革新的なモーター駆動ソリューションがインテリジェントな製造を強化します

  2025年8月29日 ニュース — 新世代デュアルチャネルモータードライバチップDRV8412DDWRは、その優れた集積度と性能により、産業用ドライブ分野で広く注目を集めています。このチップは、高度なパワーパッケージング技術を採用し、8Vから40Vの広い電圧入力範囲をサポートし、各チャネルは連続6Aの駆動電流と最大12Aのピーク電流を供給できます。革新的なデュアルフルブリッジアーキテクチャにより、2つのDCモーターまたは1つのステッピングモーターを同時に駆動でき、産業オートメーション、ロボット工学、スマートライティングシステム向けの完全なドライブソリューションを提供します。

DRV8412DDWRは、複数の革新的な機能を統合しています。

• そのスマートゲートドライブアーキテクチャは、0.1V/nsから1.5V/nsの調整可能なスルーレート制御をサポートし、電磁干渉を20dB効果的に低減します。
• 内蔵の電流センスアンプは、±2%の精度でリアルタイムの電流モニタリングを提供し、最大500kHzのPWM周波数をサポートします。
• 適応型デッドタイム制御技術（50nsから200nsまで調整可能）は、シュートスルー障害を効果的に防止します。
• 多レベル保護には、サイクルごとの過電流保護（応答時間<100ns）、熱シャットダウン保護（しきい値+165℃）、および低電圧ロックアウト保護（ターンオンしきい値6.8V、ターンオフしきい値6.3V）が含まれます。

^{このチップは、熱的に強化された36ピンHTSSOP PowerPAD™パッケージ（9.7mm × 6.4mm × 1.2mm）を採用しており、動作接合部温度範囲は-40℃から+150℃です。そのデュアルフルブリッジアーキテクチャは、25mΩ（標準値）という低いオン抵抗を特徴とし、静止消費電力は5μA未満です。詳細なパラメータは以下の表に示されています。}

^{このチップは、フルステップ、ハーフステップ、マイクロステッピングを含む複数のドライブモードをサポートしており、その正確な電流制御アルゴリズムにより256マイクロステップの分解能を実現します。独自の減衰モード構成は、外部抵抗を介して調整可能で、スローデケイ、ファストデケイ、および混合デケイモードをサポートしています。産業用オートメーション機器では、この機能は、CNC工作機械、3Dプリンター、自動検査システムなど、正確な位置決めを必要とするアプリケーションに特に適しています。}

^{1. ステッピングモータードライブアプリケーションノート}

^{この回路図は、典型的なバイポーラステッピングモータードライブ構成を示しています。VMピンは24V電源に接続され、100μFの電解コンデンサと0.1μFのセラミックコンデンサでデカップリングされています。電解コンデンサは低周波ノイズを抑制し、セラミックコンデンサは高周波干渉をフィルタリングします。OUT1A/OUT1BとOUT2A/OUT2Bは2つのフルブリッジ回路を形成し、ステッピングモーターのA相とB相の巻線をそれぞれ駆動します。}

^{2. 主な機能の説明:}

^{最大256マイクロステップの分解能をサポートし、ステッピングモーターの動きの滑らかさを大幅に向上させます。}

^{3つの減衰モード（スローデケイ、ファストデケイ、および混合デケイ）を提供し、外部抵抗を介して構成可能です。}

^{内蔵の適応型デッドタイム制御（50〜200ns調整可能）により、シュートスルーを効果的に防止します。}

^{内蔵の電流センスアンプにより、±2%の精度でリアルタイムのモーター相電流モニタリングを実現します。}

^{3. 設計ガイドライン:}

^{ブートストラップコンデンサは、0.1μF/50V X7R誘電体を使用し、BOOT1/BOOT2とPHASE1/PHASE2ピンの間に取り付けます。}

^{電源グランド（PGND）は、スター接続トポロジーを採用し、信号グランドから物理的に分離する必要があります。}

^{各モーター相出力にRCスナバ回路（10Ω + 0.1μF）を追加して、電圧スパイクを抑制します。}

^{マイクロステッピング分解能は、nSLEEPピンに接続された構成抵抗を介して設定され、具体的な値はデータシートの構成表を参照してください。}

^{4. 保護機能:
このチップは、過電流保護（応答時間<100ns）、過熱保護（しきい値+165℃）、および低電圧ロックアウト保護を含む包括的な保護メカニズムを提供します。異常が検出されると、nFAULTピンはローレベル信号を出力し、システムによるドライブステータスのリアルタイムモニタリングを可能にします。}

^{このチップは、高効率定電流ドライブモードで構成でき、最大500kHzの調光周波数で1000:1のPWM調光比をサポートします。その高度な電流調整メカニズムは、広い電圧範囲にわたって±1.5%の定電流精度を保証し、産業用照明、医療機器、舞台照明など、厳しい光品質要件を持つアプリケーションに特に適しています。変換効率は95%を超え、スタンバイ消費電力は50μA未満です。}

^{1. 照明ドライブアプリケーションノート
この回路図は、デジタルコントローラーとドライバチップ間の協調アーキテクチャを利用した高性能LED照明ドライブソリューションを示しています。TMS320F2802Xマイクロコントローラーは、PWM調光信号を生成し、デジタル閉ループ制御を実装し、DRV8412チップは効率的な電力変換を提供します。}

^{2.コア制御機能:}

^{0.1%から100%の調光範囲で、デュアルモードのアナログおよびPWM調光をサポート}

^{100kHzから2.2MHzのプログラム可能なスイッチング周波数を持つ定オフ時間（COT）制御アーキテクチャを利用}

^{出力電圧と電流信号のリアルタイムサンプリング用の16ビット高分解能ADCを統合}

^{1msから10msの構成可能な起動時間を持つソフトスタート機能を備えています}

^{3. 照明ドライブの主な性能パラメータ}

^注:

• ^{すべてのパラメータは、特に明記されていない限り、25℃の周囲温度での標準的な動作条件に基づいています}
• ^{PWM調光比：1000:1（最小）}
• ^{動作温度範囲：-40℃から+125℃}
• ^{保護機能：過電流、過電圧、過熱、開回路および短絡保護}

^{4.​保護機能:}

^{過電流保護：サイクルごとの電流制限、応答時間<500ns}

^{過電圧保護：調整可能なしきい値（40〜60V）の出力過電圧ラッチ保護}

^{過熱保護：熱シャットダウンしきい値+150℃、自動回復機能付き}

^{開/短絡保護：自動検出とセーフモードへの移行}

^{5. 設計ガイドライン:}

^{電流センス抵抗は、5mΩ/1Wの高精度サンプリング抵抗を使用し、チップのCSピンにできるだけ近づけて配置する必要があります。}

^{出力段には、出力リップルを確保するために、100μFの固体コンデンサと10μFのセラミックコンデンサを並列に配置する必要があります<50mV。}

^{熱管理のために、2ozの銅厚PCBを使用し、チップの下に4×4のサーマルビアアレイを追加します。}

^{高電力アプリケーションでは、より正確な熱管理のために、外部温度センサーを追加することをお勧めします。}

^{電源入力には、100μFの電解コンデンサと10μFのセラミックコンデンサを並列に配置する必要があり、ブートストラップコンデンサは0.1μF/50V X7R誘電体を使用する必要があります。電流センス抵抗は1Ω/1Wの高精度コンポーネントである必要があり、電源グランドトレースは少なくとも2mmの幅を維持する必要があります。すべての高電流パスは、2mm以上の銅トレースを使用し、寄生インダクタンスを低減するために長さを最小限に抑える必要があります。ブートストラップコンデンサは、チップピンから5mm以内に配置する必要があります。チップの底面PowerPADには、PCBの熱接続のために9×9のサーマルビアアレイ（直径0.3mm、ピッチ1.2mm）が必要です。}

^{1. 回路図設計の説明：電源管理設計
この回路は、多層基板設計を採用しており、VDD電源入力は0.1μFのセラミックデカップリングコンデンサ（C13、C14など）で構成されています。すべてのデカップリングコンデンサは、静電容量許容差が±10%を超えないX7R誘電体を使用する必要があります。電源ネットワークはスター型トポロジーを採用しており、デジタル電源とアナログ電源はフェライトビーズ（推奨仕様：600Ω@100MHz）を介して分離されています。各電源ピンに対するデカップリングコンデンサの配置距離は、ESL効果を最小限に抑えるために3mmを超えてはなりません。}

^{2. 信号完全性設計
高速信号線は、50Ωの特性インピーダンス制御を必要とし、差動ペアトレース幅/間隔は4mil/5milに設定されています。すべての重要な信号線は、5milの許容範囲内で長さマッチングを維持する必要があり、クロック信号はグランドトレースでシールドする必要があります。反射を効果的に抑制するために、信号線エンドポイントに33Ωの直列終端抵抗を追加することをお勧めします。アナログ信号領域とデジタル信号領域は、ノイズ結合を防ぐために絶縁トレンチで分離する必要があります。}

^{3. テストポイント:}

^{標準の1mmテストポイントを提供し、主要信号テストポイントの間隔は2mm以上とします。}

^{電源テストポイントは、デイジーチェーン構造（グランドテストポイントとペア）を使用します。}

^{高速信号テストポイントには、ESD保護を含めます。}

^{4. PCBレイアウト:}

^{コンポーネントは、信号の流れの方向に従って配置し、高速デバイスはコネクタの近くに配置し、デカップリングコンデンサは静電容量値の小さいものから大きいものへと並べ替え（最小値は電源ピンに最も近い）、水晶発振器は熱源から離れた場所に配置し、ガードリングと最小コンポーネント間隔は0.3mmとします。}

^{5. コンポーネント選択:}

^{デカップリングコンデンサは0402パッケージX7R誘電体（16V定格電圧）を使用し、抵抗器は01005パッケージ（±1%許容差、±100ppm/℃温度ドリフト）を使用し、フェライトビーズはDC抵抗が0.5Ω以下で定格電流が500mA以上であり、コネクタは表面実装タイプで金メッキ厚さが0.8μm以上とします。}

^{6. 製造仕様:}

^{IPC-A-610 Class 2規格に準拠し、パッドはコンポーネントリードを0.2mm超える必要があり、鉛フリーHASL（スズ厚1〜3μm）を使用し、Vカットプロセスによるパネル化（5mmのツーリングエッジを確保）、コンポーネント情報と極性方向の明確なシルクスクリーンラベリングを行います。}

^{このチップの高い集積度により、外部コンポーネントの数が大幅に削減され、ソリューションサイズが最大50%縮小されます。Industry 4.0とスマート製造の継続的な進歩に伴い、このような高性能モータードライバに対する市場需要は、年間20%の成長率を維持すると予想され、民生用ロボット工学およびポータブル医療機器において重要なアプリケーション価値を持っています。周囲温度40℃では、全負荷動作でチップ接合部温度が125℃を超えないようにする必要があり、長期的な信頼性を保証するために、チップ上部にヒートシンクを取り付けることをお勧めします。}

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