へのへのもへじのおもちゃ箱

見知らぬ地の鉄道模型で、今日を忘れるためのブログです。

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「モータードライバMP6513を試す」については、約1年ぶりになります。あるDCCデコーダでこのモータードライバの故障が疑われる事例があり、一週間ほど調べていました。

まずは、このドライバーの構造から、メーカーの資料で説明します。
イメージ 1
細かいことはかぶきますが、NチャンネルMOSとそれをドライブするためのチャージポンプ回路を内蔵していることが特徴です。

気になるのはMOSスイッチの寄生ダイオードは書いてあるものの、ハイサイドスイッチのドレインが電源(VCC)に接続されていないことです。ローサイドのソースはグランドに接続しているように不思議です。

想像するに過電流検知回路の一部が埋め込まれているのかもしれません。もしここで逆方向に電流が十分に流せなければ、スイッチオン→オフのタイミングでモーターコイルの逆起電力で電位が上昇、自己破壊してしう恐れがあります。

そこで再度測定しました。
以前は、
のとおり、KATO GM5をつかっていましたが、今回はさらに旧式のモーター FM5を利用、IN端子を手動(タクトスイッチ)で操作します。
なお、電源電圧自体が上昇しないように大き目の容量=120μFをつけています。動作電圧(Vcc)は15Vとしました。
イメージ 2
結果は、オシロの数値のとおり急峻にVccを最大45Vほどオーバーしています。つまり、ハイサイドスイッチから逆流したモーターの逆起電力が吸収されていないことがわかります。前回のGM5はリングバリスタがある程度吸収してくれていたのかもしれませんが、FM5はそれがないことも過電圧を大きくしている理由かもしれません。「ああ、やっぱり電源電圧を大きく超えたか」と思って5回ほどオン、オフを繰り返しているうちに、ドライバーが壊れました・・・なお、煙はでませんでした。

追記:
「過電圧が出るならフリーモードではなくブレーキモードにすればいいじゃない?」とのご意見もあるかもしれません。その場合は過電圧は発生しないとおもいますが、モーターには常に回生ブレーキがかかりdutyに対して速度がリニアにならないだけではなく、過電流によって素子を痛める場合があるかもしれません。

追記2:
故障したデコーダは、PWMオフ時にブレーキモードとする設計で、正常動作中はモーター端子電圧が電源電圧を超える現象は確認できませんでした。ただこの設計でも、DCC電源が断たれるとそもそも内部FETのゲートは0V付近でオンにできません。結果として過電圧が発生し、耐電圧破壊となりますね。以前、モータ端子電圧を電源でクランプすると動作が安定する挙動の説明が付きます。

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