FETモジュール MP4212を使用したモータドライバ

Nch MOS FETとPch MOS FETで構成するモータドライバ

PICなどのマイコンの入出力ポートの最大定格電流は20mA程度であるため,マイコンの制御信号を直接使用して直接モータを回転させることはできません. ゆえに,マイコンの制御信号でモータの回転を制御するためには,何らかの制御信号の増幅回路が必要となります.これが一般にモータドライバと呼ばれている回路です. 本ページでは,FETを使用してモータドライバを構成した例を紹介したいと思います.

ここでは詳細な回路動作などの説明は割愛して,とりあえず動くモノを作ることに重点を置きました. ここで紹介する回路は最大定格電圧12Vの鉄道模型(Nゲージ)のモータ制御のために製作したものですので,大抵の小型モータであれば制御することが可能だと思います.

ホビー用途のHブリッジ回路製作に最適!FETモジュール MP4212

FETでHブリッジ回路を構成しようとした場合,最低でも4個のFETが必要になります. 今回は極力部品点数を少なく,比較的簡単に製作できる設計にしたかったので,東芝のFETモジュール MP4212を採用することにしました. MP4212には,NchとPchのFETが各2個ずつ合計4個のFETがパッケージされており,Hブリッジ回路の構成に適していると思います. 小型のパッケージですが,比較的大電力を高速にスイッチングできるほか,4Vからの駆動に対応しており,ホビー用途には嬉しい仕様ではないかと思います. MP4212のデータシートはインターネット上からダウンロードできます.

参考文献

モータドライバの設計・製作にあたり,下記のWebページを参考にさせていただきました. リンク先では一般的なFETを4個使用してモータドライバを構成されていますが,これをMP4212に置き換えることにしました.

参考資料: 舞鶴工業高等専門学校 電子制御工学科 町田秀和研究室 | 各種DCモータドライバ回路集

回路

回路図

回路図を下に示します.部品点数も少なく,実装面積をコンパクトに収めることができそうです. 電源電圧は12Vで,マイコンからの制御信号の電圧は5Vを想定しています. 信号線は2本で,「正転」,「逆転」,「ブレーキ」の3動作を実現できます. この回路ではモータの2端子が開放状態になることがありませんので,「ストップ(フリー)」の動作はできません.

使用部品

下表に使用部品の一覧を示します.参考単価をクリックすると,秋月電子通商,共立エレショップまたはマルツパーツ館のページに飛びます. コネクタ類は,モータドライバの使用用途に応じて各自で変更してください.

使用部品表
番号 部品名 型番 数量 参考価格
R1, R2 炭素皮膜抵抗 各社 1/4W 330Ω 2 1円
R3 - R6 炭素皮膜抵抗 各社 1/4W 10Ω 4 1円
C1, C2 積層セラミック
コンデンサ
村田製作所 50V 0.1µF 1 10円
U1, U2 フォトカプラ 東芝 TLP250 2 150円
D1 - D4 ファストリカバリ
ダイオード
PANJIT ER504 4 35円
Q1 - Q4 FETモジュール 東芝 MP4212 1 250円
基板 サンハヤト 銅張積層板 17 1 572円
ICソケット 各社 丸ピン DIP 8ピン 2 15円
XAコネクタ JST XAコネクタ ベース付ポスト サイド型 4P 1 104円
XAコネクタ JST XAコネクタ ベース付ポスト サイド型 2P 1 64円
ピンヘッダ 各社 I型 1列40ピン 1 40円

完成

PWMによるモータの回転速度制御との相性も良く,約20kHzという高速なPWM信号でもスムースにモータの回転速度を変化させることが可能でした. 20KHz付近になると可聴域の上限に近いので,モータの動作音は大変静かに感じられます.