JAJSPK0A December   2022  – October 2023 DRV8461

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特長
  3. 2 アプリケーション
  4. 3 概要
  5. 4 改訂履歴
  6. 5 ピン構成および機能
  7. 6 仕様
    1. 6.1 絶対最大定格
    2. 6.2 ESD 定格
    3. 6.3 推奨動作条件
    4. 6.4 熱に関する情報
    5. 6.5 電気的特性
      1. 6.5.1 SPI のタイミング要件
      2. 6.5.2 STEP と DIR のタイミング要件
    6. 6.6 代表的な特性
  8. 7 詳細説明
    1. 7.1 概要
    2. 7.2 機能ブロック図
    3. 7.3 機能説明
      1. 7.3.1  動作インターフェイス
      2. 7.3.2  ステッパ・モーター・ドライバの電流定格
        1. 7.3.2.1 ピーク電流定格
        2. 7.3.2.2 RMS 電流定格
        3. 7.3.2.3 フルスケール電流定格
      3. 7.3.3  PWM モーター・ドライバ
      4. 7.3.4  マイクロステッピング・インデクサ
      5. 7.3.5  インデクサ出力
        1. 7.3.5.1 nHOME 出力
      6. 7.3.6  自動マイクロステッピング・モード
      7. 7.3.7  カスタム・マイクロステッピング表
      8. 7.3.8  電流レギュレーション
        1. 7.3.8.1 内部リファレンス電圧
      9. 7.3.9  静止電力節約モード
      10. 7.3.10 電流レギュレーション減衰モード
        1. 7.3.10.1 低速減衰
        2. 7.3.10.2 混合減衰
        3. 7.3.10.3 スマート・チューン・ダイナミック減衰
        4. 7.3.10.4 スマート・チューン・リップル・コントロール
        5. 7.3.10.5 PWM オフ時間
        6. 7.3.10.6 電流レギュレーション・ブランキング時間とグリッチ除去時間
      11. 7.3.11 外付け抵抗による電流検出
      12. 7.3.12 サイレント・ステップ減衰モード
      13. 7.3.13 自動トルクの動的電流調整
        1. 7.3.13.1 自動トルク学習ルーチン
        2. 7.3.13.2 電流制御ループ
        3. 7.3.13.3 PD 制御ループ
      14. 7.3.14 チャージ・ポンプ
      15. 7.3.15 リニア電圧レギュレータ
      16. 7.3.16 VCC 電圧電源
      17. 7.3.17 ロジック・レベル、トライレベル、クワッドレベルのピン構造図
      18. 7.3.18 スペクトラム拡散
      19. 7.3.19 保護回路
        1. 7.3.19.1  VM 低電圧誤動作防止
        2. 7.3.19.2  VCP 低電圧誤動作防止 (CPUV)
        3. 7.3.19.3  ロジック電源パワーオン・リセット (POR)
        4. 7.3.19.4  過電流保護 (OCP)
          1. 7.3.19.4.1 ラッチ付きシャットダウン
          2. 7.3.19.4.2 自動リトライ
        5. 7.3.19.5  ストール検出
        6. 7.3.19.6  開放負荷検出 (OL)
        7. 7.3.19.7  過熱警告 (OTW)
        8. 7.3.19.8  サーマル・シャットダウン (OTSD)
          1. 7.3.19.8.1 ラッチ付きシャットダウン
          2. 7.3.19.8.2 自動リトライ
        9. 7.3.19.9  電源電圧検出
        10. 7.3.19.10 nFAULT 出力
        11. 7.3.19.11 フォルト条件のまとめ
      20. 7.3.20 デバイスの機能モード
        1. 7.3.20.1 スリープ・モード
        2. 7.3.20.2 ディセーブル・モード
        3. 7.3.20.3 動作モード
        4. 7.3.20.4 nSLEEP リセット・パルス
        5. 7.3.20.5 機能モードのまとめ
    4. 7.4 プログラミング
      1. 7.4.1 シリアル・ペリフェラル・インターフェイス (SPI) 通信
        1. 7.4.1.1 SPI フォーマット
        2. 7.4.1.2 デイジー・チェーン構成における複数のターゲット・デバイスの SPI
        3. 7.4.1.3 並列構成における複数のターゲット・デバイスの SPI
    5. 7.5 レジスタ・マップ
      1. 7.5.1 ステータス・レジスタ
        1. 7.5.1.1 FAULT (アドレス=0x00) [デフォルト=00h]
        2. 7.5.1.2 DIAG1 (アドレス=0x01) [デフォルト=00h]
        3. 7.5.1.3 DIAG2 (アドレス=0x02) [デフォルト=00h]
        4. 7.5.1.4 DIAG3 (アドレス=0x03) [デフォルト=00h]
      2. 7.5.2 制御レジスタ
        1. 7.5.2.1  CTRL1 (アドレス = 0x04) [デフォルト = 0Fh]
        2. 7.5.2.2  CTRL2 (アドレス=0x05) [デフォルト=06h]
        3. 7.5.2.3  CTRL3 (アドレス=0x06) [デフォルト=38h]
        4. 7.5.2.4  CTRL4 (アドレス=0x07) [デフォルト=49h]
        5. 7.5.2.5  CTRL5 (アドレス=0x08) [デフォルト=03h]
        6. 7.5.2.6  CTRL6 (アドレス=0x09) [デフォルト=20h]
        7. 7.5.2.7  CTRL7 (アドレス=0x0A) [デフォルト=FFh]
        8. 7.5.2.8  CTRL8 (アドレス=0x0B) [デフォルト=0Fh]
        9. 7.5.2.9  CTRL9 (アドレス=0x0C) [デフォルト=10h]
        10. 7.5.2.10 CTRL10 (アドレス=0x0D) [デフォルト=80h]
        11. 7.5.2.11 CTRL11 (アドレス=0x0E) [デフォルト=FFh]
        12. 7.5.2.12 CTRL12 (アドレス=0x0F) [デフォルト=20h]
        13. 7.5.2.13 CTRL13 (アドレス=0x10) [デフォルト=10h]
        14. 7.5.2.14 CTRL14 (アドレス = 0x3C) [デフォルト = 58h]
      3. 7.5.3 インデクサ・レジスタ
        1. 7.5.3.1 INDEX1 (アドレス=0x11) [デフォルト=80h]
        2. 7.5.3.2 INDEX2 (アドレス=0x12) [デフォルト=80h]
        3. 7.5.3.3 INDEX3 (アドレス=0x13) [デフォルト=80h]
        4. 7.5.3.4 INDEX4 (アドレス=0x14) [デフォルト=82h]
        5. 7.5.3.5 INDEX5 (アドレス=0x15) [デフォルト=B5h]
      4. 7.5.4 カスタム・マイクロステッピング・レジスタ
        1. 7.5.4.1 CUSTOM_CTRL1 (アドレス=0x16) [デフォルト=00h]
        2. 7.5.4.2 CUSTOM_CTRL2 (アドレス=0x17) [デフォルト=00h]
        3. 7.5.4.3 CUSTOM_CTRL3 (アドレス=0x18) [デフォルト=00h]
        4. 7.5.4.4 CUSTOM_CTRL4 (アドレス=0x19) [デフォルト=00h]
        5. 7.5.4.5 CUSTOM_CTRL5 (アドレス=0x1A) [デフォルト=00h]
        6. 7.5.4.6 CUSTOM_CTRL6 (アドレス=0x1B) [デフォルト=00h]
        7. 7.5.4.7 CUSTOM_CTRL7 (アドレス=0x1C) [デフォルト=00h]
        8. 7.5.4.8 CUSTOM_CTRL8 (アドレス=0x1D) [デフォルト=00h]
        9. 7.5.4.9 CUSTOM_CTRL9 (アドレス=0x1E) [デフォルト=00h]
      5. 7.5.5 自動トルク・レジスタ
        1. 7.5.5.1  ATQ_CTRL1 (アドレス=0x1F) [デフォルト=00h]
        2. 7.5.5.2  ATQ_CTRL2 (アドレス=0x20) [デフォルト=00h]
        3. 7.5.5.3  ATQ_CTRL3 (アドレス=0x21) [デフォルト=00h]
        4. 7.5.5.4  ATQ_CTRL4 (アドレス=0x22) [デフォルト=20h]
        5. 7.5.5.5  ATQ_CTRL5 (アドレス=0x23) [デフォルト=00h]
        6. 7.5.5.6  ATQ_CTRL6 (アドレス=0x24) [デフォルト=00h]
        7. 7.5.5.7  ATQ_CTRL7 (アドレス=0x25) [デフォルト=00h]
        8. 7.5.5.8  ATQ_CTRL8 (アドレス=0x26) [デフォルト=00h]
        9. 7.5.5.9  ATQ_CTRL9 (アドレス=0x27) [デフォルト=00h]
        10. 7.5.5.10 ATQ_CTRL10 (アドレス=0x28) [デフォルト=08h]
        11. 7.5.5.11 ATQ_CTRL11 (アドレス=0x29) [デフォルト=0Ah]
        12. 7.5.5.12 ATQ_CTRL12 (アドレス=0x2A) [デフォルト=FFh]
        13. 7.5.5.13 ATQ_CTRL13 (アドレス=0x2B) [デフォルト=05h]
        14. 7.5.5.14 ATQ_CTRL14 (アドレス=0x2C) [デフォルト=0Fh]
        15. 7.5.5.15 ATQ_CTRL15 (アドレス=0x2D) [デフォルト=00h]
        16. 7.5.5.16 ATQ_CTRL16 (アドレス=0x2E) [デフォルト=FFh]
        17. 7.5.5.17 ATQ_CTRL17 (アドレス=0x2F) [デフォルト=00h]
        18. 7.5.5.18 ATQ_CTRL18 (アドレス=0x30) [デフォルト=00h]
      6. 7.5.6 サイレント・ステップ・レジスタ
        1. 7.5.6.1 SS_CTRL1 (アドレス=0x31) [デフォルト=00h]
        2. 7.5.6.2 SS_CTRL2 (アドレス=0x32) [デフォルト=00h]
        3. 7.5.6.3 SS_CTRL3 (アドレス=0x33) [デフォルト=00h]
        4. 7.5.6.4 SS_CTRL4 (アドレス=0x34) [デフォルト=00h]
        5. 7.5.6.5 SS_CTRL5 (アドレス=0x35) [デフォルト=FFh]
  9. 8 アプリケーションと実装
    1. 8.1 アプリケーション情報
    2. 8.2 代表的なアプリケーション
      1. 8.2.1 設計要件
      2. 8.2.2 詳細な設計手順
        1. 8.2.2.1 ステッピング・モーターの速度
      3. 8.2.3 アプリケーション特性の波形
      4. 8.2.4 熱に関連するアプリケーション
        1. 8.2.4.1 消費電力
        2. 8.2.4.2 導通損失
        3. 8.2.4.3 スイッチング損失
        4. 8.2.4.4 静止時電流による消費電力
        5. 8.2.4.5 全消費電力
        6. 8.2.4.6 デバイスの接合部温度の概算
  10. 9 熱に関する注意事項
    1. 9.1 サーマル・パッド
    2. 9.2 PCB 材料に関する推奨事項
  11. 10電源に関する推奨事項
    1. 10.1 バルク容量
    2. 10.2 電源
  12. 11レイアウト
    1. 11.1 レイアウトのガイドライン
    2. 11.2 レイアウト例
  13. 12デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 12.1 ドキュメントのサポート
      1. 12.1.1 関連資料
    2. 12.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 12.3 サポート・リソース
    4. 12.4 商標
    5. 12.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 12.6 用語集
  14. 13メカニカル、パッケージ、および注文情報

パッケージ・オプション

メカニカル・データ（パッケージ｜ピン）
サーマルパッド・メカニカル・データ
発注情報

7.3.13.3 PD 制御ループ

表 7-26 に、PD 制御ループ関連の主要パラメータを示します。

表 7-26 PD 制御ループのパラメータ

パラメータ

概要

KP[7:0]、KD[3:0]

PD 制御ループの比例ゲインおよび差動ゲインのパラメータ。

ATQ_AVG[2:0]

ATQ_CNT パラメータは、半周期の ATQ_AVG 数の移動平均です。したがって、ATQ_AVG の値が大きいと、急激なピーク負荷要求に対するループ応答時間は遅くなりますが、より高いトルク出力への唐突な動きはなく、スムーズに遷移します。値が小さいと、ループは急激な負荷要求に対して即座に応答します。

  • 010b - 2 サイクルの平均

  • 100b - 4 サイクルの平均

  • 111b - 8 サイクルの平均

  • その他の値：平均化なし

ATQ_FRZ[2:0]

電流が PD ループに反応して変化した後の電気的な半周期における遅延。小さい値を使用すると、ピーク負荷の要求を満たすために、電流が急速に増加します。このパラメータの範囲は 1～7 です。

001b - 応答時間は最小ですが、ループは不安定になります

111b - 応答時間は最大ですが、ループは安定します

ATQ_D_THR[7:0]

誤差の変化が ATQ_D_THR 未満の場合、KD は補正に寄与しません。KD は、誤差の変化が ATQ_D_THR より大きい場合にのみ寄与します。

たとえば、ATQ_D_THR = 10 の場合、

誤差の変化が 9 の場合、u(t) = KP * e(t) です

誤差の変化が 12 の場合、u(t) = KP * e(t) + KD * de(t)/dt です

ATQ_ERROR_TRUNCATE[3:0]

PD ループの式で使用される前に、誤差から切り捨てられた LSB ビット数。値が大きいと、電流波形の発振が減少します。

PD 制御アルゴリズムは次のように表されます。

式 14. u(t) = KP * e(t) + KD * de(t)/dt

ここで、

KP および KD = PD ループ定数

u(t)=コントローラの出力

e(t)=エラー信号

  • 一般に、KP が増加すると、制御システムの応答速度が向上します。

  • ただし、KP が大きすぎると、電流波形が発振し始めます。

  • KP がさらに大きくなると、発振も大きくなります。システムは不安定になり、制御範囲外で発振する可能性もあります。

  • KD の値を大きくすると、制御システムは誤差項の変化に対する反応も大きくなるため、制御システム全体の応答速度は増加します。

  • 微分応答はノイズの影響を非常に受けやすいため、KD の値を小さくすることを推奨します。

  • ゼロでない値の KD を選択した場合、システムのノイズ耐性を向上させるために、値の大きい ATQ_D_THR を使用する必要があります。

PD ループ・パラメータの調整に関するガイドラインは、以下のとおりです。

  • KP = 1、KD = 0 に設定します。他のすべての PD ループ・パラメータは、それぞれのデフォルト値に設定する必要があります

  • アプリケーション固有の負荷プロファイルを適用します

  • モーターがストールした場合、KP、KD を増やし、モーターのストールが止まるまで ATQ_D_THR を下げます

  • モーターのストールが止まったときに、定負荷トルクで電流波形を観察します

  • 電流波形に発振がある場合は、ATQ_FRZ、ATQ_AVG、および ATQ_ERROR_TRUNCATE を増やします

  • ATQ_FRZ、ATQ_AVG、ATQ_ERROR_TRUNCATE の値が非常に大きいと、負荷過渡応答が悪化する可能性があるため、負荷過渡応答をもう一度確認し、PD 制御ループを安定させることを推奨します。

図 7-29 は、PD 制御ループ・パラメータを選択するフローチャートです。

GUID-20220606-SS0I-PQMZ-HK2W-LWXQBJL1QPLH-low.svg図 7-29 PD 制御ループ・パラメータの選択