目次 1. 製品概要 / 特長 P3 2. ブロック図 / 応用回路例 P4 3.IC 内部電圧 P S5VOUT 出力 3-2. 昇圧電圧 4. 入力 I/F P モード表 4-2. 入力 I/F 等価回路 4-3. セット / ホールドタイム 5. 位置制御 P10

Panasonic

ステッピングモータドライバ

目次

1.製品概要 / 特長

… … … P3

2.ブロック図 / 応用回路例

…P4

3.IC内部電圧

… … …P5-6

3-1.S5VOUT出力

3-2.昇圧電圧

4.入力I/F

… … … P7-9

4-1.モード表

4-2.入力I/F等価回路

4-3.セット/ホールドタイム

5.位置制御

… … … P10-16

5-1.初期位置

5-2.逆転

5-3-1.励磁切換1

5-3-2.励磁切換2

5-5.ENABLE仕様

6.トルク制御

… … …P17-18

6-1.電流設定式

6-2.Min-Duty

7.保護回路

… … …P19-22

7-1.減電圧保護

7-2.熱保護

7-3.地絡保護

7-4.地絡保護タイミング

8.発熱評価方法

… … …P23

9.パターンの注意事項

… … …P24-25

9-2.VM GND基板パターン注意事項

9-3.インターフェイス，モード切替端子

パターン注意事項

1.製品概要 / 特長

■製品概要

AN44067Aは，2ch H-ブリッジドライバICで，バイポーラ型ステッピングモータを1チップで制御できます。

2相励磁，ハーフステップ，1-2相励磁，W1-2相励磁，2W1-2相励磁の選択が可能です。

■特長

・マイクロステップ用デコーダ内蔵(2相励磁，ハーフステップ，1-2相励磁，W1-2相励磁，2W1-2相励磁)

外部クロック信号のみでステッピングモータを駆動可能

・内蔵CRによるPWM駆動 (PWM OFF期間3値選択可)

PWM OFF期間選択により最適なPWM駆動を実現

・Mix Decay対応 (Fast Decay比率を4値選択可)

Mix Decay制御によりモータ電流波形の精度向上

・減電圧検知内蔵

電源電圧が動作電圧範囲以下になると減電圧保護機能が動作し，モータ駆動出力を全相OFF

・熱保護機能内蔵

チップジャンクション温度が上昇し設定温度に到達すると，モータ駆動出力を全相OFF

・5 V(精度5%)電源内蔵の1電源仕様

5 V電源内蔵のため1電源の供給のみでモータの駆動が可能

・スタンバイ機能内蔵

スタンバイ機能動作でICの消費電流を低減

・Home Position機能内蔵

Home Position機能によりモータの位置検知が可能

・用途

ＰＰＣ、プリンタ，ファクシミリ、監視カメラ、医療機器、ロボット、ＡＴＭ、ＦＡ、各種家電製品等

・外形

放熱性2方向34ピン プラスチックSOパッケージ(SOPタイプ)

・構造

2.ブロック図/ 応用回路例

15 VPUMP ENABLE 19 6B O U T 2 8B O U T 1 DECAY2 20 DECAY1 21 12 AOUT 1 10 AOUT 2 S5VOUT 24 TJ M O N 3 PWMSW 33 TES T ST BY UVLO UVLO Gate Circuit VREF 23 R S Q 7 RCSB Gate Circuit 11 RCSA BLAN K OSC TS D BG 17 VM1 1V M 2 VM PWMSW PHA 28 DIR 32 ST 2 3 0 ST 3 2 9 R Q S ST 1 31 S5 VO U T AMP ST BY 22 DAC2 TE S T 2 5 27 GND 4G N D 地絡 保護 AOU T 1 AOU T 2 VM CHARGE PUMP BC1 13 BC2 14 地絡 保護 BOU T 1 BOU T 2 VM 1/10 1/10 DAC 1 Micro Step Decoder

入力I/F

保護回路

保護回路

保護回路

位置制御

内部電圧

昇圧電圧

入力I/F

入力I/F

M

0.01uF(50V) 0.01uF(50V) 0.1uF + -47uF (50V) 0.1uF (50V)

3-1.S5VOUT出力

スタンバイ時、S5VOUT出力はオフしている為、スタンバイ解除時に、立上り時間が必要です。

下図のS5VOUTの立上りスピードは、以下の外付け容量を付加した場合です。

■立上り40us(Typ)の外付け条件

・S5VOUT-GND間：0.1uF

※STBY解除→地絡検知動作まで、全相オフ時間は約140usです。この時間は、

S5VOUTの立上りスピード(外付け容量)が影響します。

・全相オフ時間：S5VOUT立上り時間+100us(Typ)

S5VOUT S5VOUTオン S5VOUTオフ モータ出力 _全相オフ 起動(ENABLE = "L"時) 全相オフ(ENABLE = "H"時) STBY 約140 us(Typ) "L" "H" 全相オフ

【スタンバイ解除時】

地絡検知 約5.5 us(Typ) 約40 us(Typ) S5VOUT立上り時間

3-2.昇圧電圧

スタンバイ時、昇圧回路はオフしている為、スタンバイ解除時に、立上り時間が必要です。

減電圧保護解除時も、スタンバイ時と同様に立ち上がり時間が必要です。

スタンバイ解除及び減電圧保護解除時に、

IC内部で自動的に約140us(Typ)の全相オフ時間を確保

します。

下図の昇圧電圧の立上りスピードは、以下の外付け容量を付加した場合です。

■立上り80us(Typ)の外付け条件

・BC1-2間：0.01uF

・VPUMP-GND間：0.01uF

・S5VOUT-GND間：0.1uF

外付け容量が大きい場合は、昇圧までの時間が全相オフ期間を越える場合があります。この時、ENABLE = L

状態でスタンバイ解除すると、ICが過剰に発熱する可能性があります。このような場合は、ENABLE = H状態で、

スタンバイを解除または減電圧保護を解除させ、昇圧電圧が十分に立ち上がって(推奨：200us以上)から

ENABLE = Lによる再起動

を推奨します。

起動(ENABLE = "L"時) 全相オフ(ENABLE = "H"時) VPUMP 昇圧オン 昇圧オフ モータ出力 _全相オフ STBY 約140 us(Typ) "L" "H" 全相オフ

【スタンバイ解除時】

地絡検知 約5.5 us(Typ) 約80 us(Typ) "L" "H" ENABLE 推奨：200 us以上

4-1.モード表

－ H H L L － ST1 － H L H L － ST2 出力OFF － － H Halfステップ駆動 (8ステップ シーケンス) L L/H L L/H L/H L/H L/H DIR L L L L ENABLE W1-2相駆動 (16ステップ シーケンス) L 2W1-2相駆動 (32ステップ シーケンス) H 1-2相励磁駆動 (8ステップ シーケンス) L L ST3 2相励磁駆動 (4ステップ シーケンス) 出力励磁モード ・DIR=L⇒B相90度遅れ：対A相 ・DIR=H⇒B相90度進み：対A相 OFF ON H H L － ENABLE H L STBY ON ON OFF OFF 出力トランジスタ 制御系/昇圧回路 8.8us H 15.2us 28.0us PWM周期 L M PWMSW Fast 50% L H H H L DECAY2 Slow Decay L Fast 25% L H DECAY1 Fast 100% Decay 制御

表１ 励磁方式

表２ スタンバイ／ＥＮＡＢＬＥ制御方式

表３ PWMSW(OFF期間)

表４ Decay方式

Home Position出力 H テスト出力 VBEモニタ TJMON L M TEST

表5 TEST

4-2.入力I/F等価回路

入力I/Fの端子等価回路を下図に示します。

19 ENABLE 20 DECAY2 21 DECAY1 28 PHA 29 ST3 30 ST2 31 ST1 32 DIR 4k 100k 22 STBY 68k 32k 100k 4k 25 TEST 60k 4k 140k 33 PWMSW 23 VREF 4k _4k S5VOUT (Pin24) Diode Ground

4-3.セット/ホールドタイム

A

_B

C

D

PHA（CLK）

DIR

PHA（CLK）の最小パルス幅(High / Low)、DIRとのセット/ホールドタイムは、下記の通りです。

5 us以上

PHA入力最小パルス幅(High)

A

5 us以上

PHA入力最小パルス幅(Low)

B

DIRホールドタイム

DIRセットタイム

内容

時間

期間

2 us以上

D

2 us以上

C

5-1-1.初期位置

電源立上げ/下げ時 、 スタンバイ動作/解除時の初期位置仕様

11.25° 22.5° 45° 45° 45° 次ステップ 初期電気角 (通電あり) 励磁モード ０° 1-2相（8Step） ０° W1-2相（16Step） ０° 2W1-2相（32Step） ０° Half-Step（8Step） -45° Full（4step） ←電源立下げ時／スタンバイ時のモータ電流は０となります ←電源立上げ時／スタンバイ解除時のモータ電流の 初期位置は励磁モード毎に固定されます。 各励磁モード毎の初期位置は左下表の通りです AOUT1電流 BOUT1電流 「０°」→ Half step/1-2/W1-2 /2W1-2相初期位置 「‐45°」→ Full-step初期位置 正転 逆転 正転 逆転 表 各励磁モードの初期位置(正転時) A-ch. モータ電流 電源VM/ スタンバイ B-ch. モータ電流 CLK 電源立上げ後、モータ電流は 励磁モード毎の初期位置となる モータ電流：０ 200usec以上 +100% -100% +100% -100% ex.1-2相励磁

AOUT1 電流 １CLK立上 W1-2相励磁 １CLK立上 2W1-2相励磁 １CLK立上 1-2相励磁 BOUT1 電流 初期位置1 １CLK立上 2相 / Half励磁 初期位置2 A-ch. モータ電流 200usec以上 STBY ←CLK入力 STBY解除後200usec以上経過してからCLK入力願います ■励磁：Half～2W1-2相の場合 ←初期状態：STBY解除後、約140us後に AOUT1電流＝0% BOUT1電流＝-100% のステップにホールドされます。 その後PHAの立上にてスタートします。 ■2相励磁の場合 STBY解除後、約140us後に AOUT1電流=-100% BOUT1電流=-100% のステップにホールドされます。 その後PHAの立上にてスタートします。 B-ch. モータ電流 1CLK立上 ※各励磁での初期位置は下記の通りです。 Half～2W1-2相 => 初期位置1 2相励磁 => 初期位置2 PHA （CLK）

正転動作 (正転時：DIR = Low)

スタンバイ解除後、 モータ電流を流し、 初期位置にホールドします。 約140usec

5-1-2初期位置詳細説明1

+100% +100% -100%

AOUT1 電流 １CLK立上 W1-2相励磁 １CLK立上 2W1-2相励磁 １CLK立上 1-2相励磁 BOUT1 電流 初期位置1 １CLK立上 2相励磁 １CLK立上 Half励磁 初期位置2 A-ch. モータ電流 200usec以上 STBY B-ch. モータ電流 1CLK立上 PHA （CLK） ※各励磁での初期位置は下記の通りです。 Half～2W1-2相 => 初期位置1 2相励磁 => 初期位置2

逆転動作 (逆転時：DIR = High)

←CLK入力 STBY解除後200usec以上経過してからCLK入力願います ■励磁：Half～2W1-2相の場合 ←初期状態：STBY解除後、約140us後に AOUT1電流＝0% BOUT1電流＝-100% のステップにホールドされます。 その後PHAの立上にてスタートします。 ■2相励磁の場合 STBY解除後、約140us後に AOUT1電流=-100% BOUT1電流=-100% のステップにホールドされます。 その後PHAの立上にてスタートします。 スタンバイ解除後、 モータ電流を流し、 初期位置にホールドします。 約140usec

5-1-3初期位置詳細説明2

+100% -100% +100% -100%

5-2.逆転

（例）1-2相励磁時タイミングチャート

VPHA A-ch. モータ電流 B-ch. モータ電流 DIR A-ch. DAC出力 B-ch. DAC出力 A-ch. Phase B-ch. Phase

回転方向切替え時、切替え前のステートを保持し連続動作します。

5 6 7 6 7 6 5 4

5-3-1.励磁切換1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 1 IAOUT1 IBOUT1 CLK 2W1-2相 W1-2相 1-2相 2相 Home Position IAOUT1 IBOUT1 IAOUT1 IBOUT1 IAOUT1 IBOUT1

励磁方式の切換時には、切換前の位置を保持できません。

下図の各ステート1-32に対応し、モータ位置が変化します。

5-3-2.励磁切換2

–100%

–100%

2相励磁

–100%

0%

1-2相励磁

–100%

0%

Halfステッ

プ

–100%

–100%

B相電流

0%

0%

A相電流

2W1-2相励

磁

W1-2相励

磁

表 Home Position = “Low”時、各励磁モードの出力電流

励磁方式の切換時には、切換前の位置を保持できません。

ただし、Home PositionがLowとなっているタイミングでは、以下の様になります。

■切換り前後の励磁方式が、どちらも

2相励磁以外

の場合

モータの位置ズレはありません。

■切換前後の励磁方式のどちらかが、

2相励磁

の場合

モータの位置ズレを、電気角±45度以内

とすることが出来ます。

Home Position信号を利用する場合、以下の端子処理が必要です。

・TEST端子にHigh電圧(4V以上)を入力

・TJMON端子を電源(6V以下)へプルアップ

TJMON

3

V

AN44067

5-5.ENABLE仕様

PHA （CLK） A-ch. モータ電流 例 1-2相励磁 ENABLE A-ch. モータ電流 ENABLE ←CLKを停止しない場合 ENABLE：Highで全出力OFFし、電流ゼロとなります。 ENABLE：Lowに 戻すと、CLK入力によって進行した 電流が出力されます。 ←CLKを停止した場合 ENABLE：Highで全出力OFFし、電流ゼロとなります。 ENABLE：Lowに 戻し、CLK再入力によって保持された 電流が出力されます PHA （CLK） 7 8 1 2 1 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 8 ステート「６」で停止も、 ENABLE:H⇒L後、ステート「３」よりスタート 1 2 3 4 5 6 6 7 8 1 2 ステート「６」で停止で、 ENABLE:H⇒L後、同じステート「６」よりスタート

ENABLE=H時も、PHA端子はCLK信号を受け付けます。

停止した位置からモータを再動作させたい場合、PHA端子への入力を停止してください。

6-1.電流設定式

本ICでは、モータに流す設定電流値(100%時) は、電流を検出するための検出抵抗（Rcs）と

基準電圧（VREF）を設定することで、決定できます。

Rcs

1

10

1

×

×

=

VREF

I

_PEAK

・例えば、VREF=2.0Vにおいて、Ipeak=1.0Aを設定したい場合

上記計算式から

として下さい。

)

(

20

.

0

1.0(A)

1

)

(

0

.

2

10

1

Ω

=

×

×

=

V

Rcs

【注意事項】

VREF端子がオープンの場合、入力が不定となり、VREF電圧が上昇し、大電流が流れる可能性

がありますので、VREF端子がオープンでのご使用は避けてください。

6-2.Min-Duty

・本ICでは、PWMによる電流制御の方式を採用しています。

設定電流は、チョッピングのON-Dutyによって決定されますが、ノイズによる電流誤検出を防ぐため、

パルスブランキングタイム（強制ON時間：Typ値=0.7us）を設けております。

・電流制御の最小値は、パルスブランキングタイムとPWM周期の関係で決定される

ON-Duty（Min-Duty）によって制限されます

・このため、VREF=0Vと設定した際においても、電流値をゼロとすることができません。

T_B 設定電流A 設定電流C 最小電流値 f_PWM:PWM周波数 TON：チョッピングON時間 TB :パルスブランキングタイム(Typ値＝0.7us) 設定電流B 1 f_PWM 1 f_PWM 1 f_PWM T_ONA T_ONB

※上図において、設定電流A,BではON-Duty＞Min-Dutyであるため、電流は正常に制御されますが

設定電流CではMin-Dutyに達するため、電流が制限されます

7-1.減電圧保護

VM：24V→0V 閾値（V2）＝7.9V (Typ値)

VM：0V→24V 閾値（V1）＝8.7V (Typ値)

強制的に出力全相OFFとなるのは、

・電源立上：0V～8.7V

・電源立下：7.9V以下

の場合です。

本ICでは、電源の減電圧保護回路を搭載しています。

減電圧検知時、モータ出力端子は全てOFFします。

減電圧保護動作

VM

減電圧検知信号

V1=8.7V

V2=7.9V

Vhys

L：減電圧検知 H：減電圧解除

7-2.熱保護

昇温 閾値（TSD_ON）＝150℃

(Typ値)

降温 閾値（TSD_OFF）＝110℃ (Typ値)

強制的に出力全相OFFとなるのは、

・150℃以上

の場合で、チップ温度が

・110℃以下

となると、復帰します

また、検知後ラッチしていませんので、場合によっては、

出力全相OFF→復帰→出力全相OFF →復帰→・・・・

と繰り返す動作になります。

本ICでは、熱保護(TSD)回路を搭載しています。

熱保護動作時、モータ出力端子は全てOFFします。

Temp 過熱検知信号 TSD_ON TSD_OFF hys L：熱保護動作 H：熱保護解除

熱保護動作

7-3.地絡保護

本ICでは、地絡保護回路を搭載しています。

地絡保護動作時、モータ出力端子は全てOFFします。

地絡検知動作時、Ach, Bch共、上側パワーTrがONします。

この時、VM-モータ出力間の差電圧が閾値以上の場合、出

力全相OFFにラッチします。

地絡検知閾値：7V

(VM-出力間差電圧)

検知後のラッチ解除は、STBY端子に一旦Low電圧を入力

するか、VM電圧を一旦OFFさせて、ICを再起動させて下さ

い。

ただし、地絡保護回路は、セットの保護及び保証をしたもの

ではありません。よって、本回路機能を利用したセットの保護

設計はしないで下さい。また、デバイスの安全動作領域や最

大定格を瞬時に超えるような場合は、地絡保護機能が働く前

に、ICが破壊することがありますので、ご注意ください。

ON ON OFF OFF M

V

V

VM OUT1 OUT2

地絡検知動作

7-4.地絡検知タイミング

モータ出力 スタンバイ スタンバイ 全相オフ 起動(ENABLE = "L"時) 全相オフ(ENABLE = "H"時) STBY 約140 us(Typ) "L" "H" 全相オフ

【スタンバイ解除時】

スタンバイ解除 地絡検知 約5.5 us(Typ) モータ出力 全相オフ 再起動(ENABLE = "L"時) 全相オフ(ENABLE = "H"時) VM 約140 us(Typ) "L" "H" 全相オフ (減電圧保護)

【減電圧保護解除時】

地絡検知 約5.5 us(Typ) モータ出力 全相オフ 再起動(ENABLE = "L"時) 全相オフ(ENABLE = "H"時) 加熱検知信号 約140 us(Typ) "L" "H" 全相オフ (熱保護)

【熱保護解除時】

地絡検知 約5.5 us(Typ)

前項の地絡検知動作は、下記の

3つのタイミング

で行います。

地絡保護回路は、左記のタイミング

経過後は、動作しません。

本ICでは、チップ温度測定用の端子(TJMON端子)を用

意しています。下図を参考に、ICのChip温度を推定する

ことが可能です。

評価方法

左図の測定を行う場合、TJMON端子はOPENとし、TEST端

子に、Low電圧(0.6V以下)を入力して下さい。

また、サンプルによるバラツキがあるため、

Chip温度は、モータ動作前のTJMON電圧とモータ動作後の

TJMON電圧の差分から計算します。

注意点

・⊿VBEの測定によるChip温度の推定は、多少の誤差が

生じる可能性がありますので、熱設計について、十分な評

価とマージンを持った設計を実施してください。

ディレーティング推奨値：最大定格の70%～80%

8.発熱評価方法

Temp[℃] VBE[V] ⊿VBE / ⊿temp = -1.86 [mV / ℃] 150 約0.47 0 VBEの温度特性 3 1 2 10 86 . 1 ) ( ) ( − × − =V t V t Temp BE BE

TJMON

3

V

AN44067

47uF 0.1uF 0.1uF RCSA RCSB TJMON 1 VM2 BOUT2 BC1 N.C. ST3 N.C. AOUT1 PWMSW DIR _GND VREF S5VOUT VM1 BC2 ST1 ST2 BOUT1 PHA 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 23 22 21 20 19 18 30 29 28 27 26 25 24 32 31 STBY

AOUT2 RCSA VPUMP

RCSB GND NC 17 ENABLE 33 34 GND N.C. DECAY2 DECAY1 GND _TEST N.C.

放熱GNDパターン

放熱性確保の為、放熱GNDﾊﾟﾀｰﾝは出来るだけ広く設計願います １点GND

下記太線のGND,VMパターンは、極力

短く、太く(ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽを低く)設計願います。

9-1. GND，VM基板パターン注意事項

S5VOUT-GND間容量の GNDは、27pinのGNDに 出来るだけパターンを短く 設計願います。

GND

VM

9-2. インターフェイス，モード切替端子パターン注意事項

1．インターフェイス端子

ENABLE，PHA，DIRAB，ST1，ST2，ST3，STBY

につきましては、モータ出力端子とのクロストークが無きようパターン設計に

ついて十分ご配慮お願いします。

尚、インターフェイスとして使用せず、電位を固定される場合は、GNDショート若しくは

S5VOUTにショート願います（STBY端子を除く）。

2．モード設定端子

・DECAY1，DECAY2，TEST端子につきましてモードの設定は、GNDとショート若しくは

S5VOUTとショート願います。

・PWMSWにつきましてモードの設定は、H/L/Mの３値入力設定となっております。

Ｌ設定はＧＮＤとショート、H設定はＳ５ＶＯＵＴとショート，Ｍ設定はｏｐｅｎでの

設定でありますが、ｏｐｅｎ設定ではノイズで誤動作する可能性がありますので、

PWMSW－GND間に外付け容量0.01uF以上を配置願います。

管理に関する法令を遵守してください。 (2) 本書に記載の技術情報は、製品の代表特性および応用回路例などを示したものであり、それをもってパナソニック株 式会社または他社の知的財産権もしくはその他の権利の許諾を意味するものではありません。したがって、上記技術情 報のご使用に起因して第三者所有の権利にかかわる問題が発生した場合、当社はその責任を負うものではありません。 (3) 本書に記載の製品は、一般用途(事務機器、通信機器、計測機器、家電製品など)および本書に個別に記載されている 用途に使用されることを意図しております。 特別な品質、信頼性が要求され、その故障や誤動作が直接人命を脅かしたり、人体に危害を及ぼす恐れのある用途 − 特定用途(航空・宇宙用、輸送機器、交通信号機器、燃焼機器、生命維持装置、安全装置など)へのご使用をお考え のお客様は、事前に当社営業窓口までご相談願います。ご相談なく使用されたことにより発生した損害などについては 責任を負いかねますのでご了承ください。 (4) 本書に記載の製品および製品仕様は、改良などのために予告なく変更する場合がありますのでご了承ください。した がって、最終的な設計、ご購入、ご使用に際しましては、事前に最新の製品規格書または仕様書をお求め願い、ご確認 ください。 (5) 設計に際しては、絶対最大定格、動作保証条件(動作電源電圧、動作環境等)の範囲内でご使用いただきますようお願 いいたします。特に絶対最大定格に対しては、電源投入および遮断時、各種モード切替時などの過渡状態においても、 超えることのないように十分なご検討をお願いいたします。保証値を超えてご使用された場合、その後に発生した機器 の故障、欠陥については当社として責任を負いません。 また、保証値内のご使用であっても、半導体製品について通常予測される故障発生率、故障モードをご考慮の上、当 社製品の動作が原因でご使用機器が人身事故、火災事故、社会的な損害などを生じさせない冗長設計、延焼対策設計、 誤動作防止設計などの システム上の対策を講じていただきますようお願いいたします。 (6) 製品取扱い時、実装時およびお客様の工程内における外的要因（ESD、EOS、熱的ストレス、機械的ストレス）による 故障や特性変動を防止するために、使用上の注意事項の記載内容を守ってご使用ください。 また、防湿包装を必要とする製品は、保存期間、開封後の放置時間など、個々の仕様書取り交わしの折に取り決めた 条件を守ってご使用ください。 (7) 本書の一部または全部を当社の文書による承諾なしに、転載または複製することを堅くお断りいたします。 20100202