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2010年12月10日 (金)

モータトルク不足の原因はダイオードか?

ずっと未解決のまま引きずっている、DCモータのトルク不足問題。昨日、仕事中に閃いてしまいました。トルク不足の原因は、モータドライバIC(L6203)の1番ピン、3番ピンにつながるダイオードにあるのでないかと。

そう考えたのには次の理由があります。

  • PWMで周波数チョッピングしなければ非常に大きなトルクを得られるので、モータドライバICそのものや、バッテリ、回路上の配線が流せる電流には問題無い。
  • チョッピングをするととたんにトルクが細くなる。
  • 宮田さんROBO-ONEテクニカルカンファレンスの資料のpage 22によると、PWM信号の立下りでコイルに溜まったエネルギを帰還させるルートが無いと、PWMのパルス幅を増やしても電流が増えないとのこと。このひげが出てる波形に見覚えがある。
  • モータドライバをFETで自作している人たちの書いた資料をみると、このようなエネルギをにがすためにショットキーバリアダイオードを入れるらしい。一般的はこのようなダイオードはフライホイールダイオードと呼ばれるらしい。
  • 自分で描いた回路図を見直してみると、確かにモータと並列にダイオードが入っている。でも、設計した時はこれが何のために入っているのか理解しておらず、L6203のデータシートのリファレンスをそのまま真似してダイオードを入れただけだった。
  • このダイオード(1N5401)は3A程度の電流が流せるらしい。どこだかやっぱりFETでモータドライバを自作している人のサイトで、フライホイールダイオードが熱くなるという話が書いてあった。結構電流が流れるようだ。
  • ん!! 今の回路に載っているダイオード、ちょっと小さかったような? 回路図では3Aくらい流せるダイオードを載せるように書いてあるのに、実装してあるダイオードは小信号用になってるぞ!!

そう考えると、今まで発生していた現象を矛盾なく説明できます。

12月いっぱい残業を目いっぱいやる予定なので、なかなかこちらに手が回りません。でも、なんとかこの問題を解決できそうなので、これだけは解決して、SI2010の発表にまにあわせたいと思います。

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