Up モータドライバ IC 作成: 2026-08-13
更新: 2026-08-13

4足歩行ロボット自律型身体遠心性体性神経系モータドライバ IC

    電流を生成する層が,モータドライバ IC。
    「電流を作る本体」

    「電流を作る」 の中身は,
      高速フィードバック制御で,
      いまの電流 I_meas を I_cmd に一致させる


    モータドライバ ICは,つぎのような内部構造を持つ。

     ○ 電流センサー
      シャント抵抗 or ホール素子で,
      いまの電流 I_meas を測る
       I_MEAS = read_current_sensor();
      PI 制御にフィードバックする

     ○ PI 制御(電流制御ループ)
      I_cmd と I_meas の誤差を最小化する
      PI(比例+積分)制御で PWM を調整する
       error = I_CMD - I_MEAS;
       PWM = K_p error + K_i ∫ error dt

     ○ PWM (Pulse Width Modulation) 生成器
      電流を作るための PWM 信号
        スイッチング信号(オン・オフの高速パルス)
      を生成する。
      オン時間の割合を,「デューティ比」 という。
      これを変えることで電流を調整する
       PWM_DUTY = PI_controller(error);

     ○ MOSFET ブリッジ回路
      モータドライバICの内部には,
       MOSFET のハーフブリッジ/フルブリッジ回路
      が入っている。
      この回路は,PWM生成器から PWM信号を受け取り,
      この信号に合わせて高速にオン・オフする
      このことが,
        電流の向きを切り替える(正転・逆転)
        PWM のデューティ比が電流量を決める
        特に,電流を増幅してモータに流す

     ○ 保護回路
       過電流
       過熱
       短絡
      を検知して停止する


補足. 「MOSFETブリッジ」
MOSFETブリッジは,その形から,Hブリッジと呼ばれる。
構成は 4 つの MOSFET:

   ┌──┬───────┬──┐
   ↓  │       │  ↓
   M1 △       △  M2
   │  │       │  │
   ├──┼─ モータ ─┼──┤
   │  │       │  │
   M3 △       △  M4
   ↓  │       ↓  │
   └──┴───────┴──┘

 M1・M4 をオン → モータ正転
 M2・M3 をオン → モータ逆転
 PWM を M1/M4 または M2/M3 に与える
    → 電流量を調整

MOSFET への PWM信号は,真空管のグリッド電圧と,役割が同じ。
ただし,真空管がアナログ増幅なのに対し,MOSFET は「スイッチング増幅」:

 真空管の三極管では:
   カソード(電子の出発点)
   アノード(電子の到達点)
   グリッド(電圧で,電子の流れを制御)

 MOSFETの三端子:
   ソース(Source) ← 真空管のカソード
   ドレイン(Drain) ← アノード
   ゲート(Gate) ← グリッド
  PWM信号にゲート電圧が連動
   → ゲート電圧が「オン・オフ」で高速に切り替わる
  平均電流が PWM のデューティ比で決まる

よって,つぎのようになる:
  PWM のデューティ比が,モータのトルクを決める