モーター制御設計の変革
業界をリードする TI のソリューション ラインアップを活用すると、信頼性が高い高性能モーター制御アプリケーションを簡単に設計できます。
モーター制御ソリューションの包括的な TI 製品ラインアップを採用すると、開発中の設計をスケール化できます。
TI の製品ラインアップは、コスト重視の設計に適したデバイスから、トラクション、HVAC (エアコン) 電動コンプレッサ、電動パワー ステアリング、ファクトリ オートメーションなどの複雑なアプリケーションに適した高性能デバイスに至るまで、あらゆる価格ポイントの設計に対応しています。多様な選択肢とトポロジにまたがるお客様の設計で、モーター システムをサポートできるように、フレキシビリティと利便性の高い複数のオプションが入手可能です。
デジタル モーター制御アプリケーション向けの TI 製品の利点
高性能モーター制御
速度と位置に関する超高精度の測定や、より高速な制御ループを通じたシステム応答時間の改善、高度な駆動機能の実現などが可能です。
スケーラブルな製品ラインアップ
保護、診断、セキュリティなどを実現する高集積デバイスを採用すると、調達の複雑さの軽減、コストの削減に加えて、部品点数を低減することができます。
より低い難易度でより迅速な開発
使いやすい設計ツール、デベロッパー ネットワークのエコシステム、競争力のある包括的なリファレンス デザイン、ソフトウェア ライブラリを活用すると、設計サイクルを短縮し、市場投入を迅速化することができます。
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MCx を統合した制御 BLDC ドライバ
TI の統合型制御製品ラインアップは、プログラミング不要、スケーラブル、センサ付きとセンサレスの各 BLDC モーター ドライバを取り揃えており、設計期間の短縮や、システム効率、可聴ノイズ、ソリューション サイズの最適化に役立ちます。
MSP Arm®-Cortex ベースのマイコン
TI の Arm Cortex-M0+ マイコン製品ラインアップとエコシステムを活用すると、システム コストを削減し、開発期間を短縮することが可能
C2000™ リアルタイム マイコン
ソフトウェア レベルでのフレキシビリティを確保した TI のプラットフォームは、最大 1.5MB のフラッシュ メモリや、800MIPS の DSP (デジタル信号プロセッサ) 処理能力を搭載し、サイバーセキュリティなどの機能を統合しているほか、シンプルな電源トポロジから高度な電源トポロジに至る製品を取り揃えています。
AM26x リアルタイム マイコン
産業用と車載の各モデルが入手可能な AM26x は、C2000™ リアルタイム マイコンの ADC と PWM ユニットを活用し、シングルコアからマルチコアまでの ARM R5F コアを提供するほか、マルチプロトコル通信用のオプションも利用できます。
モーター制御のリファレンス デザイン
家電製品
小型家電製品
ドローン ESC（電子速度コントローラ）向けセンサレス高速 FOC のリファレンス・デザイン
ESC モジュールは、非軍事ドローン向けの重要なサブシステムです。また、飛行時間の延長と動特性の向上、円滑で安定性の高い性能を実現する効率的なモデルを必要とするユーザーにとっても重要です。このリファレンス・デザインは、無人航空機（Unmanned Aerial Vehicle、UAV）、ドローンで一般的に使用されている電子速度コントローラ（Electronic Speed Controller、ESC）を実装しています。
速度制御はセンサレス方式で、モーターは FOC（磁界方向制御）速度制御を使用し、最大 1.2kHz の電気周波数（極対数が 6 のモーターの場合、12kRPM (...)
C2000™ マイコンと MSPM0 を搭載した 750W モーター インバータのリファレンス デザイン
このリファレンス デザインは、洗濯機や類似の機器向けの 750W モーター ドライブであり、磁束、角度、速度、トルク (FAST) のオブザーバ であるソフトウェア エンコーダ、または拡張スライディング モード オブザーバ (eSMO) を使用して、3 相永久磁石同期モーター (PMSM) 向けのセンサレス FOC (フィールド オリエンテッド コントロール：磁界方向制御) を実装する方法を示します。モジュール型の設計を採用したこのリファレンス デザインは、同じマザーボード上で C2000™ マイコン (MCU) と MSPM0 マイコン (...)
85 ～ 265VAC、0.92 の PF (力率)、シングル ステージ PFC 搭載、24V、35W センサレス FOC BLDC のリファレンス デザイン
優れたエネルギー効率を実現するために、天井換気扇と換気ファンは、従来のシンプルな AC 誘導モーター (VVVF) からブラシレス DC (BLDC) モーターへの移行が進んでいます。このリファレンス デザインは、効率と力率の向上に関するこれらの課題に対処できます。85 ～ 265VAC のユニバーサル メイン電源入力と、シングル ステージ PFC (力率補正) 搭載絶縁型フライバックを使用してオフライン電圧を変換します。24VDC 出力の場合、最大 0.92 の PF (力率) を達成できます。また、このデザインは、FOC (センサレス フィールド オリエンテッド：磁界方向制御) (...)
HVAC (エアコン) システム
電力安定化機能とホール効果位置センシング機能搭載、ダンパー / EEV コントローラのリファレンス デザイン
このリファレンス デザインでは、ダンパー アクチュエータと電子膨張弁用のデュアル モーター ドライブ ソリューションを紹介します。この複数のモーター ドライブには、1 個のバイポーラ ステッパ モーター ドライバと、1 個のブラシレス DC モーター ドライバが搭載され、15VDC の電力供給源で動作します。このデザインは、電流制限が正確なため、IEC 60335-1 に定義されている低消費電力回路の認定を簡単に受けられます。このリファレンス デザインには、バルブまたはダンパーの位置を制御するための 0 ～ 10V、4 ～ 20mA 制御インターフェイスと、高精度の位置センシングに使用する (...)
住宅用エアコン
HVAC (エアコン) 向けデジタル・インターリーブ PFC を搭載したデュアル・モーター制御のリファレンス・デザイン
TIDM-02010 リファレンス デザインは、HVAC (エアコン) アプリケーションの可変周波数エアコン室外機向けの 1.5kW デュアル モーター ドライブ制御と PFC (力率補正) 制御を提示するリファレンス デザインです。1 個の C2000™ マイコンを使用して、コンプレッサとファンのモーターを駆動するセンサレス 3 相 PMSM (永久磁石同期モーター) ベクトル制御、および新しい各種効率規格に適合するデジタル インターリーブ昇圧 PFC (...)
250W モーター インバータのリファレンス デザイン
このリファレンス デザインは、大型家電製品などの用途に対応する 250W モーター ドライブです。ヒートシンクなしで高効率を実現する GaN IPM (インテリジェント パワー モジュール) である DRV7308 をベースとするモーター インバータと、UCC28911 を使用した低スタンバイ消費電力の設計を提示しています。このリファレンス デザインには、FAST™ ソフトウェア エンコーダまたは eSMO を使用して、3 相 PMSM 向けのセンサレス FOC 制御を実装する方法が示されています。モジュール型設計を採用したこのリファレンス デザインでは、同じマザーボード上で C2000™ (...)
ガーデニング ツールと電動工具
18V、600W ブラシレス DC モーター インバータのリファレンス デザイン
18V / 1kW、160A ピーク、効率 98% 超、高電力密度ブラシレス・モーター・ドライブのリファレンス・デザイン
Bluetooth® Low Energy 5.0 搭載シングル・マイコン 18V / 600W BLDC モーター制御のリファレンス・デザイン
主な家電製品
C2000™ マイコンと MSPM0 を搭載した 750W モーター インバータのリファレンス デザイン
このリファレンス デザインは、洗濯機や類似の機器向けの 750W モーター ドライブであり、磁束、角度、速度、トルク (FAST) のオブザーバ であるソフトウェア エンコーダ、または拡張スライディング モード オブザーバ (eSMO) を使用して、3 相永久磁石同期モーター (PMSM) 向けのセンサレス FOC (フィールド オリエンテッド コントロール：磁界方向制御) を実装する方法を示します。モジュール型の設計を採用したこのリファレンス デザインは、同じマザーボード上で C2000™ マイコン (MCU) と MSPM0 マイコン (...)
250W モーター インバータのリファレンス デザイン
このリファレンス デザインは、大型家電製品などの用途に対応する 250W モーター ドライブです。ヒートシンクなしで高効率を実現する GaN IPM (インテリジェント パワー モジュール) である DRV7308 をベースとするモーター インバータと、UCC28911 を使用した低スタンバイ消費電力の設計を提示しています。このリファレンス デザインには、FAST™ ソフトウェア エンコーダまたは eSMO を使用して、3 相 PMSM 向けのセンサレス FOC 制御を実装する方法が示されています。モジュール型設計を採用したこのリファレンス デザインでは、同じマザーボード上で C2000™ (...)
ファクトリ オートメーション / 制御
産業用ロボット / 協力ロボット (コボット)
Distributed multi-axis servo drive over fast serial interface (FSI) reference design
医療 / ヘルスケア
病院の患者ケア
統合型モーター ドライブ向け、48V/16A、小型フォーム ファクタ、3 相 GaN インバータのリファレンス デザイン
このリファレンス デザインは、特にモーター内蔵サーボ ドライブやロボット アプリケーションに適した、電力密度の高い 12V ～ 60V の 3 相電力段を提示します。GaN FET とドライバとブートストラップ ダイオード を内蔵した、100V、35A GaN ハーフ ブリッジである LMG2100R044 を 3 個使用しています。
IN241A 電流センス アンプを使用して高精度の相電流センシングを実現するほか、DC リンクと相電圧も測定しているため、InstaSPIN-FOC™ のような高度なセンサレス設計の検証を実施できます。このデザインは、TI のブースタパックと互換性のある (...)
ハイブリッド、電動、パワートレイン システム
2 輪車と 3 輪車のトラクション ドライブ
2 輪車と 3 輪車向けトラクション インバータのリファレンス デザイン
TIDM-02017 は、5kW、48V のトラクション インバータのリファレンス デザインです。2 輪車と 3 輪車のアプリケーション向けに高性能で高効率のトラクション インバータ システムを開発して市場投入期間を短縮するのに役立つ土台を提供します。このデザインは、C2000™ リアルタイム マイコンである F28P65x を採用しています。このマイコンは、FreeRTOS リアルタイム オペレーティング システムのポート (移植版) と並行して、モーター制御アルゴリズムを独立した形で実行します。また、このリファレンス デザインは、高いゲート (...)
トラクション インバータ
車載対応、大電力、高性能、SiC トラクション・インバータのリファレンス・デザイン
TIDM-02014 は、テキサス インスツルメンツと Wolfspeed が開発した、SiC ベース、800V、300kW のトラクション インバータ システムのリファレンス デザインで、設計エンジニアが高性能で高効率のトラクション インバータ システムを作成して市場に投入するまでの期間を短縮するための基盤として使用できます。このソリューションは、TI と Wolfspeed が開発したトラクション インバータ システムの技術を使用してシステムの効率を向上させる方法を提示します。そのために、高性能の絶縁型ゲート ドライバと、リアルタイムで可変のゲート・ドライブ能力を活用して (...)
熱管理
車載用 HVAC コンプレッサ モジュール
高電圧 HV/E (ハイブリッド車と電気自動車) の HVAC (エアコン) eCompressor 向け、MathWorks® によるモーター制御機能のリファレンス・デザイン
TIDM-02012 は、中性能の C2000™ TMS320F28003x リアルタイム・マイコンで制御する HV/EV (ハイブリッド車と電気自動車) のコンプレッサ (eCompressor) アプリケーション向けに製作した、高電圧対応 5kW のリファレンス・デザインです。400V と 800V どちらの DC バス使用時も評価できる設計を採用しており、バッテリ電圧の上昇という市場トレンドに対応しています。controlCARD をベースとした設計であり、開発ユーザーは複数のマイコンとゲート・ドライバ・オプションを評価できるほか、C2000™ (...)
主なアプリケーションの概要
C2000™ リアルタイム マイコンを採用すると、モーター効率と電力効率を最大化し、システム コストを最適化して信頼性を向上させることができます
25 年間にわたる量産と出荷の実績がある C2000™ リアルタイム コントローラは、ドライブ、サーボ アンプ、CNC、ロボット、家電製品、コンプレッサ、ファン、ポンプ、業務用車両、電動自転車、電動工具など、実証済みの各種産業用ソリューションの実現に貢献しています。
モーター制御開発向けの基礎的なビルディング ブロック：
- 最適化済みのフィールド オリエンテッド コントロール (FOC：磁界方向制御)
- 包括的な回転子位置フィードバック：ホール、リゾルバ、インクリメンタル / アブソリュート エンコーダ、センサレス オブザーバ
- 複数の電流センス技法と絶縁アーキテクチャ
- フレキシブルなリアルタイム コネクティビティ：EtherCAT、CAN-FD、CAN、FSI、SPI、UART、I2C
- IEC61508 と IEC60730 の機能安全をサポート
主なリソース
- TIDM-02006 – Distributed multi-axis servo drive over fast serial interface (FSI) reference design
- TIDM-1011 – C2000 マイコン向け、Tamagawa T-format アブソリュート・エンコーダ・マスタ・インターフェイスのリファレンス・デザイン
- TMS320F28P650DK – C2000TM 32 ビット・マイコン、 2 個の C28x+CLA CPU 、ロックステップ、 1.28MB フラッシュ、 16 ビット ADC HRPWM 、 EtherCAT 、 CAN-FD
- TMS320F28P550SJ – 1 個の C28x + 1 個の CLA、150MHz、1.1MB フラッシュ、5 個の ADC、CLB、AES と NPU 搭載、C2000™ 32 ビット マイコン
- TMS320F2800137 – 120MHz、256KBフラッシュ、FPU、TMU (三角関数算術演算ユニット) 搭載、C2000™ 32ビット マイコン
- TMDSHVMTRINSPIN – InstaSPIN-FOC と InstaSPIN-MOTION に対応する Piccolo マイコンを採用した高電圧モーター制御キット
- LAUNCHXL-F28P65X – C2000™ リアルタイム マイコン F28P65x LaunchPad™ 開発キット
- LAUNCHXL-F28P55X – C2000™ リアルタイム マイコン F28P55X LaunchPad™ 開発キット
- C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK – C2000™ マイコン向けモーター制御ソフトウェア開発キット（SDK）
- MATHW-3P-SLEC – MathWorks の MATLAB、Simulink、C2000 Microcontroller Blockset、Embedded Coder
- CCSTUDIO – Code Composer Studio™ 統合開発環境 (IDE)
航続距離と性能を大幅に向上。理想的なモーター トルクを維持しながらシステム全体の効率を改善することにより、電力損失を削減し、設計の信頼性をより一層高める
AM263Px と C2000™ リアルタイム マイコンによって生み出される一連の技術革新、テクノロジー、専門知識は、より小型かつ効率的なシステムの設計、ピン互換性のある車載認証取得済みデバイスの採用、および熱管理の最適化を通じ、EV/HEV の航続距離の最大化に貢献しています。トラクション インバータには、高精度の制御機能を維持するために高い計算性能が必要です。出力電流を動的制御する場合、シリコン カーバイド (SiC) などのワイド バンドギャップ技術を活用できます。
主なリソース
- TIDM-02009 – ASIL D 安全性コンセプト検証済み、高速トラクション、双方向 DC/DC 変換のリファレンス・デザイン
- TIDM-02017 – 2 輪車と 3 輪車向けトラクション インバータのリファレンス デザイン
- TIDM-02014 – 車載対応、大電力、高性能、SiC トラクション・インバータのリファレンス・デザイン
- AM263P4-Q1 – 車載、リアルタイム制御機能搭載、拡張可能メモリ、最大 400MHz 動作、クワッドコア Arm® Cortex®-R5F マイコン
- TMS320F280039C-Q1 – 車載対応 C2000TM 32 ビット・マイコン、 120MHz 、 384KB フラッシュと FPU と TMU 、 CLA と CLB と AES と CAN-FD 搭載
- TMS320F28P559SJ-Q1 – 車載、1 個の C28x + 1 個の CLA (制御補償器アクセラレータ)、150MHz、1.1MB フラッシュ、5 個の ADC、CLB (構成可能ロジック ブロック)、AES と NNPU
高性能の電動工具アプリケーション向けに、コスト効率の優れたブラシレス DC モーター ドライブ システムを製作
TI の高性能ゲート ドライバは、特色ある統合を取り入れ、電動工具の設計ニーズに対応する多様な製品ラインアップを用意することで、BLDC モーター システムの設計における多くの課題に効果的なソリューションを提供します。
利点：
- 広いモーター電圧範囲により、動作電圧条件を 5V ～ 100V の範囲で調整
- システム統合と小型パッケージ サイズにより、フォーム ファクタを低減
- 高度なオンチップ保護機能と診断機能により、設計の複雑さを緩和しシステムの堅牢性を向上
- 低い静止電流消費によりコードレスのアプリケーションでバッテリ寿命を延長
主なリソース
- DRV8300 – ブートストラップ ダイオード搭載、最大 100V のシンプル 3 相ゲート ドライバ
- DRV8323 – 電流シャント・アンプ搭載、最大 65V の 3 相スマート・ゲート・ドライバ
- TMS320F2800137 – 120MHz、256KBフラッシュ、FPU、TMU (三角関数算術演算ユニット) 搭載、C2000™ 32ビット マイコン
- スマート・ゲート・ドライブについて (Rev. C 翻訳版) – アプリケーション・ノート
- C2000WARE-MOTORCONTROL-SDK – C2000™ マイコン向けモーター制御ソフトウェア開発キット（SDK）
高効率、低振動、静音、広範な適応性を実現する、車載 HVAC 向けの革新的なアルゴリズムで消費電力を最適化し、効率的な動作によって航続距離を最大限に延長
C2000™ リアルタイム マイコンによってもたらされる技術革新や専門知識は、電動コンプレッサまたは HVAC (エアコン) システム向けの、コストを最適化したソリューションの実現に利用されています。TI の C2000 マイコンは、優れたリアルタイム制御性能、広い RPM 動作範囲、低い音響ノイズを、小型のサイズですべて実現しています。センサレス InstaSPIN-FOC 用の FAST アルゴリズムは、センサレス FOC の識別、調整、実行を数分で行います。TI の機能安全に準拠した C2000 マイコンを採用すれば、ISO 26262、IEC 61508、IEC 60730 の各認証プロセスを効率化および迅速化できます。
主なリソース
- TIDM-02012 – 高電圧 HV/E (ハイブリッド車と電気自動車) の HVAC (エアコン) eCompressor 向け、MathWorks® によるモーター制御機能のリファレンス・デザイン
- TMS320F2800157-Q1 – 車載対応、C2000™ 32 ビット・マイコン、120MHz、256KB フラッシュと HRPWM (高分解能 PWM) と CAN-FD 搭載、ロックステップ ASIL B 対応、グレード 0 と
- TMS320F280039-Q1 – 車載、C2000™ 32 ビット マイコン、120MHz、384KB フラッシュ、FPU (浮動小数点演算ユニット)、CLA (制御補償器アクセラレータ) 搭載 TMU (三角関数算術演算ユニット)、
- TMS320F28P559SJ-Q1 – 車載、1 個の C28x + 1 個の CLA (制御補償器アクセラレータ)、150MHz、1.1MB フラッシュ、5 個の ADC、CLB (構成可能ロジック ブロック)、AES と NNPU
プログラミングの不要な TI の統合型 BLDC モーター・ドライバを使用して、高速で堅牢なロボット型掃除機を設計する
TI の統合型制御 BLDC ドライバの製品ラインアップは、吸引モーター、ブラシバー・モーター、モップ・モーターなど、さまざまなモーターの使用事例の要件に適合する選択肢となります。
- 高い吸引力 (最大 3kHz の電気速度) と高い起動トルク性能により、床の状態に関係なく、真空掃除機は一定の速度を維持
- 電力損失と放熱を防止する ASR および AAR 整流手法により、電力損失を最小限に抑制
- ブラシ付きバーの回転を妨げたり止めたりしている障害物 (ソック) を認識するロックアップ検出機能
主なリソース
- MCT8316AEVM – MCT8316 MOSFET 内蔵、3 相センサレス台形制御、BLDC モーター ドライバの評価基板
- MCT8316A - Design Challenges and Solution – アプリケーション・ノート
モーター制御テクノロジーの詳細
高精度で高速な測定 – センサ付きとセンサレス
TI は、以下のような包括的な回転子位置フィードバック機能をサポートしています。ホール効果、リゾルバ、インクリメンタル エンコーダとアブソリュート エンコーダ、センサレス オブザーバ。電流と電圧の測定向けに、この製品ラインアップは複数の電流センス手法と複数の絶縁アーキテクチャをサポートしています。開発中のアプリケーションによっては、多様かつ高度な PWM (パルス幅変調) チャネルを活用して、1 つまたは複数のモーターを同時に制御することができます。
設計リソースを活用すると、評価と開発を迅速に開始できます。
C2000 マイコン向け、Tamagawa（多摩川精機）T-format アブソリュート エンコーダ マスタ インターフェイスのリファレンス デザイン
1kW ブラシレス DC モーター インバータのリファレンス デザイン
MCF8316A チューニング ガイド
センシングと駆動 に関する主な製品
速度とトルクの制御、高性能、可聴ノイズの低減を実現してモーターを駆動
高性能と可聴ノイズの低減を重視した各種制御アルゴリズムを使用して、多くの種類のモーター (ブラシ付き、ステッピング、ブラシレス、永久磁石同期、AC 誘導つまり VVVF) を動作させることができます。これらの製品ラインアップは、センサ付きとセンサレスの各台形波制御アルゴリズムと、FOC (フィールド オリエンテッド コントロール：磁界方向制御) アルゴリズムをサポートしています。これらのアルゴリズムは、モーター パラメータの識別、初期位置と速度の検出、弱め界磁など、システム仕様に関連する主な技術を採用しています。
モーター制御アルゴリズムに関連する以下のリソースを活用すると、評価と開発を迅速に開始できます。
High-Efficiency Sensorless, Code-Free BLDC Motor Drives for Scalable Systems
HVAC (エアコン) 向けデジタル インターリーブ PFC を搭載したデュアル モーター制御のリファレンス デザイン
ASIL D 安全性コンセプト検証済み、高速トラクション、双方向 DC/DC 変換のリファレンス デザイン
より多くのタスクを処理し、精度が向上
マイコンのコンピューティング性能を新しい水準に引き上げ、産業用アプリケーションで成長を続けるオートメーションの需要に対応することができます。より多くのモーター軸を駆動し、精度を向上させることができます。ほかに、力率補正、アクティブ フロント エンド、リアルタイム マルチプロトコル ネットワーク、エッジ分析、安全性、セキュリティなどの機能を単一のデバイスに統合しています。
TI のソフトウェア リソースを活用すると、評価と開発を迅速に開始できます。
Real-Time Benchmarks Showcasing C2000™ Control MCU's Optimized Signal Chain (Rev. A)
AM243x/AM64x Single Chip Motor Control Benchmark
MSPM0 IQMath ユーザー ガイド
高度なコンピューティング能力 に関する主な製品
汎用から高度なマルチプロトコルまで
TI は、汎用インターフェイスから高度なマルチプロトコル ポートに至るまで、産業用と車載のモーター制御アプリケーションに必要な各種通信テクノロジーをサポートしています。FSI (高速シリアル インターフェイス) や EtherCAT のような革新的なテクノロジーを活用すると、次世代の分散型アーキテクチャに適した高速かつ信頼性の高い、絶縁バリアをまたぐ通信を実現できます。
TI のソフトウェア リソースを活用すると、評価と開発を迅速に開始できます。
Industrial Communication Protocols Supported on Sitara™ Processors (Rev. E)
産業オートメーション用 TSN (Rev. A 翻訳版)
高速シリアル インターフェイス (FSI) を使用した分散型多軸サーボ ドライブ アプリケーション
通信 に関する主な製品
認証プロセスの効率化
TI の機能安全準拠製品、資料、ソフトウェア、サポートを活用すると、ISO (国際標準化機構) 26262、IEC (国際電気標準会議) 61508、IEC 60730 の各認証プロセスの効率化と迅速化を実現できます。TÜV SÜD 認証済みの機能安全開発プロセスに加え、オンチップ診断機能と資料を活用して、製品開発を迅速化することができます。