DRV11873による速度制御

[phalanx参加者]

DRV11873による速度制御

デバイス型番：DRV11873

昨日ご相談した件は当方の接続ミスでした。
FDD用モーターを回すことができました。
ただ、Vccを5Vにすると連続回転しますが、それ以上(6V,9V,12V)にすると間歇回転になってしまいます。
電圧を高めると間歇の間隔は短くなりますが、回転数は変わりません(FG計測)。
Vccで回転速度を変化させたいので、ご教示ください。
(モーターによる差異など他の要素はありますでしょうか。)

[Kevin従業員]

phalanx様

ご連絡ありがとうございます。
取り急ぎ、モーター電流をオシロ等でご確認いただき、
過電流保護に引っかかっていないかをご確認いただけないでしょうか。

CS端子に接続する抵抗値を変えることで、過電流保護の閾値を変更することができるので、
もし、過電流にてモータが間欠動作をしているようでしたら、閾値が大きくなるように抵抗を変更してみてください。

Best regards,
Kevin

[phalanx参加者]

Rcsを変えることで様子が変わることは確認しました。(回転速度を制御するには至っていません。)
過電流の閾値を例えば3.3kΩを並列に入れて、4Aに変更させると、4Aまでは過電流制御には掛からないということでしょうか。
Electric Characteristicsの表ではmax2.3Aとありますが、極端な場合、過電流制御を行わないのであれば、GNDに落としても構わないのでしょうか。
また、この過電流保護以外に回転速度制御に関わると思われることがありましたら、ご教示ください。
宜しくお願いします。

[Kevin従業員]

phalanx様

以下回答致します。

>Rcsを変えることで様子が変わることは確認しました。(回転速度を制御するには至っていません。)
（回答）
どのように変わったかを具体的に教えていただけないでしょうか。
（Rcsを変えることで間欠回転はなくなった等）

>過電流の閾値を例えば3.3kΩを並列に入れて、4Aに変更させると、4Aまでは過電流制御には掛からないということでしょうか。
（回答）
本ICの絶対最大定格はTypで2Aとなります。
つまり、3.3kΩより設定値を小さくすることはデバイスにダメージを与えることになります。
3.3kΩ以上（つまり、2A以下）での設定をお願い致します。

>Electric Characteristicsの表ではmax2.3Aとありますが、極端な場合、過電流制御を行わないのであれば、GNDに落としても構わないのでしょうか。
（回答）
本ICは過電流制御を行わない設定はございません。
Rcs端子は必ず抵抗を接続してご利用いただくようお願い致します。

>また、この過電流保護以外に回転速度制御に関わると思われることがありましたら、ご教示ください。
（回答）
●その１
本ICはPWMIN端子に入力する信号のPWMデューティで速度が変わります。
この端子の入力信号は、どのような信号を入れておりますでしょうか。
下記端子のモーター動作時の波形をオシロで捉えていただけないでしょうか（同じ画面で捉えてください）。
・PWMIN端子の電圧
・U端子の電圧
・U相電流
・Vcc端子の電圧

●その２
念のためのご確認です。
モーターは、U/V/W相の他にCOM端子があるモータでしょうか。
よろしければモーターの型番を教えていただけないでしょうか。

Best regards,
Kevin

[phalanx参加者]

ご返事が遅くなり申し訳ありません。本日は時間が取れましたので、解消したいと思います。
Rcsによって様子が変わったと報告しましたが、慣性負荷やVccの影響のようでした。
(モーターとしては脱調していても見た目では連続回転に見える等)
Rcsを低くしないように3.3kΩ、6.6kΩ、9.9kΩにしてみました。Vccが5V前後ですと、いずれの抵抗値でもFGは1ms周期のパルス波形になり、連続回転します。
Vccを少し上げると(5.5Vでも)連続回転になりません。なお、PWMINはオープンにしたままで、4.2V程度です。
接続で懸念される個所はありますでしょうか。
動作時の波形もお送りしようと思いますが、電流プローブを用意していないので、U相電流はU端子にシャント抵抗を入れて、同一オシロで見ても宜しいのでしょうか。
なお、モーターにはCOM端子がありますが、FDDに組み込まれていたモーターですので、型番はわかりません。

[Kevin従業員]

phalanx様

ご返信ありがとうございます。
以下に回答致します。

>Rcsによって様子が変わったと報告しましたが、慣性負荷やVccの影響のようでした。
>(モーターとしては脱調していても見た目では連続回転に見える等)
>Rcsを低くしないように3.3kΩ、6.6kΩ、9.9kΩにしてみました。
>Vccが5V前後ですと、いずれの抵抗値でもFGは1ms周期のパルス波形になり、連続回転します。
>Vccを少し上げると(5.5Vでも)連続回転になりません。
（回答）
5Vで起動し、正常に動作していて、それから徐々に電圧を5Vから上げていって
5.5Vあたりでおかしな動作をしているとのことで理解でよろしいでしょうか。
それとも、5Vで起動したときは正常駆動するが、最初から5.5Vで起動すると異常動作になるといった感じでしょうか。
もし、「5Vで起動したときは正常駆動するが、5.5Vで起動すると異常動作」の場合、
7Vで起動した場合は問題なく駆動できますでしょうか。

モーターを観察するより、出力波形にて正常駆動をDRV11873がしているかを確認されたほうが
やり取りとして確実ですので、今後はDRV11873の出力が正常かどうかで問題を確認していければと思います。

>なお、PWMINはオープンにしたままで、4.2V程度です。
>接続で懸念される個所はありますでしょうか。
（回答）
PWMINはオープンとのことで100%ONDutyの入力信号としてDRV11873は動作しております。
これは、データシートP10に “The PWMIN pin is pulled up to V5 internally”とあるためです。
そのため、お客様の狙い通りVccの大きさでモータースピードが変わります。

>動作時の波形もお送りしようと思いますが、電流プローブを用意していないので、
>U相電流はU端子にシャント抵抗を入れて、同一オシロで見ても宜しいのでしょうか。
（回答）
シャント抵抗を入れるのは電流を制限することにもなりますのであまりお薦めできません。
それでは電流は諦めて、下記波形でお願いできますでしょうか。
・FG端子の電圧（N-chOpen出力ですのでプルアップをお願い致します。）
・U端子の電圧
・Vcc端子の電圧
・RD端子の電圧（N-chOpen出力ですのでプルアップをお願い致します。）
※問題発生時（制御がおかしくなるとき）は、正常に制御しているにも関わらず、
　突然、RD端子がLow->Highになり、出力（U,V,Wの出力）が止まったりしないでしょうか。

上記波形を依頼させていただく背景としましては、
今までお聞きした内容から、下記アプリケーションノートにある制限にあたっているのでは？と予測したためです。
http://www.tij.co.jp/jp/lit/an/slva778/slva778.pdf

>なお、モーターにはCOM端子がありますが、FDDに組み込まれていたモーターですので、型番はわかりません。
（回答）
情報ありがとうございます。
COM端子があるとのことで、DRV11873のCOM端子につなげてご利用されていれば問題ございません。

Best regards,
Kevin

[phalanx参加者]

(1)　5Vで起動します。それから5.4V位に上げると間歇回転になります。5.4Vからスタートさせると間歇回転です。7Vでも同様です。
(2)　5Vで正常回転時
RDは0V、FGは1.1ms周期のパルス波形、U端子は5Vで「7.6　Typical Characteristics」の図3にあるような波形になっています。Vcc端子は5Vです。
7Vで完結回転時
回転が止まるときRDが5V、FGは7V位、U端子はサインウェーブになっています。
detection functionalityはこれから目を通してみます。

[Kevin従業員]

phalanx様

ご返信ありがとうございます。
以下に回答致します。

>(1) 5Vで起動します。それから5.4V位に上げると間歇回転になります。
>　　5.4Vからスタートさせると間歇回転です。7Vでも同様です。
（回答）
情報ありがとございます。
5.4V位のときや7Vで間欠動作の正常で動作しているときの
FG周波数は同じ位でないでしょうか。
その場合、前回の投稿で返信した、制限にかかっていると推測致します。

また、もしかするとお客様モーターの定格（最大の能力を発揮する電圧）は、5Vだったりしますでしょうか。
モーターは定格を超えると、電圧をいくら上げてもスピードは上がらなくなります。

>(2)
>●5Vで正常回転時
>RDは0V、FGは1.1ms周期のパルス波形、U端子は5Vで
>「7.6　Typical Characteristics」の図3にあるような波形になっています。
>Vcc端子は5Vです。
>●7Vで完結回転時
>回転が止まるときRDが5V、FGは7V位、U端子はサインウェーブになっています。
（回答）
情報ありがとうございます。
7Vで回転が止まるとき、U端子のサインウェーブはDRV11873が制御していない状況で
モーターが今までの勢いから回っているため、逆起電力が見えている状況だと推測いたします。

問題発生時（間欠動作のとき）は、出力が正常に出力されていてモーターも駆動されているにも関わらず、
突然、RD端子がLow->Highになり、DRV11873の出力（U,V,Wの出力）が止まったりしていないでしょうか。
波形にてご確認いただけないでしょうか（これが本ICの制限にかかっているときの発生現象です）。

>detection functionalityはこれから目を通してみます。
（回答）
よろしくお願い致します。
この制限にあたってしまう場合は、ドキュメントにあります対策を実施するしか手がございません。
大変申し訳無いことに、ご利用にあたりこれらの手が受け入れられない場合は、
他のICをご検討されることになってしまいます。

Best regards,
Kevin

[phalanx参加者]

(1)　ご指摘の通り5.4V位のときや7Vで間欠動作の正常で動作しているときのFG周波数は同じ位(約1.1ms周期)です。
なお、このモーターの定格は不明ですが、定格電圧を超えても電圧上げれば回転数は増加すると思いますが違っていますでしょうか。モーターに良いことではないかもしれませんが゛…
(2)　サインウェーブの件は了解いたしました。
ご指摘の通り、RDがhighになったときにU端子電圧は上記サインウェーブになってしまいます。
(3)　FG信号は約1.1ms周期となっています(間歇回転での回転時も)。Internal Sampling clockの305sampleで同一状態とは考えられません。Vccを上げても回転数が増加しないところに何か原因があるのでしょうか。5V近辺で連続回転が可能なのに電圧を上げたときに間歇回転となるのはInternal Sampling clockとの関係ではないように思います。
仕様は不明ですが、COM付きの4端子3層モーターを使用しています。PWMで検討しなければならないでしょうか。

[Kevin従業員]

phalanx様

以下回答致します。

>(1)ご指摘の通り5.4V位のときや7Vで間欠動作の正常で動作しているときのFG周波数は同じ位(約1.1ms周期)です。
（回答）
正常動作と間欠動作ともにFG端子の出力周波数は、1.1ms周期とのことで承知いたしました。
となると、カレントリミットがかかっている可能性が高いです。

ここで過去の回答に訂正とお詫びがございます。
カレントリミットの設定ですが、本機能をOFFできる設定がございました。
大変申し訳ございません。
CS端子をGNDにつなげることでOFFにできます。
試していただけないでしょうか。

>　 なお、このモーターの定格は不明ですが、定格電圧を超えても電圧上げれば回転数は増加すると思いますが違っていますでしょうか。
>　 モーターに良いことではないかもしれませんが゛…
（回答）
一般的に電圧を上げれば上げるほど理論上は早くなるのですが
実際は、出力トルクは定格を超えると下がってくるので
負荷トルクより出力トルクが出なくなってくるとモーターのスピードは上がらなくなってきます。

>(3)FG信号は約1.1ms周期となっています(間歇回転での回転時も)。
>　 Internal Sampling clockの305sampleで同一状態とは考えられません。
>　 Vccを上げても回転数が増加しないところに何か原因があるのでしょうか。
（回答）
上記の通りカレントリミットの設定をOFFにして試してみてください。
ただし、電流がDRV11873の定格を超えてご利用され続けますとデバイスがダメージを負います。
その点はご了承ください。

カレントリミットの設定をOFFでも間欠動作となる場合は、
前回提示した制限以外にこの動作になる原因が思いつかない状況です。

>　 5V近辺で連続回転が可能なのに電圧を上げたときに間歇回転となるのは
> 　Internal Sampling clockとの関係ではないように思います。
>　 仕様は不明ですが、COM付きの4端子3層モーターを使用しています。
> 　PWMで検討しなければならないでしょうか。
（回答）
電流波形等が無い状況のでこれ以上の解析が厳しい状況です。
もし上記でも問題が解決されない場合、
速度が現状の最高速度で問題なければ、電圧を5Vで固定していただいて
PWMで速度可変させることをお薦め致します。

Best regards,
Kevin

[phalanx参加者]

(1)　CS端子をGNDにしてOFFにしましたが、改善できませんでした。(残念です。)
(2)　Vccに接続するコンデンサ(10μF)に電解コンデンサを用いていることに起因することはありますでしょうか。
(3)　このドライバーでCOM端子の無い3相DCモーターも回したいと思っています。「9.1 Application Information」に従って実施しようと思っていますが、特に気を付けなければならない事項がありましたら、教えてください。

[Kevin従業員]

phalanx様

以下回答致します。

>(1)CS端子をGNDにしてOFFにしましたが、改善できませんでした。(残念です。)
（回答）
Me tooです。

>(2)Vccに接続するコンデンサ(10μF)に電解コンデンサを用いていることに起因することはありますでしょうか。
（回答）
可能性としては電源のインピーダンスが高いこと（つまり10uFでたりない）が上げれらます。
Vccラインを観測すると安定した電源になっているでしょうか。
もし、モーター動作中に揺れているとDRV11873は正常動作ができません（これは半導体ICならばすべてそうなります）。
コンデンサ追加、またVcc端子近くに配置をお願い致します。

>(3)このドライバーでCOM端子の無い3相DCモーターも回したいと思っています。
> 　「9.1 Application Information」に従って実施しようと思っていますが、
>　 特に気を付けなければならない事項がありましたら、教えてください。
（回答）
弊社からは特にございません。
9.1 Application Informationをご確認いただき進めていただければと思います。

Best regards,
Kevin

[投稿者]

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