NJW4375 データシート

NJW4375
モーションコントロール機能内蔵ステッピングモータドライバ
■ 概要
NJW4375はモーションコントロール用のパルスジェネレータ（PG）
を内蔵した小型ステッピングモータのドライバICです。
基準クロックをもとに、内部分周回路で任意のパルス周波数に設定
し、パルス周波数コントロールを伴いながらステッピングモータの駆
動を行います。
入力部はSPIによるシリアル通信に対応しており、動作状態、モー
タ駆動周波数、加速レートを指令することで、モータの回転数（周波数）
や加減速動作を容易に設定することが可能です。
モータの駆動方式はユニポーラ、バイポーラモータのフルステップ、
ハーフステップに対応しており、定電流制御が行えます。
ステッピングモータの速度制御、起動シーケンスの簡素化などに最
適です。
■ 特徴
● 電源電圧範囲
● 出力電流
■ 外形
NJW4375V
NJW4375L
VMM =10～36V
VDD =2.7～5.5V
バイポーラ駆動時：Io=0.5A （RON(H+L)=0.9Ω typ.）
ユニポーラ駆動時：Io=1A （RON(L)=0.45 Ω typ.）
● 定電流制御回路内蔵
● 台形速度軌跡PG機能
・最高速度4092pps（FS設定と同一クロック入力時）
● SPIシリアルデータ通信（SDI、SCK、CS端子）
・出力動作状態設定
動作： 定電流PWM（電流検出）動作
- 100%/70%/40%
定電圧PWM（ダイレクトPWM）動作 - 100%/75%/50%
停止： 定電流PWM（電流検出）動作
- 100%/70%/40%/20%
定電圧PWM（ダイレクトPWM）動作 - 100%/75%/50%/25%
ブレーキ、出力全OFF
・周波数設定（1024パターン）
・加減速レート設定（16パターン、更新時間：1ms（FS設定と同一クロック入力時））
・回転方向設定
・励磁方式設定（フル/ハーフステップ）
● CLK分周率設定機能（FS端子） 8MHz/12MHz選択
● その他の機能
・リセット入力（RESET端子）
・スタート/ストップ入力（SS端子）
・内部パルス出力（POUT端子）
・回転方向出力（DOUT端子）
・ALARM出力（ALARM端子）
● 低電圧誤動作防止（UVLO）回路内蔵
● サーマルシャットダウン（TSD）回路内蔵
● ユニポーラ/バイポーラモータ対応
● BCD構造
● パッケージ SSOP32、SDIP22
Ver.2014-03-17
-1-
NJW4375
■ ブロック図
VDD
DOUT
POUT
VMM
VMM
VDD
RESET
RESET
VMM
RST
CURRENT
DECAY
CONTROL
RST
UB
バイポーラ/ユニポーラ設定
OUT1A
OUTPUT
CONTROL
LOGIC
H-BRIDGE
Pch+Nch
OUT1B
SS
RST
FS
CLK
XT
CS
SDI
MOTION
CONTROL
LOGIC
STEP
PULSE
START
STOP
SENSE1
STEP
励磁状態設定
回転数設定
加速設定
励磁状態設定
回転方向設定
ファンク設定
LOCAL
OSC
HSM
VMM
OUT2A
DATA
SCK
ALARM
UVLO_VDD
UVLO_VMM
TSD
DIR
回転数設定
加速設定
回転方向設定
SPIシリアル入力
PROTECTION
TRANSLATOR
FUNC
ファンク設定
(ENABLE/BRAKE/STOP)
RST
ファンク設定
（トルク設定）
CURRENT
DECAY
CONTROL
トルク設定
TOR(100,70,40,20%)
VTOR=0.1VR x TOR
OUTPUT
CONTROL
LOGIC
H-BRIDGE
Pch+Nch
OUT2B
SENSE2
VTOR
VR
GND
-2-
Ver.2014-03-17
NJW4375
■ 端子配列
FS
VDD
VR
N.C.
N.C.
CS
SDI
SCK
GND
RESET
SS
CLK
XT
N.C.
DOUT
POUT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
UB
N.C.
OUT1A
N.C.
SENSE1
N.C.
OUT1B
VMM
VMM
OUT2B
N.C.
SENSE2
N.C.
OUT2A
N.C.
ALARM
VDD
1
22 FS
VR
2
21 UB
CS
3
20 OUT1A
SDI
4
19 SENSE1
SCK
5
18 OUT1B
GND
6
17 VMM
RESET
7
16 OUT2B
SS
8
15 SENSE2
CLK
9
14 OUT2A
XT 10
13 ALARM
DOUT 11
SSOP32
12 POUT
SDIP22
■ 端子説明
端子番号
SSOP32
SDIP22
端子名
I/O
機能
備考
6
6
1
2
3
4,5,14,18,20,
22,27,29,31
6
7
8
9
10
11
22
1
2
FS
VDD
VR
I
I
CLK 分周率設定端子
ロジック部電源端子
基準電圧入力端子
分周値は L=2•10 / H=3•10 に設定されます。
ロジック部電源を接続します
出力最大電流設定用に、任意の基準電圧へ接続します
-
N.C.
-
未接続
内部回路とは未接続
3
4
5
6
7
8
CS
SDI
SCK
GND
RESET
SS
I
I
I
I
I
12
9
CLK
I
基準クロック入力端子
13
10
XT
O
発振回路出力端子
15
11
DOUT
O
内部回転方向出力端子
16
12
POUT
I
内部 STEP PULSE 出力端子
17
13
ALARM
O
内部保護動作検知出力端子
19
21
23
14
15
16
OUT2A
SENSE2
OUT2B
O
I/O
O
2ch 側出力端子 A
2ch 側電流検出抵抗接続端子
2ch 側出力端子 B
24,25
17
VMM
-
26
28
30
18
19
20
OUT1B
SENSE1
OUT1A
O
I/O
O
32
21
UB
I
Ver.2014-03-17
SPI 通信用入力端子
ロジック部グランド端子
内部状態初期化入力端子
スタート/ストップ入力端子
モータ電源電圧端子
データラッチ信号を入力します
データ信号を入力します
データ同期クロックを入力します
ロジック部用グランド
L=内部論理状態をすべて初期化します、H=通常動作
L=通常動作、H=内部 STEP PULSE・POUT 出力停止
内部パルス分周回路の基準となるクロックを直接入力、
または、XT 端子間に発振回路を接続します
CLK 端子間に発振回路を接続します
CLK 端子に直接クロック入力する時は未接続にします
TRANSLATOR に入力される回転方向信号を出力します
L=正転(CW)、H=逆転(CCW)
TRANSLATOR に入力される STEP PULSE 信号を出力
します
内部保護（過熱保護/低電圧保護）動作検知時に L レベル
を出力します
－
2ch 側電流検出用の抵抗、もしくはグランドに接続します
－
モータ電源を接続します。使用方法に関わらず、要接続。
(SSOP32 は、両端子を接続します)
－
1ch 側電流検出用の抵抗、もしくはグランドに接続します
－
1ch 側出力端子 B
1ch 側電流検出抵抗接続端子
1ch 側出力端子 A
ユニポーラ/バイポーラ方式設定
L=バイポーラ方式、H=ユニポーラ方式に対応します
端子
-3-
NJW4375
(Ta=25 C)
■ 絶対最大定格
項 目
記 号
定 格 値
単位
VDD
6
V
VDD 端子
モータ電源端子電圧
VMM
40
V
VMM 端子
モータ出力端子電圧
VOUT
40
V
OUT1A/1B/2A/2B 端子
POUT 出力端子電圧
VPOUT
6
V
POUT 端子
ALARM 出力端子電圧
VALARM
6
V
ALARM 端子
センス端子電圧
VSENSE
6
V
SENSE1/2 端子
XT 出力端子電圧
VXT
6
V
ロジック端子電圧
VIN
6
V
VR 端子電圧
VVR
VDD
V
XT 端子
CLK/RESET/SS/FS/UB/
SDI/SCK/CS 端子
VR 端子
モータ出力端子電流
IOUT
800
mA
バイポーラ駆動時
1500
mA
ユニポーラ駆動時（注1）
POUT 出力端子電流
IPOUT
20
mA
POUT 端子
DOUT 出力端子電流
IDOUT
20
mA
DOUT 端子
ALARM 出力端子電流
IALARM
20
mA
ALARM 端子
IXT
1
mA
XT 端子
Topr
-40～+85
Tj
-40～+150
Tstg
-50～+150
C
C
C
1.2
W
2 層基板実装時（注 2）
1.8
W
4 層基板実装時（注 3）
1.2
W
単体
1.7
W
2 層基板実装時(注 4)
2.4
W
2 層基板実装時(注 5)
ロジック電源端子電圧
XT 出力端子電流
動作温度範囲
接合部温度範囲
保存温度範囲
消費電力（SSOP32）
消費電力（SDIP22）
PD
PD
備考
-
(注 1) : ユニポーラ ダイオードターンオフ方式駆動時は最大電流 800mA とする
(注 2) : 基板実装時 114.3 76.2 1.6mm (FR-4, 2 層)で EIA/JEDEC 規格準拠
(注 3) : 基板実装時 114.3 76.2 1.6mm (FR-4, 4 層(内箔 74.2x74.2mm))で EIA/JEDEC 規格準拠
(注 4) : 基板実装時 114.5 101.5 1.6mm (FR-4, 2 層)で EIA/JEDEC 規格準拠
(注 5) : 基板実装時 114.5 101.5 1.6mm (FR-4, 2 層(2 層面銅箔サイズ 99.5 99.5mm あり))の当社仕様基板条件
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Ver.2014-03-17
NJW4375
(Ta=25 C)
■ 推奨動作範囲
項 目
記 号
条
件
最小
標準
最大
単位
2.7
-
5.5
V
ロジック電源端子電圧
VDD
モータ電源端子電圧
VMM
10
-
36
V
CLK 端子入力周波数
fCLK
Duty 50%
-
-
20
MHz
SCK 端子入力周波数
fSCK
Duty 50%
-
-
2
MHz
(VDD=3.3V/5.0V, Ta=25 C)
■ 端子動作条件
項 目
記 号
条
件
最小
標準
最大
単位
■ロジック入力端子 (CLK/RESET/SS/FS/UB/ SDI/SCK/CS 端子)
H レベル電圧 1
VIH1
VDD=5.0V
2.4
-
VDD
V
H レベル電圧 2
VIH2
VDD=3.3V
2.0
-
VDD
V
L レベル電圧
VIL
0
-
0.8
V
CLK H レベル最小パルス幅
tCLK_H
CLK 端子
20
-
-
ns
CLK L レベル最小パルス幅
tCLK_L
CLK 端子
20
-
-
ns
SCK H レベル最小パルス幅
tSCK_H
SCK 端子
200
-
-
ns
SCK L レベル最小パルス幅
tSCK_L
SCK 端子
200
-
-
ns
1
-
VDD
V
VOUT
-
-
36
V
VPOUT
0
-
5.5
V
VDOUT
0
-
5.5
V
VALARM
0
-
5.5
V
VXT
0
-
5.5
V
0
-
1
V
■VR 入力端子(VR 端子)
VVR
VR 端子電圧
■モータ出力端子(OUT1A/OUT1B/OUT2A/OUT2B 端子)
モータ出力端子電圧
■POUT 出力端子(POUT 端子)
POUT 出力端子電圧
■DOUT 出力端子(DOUT 端子)
DOUT 出力端子電圧
■ALARM 出力端子(ALARM 端子)
ALARM 出力端子電圧
■XT 出力端子(XT 端子)
XT 出力端子電圧
■SENSE 端子(SENSE1/SENSE2 端子)
SENSE 出力端子電圧
Ver.2014-03-17
VSENSE
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NJW4375
■ 電気的特性
項 目
(特に記載なき場合は、VMM=24V, VDD=VIN=VVR=5.0V, RPOUT=RDOUT=RALARM=5kΩ, Ta=25 C)
記 号
条
件
最小
標準
最大
単位
-
0.7
1.2
mA
■全体
ロジック部消費電流
IDD
モータ部消費電流
IMM
-
1.5
2.0
mA
ヒステリシス電圧幅 1
VIHYS1
-
0.17
-
V
ヒステリシス電圧幅 2
VIHYS2
-
0.15
-
V
IIH を除く
■入力部 1(CLK/SDI/SCK/CS 端子)
VDD=3.3V
H レベル入力電流
IIH
VIN=5.0V, 1 入力あたり
-200
0
200
nA
L レベル入力電流
IIL
VIN=0V, 1 入力あたり
-200
100
200
nA
-
-
500
ns
-
0.17
-
V
-
0.15
-
V
25
50
100
µA
-200
0
200
nA
-
100
-
kΩ
SPI 遅延時間
tCS_DLY
出力全オフ設定 CS 立上りからの遅延時間
■入力部 2(RESET/SS/FS/UB 端子)
ヒステリシス電圧幅 1
VIHYS1
ヒステリシス電圧幅 2
VIHYS2
VDD=3.3V
H レベル入力電流
IIH
VIN=5.0V, 1 入力あたり
L レベル入力電流
IIL
VIN=0V, 1 入力あたり
プルダウン抵抗
RIN
tRST_DLY
RESET 端子
-
-
500
ns
RESET 動作最小パルス幅
tRST
RESET 端子
10
-
-
µs
SS 動作最小パルス幅
tSS
SS 端子
2
-
-
µs
RESET 動作遅延時間
■入力部 3(VR 端子)
H レベル入力電流
IVRIH
VIN=5.0V, 1 入力あたり
-200
100
200
nA
L レベル入力電流
IVRIL
VIN=0V, 1 入力あたり
-200
100
200
nA
■モータ駆動出力部(OUT1A/OUT1B/OUT2A/OUT2B 端子)
上側出力 ON 抵抗
RONH
Io=500mA
-
0.45
0.7
Ω
下側出力 ON 抵抗 1
RONL1
Io=500mA
-
0.45
0.7
Ω
下側出力 ON 抵抗 2
RONL2
Io=1000mA
-
0.45
0.7
Ω
上側逆方向間電位差
VOUTRH
IOR=500mA
-
0.8
1.0
V
下側逆方向間電位差 1
VOUTRL1
IOR=500mA
-
0.8
1.0
V
下側逆方向間電位差 2
VOUTRL2
IOR=1000mA
-
1.0
1.2
V
上側出力リーク電流
IOUTLEAKH
RESET=0V,VMM=36V, Vo=0V
-
-
1
µA
下側出力リーク電流
IOUTLEAKL
RESET=0V,VMM=36V, Vo=36V
-
-
1
µA
RESET=0V
-
-
1
µA
■SENSE 部(SENSE1/SENSE2 端子)
SENSE リーク電流
ISENSELEAK
■POUT/DOUT 部(POUT/DOUT 端子)
POUT 出力電圧
VPOUT
IPOUT=5mA
-
0.2
0.3
V
DOUT 出力電圧
VDOUT
IDOUT=5mA
-
0.2
0.3
V
POUT リーク電流
IPOUTLEAK
VPOUT=5.5V
-
-
1
µA
DOUT リーク電流
IDOUTLEAK
VDOUT=5.5V
-
-
1
µA
POUT 出力パルスデューティ
tPOUTDUTY
-
50
-
%
POUT 周期誤差 1
tPOUTERR1 POUT=1020pps(ｆCLK=8MHz,N=255)
-
-
0.2
%
POUT 周期誤差 2
tPOUTERR2 POUT=4092pps(ｆCLK=8MHz,N=1023)
-
-
0.8
%
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Ver.2014-03-17
NJW4375
■ 電気的特性
(特に記載なき場合は、VMM=24V, VDD=VIN=VVR=5.0V, RPOUT=RDOUT=RALARM=5kΩ, Ta=25 C)
項 目
記 号
条
件
最小
標準
最大
単位
■ALARM 部(ALARM 端子)
出力電圧
ALARM リーク電流
VALARM
IALARM=5mA
-
0.2
0.3
V
IALARMLEAK
VALARM=5.5V
-
-
1
µA
■XT 部(XT 端子)
H レベル出力電圧
VXTH
IXT=0.5mA
4.8
4.9
-
V
L レベル出力電圧
VXTL
IXT=0.5mA
-
0.1
0.2
V
60
70
80
kHz
33
43
53
kHz
■チョッパー発振部
発振周波数 1
fS1
発振周波数 2
fS2
ブランキングタイム
tb
-
1
-
µs
定電流検出電圧 A
(検出電圧しきい値 100%設定)
VTORA1
460
500
540
mV
290
330
370
mV
定電流検出電圧 B
(検出電圧しきい値 70%設定)
VTORB1
310
350
390
mV
191
231
271
mV
定電流検出電圧 C
(検出電圧しきい値 40%設定)
VTORC1
160
200
240
mV
92
132
172
mV
定電流検出電圧 D
(検出電圧しきい値 20%設定)
VTORD1
60
100
140
mV
VDD=3.3V
■定電流検出部
VTORA2
VTORB2
VTORC2
VVR=3.3V
VVR=3.3V
VVR=3.3V
VTORD2
VVR=3.3V
26
66
106
mV
tOUTDUTY
75%/50%/25%出力設定時
-2
-
+2
%
■定電圧 DUTY 制御部
出力 DUTY
■過熱保護部
過熱保護動作温度
TTSD1
-
170
-
C
過熱保護解除温度
TTSD2
-
140
-
C
TTSD
-
30
-
C
UVLO 検出動作電圧 1
VUVLO11
1.6
1.9
2.2
V
UVLO 検出解除電圧 1
VUVLO12
1.9
2.2
2.5
V
VUVLO1
0.1
0.3
0.4
V
UVLO 検出動作電圧 2
VUVLO21
6.5
6.95
7.5
V
UVLO 検出解除電圧 2
VUVLO22
6.7
7.35
7.9
V
VUVLO2
0.3
0.4
0.5
V
tSCK
500
-
-
ns
CS L セットアップ時間
tCS_DS
100
-
-
ns
CS L ホールド時間
tCS_DH
100
-
-
ns
CS H ホールド時間
tCS_H
2
-
-
µs
SDI セットアップ時間
tSDI_DS
50
-
-
ns
SDI ホールド時間
tSDI_DH
50
-
-
ns
SCK H ホールド時間
tSCK_H
200
-
-
ns
SCK L ホールド時間
tSCK_L
200
-
-
ns
過熱保護ヒステリシス温度
■低電圧保護部 1(ロジック部)
UVLO 検出ヒステリシス電圧 1
■低電圧保護部 2(モータ駆動部)
UVLO 検出ヒステリシス電圧 2
■SPI データ入力部
SCK サイクル時間
Ver.2014-03-17
-7-
NJW4375
■ 熱特性
＜SSOP32＞
項 目
記 号
ジャンクション-周囲雰
囲気間熱抵抗 1
ジャンクション-ケース
表面間熱抵抗 1
ジャンクション-周囲雰
囲気間熱抵抗 2
ジャンクション-ケース
表面間熱抵抗 2
条
件
EIA/JEDEC 仕様基板 114.3×76.2×1.6mm 実装時
2 層, FR-4
EIA/JEDEC 仕様基板 114.3×76.2×1.6mm 実装時
2 層, FR-4
EIA/JEDEC 仕様基板 114.3×76.2×1.6mm 実装時
4 層, FR-4, 内層銅箔 74.2×74.2mm
EIA/JEDEC 仕様基板 114.3×76.2×1.6mm 実装時
4 層, FR-4, 内層銅箔 74.2×74.2mm
ja_1
Ψjt_1
ja_2
Ψjt_2
最小
標準
最大
単位
-
-
104.2
C/W
-
17
-
C/W
-
-
69.5
C/W
-
8
-
C/W
最小
標準
最大
単位
-
-
73.5
C/W
-
13.7
-
C/W
-
-
52.1
C/W
-
13.1
-
C/W
＜SDIP22＞
項 目
記 号
ジャンクション-周囲雰
囲気間熱抵抗 1
ジャンクション-ケース
表面間熱抵抗 1
ジャンクション-周囲雰
囲気間熱抵抗 2
ジャンクション-ケース
表面間熱抵抗 2
条
件
EIA/JEDEC 仕様基板 114.5×101.5×1.6mm 実装時
2 層, FR-4
EIA/JEDEC 仕様基板 114.5×101.5×1.6mm 実装時
2 層, FR-4
当社仕様基板 114.5×101.5×1.6mm 実装時
2 層, FR-4, 2 層面銅箔 99.5×99.5mm あり
当社仕様基板 114.5×101.5×1.6mm 実装時
2 層, FR-4, 2 層面銅箔 99.5×99.5mm あり
ja_1
Ψjt_1
ja_2
Ψjt_2
■ ディレーティングカーブ
NJW4375V ディレーティングカーブ
(Topr=-40～+85℃,Tj=150℃)
2000
1800
4層　FR4 114.3×76.2×1.6mm基板実装時
(4層基板内箔：74.2x74.2mm)
消費電力 PD(mW)
1600
1400
1200
2層　FR4 114.3×76.2×1.6mm基板実装時
1000
936mW
800
600
624mW
400
200
0
-50
-25
0
25
50
75
100
125
周囲温度 Ta(℃)
NJW4375L ディレーティングカーブ
(Topr=-40～+85℃,Tj=150℃)
2800
消費電力 PD(mW)
2400
2000
1600
1200
2層　FR4 114.5×101.5×1.6mm基板実装時
(2層面銅箔：99.5x99.5mm)
2層　FR4 114.5×101.5×1.6mm基板実装時
1248mW
IC単体
884mW
800
624mW
400
0
-50
-25
0
25
50
75
100
125
周囲温度 Ta(℃)
-8-
Ver.2014-03-17
NJW4375
■ 真理値表
入力端子
RESET
出力端子
SS
ALARM
H
H
L
H
L
H/L
-
-
L
IC内部状態
モータ回転状態
MOTION CONTROL BLOCKからの
STEP PULSE出力を停止
停止
SPI　Dataによる通常動作
POUT状態 DOUT状態
SPI通信状態
備考
出力論理
維持
維持
可能
モータ出力は維持
通常動作
通常動作
可能
通常動作
全機能初期化
(SPI Data+電気角の初期化)
停止
出力全OFF
L出力
L出力
不可
電源投入直後と同様
内部保護機能動作状態
(各UVLO、TSD動作)
停止
出力全OFF
通常動作
通常動作
可能
(UVLO時は非推奨)
ALARM動作
RESET
ファンクション
H
L
通常動作(ACTIVE)
全機能初期状態+出力全オフ
OPEN
全機能初期状態+出力全オフ
(内部PULL DOWN)
3. FS 端子： CLK 分周率設定端子
OPEN
SPI Dataによる
励磁条件を維持
SPI Dataによる SPI Dataによる
回転/停止
回転/励磁出力
■ 端子状態
＜入力端子＞
1. RESET 端子： 内部状態初期化入力端子
FS
H
L
モータ出力(励磁)状態
ファンクション
CLK=2/3分周
CLK=1分周
CLK=１分周
(内部PULL DOWN)
2. SS 端子： スタート/ストップ入力端子
SS
H
L
ファンクション
内部STEP PULSE・POUT出力停止
通常動作
OPEN
通常動作
(内部PULL DOWN)
4. UB 端子： ユニポーラ/バイポーラ方式設定端子
UB
H
L
OPEN
ファンクション
ユニポーラ駆動制御方式
バイポーラ駆動制御方式
バイポーラ駆動制御方式
(内部PULL DOWN)
* RESET 端子の全機能初期化とは、電源投入直後（SPI Data=ALL “0”、TRANSLATOR=初期値）の状態と同じです。
* UB 端子をユニポーラ方式に設定した場合は、常時、出力部上側 FET は OFF 動作となります。
＜出力端子＞
1. POUT 端子： 内部 STEP PULSE 出力端子
2. DOUT 端子： 内部回転方向出力端子
POUT
立ち上がりエッジ
それ以外
＊外部プルアップ時
DOUT
H
L
＊外部プルアップ時
ファンクション
内部ステップ進行
前状態保持
ファンクション
逆転
正転
3. ALARM 端子： 内部保護動作検知出力端子
ALARM
H
L
＊外部プルアップ時
Ver.2014-03-17
ファンクション
通常動作
ALARM動作（出力全オフ）
-9-
NJW4375
■ SPI 通信
CS
SCK
SDI
D19
D18
D17
D16
D15
D14
D13
D12
D11
D10
D16
F0
D15
DIR
回転
正転
逆転
D14
HSM
励磁
2相
1-2相
D13
N9
D12
N8
D11
N7
D10
N6
D9
D8
D7
D6
D5
D4
D3
D9
D8
D7
N5
N4
N3
モータ駆動周波数設定
D6
N2
D5
N1
D4
N0
D3
R3
D2
D1
D0
t
ビット
信号名
設定機能
0
レベル
1
D19
F3
D18
D17
F2
F1
出力動作状態設定
Binary
Binary
D2
D1
R2
R1
加速レート設定
D0
R0
Binary
■ 各データの割り当て
1. D19～D16 出力動作状態設定（FUNC）
出力動作状態設定：FUNC
FUNC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
D19
F3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
D18
F2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
D17
F1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
D16
出力動作状態
F0
0
出力全オフ
1
定電流PWM通常動作3（40%）
0
定電流PWM通常動作2（70%）
1
定電流PWM通常動作1（100%）
0
定電流PWM保持4（20%）
1
定電流PWM保持3（40%）
0
定電流PWM保持2（70%）
1
定電流PWM保持1（100%）
0
ブレーキ(ユニポーラ時は出力全オフ)
1
定電圧DUTY通常動作3（50%）
0
定電圧DUTY通常動作2（75%）
1
定電圧DUTY通常動作1（100%）
0
定電圧DUTY保持4（25%）
1
定電圧DUTY保持3（50%）
0
定電圧DUTY保持2（75%）
1
定電圧DUTY保持1（100%）
定電流 PWM 動作は、SENSE 抵抗を
接続することで、内部電流検出回路に
より一定値のモータ電流に制御します
定電圧 DUTY 動作は、強制的に所定
の ON DUTY で駆動します
＜出力動作状態設定：FUNC PWM 機能について＞
NJW4375 はステッピングモータの電流制御機能として定電流 PWM 方式と定電圧 DUTY 方式に対応しています。
SDIのD16～D19の4bitデータ設定により、モータの動作状況に応じてトルクと発熱を調整できる機能(PWM,またはDUTY調整)
が選択できます。
FUNC の切り替えは、随時 SPI Data の取り込み後に反映されます。(STEP PULSE のタイミングには依存しません)
尚、いずれの方式においても IC 内部の定電流検出回路は常に動作させています。
そのため、定電圧 DUTY 方式を選択している場合においても、SENSE 抵抗を接続しその電圧が定電流 PWM100%の電流検出
値に達する場合では各 PWM 動作が重畳することがあります。
2. D15 回転方向設定(DIR)
回転方向設定：DIR
D15
DIR
0
1
モータ回転方向
正転
逆転
DIR は、ステップを行う方向を決定します。
DIR の切り替えは SPI Data の取り込み後、内部 TRANSLATOR が STEP
PULSE を受け付けてから反映されます。
但し、加速・減速動作の DOUT 出力は、回転数 0 のタイミングで切り替わります。
3. D14 励磁状態設定(HSM)
励磁状態設定：HSM
D14
HSM
0
1
- 10 -
励磁状態
2相励磁
1-2相励磁
HSM は、TRANSLATOR の励磁制御方式を決定します。
HSM の切り替えは SPI Data の取り込み後、内部 TRANSLATOR が STEP
PULSE を受け付けてから反映されます。
POUT 出力は、HSM には影響されません。
Ver.2014-03-17
NJW4375
4. D13～D4 モータ駆動周波数設定(N)
モータ駆動周波数設定：N(0～1023)
内部STEP PULSE周波数 POUT(pps)
N
D13
N9
D12
N8
D11
N7
D10
N6
D9
N5
D8
N4
D7
N3
D6
N2
D5
N1
D4
N0
0
1
2
3
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
60
61
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
62
0
0
0
0
0
1
1
1
1019
1020
1021
1022
1023
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
5. D3～D0 加速レート設定(AR)
加速レート設定：RATE(0～15)
D3
D2
D1
D0
RATE R3
R2
R1
R0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
2
0
0
1
0
3
0
0
1
1
4
0
1
0
0
5
0
1
0
1
6
0
1
1
0
7
0
1
1
1
8
1
0
0
0
9
1
0
0
1
10
1
0
1
0
11
1
0
1
1
12
1
1
0
0
13
1
1
0
1
14
1
1
1
0
15
1
1
1
1
FS=L 8MHz
FS=L 12MHz FS=L 16MHz
FS=H 12MHz
4
8
12
16
0(停止)
6
12
18
24
8
16
24
32
0
1
240
244
360
366
480
488
1
0
248
372
496
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
4076
4080
4084
4088
4092
6114
6120
6126
6132
6138
8152
8160
8168
8176
8184
加速レートAR(pps/更新時間)
FS=L 8MHz FS=L 12MHz FS=L 16MHz
FS=H 12MHz
0(加速せず周波数設定値へ移行)
4
6
8
8
12
16
12
18
24
16
24
32
20
30
40
24
36
48
28
42
56
32
48
64
36
54
72
40
60
80
44
66
88
48
72
96
52
78
104
56
84
112
60
90
120
N 及び、RATE の切り替えは、随時 SPI Data の取り込み後に反映されます。
但し、POUT(STEP PULSE)への反映は、CS の立ち上がりエッジに対し tDH と tDS 期間を要します。
Ver.2014-03-17
- 11 -
NJW4375
■ 端子・回路動作定義
◆ 入力端子動作定義(CLK/RESET/SS/FS/UB/ SDI/SCK/CS端子)
＜VDD=5.0V時＞
＜VDD=3.3V時＞
VIN
VIN
2.4V
1.6V typ.
1.43V typ.
0.8V
2.0V
Hレベル入力電圧範囲(保証値)
Hレベル検知電圧閾値(実力値)
ヒステリシス幅(0.17V typ.)
Lレベル検知電圧閾値(実力値)
Lレベル入力電圧範囲(保証値)
0V
1.08V typ.
0.8V
Hレベル検知電圧閾値(実力値)
ヒステリシス幅(0.15V typ.)
Lレベル検知電圧閾値(実力値)
Lレベル入力電圧範囲(保証値)
0V
◆ 低電圧誤動作防止（UVLO）回路動作定義
＜ロジック電源電圧＞
VDD
5.5V
推奨動作電圧 max
2.7V
推奨動作電圧 min
＜モータ電源電圧＞
UVLO解除電圧(通常動作)
VUVLO12
VMM
36V
推奨動作電圧 max
10V
推奨動作電圧 min
UVLO解除電圧(通常動作)
VUVLO22
ヒステリシス電圧
VUVLO11
0V
1.23V typ.
Hレベル入力電圧範囲(保証値)
VUVLO21
UVLO動作電圧（出力停止）
0V
ヒステリシス電圧
UVLO動作電圧（出力停止）
◆ サーマルシャットダウン（TSD）回路動作定義
TSD解除温度
(通常動作)
-40℃
- 12 -
ヒステリシス
温度
TTSD2
TSD動作温度
（出力停止）
150℃ TTSD1
(Tj max)
Tj
Ver.2014-03-17
NJW4375
■ モーションコントロールの動作概要
NJW4375 は、マスタ側とシリアルインターフェースで接続します。インターフェースはマイクロコンピュータ間では一般的な
通信プロトコルである SPI に準拠しています。 通信データビット長は 20 ビットです。
NJW4375 はスレーブとして動作し、マスタ側から目標モーションデータを受信すると、目標モーションコントロールプロファイ
ルを生成し実行に移ります。
①SDI のモータ駆動周波数設定 N (D4～D13)には、目標周波数データを入力します。
②加速レート設定 RATE （D0～D4）には、目標周波数への加速レートデータを入力します。
③加速/減速判定は、入力された目標周波数と回転方向設定（D15）と現在周波数と回転方向を比較して実行されます。
・現在 CW で N=100 で回転している場合、CW,N=200,RATE=6 のデータを受信したとき、加速します。
・現在 CW で N=100 で回転している場合、CW,N=50,RATE=3 のデータを受信したとき、減速します。
・加速または減速を段階的に行いたい場合、その都度データを入力します。
④加減速の場合、RATEによっては割り切れないことがあります。 この場合は、目標周波数の直前のRATEは指定された
RATE未満で目標周波数に達します。
◆ 主要機能
＜周波数設定機能＞
＜加減速設定機能＞
CW
内部STEP PULSE
周波数 POUT(pps)
CW
内部STEP PULSE
周波数 POUT(pps)
POUT2
POUT4
POUT2
POUT1
POUT1
tAR4
POUT3
t
tAR1
POUT3
POUT4
CCW
CCW
tAR2
t
tAR3
◆ 内部信号系統図
POUT
RESET
FS
UB
SS
RESET
UB
DOUT
RESET
PROTECTION
STEP
PULSE
FS
MOTION
CONTROL
BLOCK
CLK
SS
CW/CCW
N, RATE, DIR
SPI INPUT
CS
SDI
Data
SCK
TRANSLATOR
ALARM
DRIVER
MOTOR
FUNC, HSM
REGISTER
(FUNC)
(DIR)
(HSM)
(N)
(RATE)
RESET
CURRENT
CONTROL
VR
SENSE
◆ MOTION CONTROL BLOCK（Pulse Generator）動作原理
STEP
当該 BLOCK は分周回路で構成されています。
PULSE
(POUT)
SPI 通信の N、RATE、DIR 設定 Data に基づき、分周器の N
分周器：N/DIV
CLK
TRANSLATOR
を一定周期で更新し、周期毎に平均された直線加速減速周波数
(DIV=2•10 or 3•10 )
パルスを出力します。
Nをセット
平均近似演算の周波数パルスのため、POUT のパルス時間
N更新
N set
間隔には誤差が発生します。
カウンタ
回路
＜パルス周期誤差＞
N, RATE, DIR
fCLK=8MHz, POUT=1020pps（N= 255 に相当） ⇒0.2%以内
Data
fCLK=8MHz, POUT=4092pps（N=1023 に相当） ⇒0.8%以内
6
6
REGISTER
Ver.2014-03-17
- 13 -
NJW4375
◆ 分周設定
FS切替設定
FS
分周値(DIV)
L
2 • 106
H
3 • 10
周波数設定(N=0～1023)
POUT(pps)
0～4092(4刻み)
0～6138(6刻み)
0～8184(8刻み)
対応範囲：8～16MHz
8MHz(推奨値)
12MHz
16MHz
6
12MHz(推奨値)
＜周波数設定＞
POUT[pps]=
分周設定
加速設定(RATE=0～15) 更新時間
AR(pps/更新時間)
(ms)
0～60(4刻み)
1
0～90(6刻み)
0.66
0～120(8刻み)
0.5
基準クロック入力周波数
0～4092(4刻み)
0～60(4刻み)
1
＜加速設定＞
CLK[Hz]
•N
DIV
POUT1[pps] - POUT0[pps]
CLK[Hz]
• RATE tAR[ms]=
AR[pps/更新時間]
DIV
AR[pps/ms]=
POUT[pps]： 内部 STEP PULSE 周波数
AR[pps/更新時間]： 加速レート
tAR[ms]： 加速時間
CLK[Hz]： 基準クロック入力周波数
CLK[Hz]： 基準クロック入力周波数
POUT0[pps]： 現在の内部 STEP PULSE 周波数
DIV： 内部 CLK 分周値
DIV： 内部 CLK 分周値
POUT1[pps]： 目標の内部 STEP PULSE 周波数
N： 周波数設定(0～1023 の範囲)
RATE： 加速設定(0～15 の範囲)
◆ TRANSLATOR 励磁方式設定とモータ回転数
D14
HSM
1
0
モータ回転数(RPS)
励磁方式
ハーフステップ
(1-2相励磁)
フルステップ
(2相励磁)
POUT/ (360/(θs/2))
POUT/ (360/θs）
TRANSLATOR は、POUT(内部 STEP PULSE)を元に、ステッピングモータの駆動制御を行います。
*θs はモータの標準仕様項目である基本ステップ角（°）です。
■ TRANSLATOR 出力端子シーケンス
＜バイポーラ駆動＞
2 相励磁(HSM=0), 正転(DIR=0)
STEP
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
0
（RESET後）
L
H
L
H
＜ユニポーラ駆動＞
2 相励磁(HSM=0), 正転(DIR=0)
1
2
3
4
STEP
H
L
L
H
H
L
H
L
L
H
H
L
L
H
L
H
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
1
2
3
4
STEP
L
H
H
L
H
L
H
L
H
L
L
H
L
H
L
H
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
2 相励磁(HSM=0), 逆転(DIR=1)
STEP
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
0
（RESET後）
L
H
L
H
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
0
（RESET後）
L
H
L
H
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
0
（RESET後）
L
H
L
H
2
3
4
5
6
7
8
STEP
HiZ
HiZ
L
H
H
L
L
H
H
L
HiZ
HiZ
H
L
H
L
HiZ
HiZ
H
L
L
H
H
L
L
H
HiZ
HiZ
L
H
L
H
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
3
4
HiZ
L
L
HiZ
HiZ
L
HiZ
L
L
HiZ
HiZ
L
L
HiZ
L
HiZ
0
（RESET後）
L
HiZ
L
HiZ
1
2
3
4
L
HiZ
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
L
L
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
0
（RESET後）
L
HiZ
L
HiZ
1
2
3
4
5
6
7
8
HiZ
HiZ
L
HiZ
HiZ
L
L
HiZ
HiZ
L
HiZ
HiZ
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
HiZ
HiZ
L
L
HiZ
HiZ
L
L
HiZ
HiZ
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
1-2 相励磁(HSM=1), 逆転(DIR=1)
1
2
3
4
5
6
7
8
L
H
HiZ
HiZ
L
H
H
L
HiZ
HiZ
H
L
H
L
H
L
H
L
HiZ
HiZ
H
L
L
H
L
H
HiZ
HiZ
HiZ
HiZ
L
H
* ”H” ： 上側 FET=ON、下側 FET=OFF
”L” ： 上側 FET=OFF、下側 FET=ON
”HiZ” ： 上下 FET=OFF
- 14 -
2
1-2 相励磁(HSM=1), 正転(DIR=0)
1
1-2 相励磁(HSM=1), 逆転(DIR=1)
STEP
1
2 相励磁(HSM=0), 逆転(DIR=1)
1-2 相励磁(HSM=1), 正転(DIR=0)
STEP
0
（RESET後）
L
HiZ
L
HiZ
STEP
OUT1A
OUT1B
OUT2A
OUT2B
0
（RESET後）
L
HiZ
L
HiZ
1
2
3
4
5
6
7
8
L
HiZ
HiZ
HiZ
L
HiZ
HiZ
L
HiZ
HiZ
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
L
HiZ
HiZ
HiZ
L
L
HiZ
L
HiZ
HiZ
HiZ
HiZ
HiZ
L
HiZ
* 常時上側 FET=OFF
”L” ： 下側 FET=ON
”HiZ” ： 下側 FET=OFF
Ver.2014-03-17
NJW4375
■ SPI 入力信号条件(CS/SDI/SCK)
CSがHを維持する時間
項目
記号
tCS_H
最小
2
標準
-
最大
-
単位
µs
CSの立下りからSDIデータ転送開始までの時間
tCS_DS
100
-
-
ns
SDIデータ転送終了からCSの立ち上がりまでの時間
tCS_DH
100
-
-
ns
SDIの変化からSCKの立上がりまでの時間
tSDI_DS
50
-
-
ns
SCKの立上がりからSDIの変化までの時間
tSDI_DH
50
-
-
ns
tSCK
500
-
-
ns
SCKがHを維持する時間
tSCK_H
200
-
-
ns
SCKがLを維持する時間
tSCK_L
200
-
-
ns
SCKの立上がり間の周期（Duty=50%）
CS
tCS_H
t CS_DS
SDI
tCS_DH
MSB-D19
tSDI_DS
D18
t SDI_DH
tSCK_H
D17
D16
D15
tSCK_L
LSB-D0
D19
tSCK
SCK
■ クロック入力信号条件(SCK/CLK)
SCKの立上がり間の周期（Duty=50%）
項目
記号
tSCK
最小
500
標準
-
最大
-
単位
ns
SCKがHを維持する時間
tSCK_H
200
-
-
ns
SCKがLを維持する時間
tSCK_L
200
-
-
ns
tCLK
50
-
-
ns
CLKがHを維持する時間
tCLK_H
20
-
-
ns
CLKがLを維持する時間
tCLK_L
20
-
-
ns
最小
2
標準
-
最大
-
単位
µs
tRST_DLY
-
-
500
ns
tSS
2
-
-
µs
SS=L入力から出力全オフになるまでの時間
tSS_DLY
-
-
500
ns
シリアルデータ（出力全オフ）送信時、CS立ち上がりから出力全オフになるまでの時間
tCS_DLY
-
-
500
ns
CLKの立上がり間の周期（Duty=50%）
tSCK_L
tSCK_H
tSCK(fSCK≤2MHz)
tCLK_L
tCLK_H
tCLK (fCLK≤20MHz)
VIH
SCK
V IL
VIH
CLK
V IL
■ RESET/SS 入力信号条件(RESET/SS)
項目
記号
tRST
RESET動作最小パルス幅
RESET=L入力から出力全オフになるまでの時間
SS動作最小パルス幅
POWER
(VDD,VMM)
CS
SDI
Data1
Data2
Data3
RESET
t RST
tCS_DLY
シリアルデータ
t RST_DLY
Data1
初期状態（オール０）
Data2
t RST_DLY
初期状態（オール0）
Data3
出力全オフ
Data3
SS
t SS
tSS_DLY
モータ出力
(OUT1A/1B/2A/2B)
Ver.2014-03-17
出力全オフ
Data1
t SS_DLY
前状態保持
Data1
Data2
- 15 -
NJW4375
■ データ更新タイミング
Data D19～D16： 励磁状態への反映は、CS の立ち上がりエッジとなります。
Data D13～D0： POUT(STEP PULSE)への反映は、CS の立ち上がりエッジに対し tDH と tDS 期間を要します。
Data D15, D14： HSM,DIR の反映は内部 STEP PULSE の立ち上がりエッジとなります。
項目
CS(FUNC,DIR,HSM)端子データセットアップ時間
CS(FUNC,DIR,HSM)端子データホールド時間
記号
tDS
最小
-
標準
-
最大
1
単位
µs
tDH
-
-
1
µs
POWER
(VDD,VMM)
CS
SDI
Data1
Data
Data2
Data3
Data1
(FUNC=3,DIR=1,HSM=1)
初期状態(SPI Data=オール0)
(FUNC=0,DIR=0,HSM=0)
SS
Data2
(FUNC=5,DIR=1,HSM=0)
tDH
Data3
(FUNC=9,DIR=0,HSM=0)
t DH
tDS
tDS
POUT
(=STEP PULSE)
FUNC
TRANSLATOR制御状態
出力全オフ *1
DIR
HSM
励磁状態
定電流PWM通常動作1
定電流PWM保持3
正転
逆転
フルステップ
ハーフステップ
出力全オフ
定電圧DUTY通常動作3
正転
フルステップ
定電流100%
定電流40%
定電圧50%
モータ動作
回転
停止*
逆転/ハーフステップ
停止
正転/フルステップ
*RESET（初期状態）後は、TRANSLATORが内部STEP PULSEを受け付けるまでは、ステップシーケンス”0”で停止となります。
項目
RESET/SS/FS/UB端子データセットアップ時間
RESET/SS/FS/UB端子データホールド時間
記号
tDS
最小
-
標準
-
最大
1
単位
µs
tDH
-
-
1
µs
V IH
RESET/SS
FS/UB
V IL
tDS
tDH
tDS
tDH
POUT
■ DOUT 更新タイミング
N100
モータ駆動周波数設定(N:D13-D4)
N150
RATE0
加速レート設定(R:D3-D0)
CW
回転方向設定(DIR:D15)
N50
RATE4
RATE2
CCW
CW
CW
CCW
N150
N100
N100
N50
制御シーケンス
0
N=0
0
t
N50
N100
CCW
POUT
N100
減速
加速
N100
加速
N150
減速
N50
減速
加速
N50
DOUT
モータ出力
(OUT1A/1B/2A/2B)
- 16 -
N100
N100
減速
加速
N100
加速
N150
減速
N50
減速
加速
N50
正転
逆転
逆転
正転
正転
正転
正転
正転
正転
正転
逆転
逆転
Ver.2014-03-17
NJW4375
■ 機能・動作説明
◆TRANSLATOR 機能
TRANSLATOR は、MOTION CONTROL BLOCK(Pulse Generator)からの STEP PULSE の
立ち上がりエッジ毎に内蔵フェーズロジックのシーケンスをカウント UP します。
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。
◆UVLO機能(低電圧保護)
ロジック電源／モータ電源それぞれに低電圧誤動作防止回路が内蔵されています。
いずれかの電源電圧が UVLO 動作電圧以下へ低下した場合は、モータ出力を全OFF 状態にし、ALARM 端子は L レベル
を出力する ALARM 状態となります。 POUT、DOUT は通常動作状態と変わりません。
SPI 通信は、電源不安定状態であることから、極力控えてください。
尚、ロジック電源については、電源投入時または著しく低下(1.6V 以下不定)した場合では、POR 回路が動作し RESET 状
態となる可能性があります。
◆TSD機能(過熱保護)
接合部温度（Tj）が TTSD1(約 170℃)を超えると、モータ出力を全 OFF 状態にし、ALARM 端子は L レベルを出力する
ALARM 状態となります。 POUT、DOUT、SPI 通信は通常動作状態と変わりません。
接合部温度(Tj)が TTSD2(約 140℃)まで低下すると、通常動作が再開します。
◆RESET 機能（RESET 端子： 内部状態初期化入力端子）
RESET は、RESET 端子への”L”信号入力およびロジック電源投入直後(POR 回路動作)で機能し、
SPI Data=ALL “0”かつ TRANSLATOR=初期値の状態にします。
尚、RESET 機能動作中は、モータ出力部は全 OFF、POUT・DOUT は L 出力、SPI 通信は受け付けません。
◆SS 端子： スタート/ストップ入力端子
MOTION CONTROL BLOCK(Pulse Generator) から TRANSLATOR への STEP PULSE 出力を停止します。
L レベル信号を入力した場合、モータの回転は停止し、POUT は SS 信号を受け付けた時点の論理状態を維持します。
◆FS 端子： CLK 分周率設定端子
内部分周回路の分周率を 2 種類選択できます。
CLK 入力周波数と分周率によって、周波数設定、加速設定、更新時間が決定します。
使用方法に合わせて常時固定(H レベル:VDD、L レベル:GND)でご使用ください。
◆UB 端子： ユニポーラ/バイポーラ方式設定端子
モータのコイル結線にはユニポーラとバイポーラタイプがあり、モータに応じて適切な出力部の駆動方式を選択します。
UB 端子をバイポーラ方式に設定した場合は、出力部はフルブリッジ駆動として動作します。
UB 端子をユニポーラ方式に設定した場合は、出力部は下側 FET 駆動として動作します。(常時上側 FET は OFF)
使用方法に合わせて常時固定(H レベル:VDD、L レベル:GND)でご使用ください。
◆VR 端子： 基準電圧入力端子
SENSE 端子電圧との比較コンパレータの基準電圧設定用入力端子です。
VR 入力電圧は内部で 1/10 に分圧され、定電流制御時に出力電流設定の基準電圧となります。
また、IC 内部では定電流制御回路が常に動作している為、SENSE抵抗を接続しない場合でも必ず任意の基準電圧を印加
してください。
VR 端子入力内部はバッファ入力形式となり、外部に入力抵抗を構成した場合でも、内外の抵抗干渉が無く基準電圧を設定
することができます。
Ver.2014-03-17
- 17 -
NJW4375
◆POUT 端子： 内部 STEP PULSE 出力端子
内部 TRANSLATOR への STEP PULSE と同期した信号を出力します。
外部で POUT の立ち上がりエッジ数をカウントすることにより、モータ位置及びモータ回転数の判別に使用可能です。
不使用時は、オープンにしても構いません。
◆DOUT 端子： 内部回転方向出力端子
DOUT はステップを行う方向状態を出力します。
不使用時は、オープンにしても構いません。
◆ALARM 端子： 内部保護動作検知出力端子
ALARM 端子は、各 UVLO と TSD 機能動作によるモータ出力停止時に、L レベルを出力します。
オープンドレイン出力回路となっているため、外部に任意のプルアップ抵抗を接続してください。
不使用時は、オープンにしても構いません。
- 18 -
Ver.2014-03-17
NJW4375
■バイポーラモータ駆動
UB 端子をバイポーラ方式に設定した場合は、常時 H ブリッジ動作となります。
◆ 定電圧制御
定電圧制御は、定電圧Duty 100%設定に相当し、電流検出による PWM 制御を行わず、モータ電源電圧VMM とモータ巻線
抵抗 RM で決定する電流で駆動します。
IO
VMM / RM A
SENSE 端子は GND へ、VR 端子は任意の基準電圧へ接続します。
また、簡易的な電流抑制の方法として、定電圧 Duty（100%, 75%, 50%, 25%）を選択することで、強制的に出力 ON
DUTY を設定できます。
制御は、選択した PWM Duty と内部固定周波数により、H ブリッジ部の下側 FET をスイッチングすることで行います。
但し、モータ巻線の性質により、この場合のモータ電流は設定した Duty と同等の電流値にならない場合があります。
特に L 値が大きい場合や回転動作中などではご注意ください。
尚、モータ電流を一定値に設定する必要がある場合は、定電流制御をご使用ください。
◆ 定電流制御
定電流制御は、内部固定周波数による PWM 制御方式で、H ブリッジ部の下側 FET をスイッチングすることで行います。
モータ電流は、電流検出抵抗を外付けし、コンパレータ部で VR 入力電圧と比較することで一定の電流値に制御します。
VR 端子電圧もしくは、電流検出抵抗を変えることにより、100%出力時の電流値を設定します。
SPI Data の FUNC 設定により 4 つの異なる電流レベル（100%, 70%, 40%, 20%）を選択できます。
PWM 時のスイッチング過渡電流による誤動作を防ぐため、マスク期間としてプランキングタイムを発生します。
出力電流ピーク値 100%は VR 端子設定電圧と検出抵抗 Rs の値によって次のように決定することが出来ます。
IOpeak
0.1 VR / R S A
Ex.) 検出抵抗 Rs に推奨値 0.5Ω を使用すると、2.5V の VR 電圧で約 500mA の出力電流となります。
◆ 出力部基本動作パターン
VMM
SourceA
SourceB
Hブリッジドライバ部出力状態(バイポーラモード)
SourceA SourceB SinkA
SinkB
OUTA→OUTB ON
OFF
OFF
ON（PWM）
OUTA←OUTB OFF
ON
ON（PWM） OFF
BRAKE
ON
ON
OFF
OFF
出力全OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OUTA
OUTB
SinkA
SinkB
SENSE
Rs
＜動作・回生パターン(OUTA=H、OUTB=L 時)＞
Charge
Slow Decay
Fast Decay
VMM
ON
VMM
ON
OUTA
OUTB
Brake
ON
OFF
OUTA
OUTB
ON
OUTA
OUTB
OFF
*PWM 制御時 OFF 期間
VMM
VMM
OFF
ON
OUTA
OUTB
OFF
*出力全 OFF 移行時
*各 Dead Time 期間
Ver.2014-03-17
- 19 -
NJW4375
■バイポーラモータ駆動応用回路例
VDD
VM
VDD
POUT
VMM
DOUT
VMM
VDD
RESET
RESET
VMM
RST
CURRENT
DECAY
CONTROL
RST
UB
バイポーラ/ユニポーラ設定
OUT1A
OUTPUT
CONTROL
LOGIC
H-BRIDGE
Pch+Nch
OUT1B
VDD
SS
RST
Micro controller/
Microprocessor
FS
CLK
XT
CS
SDI
MOTION
CONTROL
LOGIC
STEP
PULSE
START
STOP
SENSE1
DATA
SCK
回転数設定
加速設定
励磁状態設定
回転方向設定
ファンク設定
PROTECTION
TRANSLATOR
励磁状態設定
ALARM
UVLO_VDD
UVLO_VMM
TSD
DIR
回転数設定
加速設定
回転方向設定
SPIシリアル入力
M
STEP
LOCAL
OSC
HSM
VMM
OUT2A
FUNC
ファンク設定
(ENABLE/BRAKE/STOP)
RST
ファンク設定
（トルク設定）
CURRENT
DECAY
CONTROL
トルク設定
TOR(100,70,40,20%)
VTOR=0.1VR x TOR
OUTPUT
CONTROL
LOGIC
H-BRIDGE
Pch+Nch
OUT2B
SENSE2
VTOR
VR
GND
・UB 端子は常時固定(L レベル:GND)でご使用ください。
・FS 端子の電位は使用方法に合わせて常時固定(H レベル:VDD、L レベル:GND)でご使用ください。
・POUT、DOUT、ALARM の各端子は、オープンドレイン出力です。
・定電流駆動(定電流 PWM 駆動)時は、SENSE 端子には VR 端子電圧値と合わせて電流検出抵抗を接続してください。
電流検出抵抗値は 0.5Ω～1.0 Ω を推奨します。
・定電圧駆動(または、定電圧 DUTY 駆動)時は、SENSE 端子は直接 GND に接続し、VR 端子電圧は、常時 H レベル(VDD)
に固定してください。
・CLK-XT 端子は外部発振回路の接続、または CLK 端子に直接外部 CLK を入力します。
・VMM 端子のコンデンサは、必ず 10µF 以上を接続してください。 また、モータ回生時の誘起電圧が大きい場合は、容量を
増やしてください。
*ブレーキ停止(BRAKE)について
通常、ステッピングモータは回転状態が停止状態に移行する場合、ロータは目標の停止位置近傍で減衰振動を伴いながら、
徐々に停止します。(この減衰振動時間については、「整定時間(セトリングタイム)」の用語で呼ばれます。)
ロータの回転速度や負荷に左右されますが、数 100msec 程度は振動が残留する場合があります。この時間がシステムの
高速化(タクトタイムの短縮)に影響してきます。
ブレーキ制動は、この減衰振動を経て停止するまでの時間を短縮するため、コイル両端を短絡動作させます。ロータの振
動に伴い発生する逆起電圧(誘起電圧)が短絡されることにより短絡電流が流れはじめ、ブレーキ動作として作用しますので
ロータは速やかに停止することが可能となります。
- 20 -
Ver.2014-03-17
NJW4375
■ユニポーラモータ駆動
UB 端子をユニポーラ方式に設定した場合は、常時出力部上側 FET は OFF 動作となります。
VMM 端子は、IC 内部のバイアス回路に使用している為、必ず接続してください。
◆ 定電圧制御
定電圧制御は、定電圧Duty 100%設定に相当し、電流検出による PWM 制御を行わず、モータ電源電圧VMM とモータ巻線
抵抗 RM で決定する電流で駆動します。
IO
VMM / RM A
SENSE 端子は GND へ、VR 端子は任意の基準電圧へ接続します。
また、簡易的な電流抑制の方法として、定電圧 Duty（100%, 75%, 50%, 25%）を選択することで、強制的に出力 ON
DUTY を設定できます。
制御は、選択した PWM Duty と内部固定周波数により、下側 FET をスイッチングすることで行います。
但し、モータ巻線の性質により、この場合のモータ電流は設定した Duty と同等の電流値にならない場合があります。
特に L 値が大きい場合や回転動作中などではご注意ください。
OFF 期間の電流回生経路は、相切り替え時と同様の経路となります。
ターンオフ回路次第では、電流リップルが大きくなる場合がありますのでご注意ください。
モータ電流を一定値に設定する必要がある場合は、定電流制御をご使用ください。
◆ 定電流制御 (応用)
定電流制御は、内部固定周波数による PWM 制御方式であり、下側 FET をスイッチングすることで行います。
モータ電流は、電流検出抵抗を外付けし、コンパレータ部で VR 入力電圧と比較することで一定の電流値に制御します。
VR 端子電圧もしくは、電流検出抵抗を変えることにより、100%出力時の電流値を設定します。
SPI Data の FUNC 設定により 4 つの異なる電流レベル（100%, 70%, 40%, 20%）を選択できます。
PWM 時のスイッチング過渡電流による誤動作を防ぐため、マスク期間としてプランキングタイムを発生します。
出力電流ピーク値 100%は VR 端子設定電圧と検出抵抗 Rs の値によって次のように決定することが出来ます。
IOpeak
0.1 VR / RS A
Ex.) 検出抵抗 Rs に推奨値 0.5Ω を使用すると、2.5V の VR 電圧で約 500mA の出力電流となります。
OFF 期間の電流回生経路は、相切り替え時と同様の経路となります。
ターンオフ回路次第では、電流リップルが大きくなる場合がありますのでご注意ください。
◆ 出力部基本動作パターン
VMM
SourceA
SourceB
OUTA
OUTB
SinkA
Hブリッジドライバ部出力状態(ユニポーラモード)
SourceA SourceB SinkA
SinkB
OUTA ON時
OFF
OFF
ON（PWM） OFF
OUTB ON時
OFF
OFF
OFF
ON（PWM）
出力全OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
SinkB
SENSE
Ver.2014-03-17
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NJW4375
◆ ターンオフ回路
(1) ツェナーダイオード ターンオフ方式（推奨）
(2) 抵抗+ダイオード ターンオフ方式
ダイオードターンオフ経路遮断用Di
ダイオードターンオフ経路遮断用Di
VM
VMM
VM
VMM
OUTA
OUTA
OUTB
OUTB
負電圧防止用Di
負電圧防止用Di
SENSE
SENSE
・高速な電流減衰で、高速回転用途向き
・コイルエネルギーは主に VZ + VF で消費します
・モータ電源電圧範囲 VM[V]は 10 ～ (36 - (VZ + VF))
・PWM 駆動 OFF 期間の電流リップルは大きくなります
・多少高速な電流減衰で、中速回転用途向き
・コイルエネルギーは主に VR + VF で消費します
・モータ電源電圧範囲 VM[V]は 10 ～ (36 - (VR + VF))
・PWM 駆動 OFF 期間の電流リップルは比較的大きくなり
ます
(3) ダイオード ターンオフ方式
VM
VMM
・低速な電流減衰で、低速回転用途向き
・コイルエネルギーは主に VF • 2 で消費します
(IC 内部上側 Di と外付け負電圧防止用 Di)
・モータ電源電圧範囲 VM[V]は 10 ～ (36 - (VF • 2))
・PWM 駆動 OFF 期間の電流リップルは小さくなります
OUTA
OUTB
負電圧防止用Di
SENSE
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Ver.2014-03-17
NJW4375
■ユニポーラモータ駆動応用回路例
VDD
VM
VDD
POUT
VMM
DOUT
VMM
VDD
RESET
RESET
VMM
RST
CURRENT
DECAY
CONTROL
RST
UB
バイポーラ/ユニポーラ設定
OUT1A
OUTPUT
CONTROL
LOGIC
H-BRIDGE
Pch+Nch
OUT1B
VDD
SS
RST
Micro controller/
Microprocessor
FS
CLK
XT
CS
SDI
MOTION
CONTROL
LOGIC
STEP
PULSE
START
STOP
SENSE1
STEP
DATA
SCK
回転数設定
加速設定
励磁状態設定
回転方向設定
ファンク設定
励磁状態設定
ALARM
UVLO_VDD
UVLO_VMM
TSD
回転数設定
加速設定
回転方向設定
SPIシリアル入力
PROTECTION
TRANSLATOR
DIR
LOCAL
OSC
HSM
VMM
OUT2A
FUNC
ファンク設定
(ENABLE/BRAKE/STOP)
RST
ファンク設定
（トルク設定）
CURRENT
DECAY
CONTROL
トルク設定
TOR(100,70,40,20%)
VTOR=0.1VR x TOR
OUTPUT
CONTROL
LOGIC
H-BRIDGE
Pch+Nch
OUT2B
SENSE2
VTOR
VR
GND
・UB 端子は常時固定(H レベル:VDD)でご使用ください。
・FS 端子の電位は使用方法に合わせて常時固定(H レベル:VDD、L レベル:GND)でご使用ください。
・POUT、DOUT、ALARM の各端子は、オープンドレイン出力です。
・定電圧駆動(または、定電圧 DUTY 駆動)時は、SENSE 端子は直接 GND に接続し、VR 端子電圧は、常時 H レベル(VDD)
に固定してください。
・定電流駆動(定電流 PWM 駆動)時は、SENSE 端子には VR 端子電圧値と合わせて電流検出抵抗を接続してください。
電流検出抵抗値は 0.5Ω～1.0 Ω を推奨します。
・VMM 端子は、IC 内部のバイアス回路に使用している為、必ず接続してください。
・ターンオフ回路の方式により、回生経路遮断用として VMM 端子にダイオードが必要になります。
・必ず、出力端子には負電圧防止用のダイオードを接続してください。 (トランスファ回生方式はご使用になれません)
・CLK-XT 端子は外部発振回路の接続、または CLK 端子に直接外部 CLK を入力します。
・VMM 端子のコンデンサは、必ず 10µF 以上を接続してください。 また、モータ回生時の誘起電圧が大きい場合は、容量を
増やしてください。
Ver.2014-03-17
- 23 -
NJW4375
■モータ電源電圧と出力電流範囲
<バイポーラ駆動方式>
VM：10V～36V
Io：0.5A typ, 0.8A peak
<ユニポーラ駆動方式-Diターンオフ回路>
VM：10V～(36 - (VF • 2))V
Io： 0.5A typ, 0.8A peak
モータ電源電圧VM(V)
40V
<ユニポーラ駆動方式-ツェナー,抵抗+Diターンオフ回路>
VM：10V～(36 - VCL)V
*ターンオフ回路のVCL電圧で変動
Io：1.0A typ, 1.5A peak
36V
30V
20V
10V
0.5A
1.0A
1.5A
モータ出力電流Io(A)
■ユニポーラモータのバイポーラ駆動応用
ユニポーラモータをバイポーラ駆動する場合、ユニポーラ駆動で必要とされるターンオフ回路が必要なくなり回路構成が比較的簡
単にまとまります。
1. ユニポーラモータのシリーズ結線
定電圧駆動での低速領域でのトルク特性はバイポーラ
駆動することでモータ電流はユニポーラの 50%でユニポー
ラと同一トルクが得られます。 高速領域でのトルク特性は
多少垂下特性が大きくなりますので注意してください。
2. ユニポーラモータの片結線
定電圧駆動でのトルク特性はほぼ同一特性が得られます。
コイル駆動デューティがユニポーラの 200%となりますのでコ
イル発熱に注意してください。
VMM
SourceA
VMM
SourceB
SourceA
SourceB
OUTA
OUTA
OUTB
SinkA
SinkB
SinkA
SENSE
- 24 -
OUTB
SinkB
SENSE
Ver.2014-03-17
NJW4375
■ 基準 CLK の構成例
①内部の発振回路は使用せずにマイコンの CLK 信号出力や外部発振器からのクロックをダイレクトに入力
②外付けに水晶振動子、セラミック発振子を取り付けて内部で基準クロックを生成
＜①外部 CLK 使用時＞
GND
CLK
XT
＜②内部発振回路使用時＞
GND
CLK
未接続
マイコンCLK出力/
外部発振器
XT
1M
C1
C2
＜内部発振回路使用時の注意事項：＞
発振子を使用する場合は、次のような事柄に注意してください
・配線容量などの影響を避けるために、配線は極力短くし、他の信号線とは交差させない。
・モータや電源などの大電流が流れるパターンから離す。
・コンデンサの GND と NJW4375 の GND とは電位差を持たないようにする。
・発振子の選択、回路定数については充分ご評価頂くことを推奨します。
Ver.2014-03-17
- 25 -
NJW4375
■特性例
ロジック電源電圧 対 ロジック部消費電流
1.4
モータ部消費電流 : IMM [mA]
ロジック部消費電流 : IDD [mA]
モータ電源電圧 対 モータ部消費電流
VMM=24V, Ta=25ºC
1.6
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
1
2
3
4
5
ロジック電源電圧 : VDD [V]
6
0
VMM=24V, Ta=25ºC
出力電圧 : VPOUT, VDOUT, VALARM [V]
発振周波数 : fS [kHz]
80
70
60
50
40
30
35
40
VMM=24V, VDD=5V, Ta=25ºC
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
20
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
ロジック電源電圧 : VDD [V]
0.0
5.5
接合部温度 対 ロジック部消費電流
5.0
10.0
15.0
20.0
出力電流 : IPOUT, IDOUT, IALARM [mA]
25.0
接合部温度 対 モータ部消費電流
VMM=24V, VDD=5V
1.4
VMM=24V, VDD=5V
2.0
1.8
1.2
モータ部消費電流 : IMM [mA]
ロジック部消費電流 : IDD [mA]
10 15 20 25 30
モータ電源電圧 : VMM [V]
0.5
90
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.0
-50
- 26 -
5
POUT, DOUT, ALARM部 出力電流 対 出力電圧
ロジック電源電圧 対 発振周波数
100
VDD=5V, Ta=25ºC
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-25
0
25 50 75 100 125 150
接合部温度 : Tj [ºC]
-50
-25
0
25 50 75 100 125 150
接合部温度 : Tj [ºC]
Ver.2014-03-17
NJW4375
■特性例
接合部温度 対 下側出力ON抵抗
接合部温度 対 上側出力ON抵抗
VMM=24V, VDD=5V, IO=500mA
1.0
0.9
上側出力ON抵抗 : RONH [Ω]
0.9
下側出力ON抵抗 : RONL [Ω]
VMM=24V, VDD=5V, IO=500mA
1.0
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0
-50
-25
0
25 50 75 100 125 150
接合部温度 : Tj [ºC]
-50
-25
0
25 50 75 100 125 150
接合部温度 : Tj [ºC]
接合部温度 対 発振周波数
VMM=24V, VDD=5V
100
発振周波数1 : fs1 [kHz]
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-50
-25
0
25 50 75 100 125 150
接合部温度 : Tj [ºC]
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