モータ制御で使うPWM制御のデッドタイムとは？

高性能なモータドライブやインバータを設計するには、さまざまなテクニカルな要素に注意を払う必要があります。その中でも、PWMのデッドタイムは特に重要な要素の一つです。では、このデッドタイムとは具体的に何なのでしょうか。

今回は、デッドタイムの詳細とその意義について掘り下げていきます。

1. デッドタイムとは？

詳細な定義:

デッドタイムは、Hブリッジや3相ブリッジなどの回路構成において、対向するトランジスタ間の非動作期間を指します。具体的には、上側のトランジスタがオフになる瞬間から下側のトランジスタがオンになるまでの間、あるいはその逆の過程の時間を指します。

2. デッドタイムの必要性

ショート回避:

デッドタイムがないと、上側と下側のトランジスタが同時にオンになる可能性があり、これにより電源とGND間でショートサーキットが発生します。このショートサーキットは、デバイスの破壊や火災の原因となり得ます。

効率向上:

正確なデッドタイムの設定は、スイッチングロスを最小化し、全体の効率を向上させるためにも重要です。短すぎるデッドタイムはショートのリスクを増加させ、長すぎるデッドタイムは効率の低下を招く可能性があります。

3. デッドタイムの課題

最適なタイミング:

デバイスや動作条件によって、最適なデッドタイムは異なります。そのため、設計時には様々な条件下でのテストが必要となります。

外部ノイズの影響:

高電流環境下では、外部からのノイズがデッドタイムの正確な設定や制御を困難にすることがあります。ノイズ対策としては、適切なフィルタリングやシールディングが求められます。

まとめ:

PWM制御におけるデッドタイムは、モータドライブやインバータの性能と安全性を確保するための不可欠な要素です。設計や制御の際には、このデッドタイムを適切に管理し、最適な動作条件を確保することが求められます。