L6470 ステッピングモータ・ドライバキット

ST マイクロエレクトロニクス

L6470 搭載■仕様
コントローラ対応モータ
モータ電源
ロジック電源
最大モータ電流インターフェース
マイクロステップ数
自己消費電流
その他機能
サイズ

R2

■特徴
・マイクロステッピング駆動の小型ステッピングモータドライバができました。
・最大３Ａ，４５Ｖまでのバイポーラ・ステッピングモータを制御することができます。
・フルブリッジドライバ、マイクロステップ用ＤＳＰ，電流検出、Ａ／Ｄコンバータ，ＳＰＩインターフェースなどモータ駆動に必要な回路が１つに集積されています。
・ロジック電源は３Ｖ～５Ｖで動作し、制御マイコンとはＳＰＩで通信します。
・機能は他社の数万円のモータドライバに匹敵し、サイズはわずか 40x40mm です。
・42mm 角のモータと一体化させることもできます。

STMicroelectronics L6470
バイポーラ（２相）ステッピングモータ
DC8V～45V
DC3.3V～5V
3A rms （ピーク 7A）
SPI（４線式）
1/1～1/128 の間で設定ができます。
約 5mA（3.3V 動作時）
約 1mA（5V 動作時） ※実測値
3.0V レギュレータ内蔵，パワーダウンモード，オシレータスリープモード
約４０ｘ４０ｍｍ※このドライバは基本的にモータ電源とロジック電源の２系統の電源を必要とします。
※製作・使用にあたり巻末の使用上の注意をよく読んでお使いください。

■内容品

L6470 ドライバ基板

SPI 用端子電源・モータ用端子

端子とジャンパーピン■ピン配置・接続図◎ピン名称は L6470 と合わせてあります。EXT はジャンパーピ
ンにより VDD と接続されるようになっています。回路図参照◆CN1 インターフェースコネクタ
12
34

ピン番号

~BUSY~FLAG
SDO
EXT名称PU
PU
OUT
PW

入力/出力

機能

BUSY 出力・SYNC 端子
アラーム出力SPI データ出力
外部ロジック電源入力(3.3V~5V)
5SCKIN
SPI クロック入力
6SDI
IN
SPI データ入力
7~CSIN
SPI チップセレクト
8
GND
PW
グランド9STCKIN
ステップクロック入力
10~STBY
PU
スタンバイ・リセット※OUT…出力, IN…入力, PW…電源, PU…オープンドレ
イン（基板内で VDD へプルアップ済み）

1

■組み立て方と配線
半導体・チップ部品はハンダ付け済みですから、端子・コネクタをハンダ付けするだけで完成します。用途・目的に応じてアレンジして組み立ててください。モータの部分は端子台同士の溝をはめ込んで写真のように４ピンに組み合わせてからハンダ付けします。
電流が大きいので配線パターンが太くなっています。ハンダゴ
テで十分加熱して溶かすようにしてください。モータですから振動などによって接触不良を起こす可能性があります。
※10 ピン端子は市販の BOX タイプのものも利用できるように周りが広くなっています。BOX タイプですとフラットケーブルの逆挿し防止に役立ちます。
図のようにモータとマイコン回路基板（以下ＭＣＵ基板）と接続してください。ＭＣＵ基板とは 2.54mmピッチのピンヘッダで接続できるよう設計されています。
フラットケーブル（別売）を使うとＭＣＵ基板とモータが離れていたり、向き・方向が違っていても簡単に引き回すことができます。１番ピンの向き（赤色帯のある）に注意してください。
※モータはバイポーラ方式になりますので４線になります。モーターメーカーにより配色・端子の呼び方が異なりますのでメーカーの資料をご覧ください。
※モータ側の配線は高電圧ですので、ロジック側・マイコン回路に接触しないよう注意してください。
■ジャンパ設定
このドライバ基板にはモータ電源（8V~45V）と 3.3V~5V のロジック電源（MCU の電源電圧）の２つが必要です。モータ
電源は緑の端子台から供給します。ロジック電源はフラットケーブルから行います。ロジック電源は電圧によって設定が変わります。下の図のように配線し、ジャンパの設定を行ってください。間違えると破損の原因になります。
L6470 には 3.0V のレギュレータが内蔵されており、そのレギュレータを使うことでロジック電源を省略することができる機能があります。図の(c)(a) 5V 動作（外部より 5V を供給） (b) 3.3V 動作（外部より 3.3V を供給） (c) 3.0V 動作（内蔵レギュレータを使用）

ロジック電源 5.5V が最大定格になりますご注意ください。3.3V 未満のロジック電源では動作できません。
■マイコンとのインターフェース
モータの全ての制御はマイコンからのシリアル通信（SPI 通信）によって行われます。SPI は各社共通の通信インターフェース
ですからマイコンメーカーに依存することなく、同時に複数のモータを制御することもできます。
SPI の最大クロック周波数は 5MHz ですからそれ以下の周波数でお使いください。
マイコンとの接続方法次の通りになります。メーカーによって若干呼称に違いがあります。~CS ピンは任意の I/O ポートでコントロールします。
これだけで動かすことができます。
上記以外の~BUSY, ~FLAG, STCK, ~STBY は必要に応じて配線すればよ
く、必ず必要なものではありません。オープンのままで動かせます。

■SPI のタイミングについて・MSB ファーストで８ビットずつ送信します。
・クロックの立ち上がりで L6470 は取り込みます。
・コマンドのブロック区切りではなく８ビットごとに CSの HIGH, LOW が必要です。

2

■使い方
ハードウェアは簡単ですが L6470 は機能が多くソフトウェアが複雑かもしれません。L6470 には内部レジスタがいくつもあり、初期設定する項目がたくさんあります。でもこれらはあまり変更しませんので設定が完了すればあと回転・ストップなどのコマンドを送るだけで駆動することができます。データシートと合わせてお読みください。末尾にレジスタ表があります。
内部アドレスは 0x01～0x19 まであり、各レジスタの長さは可変長になっています。２２ビットのものもあるし４ビットのものもあります。またそれぞれリセット後の初期値（デフォルト値）が決まっています。大体はデフォルトのままで動作しますが、変更しなければならないところもあります。
◆内部アドレスに書き込むには次のようにします。SetParam(PARAM, VALUE)
８ビットでレジスタアドレスを送信します。これがコマンドバイトになります。その後各レジスタの長さ分引数を与えてください。その引数がレジスタに書き込まれます。長さが８ビットで割り切れない場合は MSB 側のビットを０でパディングします。レジスタの長さに応じて引数は１～３バイトとなります。

例） 内部レジスタ 0x07(MAX_SPEED)に 0x123 を設定する
0x07 0x01 0x23 の順に送信◆内部アドレスからデータを読み込む GetParam(PARAM)
レジスタアドレスと 0x20 を OR したコマンドバイトを送信します。その後データの長さ分データを読み込みます。読み取る
とき、SDI への送信データは 0x00(=NOP コマンドを示す)でなければなりません。

◆回転させるコマンド Run(DIR, SPD)
コマンド 0x51（正回転の場合）、0x50（逆回転の場合）を送信します。次に回転スピードを２０ビットで与えます。実際は２４ビット（３バイト）送り、上位４ビットは常に０です。あまり大きすぎると振動するだけで回転しません。またあまり小さな数値だと非常に遅い回転になります。
◆停止させるコマンド SoftStop
コマンド 0xB0 （回転中の場合 DEC で指定した減速係数で減速して停止します）◆他のコマンドはデータシートをご覧ください。
■その他・応用★基板上のボリュームは ADC の入力レベルを調整するためのものです。電源電圧をこのボリュームで分圧したものが AD コンバータに繋がっています。AD コンバータは５ビットで、リファレンス電圧は VREG（3.0V あるいは 3.3V です）
ボリュームを回して ADCIN 端子が約 1.5V になるようにしてください。モータ電源が 8V~45V のどの範囲でも調整ができるようになっています。電圧が下がるとドライブ段の PWM デューティを上げ、電圧が上がると下げます。これにより電圧変動をキャンセルさせます。デフォルトは OFF(使用しない)になっていますので、ボリュームを回しても回転に変化はありません。
★モータの回転方向はソフトでコントロールできますが、配線で変えるには A 相あるいは B 相のどちらかの配線を入れ替えてください。両方を入れ替えると回転方向は変わりません。
★複数台を制御する場合コマンドの実行タイミングに注意してください。~CS 信号を台数分用意して他の信号線を共有することもできますが、コマンドは~CS を立ち上げた瞬間から実行されますので、モータを同時に動かす必要がある場合、１台１台個別にコマンドを送る方式だとタイムラグが生じます。コマンドを送信しておき、いっせいに～CS を上げるなどの工夫が必要になります。メーカーのデータシートではデイジーチェーンによる方法が記載されています。１台目の SDO を２台目の SDI に、２台目の SDO を３台目の SDI に、３台目の SDO をマイコンに接続するというやり方です。この方式だとそれぞれのコマンドを並列に送らなければなりません。最後に~CS 信号を立ち上げた時点で全てのモータが同時に動き出します。
厳密にいうと L6470 はそれぞれの発振器を持っていますが、わずかな周波数のずれが精密な制御の場合問題になる可能性があります。L6470 では外部クロックでの動作もできますので、他のクロックに同期させる方法も検討してください。
■動作電流について
定格では 3Arms となっております。OCP(Over Current Protection)は最大 6A まで設定することができ、この電流を超えると保護が働くようになっていますが、定格の 3A ではかなり発熱しますので強制空冷でもしない限り連続での駆動は難しいです。
加速・減速時は短時間ですので問題にならないですが、回転中・停止中の電流は発熱が問題にならない程度（半分以下）に電流を下げてください。IC のパッケージが小さいためどうしても熱伝導が厳しくなります。
3■レジスタの概要
アドレス

名称

0x01
0x02
0x03
0x04
0x05
0x06
0x07
0x08
0x09
0x0A
0x0B
0x0C
0x0D
0x0E
0x0F
0x10
0x11
0x12
0x13
0x14
0x15
0x16

ABS_POS
EL_POS
MARK
SPEED
ACC
DEC
MAX_SPEEDMIN_SPEEDKVAL_HOLD
KVAL_RUNKVAL_ACCKVAL_DEC
INT_SPD
ST_SLPFN_SLP_ACC
FN_SLP_DEC
K_THERM
ADC_OUTOCD_THSTALL_TH
FS_SPD
STEP_MODE

0x17
0x18
0x19
0x1A
0x1B

ALARM_ENCONFIGSTATUSRESERVEDRESERVED

機能
モータの絶対位置を保持しています。
マイクロステップの位置を保持マークしている絶対位置
現在の回転スピード
加速係数（大きくすると加速が速くなります）
減速係数（大きくすると減速が速くなります）
最大回転スピード
最低回転スピード
モータ停止中の電圧設定
モータ定速回転時の電圧設定
加速中の電圧設定
減速中の電圧設定
補間を開始する回転数
補間の傾き
加速最終時の傾き
減速最終時の傾き
高温時の補正ADC の結果（読み取り専用）
オーバーカレントの電流スレッショルド
ストールの電流スレッショルド
フルステップ駆動に切り替える回転数
フ ル ス テ ッ プ , ハ ー フ ス テ ッ プ ,1/4, 1/8,…,1/128 ステップの設定
アラーム機能の ON/OFF
システム設定レジスタ
現在のステータス（読み取り専用）＜予約済み＞＜予約済み＞■回路図

長さ(bit)

初期値

229222012121013888814888454710800000x8A0x8A0x4100x290x290x290x290x408
0x190x29
0x29
0－0x80x400x270x7816160xFF
0x2E88－#12026モータの例

中型モータの例

←←
←
←
←
←
0x20
←
0xFF
0xFF
0xFF0xFF
←←
←
←
←

←
←
←
←
0x220
0x200
0x1C4
←
0x3F
0x3F
0x64
0x32
0x3E8
0x50
0x28
0x00
←

0xF
0x7F
←←

0xF
0x7F
0x126
0x7←
←←
←

■寸法図

■使用上の注意
・入力・出力および極性・動作電圧を十分ご確認の上ご利用ください。一瞬でも範囲を越えたものは保証できかねます。
・ロジック電源とモータ電源を必ず分けてください。両方のグランドは繋がっています。
・動作中 IC は熱くなる場合がありますのでご注意ください。
・放熱性に優れたパッケージ・プリント基板になっておりますが、FET のオン抵抗が 550mΩ～740mΩ程度あり、３Ａでは損失が２Ｗ程度生じます。連続で３Ａ流すと許容温度範囲を超えますのでディレーティングしてお使いください。
・本キットはエンジニアの方を対象にした製品です。本製品をお使いになるにはある程度の電気的知識を必要とします。
・本モジュールを使用したことによる、損害・損失については一切補償できません。
・製造上の不良と認められる場合のみ、良品とお取替えいたします。それ以外の責についてはご容赦ください。
・この製品は国内で製造しています。RoHS 対応・鉛フリーです。MADE IN JAPANCopyright © 2012,2021 Strawberry Linux Co.,Ltd. 無断転載・引用を禁止します。
株式会社ストロベリー・リナックス ２０１２年８月２８日 第１版 ２０２１年７月２３日 第 2 版
4