モータードライバ（2018ver.）の紹介

こんにちは．はましぎです．
モータードライバを作りました． いやぁ～，えっちですね．

DCモータを４つ独立して制御できます．
(実はまだ実装しただけで動かしたことが無い)

スペック，その他

• 外形100mm*100mm
• 定格電流30A
• 定格電圧35V　
• 1枚4500円

部品紹介

※部品名をクリックするとデータシートとか見れます
※値段は10個購入時の単価です

FET

NVMFD5C650NLT1G
右の2ずつ並んでるやつ
NchデュアルMOSFET． マウザーで170円
Vds:60V，Id:21A(Ta=25℃)，Ron:4.2mΩ(Vgs=10V)．コスパ良い． 入力容量も37nQ(Vgs=10V)と小さめなのも嬉しい． パッケージは5mm*6mm

ゲートドライバ

RT9625B-04
スイッチングレギュレータ用フルブリッジドライバ Digikeyで150円．ゲート容量に依存するが，500kHzとかいけるらしい．今度オシロで確認してみる．
横にあるのはコメ．
4mm*4mmと非常に小さいパッケージで省スペースだが，はんだ付けがきつい．
コメと同じくらいなのに16pinあるんだぞちくしょう．

電流センサ

ACS711KEXLT-31AB-T
Digikeyで172円．±31Aの電流センサ．主に電流リミットとして使用．
3mm*3mmと非常に小さく，できれば使いたくないけどコスパが良いので使う．
もはやコメより小さい．

マイコン

STM32F303CBT6
マウザーで511円．高い．
タイマーが沢山なので，相補PWMを４つ出して4つのモータを制御する．

アイソレータ

Si8642BA-B-IU
Digikeyで266円．
4チャンネル入り．磁気結合方式の高速通信用．485通信の絶縁をする．
SOICがでかくて嫌なのでQSOPパッケージを選択したら少し割高になった． なんかQSOPの方がかっこいいのでヨシ!

電流

上に30Aって書きましたが，ヒートシンク付けないと15Aくらいだと思われます．
まだ熱計算してないので何ともいえません．ありゃありゃ．

電圧

24Vに対応させるため，ゲートドライバの電源に12Vのリニアレギュレータを挿入しました．
100kHz 以上でスイッチングすると熱損失的に厳しいです．電源電圧を上げるともっと厳しいです．
レギュレータの耐圧的には一応35Vまで耐えられます． 損失Pdは
(電源電圧-12)×(スイッチング周波数×FET数×電荷)

で計算できますので，私の場合では電源24V，スイッチング周波数100kHzとすると

Pd=(24-12)×(100kHz×16×37nQ)≒0.7[W]

となります．上式の16はHブリッジが４つあるからです． NJM7812DL1A-TE1を見るとTa=25℃でPdが1Wまでですね．100kHzで24Vだと結構熱くなりそうです．ロボコンクラスのDCモータだと20kHz程度で十分ですので，大丈夫でしょう．小型のDCマクソンを制御しようとするとスイッチング周波数が高くなる傾向があるので熱くなりそうです．

コネクタ

XT60PWです．XT60のL字タイプです．コネクタの上面にモータの名前シールとか貼りやすそうです．
50円くらい．AliExpressとかでも売ってる．

絶縁

マイコン-ゲートドライバ間ではなく，マイコン-485トランシーバ間を絶縁しています. (写真のIC3の部分ですが，まだ届いてないです)
これによって，アイソレータの数を半分に減らす事ができます．
また，今までは小信号側の5V電源をマスタの基板から絶縁DCDCで作り出して各MDに送っていましたが，この構成だとモータ電源から取ることができるのでマスタ基板の5VDCDCの電源容量が大きくなくて済みます．
この構成のおかげで，ロボット1台あたり5000円くらい節約できるのではないでしょうか．

良い感じのMDが仕上がりましたが，万が一FETが燃えたら交換するのすごいめんどくさいですね．後輩たち使ってくれなさそう．もっと使いやすいように改良しよう．
あと，ブログ初めてMarkdown使って書きました．せっかく使ったのになぜか表組機能だけ使えません．なんで．

掛け声|効果|汎用性 |業者|値段|品質| |:--:|:--:|:--:| |P板.com|クソ高い|最高| |ユニクラフト|高い|最高だけどオプション少ない| |Elecrrow|易い|それなり|
↑表組にならない．なんで．

おわり

こんな感じの記事書いていきます．
誤りがあったら指摘してくださるとありがたいです． お疲れさまでした．