星に願いをかける前に寝る

現在では電源といえば、効率が良く、小型化が可能なことからほとんどがスイッチング方式です。
ここでは、スイッチング電源の仕組みについて説明します。

■ 動作原理
図1.5にスイッチング電源の基本的回路と各部の部品名を示します。


図1.5 スイッチング電源の基本回路と各部の部品名

この電源では入力(交流：AC)を出力(直流：DC)に変換しますが、このとき高周波トランスを挟んで元のエネルギー原側(AC)を「一次側」、エネルギー が伝達される側(DC)を「二次側」と呼びます。

それでは上図を参考にスイッチング電源の動作原理を説明しますと、
①スイッチング電源に交流(AC)を入力します。
②整流ブリッジで整流され、さらに一次側の電解コンデンサで平滑化されます。
③スイッチング素子がスイッチングすること(電気のON/OFFを繰り返すこと)によって高周波の交流にします。
④高周波トランスを介して二次側にエネルギー(交流)が伝達されます。
⑤二次側のダイオードで整流され、さらに二次側の電解コンデンサで平滑化されたDC(直流)が出力されます。
⑥出力電圧が一定に保たれるよう、制御回路によりフィードバック制御され、スイッチングの調整を行います。

以上がスイッチング電源の基本的な動作原理です。

■ 回路方式
スイッチング電源の回路方式は、"直流(DC)を高周波の交流(AC)にし、ふたたび直流(DC)にする" DC-DCコンバータの方式によって、区別されます。

また、DC-DCコンバータのスイッチング周期を決める方式として、スイッチング部自身が発信動作を行う自励方式と、発振器を別にもつ他励方式(PWM方式)とがあります。

自励方式は、「回路が簡単にできるため安価」、「入力電圧や負荷の変動によって周波数が変化する」などの特徴があります。

他励方式は、「一般にICを使用するため自励方式に比べコストが高くなる」、「発振周波数が一定」などの特徴があります。

また、一次側から二次側へエネルギーを伝達する際、スイッチングON時に伝達する方式をフォワード方式、OFF時に伝達する方式をフライバック方式と言い ます。  

ステッピングモーターを動ければ電子装置で駆動しておく。その装置はステッピングモータドライバである。ステッピングモータドライバは制御システムからパルス信号が大きくなってステッピングモーターを駆動していく。

ステッピングモータの回転速度はパルス信号の周波数と比例するから、ステッピングのパルス信号の周波数を制御したら、モータに精確に調速できる；ステッピングの個数を制御したら、モータに精確に定位できる。だから、典型的なステッピングモーターの駆動システムは3つの部分に分ける：

1.ステッピングコントローラ：マンマシンインタフェース、運動計画、I/O制御
2.ドライバ：パルス分配、電流が増幅する
3.ステッピングモーター：駆動負荷

以下ステッピングモータドライバのサイズに選択するガイドが参考できる：
ドライバの給電電圧。ドライバの輸入電圧の高低はモータの高速性能を決める。給電電圧は高いほどモータが高速の時にトルクが大きくなり、高速で進歩また脱調を避けることができる。しかし、モータは高すぎたら、ドライバが過圧に保護をもたらし、発熱が多く、ドライバの損傷をするかもしれない。高圧で動く時に、モータには低速に動く振動が大きくなる。常規輸入電圧は24VDCや48VDCなドがある。

ドライバの電流。電流はドライバの駆動能力の悪さを判断する証とする。一般的に言えば、ドライバの最大定格電流はモータの定格電流を超えない。ドライバの輸出電流はモータのトルクを決め、電流の設定値が大きいほど、モータの輸出トルクが大きなる。しかし、電流に設定が大きすぎると、モータとドライバの発熱も深刻になる。普通な設定方法はステッピングモータを参考し、実際な応用で最適値はその基礎に少し調整している。ドライバの電流は主な規格が2.0A、3.0A、4.0A、6.0A、8.0Aなどがある。

ドライバの細分。ステッピングモータドライバの動く模式はフルステップ、ハーフステップ、細分などに分ける。主な区別はモータコイル電流の制御精度である。ステッピングモータは低頻度に振動する特徴があり、細分という設置を通し、モータの低速に運行する平穏性が改善できる。


出典： ステッピングモータドライバのサイズに選択するガイド