STが3相モータ向けゲートドライバの新製品を発表　低消費電力と設計簡素化を両立

この半導体ニュースのまとめ

・STが3相ブラシレスモータ向けゲートドライバ「STDRIVE102」シリーズを拡充
・SPI設定やアナログ前段集積により設計簡素化と高効率化を両立
・50nAの低スタンバイ電流でバッテリ駆動機器の長時間動作に対応

欧州半導体大手のSTMicroelectronics(STマイクロエレクトロニクス)は、アナログ半導体(ミクスドシグナル半導体)となる3相ブラシレスモータ向けゲートドライバIC「STDRIVE102」シリーズの新製品として、「STDRIVE102P」および「STDRIVE102BP」を発表した。コンシューマ機器や産業機器向けに、モータ駆動の高効率化と設計の簡素化を両立する製品と位置付けられる。

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  3相ブラシレスモータ向けゲートドライバIC「STDRIVE102」シリーズの「STDRIVE102P」および「STDRIVE102BP」のパッケージ外観イメージ (出所:STMicroelectronics)

モータ制御で重要性増す「効率」と「設計簡素化」

電動工具や生活家電などのバッテリ駆動機器では、消費電力の低減と動作効率の向上が重要な設計要件となっている。同時に、製品開発の短期化やコスト削減の観点から、電源回路やモータ制御回路の設計負荷の低減も求められている。

SPI設定と高集積化で設計負荷を低減

同シリーズは、こうした要求に対応するため、電力効率の改善とともに周辺回路の簡素化を意識した設計を採用したもので、SPIインタフェースを備えることで、ゲート電流や各種パラメータの設定をソフトウェアから柔軟に行うことを可能としており、これにより、従来必要だった外付け抵抗による調整を減らし、設計の自由度と再利用性を高めることが可能だとする。

また、最大1Aのソース電流と最大2Aのシンク電流に対応しつつ、ゲートのスルーレート制御を外付け部品なしで実現することで、部品点数削減と設計簡素化を可能としている。

50nAの低スタンバイ電流でバッテリ寿命を延長

電源面では、スタンバイ電流を標準値50nAまで抑えている点が特徴となる。これにより、待機時間が長いバッテリ駆動機器において、消費電力の削減を可能とし、バッテリ寿命の延長に寄与するとするほか、6Vから50Vまでの電源電圧範囲に対応しているため、電動工具や白物家電などの多様なアプリケーションに適用できるともする。

アナログフロントエンド統合でシステム設計を簡略化

上位モデルとなるSTDRIVE102BPは、シャント電流測定向けに3つのプログラマブル・ゲイン・アンプ(PGA)と3つのコンパレータを内蔵しており、高度な電流制御を実現する。一方、STDRIVE102Pは、PGAとコンパレータが各1つずつというシンプルな構成とし、用途に応じた選択が可能となっている。

また、12Vおよび3.3VのLDOを内蔵することで、内部回路だけでなく外部回路への電源供給も可能としており、システム全体としての部品点数削減とコスト低減にもつながるとする。

連続ハイサイド駆動と保護機能を統合

さらに、チャージポンプ回路の集積により、ハイサイドドライバの連続動作に対応し、PWMのデューティ比100％を必要とするアプリケーションでも安定した動作を可能とする。

加えて、低電圧ロックアウト(UVLO)やサーマルシャットダウン、ドレイン・ソース間電圧監視による過電流保護などを備え、安全性面でも包括的な機能を提供する。冗長構成による電流保護により、モータ駆動時の信頼性向上が図られている。

すでに量産を開始、評価ボードによる開発も可能

モータ駆動ICの分野では従来、駆動能力や耐圧性能が主な評価軸とされてきたが、バッテリ駆動機器の拡大により、消費電力や待機電流といった要素の重要性が増している。

今回、STDRIVE102シリーズとして発表された2製品は、低消費電力と機能集積による設計簡素化を両立した製品であり、コンシューマから産業用途まで広がるモータ制御市場において、効率と開発負荷の双方を最適化する方向性を示すものといえる。

なお2製品ともにVFQFPNパッケージで量産中であり、STDRIVE102Pが5mm×5mmの40ピン、STDRIVE102BPが6mm×6mmの48ピンでの提供となる。単価は1000個購入時にSTDRIVE102Pが約1.23ドル、STDRIVE102BPが約1.29ドル。評価ボードも提供されており、STM32ベースの開発環境を活用することで、モータ制御システムの迅速な開発が可能としている。