのバンド幅を狭く設定する ことができますが、オン時間の変動に応じて電流の減衰が行われるオフ時間が変化してしまうので、 電流リップルが変動する恐れがあります。 動作条件における電流リップル性能や EMC 性能を考慮してモード選択を行ってください。また、 オープン検出機能が 15PWM 周期を時間閾値としていることにも注意が必要です（詳しくは P39 の 『(5) OLA, OLB（オープン負荷検出）ビット』をご参照ください）。 (2) CONFIG1 レジスタ ・OSC ビット 内部発振周波数の利用（Internal）と外部発振周波数の入力（External）から選択設定することが できます。詳しくは P17 の OSC 端子説明をご覧ください。 ・TSC[1:0]ビット ショートフォルトブランキング時間（tSCT）を選択設定することができます。tSCT 時間については P41 の『ショートフォルトブランキング』をご覧ください。 ・CD[3:0]ビット 脱調の検出閾値となる PWM カウント数の差を（0）~ 15 まで設定することができます。数値が大き いほど脱調検出はしづらくなり、小さいほど脱調検出がしやすくなると同時にその信頼性も下がりま す。デフォルト設定値（8）での信頼性は高いと考えられますが、これよりも下げる場合は十分な実験 検証が必要です。なお、A4979 の脱調検出機能はあくまでも補助的な検出機能であり、すべてのモ ータに対して脱調検出を保証するものではありません。脱調検出機能の詳細説明については P38 の『(4) ST（脱調検出）ビット』をご覧ください。 サンケン電気株式会社 23 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ・DIAG[1:0]ビット DIAG 端子の診断出力を 4 通りの中から選択設定することができます。各設定については P43 の 『9.10(9) DIAG 端子からのフォルト出力』をご覧ください。 (3) RUN レジスタ ・EN ビット EN = 0 のとき出力をディスエーブルし、EN = 1 のとき出力をイネーブルします。出力イネーブル のロジック入力は EN 端子入力と EN ビット入力の論理 OR からなるので、ビットにて操作を行うには EN 端子を LO に固定する必要があります。 ・OL[1:0]ビット 出力端子のオープン状態が検出される相電流閾値を IPMAX に対して 20%/30%/40%/50%の割合 で選択設定することができます。モータのインダクタンスが高く、オープンフォルトが誤検出されやす い場合は、まずデフォルト設定値の 30%から 20%に設定変更してみてください。オープン負荷検出 機能の詳細については P39 の『(5) OLA, OLB（オープン負荷検出）ビット』をご覧ください。 ・HLR ビット PWM オフ時間中の Slow Decay 期間における相電流の減衰経路をハイサイド側閉回路およびロ ーサイド側閉回路から選択設定できます。電流減衰経路が EMC 性能に影響を与えるケースがまれ にあるので、必要があれば実測によってご使用用途に合った設定をご選定ください。 (a) (b) 図 ハイサイド側(a)およびローサイド側(b)閉回路における Slow Decay の様子 ・SLEW ビット SLEW = 1 のとき、出力電圧のスイッチング時間の制御をイネーブルし、SLEW = 0 のときにディス エーブルします。ディスエーブル時はほとんどのアプリケーションで出力電圧が数 ns 以内にスイッチ しますが、スイッチング時間が制御されていないことから出力が不安定です。スイッチング時間の制 御を行いますと、出力電圧は>100ns の時間でスイッチし、安定な出力が得られます。ほとんどのア プリケーションで SLEW = 1 のデフォルト設定をご使用いただいています。 ・BRK ビット A4979 を二つのブラシ DC モータの制御に用いた場合に使用できる機能であり、ほとんどのステッ ピングモータではご使用になれません。これを用いてモータを電気機械的にブレーキ（停止）させる ことができます。 ・DCY[1:0]ビット PWM オフ時間における電流減衰モードを選択設定できます。車載アプリケーションでは Mixed－ PFD auto モードの設定が推奨されます。各電流減衰モードについては『9.9 電流減衰モード』をご 覧ください。 サンケン電気株式会社 24 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ・SC[5:0]ビット SPI 制御時のステップモードを設定します。入力する数値は単位ステップあたりにおけるステップ 移動量に相当します。 －フルステップモード： SC[5:0] = 16 －1/8 マイクロステップモード： SC[5:0] = 2 －ハーフステップモード： SC[5:0] = 8 －1/16 マイクロステップモード： SC[5:0] = 1 －1/4 マイクロステップモード： SC[5:0] = 4 9.6. 相電流制御 モータ各相へ電流を交互に流せばモータは回転しますが、温度や電圧に対してトルクを正確に制 御するためには電流の制御が不可欠です。電流を制御することによりモータの動きをより滑らかにす ることがでますので、トルクのリップルや機械的雑音も低減させることができます。一般的に精密な制 御を行うためにはパルス幅制御（PWM）方式が用いられます。 A4979 では、モータ各相への電流は低インピーダンスの N チャネル DMOS フルブリッジによって 制御されていますので、PWM スイッチングによる高効率で正確な制御が可能です。フルブリッジ構 造であるおかげで PWM オン時間中は相電流方向が完全に制御でき、また PWM オフ時間中は電 流の減衰が完全に制御可能となっています。SPI を介して制御方法をプログラムすることも可能で す。 9.7. 誤動作防止対策 ・貫通電流の防止： ハイサイドとローサイド間の貫通電流は、固定デッドタイム（tDEAD）を設けることで発生を防止してい ます。これは一つの MOSFET をオフにしてから相補の MOSFET をオンするまでの時間に相当し ます。 ・容量性スイッチング電流によるピーク電流誤検出の防止： PWM オン時間が始まってからブランク時間の間は、相電流のコンパレータが無視されます。この ブランク時間は、いかなる容量性スイッチング電流によるピーク電流の誤検出でも防止できるように 設けられています。 9.8. 相電流値の制御 各ステップ位置における相対的な目標相電流値は相電流表に従って定義されます。次頁の表に デフォルト設定の相電流表を示します。一方、絶対的な目標相電流値は最大電流値 IPMAX で決まり ます。 まず、A4979 の絶対最大電流値 ISMAX は以下のように定義されます： ISMAX = VREF / (16×RS) ここで VREF は REF 端子電圧、RS は検出抵抗値を表します。そして、IPMAX は相電流表のピーク 電流（100%）であり、ISMAX×設定比率（CONFIG0 レジスタの MXI[1:0]ビットで設定）に相当します。 この IPMAX 値と相電流表の中身にしたがって、各ステップ位置における目標電流値がディジタルア ナログコンバータ（DAC）にて電圧値として生成されます。 相電流の実測値は各相の検出抵抗 RS により検出され、それぞれの SENSx 端子へ検出電圧 がフィードバックされます。検出電圧は固定ゲインで 16 倍に増幅され、電流コンパレータにて DAC 出力と比較されます。このように相電流値の制御が行われます。 サンケン電気株式会社 25 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 相電流表（デフォルト、VDD 電源起動時） (1) 相電流ダイアグラムと回転動作制御 相電流表は各相の相対的相電流値を定義します。A4979 は電気角が 90の 1 フルステップを最高 で 16 分割したマイクロステップ動作まで可能なので、相電流表は 16×(360/90) = 64 行で構成さ れることになります。各行（各ステップ位置）は DAC 値を決める 6 ビット値と、電流の向きを決める 1 ビット値（Phase）を保有します。電気角 90のフルステップを最高で 16 分割しますので、おおよそ 90/16 = 5.625の間隔で Step Angle（ステップ角）を設定していますが、モータ回転をより滑らかに するためにステップ角を若干調整しています。なお、DAC 値の最小単位は 100%に対して 100%/63 = 1.56%になります。 VDD 電源を初めて起動したときや再起動を行った際は、相電流表がデフォルト設定になっており、 1/16 マイクロステップの電流プロファイルは正弦波形状になります。またステップ位置は 1/16 マイク ロステップにおける Step Angle Number が 8、電気角が 45の”ホーム位置”に初期化されます。相 電流表内の各電流値は最大相電流値 IPMAX に対する割合（%）として表されます。 相電流表や次頁図の相電流ダイアグラムに示すように、フルステップでは相電流表内の 4 行分 （Step Angle Number 8, 24, 40, 56）しか使用されません。Step Angle Number 0, 16, 32, 48 の ように片方の相が 100％になるような位置ではなく、両相で同程度の電流が流れるような位置が使用 されるのには二つの利点がありますが、一つ目は電力消費が両側のドライバで分散する点です。こ のおかげで生成熱を分散させる能力が上がり、各ドライバにかかるストレスを低減させることができま す。もう一つの利点はモータに対する保持トルクを改善 表 各ステップモードで使用される できる点です。 Step Angle Number さらにハーフステップでは相電流表内の 8 行分、1/4 マイクロステップでは 16 行分、1/16 ステップでは全 64 行を使用します。このとき片方の相が 100％となる Step Angle Number（0, 16, 32, 48）が使用されるのは対称 性を保つためです。もし保持トルクを一定時間以上モー タにかけて停止させる場合は、前段で述べた理由により、 Step Angle Number 8, 24, 40, 56 の使用を推奨しま す。 サンケン電気株式会社 26 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 フルステッ プ ハーフステップ 1/4 マイクロステップ 図 各ステップモードにおける相電流ダイアグラム（縦軸：A 相電流、横軸：B 相電流） ステッピングモータの回転制御は、相電流表に基づいた Step Angle Number の増減により行い ます。Step Angle Number の制御は、Clock-In 制御の場合は STEP・DIR の端子入力、SPI 制御 の場合は RUN レジスタの SC[5:0]ビットへのステップ移動量（Step Change Number）入力により 行います。 ・Clock-In 制御の場合： Clock-In 制御では、モータの回転動作制御に A4979 の STEP, DIR, MS0, MS1 端子入力を使 用します。MS0, MS1 の入力よりステップモード（励磁方式）を設定し、DIR 入力により回転方向の 情報を確認しながら、STEP 入力の立ち上がりエッジに合わせて Step Angle Number が増減しま す。そのため、ステップレートは STEP 入力信号の周波数に依存します。STEP 入力の H パルス幅 （tSTPH）/ L パルス幅（tSTPL）の最小値は 1s であることから、Clock-In 制御における最高ステップレ ートは理論的にはおよそ 500kHz となりますが、ほとんどの場合、モータ側の制約で最高ステップレ ートが決まると考えられます。 ステップモードについてはフルステップ（2 相励磁方式）、ハーフステップ（1-2 相励磁方式）、1/4 マ イクロステップ（W1-2 相励磁方式）、1/16 マイクロステップ（4W1-2 相励磁方式）から選択設定する ことができます。なお、ステップモードは MS1、MS0 端子入力および CONFIG0 レジスタの MS[1:0]ビット入力の論理 OR により設定されますが、MS[1:0]ビットのデフォルト設定値は[0 0]（= フルステップ）となっていますので、MS1、MS0 端子のみによる設定が可能です。SPI 経由でステッ プモードを設定したい場合は MS1、MS0 端子を LO 固定する必要があります。また、このステップモ ード設定入力は SPI 制御時は無視されますので動作に影響はしませんが、フルステップに設定され ていますと脱調検出がディスエーブルされますので、必要に応じて設定値を変更する必要がありま す。 サンケン電気株式会社 27 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ・SPI 制御の場合： SPI 制御では、モータの回転動作制御に A4979 の SDI, SCK, STRn 端子入力を使用し、RUN レジスタの SC[5:0] ビ ッ ト で 設 定 さ れ る ス テ ッ プ 移 動 量 （ Step Change Number）が Step Angle Number に加算されることで Step Angle Number が増減します。ステップ移動量は 2 の 補数としてビット設定を行い（右表）、正数は Step Angle Number を増やし、負数は減らします。なお、Step Angle Number の最小ステップ単位は 1/16 マイクロステップの 1 ステップ分に相当しますので、正しくモータを回転させるた めにはステップ移動量の絶対値を 16 以下に、言い換えれ ば 1 フルステップ以下に設定する必要があります。 モータを 1/4 マイクロステップで正方向回転させる場合を 例に挙げますと、Step Angle Number を 4 ずつ増やして いきますので、RUN レジスタの SC[5:0]ビットにステップ移 動量＋4（＝000100）を繰り返し書き込みます。逆に逆方向 回転させる場合は SC[5:0]に－4（＝111100）を繰り返し入 力します。 表 各ステップ移動量に対する SC[5:0]ビット入力値 図 1/4 マイクロステップ、正方向回転時の SPI 入力信号 ステップ移動は RUN レジスタの書き込みが行われる STRn 立ち上りエッジのタイミングで行われ、 上図の例における tSTEP 時間がステップ周期にあたります。したがってステップレートは STRn の周 波数に依存します。STRn の最短周期は 4.235s（@4MHz クロック）であることから、SPI 制御にお ける最高ステップレートは理論的にはおよそ 236kHz となりますが、ほとんどの場合、モータ側の制 約で最高ステップレートが決まると考えられます。なお、SCK 入力の周波数はステップレートに関与 しません。 ステップモードについては、Clock-In 制御でも利用可能なフルステップ、ハーフステップ、1/4 マイ クロステップ、1/16 マイクロステップに加え、1/8 マイクロステップ（2W1-2 相励磁方式）も利用可能で す。各ステップモードにおける SC[5:0]ビットの設定値については P25 の説明をご参照ください。 サンケン電気株式会社 28 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (2) 各ステップモードの動作波形 1）フルステップ 2）ハーフステップ 3）1/4 マイクロステップ 4）1/8 マイクロステップ サンケン電気株式会社 29 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 5）1/16 マイクロステップ (3) 相電流表書き換えによるトルクリップルの低減 モータの性能や可聴ノイズは主にモータで発生するトルクリップルによって決まりますが、ステッピ ングモータの場合、トルクのリップルはモータの機械的設計と相電流制御の改善によって低減させる ことができます。ほとんどの場合、マイクロステップでの正弦波出力プロファイルで十分なモータ性能 を得ることができますが、より高い性能を得るには、電流プロファイルをモータ特性に合ったものに書 き換える方法が有効です。これは主に高精度、高出力のステッピングモータでしか必要とされない操 作です。 マイクロステップモードでは、トルクリップルは各マイクロステップにおけるトルク変化量に相当しま す。ハイブリッドステッピングモータの場合、トルクリップルはおおかたモータの機械的構造で決まり、 特にステータの歯の形状が大きく影響します。歯の形状はモータ回転に伴うトルク定数、電流とトル クの比、の変化量を決めます。モータの逆起電力はトルク定数と比例関係にあるので、モータを発電 機として動かせばモータの逆起電力を測ることによってトルク定数の変化量を観測することができま す。 トルクリップルを減らす必要がある場合、A4979 は相電流表のプログラミングを行うことで電流プロ ファイルを書き変えることが可能であり、モータ特有のトルク変化を相殺するような電流プロファイル に修正することでトルクリップルの低減が実現できます。なお、モータ特性に合わせた相電流表の書 き換えは高度な処理であり、ほどんとの用途で必要ありません。一般的な動作ではデフォルトの正弦 波プロファイルをお使いいただいて問題ありません。 (4) 相電流表の書き換え 相電流表の各相、各 Step Angle Number に対して 6 ビットの DAC 値が割り当てられているので、 全部で 2×64 = 128 個の DAC 値が必要と思われますが、出力波形の対称性から、同じ数値列を繰 り返し利用できるのが想像できます。次頁図を例に挙げますと、Step Angle Number 0 ~ 15 にあた る Q1 領域を縦軸・横軸に対してプロファイルを適宜反転させることで、他の Q2 ~ Q4 の領域を生成 できることが見て取れます。また、B 相の相電流プロファイルは A 相のプロファイルを Step Angle Number 16 個分ずらしたものに相当しますので、同じ数値列が利用できます。 したがって、両相を合わせると Step Angle Number 0 と 16 の DAC 値、0 と 63、はそれぞれ 4 回 使われ、それ以外の 15 個の数値はそれぞれ 8 回使われることになり（2×4＋15×8 = 128）、実際 に必要な数値の数は 17 個で済むことが分かります。DAC 値 0 は変更できませんので、書き込みで きる数値は 16 個となります。これらの Step Angle Number 1 ~ 16 の DAC 値は、TBLLD レジスタ より設定される PT(0) ~ PT(15)の値で定義します。 サンケン電気株式会社 30 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ※デフォルト設定 図 A 相の Step Angle Number と DAC 値（左）と A 相の DAC 値プロファイル（右） 図 書き換え相電流プロファイルの例（左） 、相電流表書き換え内容（右上） 、 相電流表の割り当て（右下） 相電流表に書き込まれる 16 個の数値を用いて各ステップ位置における目標相電流値を設定する わけですが、次に示すように各相電流値は最大相電流値 IPMAX（DAC 値＝63）に対する割合として 算出されます。 例）設定 DAC 値が 23 の場合、およそ IPMAX の 23/63 = 36.51%の電流値が設定されます。 なお、相電流表の書き換えを行う上で以下のような制約がございます。 両相合わせて 4 回現れる 0 の DAC 値（A 相は Step Angle Number 0, 32、B 相は Step Angle Number 16, 48）は常に 0 に設定されており、変更できません。 PT(15)には電流プロファイルにおける最大値を設定する必要があります。これは各相で 2 回使用 されます（A 相は Step Angle Number 16, 48、B 相は Step Angle Number 0,32）。なお、他の PT(x)に同じ最大値を設定しても問題ありません。 上図プロファイル図に示したような対称的なプロファイルである必要があります。設定 DAC 値の割 り当て上、A 相は Step Angle Number 16 と 48 で、B 相は Step Angle Number 0 と 32 で左右 対称になります。 各相で正方向と逆方向の回転は同じ電流プロファイルである必要があります。 サンケン電気株式会社 31 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ここで相電流表の書き換えの例を以下に示します。各相でのプロファイルは上記の条件を満たすと し、Step Angle Number 0 ~ 16 についてのみ考えます。出力したい電流プロファイルを決定したら 以下の手順を行います。 1) 前頁図のように、各 Step Angle Number n において電流プロファイルを 6 ビットの DAC 値（0 ~ 63）にディジタル変換し、PT(n-1) と対応させます。最大電流値 IPMAX は 63 と設定し、その他の値 を IPMAX に対する割合として表します。 例) IPMAX の 36.51% = 23/63 の電流値であれば DAC 値は 23 になります。 2) 次に、TBLLD レジスタの PT[5:0]ビットに PT(0)から順次書き込みを行います。他レジスタへの 書き込みを行ってから初めて TBLLD レジスタに書き込む際や、リセット後（RESETn 端子に LO パ ルス入力または VDD 電源起動後）TBLLD レジスタへの初めての書き込みである場合は、相電流 表の PT(0)に対応する箇所から DAC 値の書き込みが行われます。連続的に PT(0) ~ PT(15)まで の数値を書き込んで順次相電流表が埋められていき、最後の 16 番目の数値が書き込まれた時点で、 これ以上の TBLLD レジスタへの書き込みは一切無視されます。書き込まれた数値も VDD 電源起 動リセット時に限り、初期値にリセットされます。万が一書き込み中にリセットが行われたり、他レジスタ への書き込みやデータ転送エラーが起こった場合は、最初から書き込みをやり直す必要がありま す。 3) TBLLD レジスタの PTP ビットですが、これはエラーをチェックするための奇数パリティビットとし てご利用になれます。PTP ビットは、PTP と PT[5:0]を含めた全ビットに格納されている 1 の数が常 に奇数個になるよう設定し、これらのビット内の 1 の数が奇数であるかどうか、A4979 がパリティエラ ーの判定を行います。パリティエラーの判定が出ると、診断レジスタの FF ビットが 0→1 にセットされ、 STRn が LO レベルになったと同時に SDO が FF ビットを出力します。ただし、パリティエラーの有 無にかかわらず、相電流表への書き込みは行われます。 9.9. 電流減衰モード PWM 周期は PWM オン状態から始まり、このとき SENSx 端子電圧が目標電流値（電圧値）に到 達するまで負荷を流れる相電流は上昇します。到達した時点で PWM オフ時間が始まり、ブリッジは 次に述べる電流減衰モードのいずれかに切り替わります。なお、電流減衰モードは RUN レジスタの DCY[1:0]ビットで設定を行います。 (1) Slow Decay フルブリッジのローサイド MOSFET 同士をオンにして電流を減衰させます。このとき負荷の両端に かかる電圧は小さいため、電流の減衰率が低く、電流リップルを抑えることができます。相電流が 0 からピーク電流値まで上昇している段階で最も効果を発揮します。なお、デッドタイム中は片方のロ ーサイド MOSFET のボディダイオードに電流を流し、貫通電流を防止しています。 図 Slow Decay 電流減衰モード時におけるブリッジのスイッチシーケンス（同期整流時） サンケン電気株式会社 32 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (2) Fast Decay 負荷の両端電圧を PWM オン時と逆転させて電流を減衰させます。ほぼ VBB 電圧に相当する大 きな両端電圧がかかることから、電流の減衰率が高く、Fast Decay 時間が長いほど電流リップルは 大きくなります。相電流がピーク電流値から 0 まで減少している段階で最も効果を発揮します。なお、 デッドタイム中は MOSFET のボディダイオードに電流を流し、貫通電流を防止しています。 図 Fast Decay 電流減衰モード時におけるブリッジのスイッチシーケンス（同期整流時） (3) Mixed Decay Fast Decay モードは効果的に電流を減衰させますが、大きな電流リップルが発生するというデメリ ットもあります。よって、Fast Decay モードと Slow Decay モードをうまく組み合わせることで、電流制 御を精度よく行いながらこのようなリップルを抑制することができます。これを Mixed Decay と言い、 PWM オフ時間の初めに Fast Decay を短時間行ってから残りの時間に Slow Decay を行います。 図 Mixed Decay 電流減衰モード時におけるブリッジのスイッチシーケンス（同期整流時） Mixed Decay の電流減衰モードには以下の二種類あります。 ・Mixed －PFD fixed：Fast Decay の時間が固定、デフォルト設定（*PFD = Percent Fast Decay） ・Mixed －PFD auto：Fast Decay 中の相電流値によって Fast Decay の時間を自動調節 電源電圧や雰囲気条件に大きな変動がないようなアプリケーションでは Mixed－PFD fixed でも 十分よい電流制御が得られ、リップル電流も抑えられます。 サンケン電気株式会社 33 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 図 Slow Decay（点線）と Fast Decay（実 線）モードのリップル電流 図 Mixed Decay（実線）モードの リップル電流 ・ Mixed－PFD auto この電流減衰モードは、Fast Decay 中の電流値に応じて Fast Decay の時間を自動調節します。 よって、電圧や温度条件に依らず、常に最適な電流制御を維持することができます。 ここで、自動調節に必要な相電流のモニタリングがどのように行われるのか簡単に説明します。下 図に示すように、PWM オンから PWM オフ（Fast Decay）に切り替わる際に、負荷（L）を流れる電 流の方向が変わらないのに対して、検出抵抗（RS）に流れる電流の方向が逆転することが見て取れ ます。 図 Fast Decay モードでのオン/オフ スイッチング 図 Mixed －PFD auto モードにおける検出電流 IS：検出抵抗を流れる電流（実線） IL：負荷を流れる電流（点線） サンケン電気株式会社 34 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 前頁図は Mixed－PFD auto において、検出抵抗を流れる電流 IS（実線）と負荷を流れる電流 IL （点線）の様子を表しており、PWM オン時間中は IS と IL が一致しているのが分かります。しかし、オ フ時間に入ると Fast Decay モードに切り替わり、IL は強制的に減少させられながら正の電流値を維 持するのに対して、IS は IL と同じ絶対値の負の電流値になります。Slow Decay モードに切り替わる とローサイド側の閉回路だけで電流が流れるので、IL はゆるやかに減少し続けますが、IS は 0 を保持 します。 Mixed－PFD auto では、このように Fast Decay 中の負電流 IS をモニタリングすることで、IL が目 標電流値の閾値レベル（Ith）を通過したがどうかを判断し、Fast Decay を行う時間を調節します。し たがって、Slow Decay に入る前に IL が目標電流値を下回っていることが保証されます。 もしモータの逆起電力が相電流を増やす方向に働いている場合、この効果を打ち消すために Fast Decay の時間は自動的に延長されます。逆にモータの逆起電力が電流を増やす方向に働い ていない場合、Fast Decay の時間はリップル電流を最小限に抑えるために自動的に短縮されます。 このように、Mixed－PFD auto のモードは幅広い動作パラメータ範囲において最適な電流制御を 提供します。 9.10. 診断機能 診断レジスタ A4979 は、フォルト条件や極端な動作条件からモータ負荷や自身を保護するための診断機能を 搭載しており、フォルト条件によっては自動的に駆動動作を停止するものもあります。診断用のレジ スタには FAULT0 レジスタと FAULT1 レジスタの二つあり、それぞれ 16 ビットからなります。初めの 8 ビットは各レジスタで共通となっており、最上位ビットが総合フォルトフラグの FF ビットとなっていま す。 サンケン電気株式会社 35 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 この FF ビットは以下のような場合に HI レベル出力になります。 ・診断レジスタ内に一つでもフォルト（1 にセットされたフォルトビット）があるとき ・SPI 通信によるデータ転送エラーが発生したとき ・パリティエラーが発生したとき FF ビットを両診断レジスタの先頭に配置することにより、STRn を LO レベルにするだけでフォルト 検知の有無を確認することができます。 二つの診断レジスタの後半の 8 ビットは異なっており、以下のような違いがあります。 ・FAULT0 レジスタ：回路短絡による過電流検知のフォルトビット ・FAULT1 レジスタ：相電流表における Step Angle Number（ステップ位置）のフィードバック 設 定・ 制御用 レジスタが書 き込まれるた び 、 SDO 端 子から診 断レジスタが出 力 されます 。 CONFIG1 レジスタが書き込まれたときは FAULT1 レジスタが出力され、それ以外のレジスタに書き 込みを行うときは FAULT0 レジスタが出力されます。 なお、1 にセットされたフォルトビットは診断レジスタがリセットされるまでラッチされます（P43 の『診 断レジスタのリセット』をご参照）。 それでは、診断レジスタ内の各ビットについて説明します。 (1) FF ビット FF ビットは前述したとおり、診断レジスタ内のフォルトビットが一つでも 1 にセットされたとき、また SPI データ転送エラーが発生したとき、そしてパリティエラーが発生したときに 1 になります。診断レ ジスタの先頭にあることから、診断レジスタの読み取りが開始されてすぐにフォルトの有無について確 認することができます。 (2) TW[1:0]（温度診断）ビット A4979 には、高温警告動作温度（TJWH）、低温警告動作温度（TJWC）および過熱保護シャットダウ ン温度（TJF）の三つの温度閾値が設けられており、以下のように機能します。ちなみに、SPI 通信に よる設定を行うことで DIAG 出力電圧から IC チップ温度を算出することが可能です。算出方法につ いては P43 の『DIAG 端子からのフォルト出力』をご参照ください。 ・チップ温度が高温警告動作温度（TJWH）を超えた場合： DIAG 端子出力のフォルトフラグは LO レベルになり、診断レジスタの TW[1:0]ビットは高温警告（= [1 0]）を表示します。A4979 はこれ以上の処置は行いませんが、温度が TJWH－TJWHhys 以下に戻 れば DIAG 端子出力は自動的に HI レベルに戻ってフォルトフラグが解除されます。これに対し、 TW[1:0]ビットは診断レジスタのリセットが行われるまでラッチされます。 ・チップ温度が低温警告動作温度（TJWC）を下回った場合： DIAG 端子出力のフォルトフラグは LO レベルになり、診断レジスタの TW[1:0]ビットは低温警告（= [0 1]）を表示します。A4979 はこれ以上の処置は行いませんが、温度が TJWC + TJWChys 以上に戻 れば DIAG 端子出力は自動的に HI レベルに戻ってフォルトフラグが解除されます。これに対し、 TW[1:0]ビットは診断レジスタのリセットが行われるまでラッチされます。 ・チップ温度が過熱保護シャットダウン温度（TJF）を超えた場合： DIAG 端子出力のフォルトフラグは LO レベルになり、診断レジスタの TW[1:0]ビットは過熱シャッ トダウン（= [1 1]）を表示します。さらに A4979 は、チップ温度がこれ以上上昇しないよう出力をディ スエーブルします。温度が TJF －TJhys 以下に戻れば DIAG 端子出力は自動的に HI レベルに戻っ てフォルトフラグが解除され、出力もイネーブル状態に戻りますが、TW[1:0]ビットは診断レジスタのリ セットが行われるまでラッチされます。 サンケン電気株式会社 36 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 TW 1 TW0 DIAG SDO SCK STRn 低温警告時 （TW[1:0] = [0 1]） 図 高温警告時 （TW[1:0] = [1 0]） 過熱シャットダウン時 （TW[1:0] = [1 1]） 低/高温警告時、過熱シャットダウン時の診断レジスタ出力 (3) UV（VREG, VBB 低電圧検知）ビット ロジック電源電圧、主電源電圧およびレギュレータ出力はモニタリングされており、以下に示す低 電圧保護機能があります。なお、VDD 低電圧時は電源起動リセットが行われるので、UV ビットによ るフォルトの表示は行われません。 ・主電源電圧 VBBA, VBBB が VBB 低電圧保護動作電圧（VBBUV）を下回った場合： A4979 は DIAG 端子出力のフォルトフラグおよび診断レジスタの UV ビットよりフォルトの発生を示 します。主電源電圧が VBBUV + VBBHys 以上まで回復すると、DIAG 端子出力が HI レベルに戻って フォルトフラグが解除されます。UV ビットは診断レジスタがリセットされるまでラッチされます。 ・内部レギュレータ出力 VREG が VREG 低電圧保護動作電圧（VREGUVH/L）を下回った場合： A4979 は出力をディスエーブルし、DIAG 端子出力のフォルトフラグおよび診断レジスタの UV ビ ットよりフォルトの発生を示します。レギュレータ出力が VREGUVX＋VRGUVXHys（X: H, L）以上に回復 すると、出力は自動的にイネーブルされ、DIAG 端子出力は HI レベルに戻ってフォルトフラグが解 除されます。UV ビットは診断レジスタがリセットされるまでラッチされます。 ・ロジック電源電圧 VDD が VDD 低電圧保護動作電圧（VDDUV）を下回った場合： A4979 は VDD 電圧のモニタを除き、すべての機能を停止します。VDD が VDDUV + VDDUVHys 以上 に回復すると、電源起動リセットが起こり、すべての書き込み可能な設定・制御用レジスタが初期値 にリセットされます。FAULT0 レジスタの全ビットは 1 にセットされ（0 x FFFF）｛(FFFF)16｝、外部コン トローラに電源起動リセットが行われたことをお知らせします。 サンケン電気株式会社 37 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (4) ST（脱調検出）ビット A4979 にはステッピングモータの脱調を検出するための PWM モニタ機能が搭載されています。脱調というのは、モ ータを動かすために相電流が変化しているにも関わらずモ ータが動かない状態のことをいいます。これは機械的な障 害あるいはモータの能力を超えたステップシーケンスによ って起こることがあります。 モータが静止しているときやゆっくり動いているときは、相 電流コイルにおいて逆起電力は誘起されず、相電流が妨 げられることはありません。したがって電流は速やかに上昇 して目標電流値に到達します。これに対して、モータが一 PWM サイクル数 定速度以上で回転しているときは、相電流コイルにおいて を比較 逆起電力が誘起され、相電流が妨げられます。したがって 電流が目標電流値に到達するまでより長い時間がかかりま 図 PWM サイクル数のモニタと比較 す。そしてステップレートが一定と考えると、各ステップにお ける PWM サイクル数は減ることになります。A4979 はこの ような違いを利用して脱調を検知します。各相の PWM カウンタにより、相電流が 0 からピーク電流値 まで変化する間（右図の灰色部分）の PWM サイクル数がカウントされます。相電流がピークを迎える たび、その相に対応するカウンタは一個前のピークのカウンタとサイクル数の比較を行います。サイ クル数の差分が CONFIG1 レジスタの CD[3:0]ビットの設定値（デフォルト値は 8）よりも大きい場合、 診断レジスタ内の ST ビットが 1 にセットされ、脱調が検出されたことを示します。脱調検出状態を DIAG 端子から出力させることもでき、脱調を検知した際は LO レベルになります。 なお、この脱調検出機能をご利用になるための条件を以下に示します。 ・十分速い回転スピードであり、相電流のスルーレートが低下するだけの逆起電力が発生している こと。相電流スルーレートが大きく低下するほど脱調検出機能の信頼性が上がります。 ・Clock-In 制御用のステップモードがフルステップに設定されていないこと （MS1, MS0 端子が LO 固定かつ CONFIG0 レジスタの MS[1:0]ビットが[0 0]でないこと） ・相電流表が Step Angle Number 0, 16, 32, 48 で 0% / 100%の相電流値をとっていること ・相電流プロファイルがどちらの相でも同じであること（デフォルト設定であれば問題ありません） 比較 図 脱調前後の各相相電流と DIAG 出力（左）、B 相電流を反転・移動させた拡大図（右） サンケン電気株式会社 38 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 この検出方式は異なる A 相と B 相における PWM カウント数の差を比較しますので、A 相と B 相 の巻数や巻線太さなどにズレがありますと、脱調を正しく検出できない恐れがあります。A4979 の脱 調方式で脱調検出を完全に保証することはできませんが、モータ速度やサイクル差の閾値を慎重に 選択し、上記に従って動作を行うことで十分信頼性のある脱調検出を行うことができます。 その他の脱調検出方法としては、外部コントローラを用いて単一の相について PWM オン時間を 計測するという方法があります。A4979 では、SPI による設定で A 相の PWM オン信号を DIAG 端 子から出力させることが可能となっています。 (5) OLA, OLB（オープン負荷検出）ビット オープン負荷の検出は、相電流表の DAC 値が 32 以上のときに相電流をモニタして行われます。 オープン負荷閾値電流（IOL）は RUN レジスタの OL[1:0]ビットにより、最大相電流 IPMAX に対する 割合として設します。最大相電流 IPMAX は CONFIG0 レジスタの MXI[1:0]ビットで設定します。 以下に IOL の計算例を挙げます。 RS＝180m, VREF＝2V のとき、ISMAX＝VREF／(16×RS)＝694mA です。 そして MXI[1:0]＝[1 0]と設定したとき、IPMAX＝0.75×ISMAX＝520mA となります。 IOL を IPMAX の 30%（OL[1:0]＝[0 1]）とすると、IOL＝156mA と求まります。 なお、オープン負荷が検出されるには以下の条件がすべて満たされる必要があります。 ・PWM 周期が開始してからブランク時間が経過していること （ブランク時間経過後に相電流のモニタが開始します。） ・DAC 値が 31 を超えていること（目標相電流値＞最大相電流×50%） ・上記条件の下、相電流が閾値電流 IOL 未満である状態が 15PWM 周期以上持続すること オープン負荷が検出されますと DIAG 端子出力のフォルトフラグは LO レベルになり、オープン負 荷が検出された相に応じて診断レジスタ内の対応ビットが 1 にセットされます。このとき A4979 は出 力をディスエーブルすることなく、駆動動作を続けます。相電流が閾値電流 IOL を超えたり、あるいは DAC 値が 31 以下になったら、DIAG 端子出力のフォルトフラグは直ちに HI レベルに戻ります。そ のため、オープン負荷状態が定常的に存在していても、DIAG 端子出力は HI/LO の切替動作を繰 り返します。一方、OLA/OLB ビットは診断レジスタのリセットが行われるまでラッチされます。 サンケン電気株式会社 39 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (a) (c) (b) (d) 図 (a) A 相オープン時の各相電流と DIAG 出力フォルトフラグの様子、(b) (a)の拡大図 (c) 電源ショート時の相電流と出力無効化の様子、(d) GND ショート時の相電流と出力無効化の様 子 (6) BM(P)H, BM(P)L（B 相過電流検出）ビット ・電源ショート モータ接続端子と電源間のショート検出は、検出抵抗の両端電圧をモニタして行われます。これは ブリッジのローサイド側を流れる電流の直接観測に相当します。 ローサイド MOSFET がオンのとき、通常条件における検出電圧は最大検出電圧 VSMAX を超える ことはないはずです。過電流状態が検出されるのは、検出電圧がローサイド過電流検出電圧 VOCL （TYP = 2×VSMAX）を超え、その状態が過電流フォルトディレイ時間 tSCT 以上続いたときです。過電 流の判定が出ますと、FAULT0 レジスタ内の対応するビットが 1 にセットされ、DIAG 端子出力のフ ォルトフラグも LO レベルになります。出力はディスエーブルされ、フォルトがリセットされるまで（P41 の『ショートフォルトリセットと再試行』を参照）出力のディスエーブル状態は保持されます。 なお、検出電圧のモニタからは、どのローサイド MOSFET が過電流状態になったのか判別するこ とはできません。したがって、Slow Decay 時のように両側のローサイド MOSFET が同時にオンにな っているときに過電流フォルトが検知されると、どちら側で電源ショートが起きたのかは内部 PWM の 状態によって判別されます。実際の過電流閾値については、閾電圧 VOCL と検出抵抗値から求めら れ、一般的に 2×ISMAX です。 サンケン電気株式会社 40 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ・GND ショート モータ接続端子と GND 間のショート検出は、それぞれのハイサイド MOSFET の電流を直接モニ タして行われます。 ハイサイド MOSFET がオン状態にあるとき、最大電流は基本的に常に 1.5A 未満です。オン状態 にあるハイサイド MOSFET の電流がハイサイド過電流保護動作電流 IOCH を超えたときに GND シ ョートによる過電流が検出されます。この過電流状態が過電流フォルトディレイ時間 tSCT 以上続けば、 FAULT0 レジスタ内の対応するビットが 1 にセットされてショートの発生が表示されます。また、 DIAG 端子出力のフォルトフラグも LO レベルになります。出力はディスエーブルされ、フォルトがリ セットされるまで（P41 の『ショートフォルトリセットと再試行』を参照）出力のディスエーブル状態は保 持されます。 なお、GND ショートが発生しているとき、ハイサイド MOSFET の電流は tSCT の間、ハイサイド電流 制限値 ILIMH に制限されます。これにより、出力がオフに切り替えられた時に出力端子で負の過渡 電流が流れるのを防ぐことができます。 ・負荷ショート 負荷の両端がショートした際は、ハイサイドとローサイドの両側で同時にショートのフォルトが発生し ます。 ・ショートフォルトブランキング 過電流フォルトディレイ時間 tSCT の間はすべての過電流状態は無視されます。過電流状態が初め て発生したときにショート検知のディレイタイマがスタートし、ディレイ時間 tSCT の終わりにまだ過電流 状態が発生中であればショートフォルトがセットされ、ラッチされます。tSCT の終わりまでに過電流状 態がなくなれば、タイマはリセットされてフォルトの表示は行われません。 このような検出方式にすることで、電源や負荷由来の過渡電流によるショートの誤検出を防ぐことが できます。また、MOSFET の初めてのオン切替時にモータや配線容量が発生する過渡電流に起因 した誤検出も防ぐことができます。 ・ショートフォルトリセットと再試行 回路ショートが検出されたときは、以下のいずれかの事象が発生するまで、フォルト発生相の出力 はディスエーブル状態に保持されます。 - STEP 端子入力信号の次の立ち上がりエッジ - RESETn 端子への LO パルス入力によるリセット -レジスタ書き込みによる診断レジスタのリセット 上記事象が起こりますと、DIAG 端子出力のフォルトフラグは HI レベルに戻り、出力はイネーブル されます。また MOSFET のドレイン-ソース間電圧が再度サンプリングされるようになります。ただし、 診断レジスタの対応するフォルトビットについては STEP 入力の立ち上がりエッジでクリアされるわけ ではありません。 上記事象が起こりながらフォルト状態が持続していますと、A4979 は出力を短時間イネーブルし、 またディスエーブルするというサイクルを繰り返します。これにより、長時間にわたって継続する回路 ショートが発生しても、A4979 はダメージを受けることなく処置することができます。もし高速ステップ 時に回路ショートが発生して上述のような処置が行われなければ、流れ続ける電流によって A4979 の温度が上昇してしまい、いずれは過熱保護が作動します。 (7) AM(P)H, AM(P)L（A 相過電流検出）ビット AMH, AML, APH, APL ビットのフォルトについても、上記の B 相と同様です。以下にフォルト発 生時の FAULT0 レジスタ出力一覧を示します。 サンケン電気株式会社 41 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 FAULT0 レジスタ 割当 ビット 15 (msb) FF 14 TW1 13 TW0 12 OV 11 UV 10 ST 9 OLB 8 OLA 7 BML 6 BMH 5 BPL 4 BPH 3 AML 2 AMH 1 APL 0 APH 電源起動リセット後（”0xFFFF”） 過電流：OAPハイサイド 過電流：OAPローサイド 過電流：OAMハイサイド 過電流：OAMローサイド 過電流：OBPハイサイド 過電流：OBPローサイド 過電流：OBMハイサイド 過電流：OBPローサイド オープン負荷：A相 オープン負荷：B相 脱調 DIAG SDO SCK STRn VREG低電圧 VBB過電圧 サンケン電気株式会社 42 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 (8) 診断レジスタのリセット 書き込み可能レジスタに書き込みを行うたび、診断レジスタの全ビットは 0 にリセットされます。診断 レジスタをリセットする方法としてこれ以外に、RESETn 端子に tRST 時間の LO パルスを入力すると いう方法もあります（P16『9.2 各端子の機能説明』の RESETn の項目をご参照ください）。 また VDD の電源起動リセット時には FAULT0 レジスタの全ビットが 1 にセットされ、外部コントロー ラに電源の再起動が行われたことを知らせます。外部コントローラの仕様上、電源起動時の診断レジ スタをリセットする必要がある場合は、上述の方法のどちらかをご使用ください。一般的にレジスタ書 き込みによるリセットの方が多くのユーザに利用されています。 (9) DIAG 端子からのフォルト出力 CONFIG1 レジスタの DIAG[1:0]ビットの設定を変えることにより、DIAG 端子単体から複数の内 部信号を出力させ、診断結果をモニタすることができます。VDD の電源起動リセット時は、DIAG 端 子はデフォルト設定のフォルトフラグを出力し、フォルトの発生を外部に知らせます。フォルトが発生 している間、または回路ショートにより出力がディスエーブルされている間に、DIAG 端子出力は LO レベルを保持します。 なお、DIAG 端子出力のフォルトフラグは診断レジスタの FF ビットと同じ働きをするわけではありま せん。DIAG 出力フォルトフラグはあくまでフォルトが存在するかどうか、また回路ショートの発生で出 力がディスエーブルされているかどうかを示します。一方診断レジスタの FF ビットは、最後に診断レ ジスタがリセットされてからフォルトが発生し、そのフォルトビットがラッチされたことを示します。 DIAG 端子出力の設定状態 DIAG 端子出力 DIAG[1:0]＝[0 0] フォルトフラグ （デフォルト設定） 出力状態 DIAG[1:0]＝[0 1] 脱調検出 DIAG[1:0]＝[1 0] DIAG[1:0]＝[1 1] A 相の PWM-オン時間 IC チップ温度 LO レベル （フォルト発生中、出力無効時） LO レベル （フォルト発生中） HI レベル アナログ出力 DIAG[1:0]＝[1 1]に設定したとき、IC チップ温 度を表したアナログ出力電圧 VDIAG を用いて以 下の式より IC チップ温度が求められます。 TJ (VDIAG－VTO) / AT VTO は温度センサ出力電圧オフセット、AT は温 度センサ出力電圧勾配を表します。それぞれの TYP 値は VTO = 1440mV、AT = -3.92mV/C で す（P8『4.3 電気的特性』より） VDIAG = AT×TJ + VTO 図 サンケン電気株式会社 温度と DIAG 出力電圧の関係 43 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 9.11. タイミングチャート ※ 規定時間に関しては、4.3 電気的特性をご参照下さい。 シリアル入力タイミングチャート Clock-In 入力タイミングチャート サンケン電気株式会社 44 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 10. アプリケーション情報 (1) 配線 プリント基板は、標準的な小信号回路基板やディジタル回路基板よりも高い質量をもった銅厚みの ものが望ましく、それによって高電流でのインピーダンスが軽減できます。また、プリント配線はスイッ チング電流が流れますのでインダクタンスを減らすためにできるだけ幅を広く、長さを短くしてくださ い。これにより、PWM 制御時の電流スイッチングによる過渡電圧の発生を抑制することができます。 最適な熱特性を得るために、A4979 裏面の放熱用シンクタブを直接基板上にはんだ付けしてくだ さい。基板の反対側に GND プレーンを設け、放熱シンクタブが基板中の複数のビアを介して GND プレーンと接続している構造が望ましいです。 (2) デカップリング 使用する VBB と VDD 電源は、セラミックコンデンサと電解コンデンサを並列接続してデカップリン グしてください。セラミックコンデンサの容量としては 100nF が望ましく、対応する A4979 の電源入力 端子と GND 端子にできるだけ近づけて接続してください。VBB 電源に接続する電解コンデンサの 定格は少なくとも最大回路電圧の 1.5 倍に設定し、モータに供給される最大リップル電流をサポート できるものを選定してください。コンデンサは許容リップル電流が十分高いことが求められます。 一方、CP1－CP2 端子間のチャージポンプコンデンサ、VCP－VBB 端子間のポンプ貯蔵用コン デンサ、そして VREG－GND 端子間の補助用コンデンサについては、A4979 の対応する端子に できるだけ近づけて接続してください。 (3) グラウンディング A4979 に AGND と PGND の二つの GND がある理由は、PGND 上のスイッチングノイズによる AGND への影響を最小限に抑えるためです。AGND、PGND は IC チップ内部の電源リターンを分 離していますが、A4979 をプリント板に実装するときは同じ基準電位（GND）に接続してください。 また、裏面放熱タブ（TAB）は IC チップ基板の裏面側と接続されており、放熱のため PCB の GND へ接続してください。 したがって、AGND、PGND の 2 端子と裏面放熱タブは A4979 のデモボードと同様に、基板側の 同じ銅箔領域（GND）に接続することを推奨します。A4979 の近くにスターポイントを設けたスター GND 系にすると良く、放熱シンクタブ下の銅 GND プレーンが一般的にスターGND ポイントとして 使用されます。 (4) 電流検出抵抗 出力電流レベルの検知において、配線－GND 間の電圧降下（IR ドロッ プ）に起因した誤差を最小限に抑えるため、検出抵抗は独立した配線を使用 してスターGND と接続してください。このとき配線はできるだけ太く短くしてく ださい。電流検出抵抗は低抵抗値であり、プリント基板の配線抵抗による電 圧降下が無視できないため、プリント基板上での配線引き回しを慎重に行う 必要があります。また、接触抵抗と寄生インダクタンスを最小限に抑えるため 表面実装のチップ抵抗の使用を推奨します。 検出抵抗の抵抗値において以下の関係式が成り立ちます： RS＝VREF/(16×ISMAX) VREF は出力電流精度が保証できる範囲に限りはありますが、電流精度がそ こまで必要とされなければ、この範囲外で使用しても問題ありません。ただし、 電流精度を上げたい場合は、VREF をできるだけ 2.0V に近い値に設定するこ とが推奨されます。右表に、各 ISMAX 値に対する RS と VREF の設定例を示し ます。 サンケン電気株式会社 45 / 46 A4979GLP-T データシート Ver. 1.2 ＊ 使用上の注意 ＣＡＵＴＩＯＮ／ＷＡＲＮＩＮＧ 本書に記載されている動作例及び回路例は、使用上の参考として示したもので、これらに起因する弊社もしくは第三 者の工業所有権、知的所有権、その他の権利の侵害問題について弊社は一切責任を負いません。 Application and operation examples described in this document are quoted for the sole purpose of reference for the use of the products herein and Sanken can assume no responsibility for any infringement of industrial property rights, intellectual property rights or any other rights of Sanken or any third party which may result from its use. 弊社は品質、信頼性の向上に努めていますが、半導体製品では、ある確率での欠陥、故障の発生は避けられません。 部品の故障により結果として、人身事故、火災事故、社会的な損害等を発生させないよう、使用者の責任に於いて、 装置やシステム上で十分な安全設計及び確認を行ってください。 Although Sanken undertakes to enhance the quality and reliability of its products, the occurrence of failure and defect of semiconductor products at a certain rate is inevitable. Users of Sanken products are requested to take, at their own risk, preventative measures including safety design of the equipment or systems against any possible injury, death, fires or damages to the society due to device failure or malfunction. 本書に記載されている製品は、一般電子機器(家電製品、事務機器、通信端末機器、計測機器など)に使用されること を意図しております。ご使用の際は、納入仕様書に署名または押印の上ご返却をお願いいたします。 高い信頼性が要求される装置(輸送機器とその制御装置、交通信号制御装置、防災･防犯装置、各種安全装置など)への 使用をご検討の際には、必ず弊社販売窓口へご相談及び納入仕様書に署名または押印の上、ご返却をお願いいたしま す。 極めて高い信頼性が要求される装置(航空宇宙機器、原子力制御、生命維持のための医療機器など)には弊社の文書に よる合意が無い限り使用しないでください。 Sanken products listed in this document are designed and intended for the use as components in general purpose electronic equipment or apparatus (home appliances, office equipment, telecommunication equipment, measuring equipment, etc.). Please return to us this document with your signature(s) or seal(s) prior to the use of the products herein. When considering the use of Sanken products in the applications where higher reliability is required (transportation equipment and its control systems, traffic signal control systems or equipment, fire/crime alarm systems, various safety devices, etc.), please contact your nearest Sanken sales representative to discuss, and then return to us this document with your signature(s) or seal(s) prior to the use of the products herein. The use of Sanken products without the written consent of Sanken in the applications where extremely high reliability is required (aerospace equipment, nuclear power control systems, life support systems, etc.) is strictly prohibited. 弊社のデバイスをご使用、またはこれを使用した各種装置を設計する場合、定格値に対するディレーティングをどの 程度行うかにより、信頼性に大きく影響いたします。 ディレーティングとは信頼性を確保または向上するため、各定格値から負荷を軽減した動作範囲を設定したり、サー ジやノイズなどについて考慮することを言います。ディレーティングを行う要素には、一般的には電圧、電流、電力 などの電気的ストレス、周囲温度、湿度などの環境ストレス、半導体デバイスの自己発熱による熱ストレスがありま す。これらのストレスは、瞬間的数値あるいは最大値、最小値についても考慮する必要があります。 なおパワーデバイスやパワーデバイス内蔵 IC は、自己発熱が大きく接合部温度(Tj)のディレーティングの程度が、 信頼性を大きく変える要素となりますので充分にご配慮ください。 In the case that you use our semiconductor devices or design your products by using our semiconductor devices, the reliability largely depends on the degree of derating to be made to the rated values. Derating may be interpreted as a case that an operation range is set by derating the load from each rated value or surge voltage or noise is considered for derating in order to assure or improve the reliability. In general, derating factors include electric stresses such as electric voltage, electric current, electric power etc., environmental stresses such as ambient temperature, humidity etc. and thermal stress caused due to self-heating of semiconductor devices. For these stresses, instantaneous values, maximum values and minimum values must be taken into consideration. In addition, it should be noted that since power devices or IC’s including power devices have large self-heating value, the degree of derating of junction temperature (Tj) affects the reliability significantly. 本書に記載されている製品のご使用にあたって、これらの製品に他の製品・部材を組み合わせる場合、或いは、これ らの製品に物理的、化学的その他何らかの加工・処理を施す場合には、使用者の責任に於いてそのリスクをご検討の 上行ってください。 When using the products specified herein by either (i) combining other products or materials therewith or (ii) physically, chemically or otherwise processing or treating the products, please duly consider all possible risks that may result from all such uses in advance and proceed therewith at your own responsibility. 本書に記載された製品は耐放射線設計をしておりません。 Anti radioactive ray design is not considered for the products listed herein. 弊社物流網外での輸送、製品落下等によるトラブルについて弊社は一切責任を負いません。 Sanken assumes no responsibility for any troubles, such as dropping products caused during transportation out of Sanken’s distribution network. サンケン電気株式会社 46 / 46