circuit simulation of motor drive circuit using pspice

モータ・ドライバ ICのアプリケーション回路シミュレーション

デザインキットのロードマップ

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CYBERNET EDA Forum 2008

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R S B 7 . 5 o h m

L 21 . 5 6 2 m H

I C = - 0 . 5 A

1

2

V 50 s1 0 n s0 V5 V

0

V _ R E F BD C = 1 . 2 5

C v r e f B1 u F

0

0

0V _ R E F A

D C = 1 . 2 5

C v r e f a1 u F

L 1

1 . 5 6 2 m HI C = 0 A

12

R S A7 . 5 o h m

0

R R S A0 . 5R R S B0 . 5

0

V M2 4 V d c C V M

1 0 0 u F

00

0 0

V D5 V d c

C 11 0 u F

0 0

R o s c 3 . 6 k

C o s c 5 6 0 p F

0

0

U 1

T B 6 2 2 0 6 F G

C C P 1 = 0 . 2 2 U FC C P 2 = 0 . 0 2 2 U F

C O S C = 5 6 0 P F

V M = 2 4R N F A = 1 0 0 m VR N F B = 1 0 0 m V

R O S C = 3 . 6 K

F I N

C RV D DV R E F _ AV R E F _ BR S _ B

R S _ AV MC C P _ CC C P _ BC C P _ A S T A N D B Y

O U T _ A 1P H A S E _ AP H A S E _ B

O U T _ A

O U T _ BE N A B L E _ AE N A B L E _ B

O U T _ B 1T O R Q U E

C c c p _ 10 . 2 2 u F

C c c p _ 20 . 0 2 2 u F

V

I

V _ P H A S E _ A

T D = 0

T F = { t f p h a s e }P W = { p w p h a s e }P E R = { t p h a s e }

V 1 = 0

T R = { t r p h a s e }

V 2 = 5 V

V _ P H A S E _ B

T D = { t p h a s e / 4 }

T F = { t f p h a s e }P W = { p w p h a s e }P E R = { t p h a s e }

V 1 = 5 V

T R = { t r p h a s e }

V 2 = 0

TB62206FG(東芝セミコンダクター社 )

Phase current is simulated at fchop=100kHz to predict motor current ripple.

ステッピングモータ

キー・デバイス (IC)TB62206FG




TB62206F/FG BiCD PWM 2-Phase Bipolar Stepping Motor Driver




TB62206FG(東芝セミコンダクター社 )



Device Feature:

• Input logic to drive Bipolar Step Motor

• Internal OSC

• Current Level Set

• Mixed Decay Control

• Charge Pump Unit

• H-Bridge Output

• Protection Unit




Datasheet Diagram

Simulation Result

Ti me

40 0u s 40 2 u s 40 4u s 4 0 6us 408 us 4 10 u s 4 12 us 4 14 us 4 16u s 41 8u s 4 20 usI ( VL A)

45 0 mA

50 0 mA

55 0 mAV( OSC)

SEL >>

MIXED DECAY MODE Waveform (current waveform)

モータ・ドライバ IC のアプリケーション回路シミュレーション



Ti me

2 . 0 ms 4 . 0 ms0 . 1 ms1 I ( U1 : OUT_ A1 ) 2 V( U1 : PHASE_ A) 3 V( V_ PHASE_ B: +)

- 1 . 0 A

- 0 . 5 A

0 A

0 . 5 A

1 . 0 A

1 . 5 A

2 . 0 A

2 . 5 A

3 . 0 A1

2

- 2 0 V

0 V

2 0 V3

>>

Input Control Signal Phase (A)

Input Control Signal Phase (B)

Motor Phase Current

Current Ripple

Phase Input vs. Phase Output Current ( 250Hz Phase Frequency )




Motor Phase Current (Ripple)

Output V(A)

Output V(A\)

T i me

210 us 211 us 21 2u s 213u s 214 us 21 5us 21 6us 2 17us 2 18us 21 9us1 V( X_ U1 . I OUT_ A1) 2 V( U1 : OUT_ A1) V( U1 : OUT_ A)

- 1 00 mV

0V

10 0mV

20 0mV

30 0mV

40 0mV

50 0mV

60 0mV

70 0mV1

>>- 10V

0 V

1 0V

2 0V

3 0V

4 0V

5 0V

6 0V

7 0V2

MIXED DECAY MODE Current Waveform




Ccp1 Pin Voltage

STANDBY Input Signal

Ti me

0s 0 . 1 ms 0 . 2 ms 0 . 3ms 0. 4 ms 0 . 5ms 0. 6ms 0 . 7 ms 0 . 8 ms 0 . 9 msV( Cc p _ A) V( STANDBY)

0V

5V

10 V

15 V

20 V

25 V

30 V

35 V

40 V

Charge Pump Rise Time




Ti me1 I ( U1 : OUT_ A1 ) 2 I ( U1 : OUT_ B1 )

- 2 . 0 0A

- 1 . 0 0A

0 A

0. 7 5 A1

SEL >>

0 A

1 . 0 0 A

2 . 0 0 A

- 0 . 7 5 A

2

SEL >>

1 V( U1 : ENABLE_ A) 2 V( U1 : ENABL E_ B)- 1 0V

- 5 V

0 V

5 V1

>>0 V

5 V

1 0 V

1 5 V2

1 V( U1 : PHASE_ A) 2 V( U1 : PHASE_ B)- 1 0V

- 5 V

0 V

5 V1

>>0 V

5 V

1 0 V

1 5 V2

Simulation Explore Rate of Current Change

Simulation Result

Half Step Control Signal




0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05

Frequency(Hz)

Ls

(H)

Ls

Phase Inductance (Ls) is selected at phase frequency 100kHzLs = 2.315mH

Phase Inductnace (Ls) vs. Frequency ( ステッピング・モーター )




Motor coil is modeled from an inductor series with resistor. Model parameters are extracted to fit characteristics around chopping frequency (100kHz).Ls=2.315mH, Rs=8.7ohm

Phase Inductor model (100k-1MHz)


Agilent 4294A



Phase Signal Input

Current Probe

TB62206FG

Bipolar Stepping Motor

Motor Phase Current

Recommended Application Circuit Bench Test (Bread Board Circuit)




Measured result show the ripple current

Ripple Current Magnitude

Output V(A)

Motor Phase Current

Output V(A\)

Snap Current

Measured result: Mixed Decay Mode ripple current



The result show how model simulate Ripple Current Magnitude at fchop is approximately 100kHz.

Ripple Current Magnitude

Ti me

21 0u s 2 1 1u s 2 1 2u s 21 3u s 21 4u s 2 1 5 us 21 6u s 21 7u s 21 8 us 21 9u s1 V( X_ U1 . I OUT_ A1 ) 2 V( U1 : OUT_ A1) V( U1 : OUT_ A)

- 1 00 mV

0 V

1 00 mV

2 00 mV

3 00 mV

4 00 mV

5 00 mV

6 00 mV

7 00 mV1

>>- 10 V

0 V

10 V

20 V

30 V

40 V

50 V

60 V

70 V2 Motor Phase

Current: V(X_U1.IOUT_A1)

Output V(A\):V(U1:OUT_A1)

Output V(A): V(U1:OUT_A)

Snap Current

Simulated result: (the chopping frequency is approximately 100kHz)




デザインキット

スパイスモデル、シミュレーションデータ、解説書がセットになったデザインキットです。各回路方式ごとにご提供しております。ご購入したその日からシミュレーションを実施する事が出来ます。

お客様の用途に合わせた回路方式のデザインキットもご提供可能です。

Forward CouplingConverter(FCC回路 )

Ringing Choke Converter(RCC回路 )

低損失リニアレギュレータ高精度リニアレギュレータ




フェーズ 1【 2008年 4月よりご提供】マイクロコントローラ ICのアプリケーション回路モータ・ドライバ ICのアプリケーション回路

フェーズ 2【 2008年 5月より順次ご提供】インバータ回路方式 (25回路方式 )

絶縁方式 1※ 発振方式回路方式スイッチング素子数 2※ 備考降圧チョッパ BUCK STEP- DOWN、昇圧チョッパ BOOST STEP- UP、昇降圧チョッパ BUCK- BOOSTフライバック ON- OFF型フォワード ON- ON型プッシュプルハーフブリッジフルブリッジ

リンギングチョーク一石式 RCCロイヤージェンセン

絶縁

非絶縁一石式

多石式

多石式

他励

自励

※1非絶縁型：入力と出力が絶縁されていない方式。入力と出力の一端が共通接続されている。絶縁型：入力と出力がトランスを介して絶縁された方式※2一石型：スイッチング素子が一素子多石型：複数のスイッチング素子　 ex.フルブリッジ： 4素子All Rights Reserved copyright (C) Bee Technologies Inc. 2008



フェーズ 2インバータ回路方式 (25回路方式 )

前スライドに示すタイプのようにインダクタのエネルギーの蓄積、放出を制御する方式とは別に、その他の方式としてコンデンサのエネルギーの蓄積と放出を制御するSEPIC、 CUK、 ZETAコンバータがある。これらは基本的に上記分類で他励、一石、非絶縁方式に分類され、絶縁はトランスを介して実現可能であります。

特殊な方式として電流型（ Current-Fed）コンバータと呼ばれる方式があります。


お問合わせ先 )[email protected]

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【本社】株式会社ビー・テクノロジー〒 105-0012　東京都港区芝大門一丁目 5番 3号大門梅澤ビル 3階代表電話 : 03-5401-3851設立日 :2002年 9月 10日資本金 :8,830 万円 (資本準備金 :1,500万円 )【子会社】Bee Technologies Corporation (アメリカ )Siam Bee Technologies Co.,Ltd. (タイランド )

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