高効率・低振動・低騒音のモーター駆動が可能なAdvanced Micro-stepping Technology搭載の40V/2AステッピングモータードライバーIC

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当社は、民生用および産業用機器の高効率かつ低振動・低騒音なモーター駆動を実現するために、新技術のAdvanced Micro-stepping Technologyを搭載した、新世代のステッピングモータードライバーIC「TB67S579FTG」を製品化しました。TB67S579FTGは、モーター出力電圧定格40V、モーター出力電流定格2.0A[注1]の定電流制御方式2相バイポーラー型ステッピングモータードライバーICです。

近年、バッテリーでモーターを駆動する機器 (ラベルプリンターなど) では、消費電力を低減するため高効率化が求められています。また、モーターで位置制御を行う機器 (3Dプリンターや監視カメラなど) では、低振動・低騒音化が求められています。これらの市場要求に応えるため、新製品はAdvanced Micro-stepping Technologyとして、「第2世代のActive Gain Control (AGC2)」 と「Automatic Wave Generation System (AWGS)」、および「Continuous Micro-stepping」の3つの機能を搭載しました。

AGC2は、負荷に応じたモーター駆動電流でステッピングモーターを制御する機能です。一般的にステッピングモーターは、最大負荷時に必要となる最大電流で常にモーターを駆動しますが、この機能を使用することで、低負荷時には必要最小限の駆動電流でモーターを駆動することが可能となります。これにより、高効率なモーター駆動が実現でき、機器の低消費電力化に貢献します。

AWGSは、Full stepのモーター回転制御用のCLK信号[注2]を用いて、Microstepでステッピングモーターを駆動することが可能な機能です。この機能を使用することで、ステッピングモーターの起動直後はトルクを得るためにFull stepで駆動し、起動直後以降は低振動・低騒音のためにMicrostepに切り替えるような一般的な使用方法でも、制御信号の変更を意識することなくスムーズな切り替えが可能となり、Microcontroller Unit (MCU) などの制御負荷を大幅に低減できます。

Continuous Micro-steppingは、モーター駆動電流を従来のMicrostep駆動よりも正弦波に近づけることが可能となる機能です。これにより、ステッピングモーターの低振動・低騒音に貢献します。

パッケージは、小型のVQFN48を採用しました。また、モーター出力電流検出用の外付け抵抗が不要となる機能の搭載と、チャージポンプ用のコンデンサーの内蔵化と合わせて、外付け部品を削減できます。これらにより、実装基板の省スペース化に貢献します。

当社は、今後も幅広いアプリケーションに向け継続的な製品展開を行い、ユーザーの設計簡素化・基板面積削減に貢献し、トータルソリューションを提供していきます。

[注1] 実際に駆動可能なモーター電流値は、周囲温度や電源電圧などの使用条件により制限されます。
[注2] CLK信号は、ステッピングモータードライバーで、モーターのステップ動作を制御するためのタイミング信号です。CLK信号の周波数に応じて、モーターの回転速度が変化します。

新製品の主な特長

  1. 第2世代のActive Gain Control (AGC2) により、モーター駆動時の効率を改善
  2. Automatic Wave Generation System (AWGS) により、MCUなどの制御ICの負荷を低減
  3. Continuous Micro-steppingにより、低振動/低騒音を実現

特長の解説

1. 第2世代のActive Gain Control (AGC2) により、モーター駆動時の効率を改善

図 1. Active Gain Controlの制御波形
図 1. Active Gain Controlの制御波形

Active Gain Control (AGC) は、モーター駆動中に負荷を判定する誘起電圧を検出し、外部負荷に応じて自動でモーター駆動電流を調整する機能です。負荷が重い場合はモーター駆動電流を増やし、軽い場合は減らします。この仕組みにより、必要最小限の電流でモーターを駆動できるため、従来よりも効率的なモーター駆動が可能になります。

図 2. Full step駆動時のAGCとAGC2の電流波形比較
図 2. Full step駆動時のAGCとAGC2の電流波形比較

第1世代のAGCは、OFF期間中 (出力電流0%時) に誘起電圧を検出していたため、Full step動作時も短時間の0%区間が必要となり、本来の電流波形と異なり回転速度に制限がありました。第2世代のAGC2では、0%タイミングを予測して誘起電圧を検出することで、本来のFull step波形を維持しつつ、高速回転が可能[注3]になりました。また、実際のモーター駆動電流を電圧としてモニターできる端子も搭載しています。

2. Automatic Wave Generation System (AWGS) により、MCUなどの制御ICの負荷を低減

図 3. 既存のMicrostep制御とAWGSによるMicrostep制御の比較
図 3. 既存のMicrostep制御とAWGSによるMicrostep制御の比較

AWGSは、Full step駆動と同じCLK周波数でMicrostep駆動を可能にする機能です。従来はMicrostepの分だけ入力CLK周波数を上げる必要がありましたが、この機能によりCLKを変更しないでMicrostep駆動が利用でき、MCUからの制御が容易になります。

3. Continuous Micro-steppingにより、低振動/低騒音を実現

図 4. Microstep制御波形とContinuous Micro-stepping制御波形の比較
図 4. Microstep制御波形とContinuous Micro-stepping制御波形の比較

Continuous Micro-steppingは、ICがStep CLKを自動で補完し、モーター電流を連続的に変化させることで、より正弦波に近い駆動を実現します。これにより、低速回転時の振動や騒音をさらに抑えることができます[注4]。

[注3] Active Gain Controlが働くモーターの回転速度は、実際にご使用されるモーターや外部負荷の状態により変化します。
[注4] 振動/騒音については、実際にご使用されるモーターや駆動条件により変化します。

アプリケーション

  • マルチファンクションプリンター
  • インクジェットプリンター
  • ラベルプリンター
  • 3Dプリンター
  • 監視カメラ
  • プロジェクター
  • ミシン

新製品の主な仕様

(特に指定のない限り、Ta=-40～85°C)

品番 TB67S579FTG
対応モーター 2相バイポーラーステッピングモーター
絶対最大定格 モーター出力電圧 VOUT (V) Ta=25°C 40
モーター出力電流 IOUT (A) Ta=25°C 2.0
動作範囲 モーター電源電圧 VM (V) 4.5～34
動作温度 Topr (°C) -40～85
電気的特性 出力トランジスター
ドレイン・ソース間
オン抵抗 (上下和)
RON(D-S) (Ω)		 IOUT=2.0A、
Tj=25°C		 Typ. 0.6
消費電流 IM1 (μA) 出力: Open、
スリープモード時		 Max 1
入力インターフェース CLK入力タイプ
電流検出方法 外付け抵抗レス
チャージポンプ用コンデンサー 不要
ステップ機能 Full step～1/32 stepまで設定が可能
Advanced Micro-stepping Technology 第2世代Active Gain Control (AGC2)
Automatic Wave Generation System (AWGS)、
Continuous Micro-stepping
異常検出機能 過電流検出、過熱検出、低電源電圧検出、
ストール検出、負荷オープン検出
パッケージ 名称 P-VQFN48-0707-0.50-006
サイズ (mm) Typ. 7.0×7.0
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