ロームのモータ・ドライバ BD6211の入手
TA7291のモータ・ドライバは損失が大きいので低消費電力のHブリッジのモータ・ドライバを探していましたら、ロームのBD62シリーズが従来のモータ・ドライバより低電圧、低消費電力になっているようなので入手方法がないか探していました。
スイッチサイエンスでこのデバイスを使用した基板を開発中
スイッチサイエンスのおまけのページで、ロームのドライバによるモータ・ドライバを開発中との記事がありました。その上、試作の基板の提供のアナウンスがありましたので、応募しましたら幸運にも一つ送ってもらうことができました。
次に示すように、小さな基板にチップとコンデンサがはんだ付けされています。ピン・ヘッダはこちらで用意したものです。
ロームのモータ・ドライバ BD6211の定格
ロームのモータ・ドライバBD6211の最大定格を、まず確認します。
BD6211のモータ駆動のための出力電流の絶対最大定格は1Aとなります。BD6212の場合はこの出力電流の絶対最大定格は2Aまでと強化されています。しかしこの出力電流の絶対最大定格の値はICの温度上昇が規定の範囲内の場合で、周囲の温度や放熱の状態によってはこれ以下の値になります。
Rohm BD62xxFのPWM制御
BD62シリーズはモータの回転方向の制御のほかに、PWMによるモータの回転数の制御もできます。このPWMのベース周波数は、20kHzから100kHzの範囲です。Arduinoのマイコン・ボードのアナログ出力はPWMで出力されています。利用できないか仕様を比較すると、ArduinoのPWMの出力のベース周波数は500Hzで仕様がマッチしませんでした。
PICのPWM制御はこの周波数をカバーしているので、PICを使用しての制御では問題ありません。Arduinoの場合もArduinoのマイコン・ボードに使用されているマイコンチップのAVRでもカバーしていますが、Arduinoとしての標準機能では範囲外なだけです。当面Aruduinoでテストを想定していますので、Vref入力によるPWM制御を想定します。
PWM制御のため速度制御をしても損失が少ない
下のオシロスコープの画面は、Vrefに0.5Vの電圧を加えたときのモータの駆動電圧OUT2を調べたものです。罫線のメモリの1目盛分が1Vとなっていて、その間を5等分した目盛、1目盛が0.2Vとなっています。緑色のラインがVrefの電圧で、この表示では0.5Vの値です。
BD6211をArduinoに接続するための条件
今回モータは、安価で入手しやすいマブチモーターのFA-130-RAを使用することとします。このモータを使用するため電源電圧の上限は、3Vと多くても3.3V以下を想定します。
モータの電源とBD6211Fの電源は共通になります。
BD6211のArefの制御信号をArduinoで作る
BD6211の速度制御は、回転方向を制御する制御端子でPWMにより行うことができます。この端子に加えるパルスは20kHzから100kHzの周波数となります。しかし、このモータ・コントローラの制御に使用を予定しているArduinoは、アナログ出力で出力されるPWMの基本周波数がおおよそ490Hzとなります。そのため、BD6211のPWMの制御信号としては周波数が低すぎて使えません。
そのため、BD6211の回転数の制御はBD6211のAref端子に可変の電圧を加えることにします。その可変の電圧としてArduinoのアナログ出力を利用します。
Arduinoのアナログ出力
まず、490Hzの基本周波数のデューティ比1/255から254/255まで変化させたパルスをLTspiceで作ってみます。LTspiceのBV（Arbitrary behavioral voltage source）と呼ばれる汎用の電圧源で作成した結果のうち、0.21/2 約10％のデューティ比のパルスのシミュレーション結果です。
前回、PWM出力のデューティ比の変動をC-Rによる積分回路で電圧の変動に変換しました。その際、パルスの立ち上がり、立ち下がりの時間をデフォルトの設定にしておきました。そのためPWMのパルスのデューティ比を100％にして5Vの出力になるはずものが4.64Vになっていました。
パルスの立ち上がり時間、立ち下がり時間を1μsにしてシミュレーションした結果を次に示します。
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