- 自作ブラシモーターESC（F/B/R対応・Nch4FET Hブリッジ）の フル回路図＋部品番号入り
- # 1) 電源・保護・BECブロック
- # 2) Hブリッジ（Nch×4）＋ ゲートドライバ（IR2104×2）
- # 3) ドライバ/MCU/受信機インタフェース
- 4) モーター端子/スナバ/EMI
- 5) 受信機・サーボ接続（BEC給電）
- 主要部品表（BOM例）
- 動作ロジックの要点（MCUファーム）
- レイアウト勘所（重要）
- 立ち上げ手順（安全）
- 「歴代RCラジコン」のご紹介|まとめ
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自作ブラシモーターESC（F/B/R対応・Nch4FET Hブリッジ）の フル回路図＋部品番号入り
自作ブラシモーターESC（F/B/R対応・Nch4FET Hブリッジ）の フル回路図（ASCII）＋部品番号入りをご紹介します。実装しやすいIR2104系ハーフブリッジ・ドライバ×2構成です。 （※記号 ‾＝電源、┴＝GND、→＝信号フロー）
# 1) 電源・保護・BECブロック
+Vbat(2S/3S) ──F1───D1───+───+───+─────────────→ +V_DRV (FET/Driver電源)
(ﾌｭｰｽﾞ) (TVS) | | |
| C1 C2
+| || || (Cinバルク/低ESR+セラ)
┴ ┴ ┴
GND GND GND
+BEC出力(5V/6V) ──→ 受信機(RX) Vcc
GND ─────────────────────────→ 受信機(RX) GND
┌──────── DC-DC(BEC) ────────┐
+V_DRV ────┤ U5 (Buck, 6V/3A 推奨) ├───→ +5~6V(BEC)
GND ───────┴─L1─D7─C15─C16──────────────┘
（同期整流でも可）
・F1 自動車用ミニブレード10〜20A
・D1 サージ吸収TVS（SMAJ58CA等 2S/3S想定で選定）
・C1/C2 1000µF低ESR＋1µF/100nFセラ複合（FET近傍）
・U5 6V/3A級のBuck（例 MP2307DN等）→ 受信機/サーボ用
・備考 LVC用の電圧分圧は後述MCUへ
リンク
# 2) Hブリッジ（Nch×4）＋ ゲートドライバ（IR2104×2）
上アーム(A相) 上アーム(B相)
+V_DRV ──┬───────────────┬───────────────┐
│ │ │
Q1 Q3 （上側FETは放熱板共有）
(Nch 40–60V,低Rds) (Nch 40–60V,低Rds)
│ │
├─────┐ ┌──┤
│ │Motor A│ │Motor B
│ └───M───┘ │
│ │
Q2 Q4
(Nch 40–60V,低Rds) (Nch 40–60V,低Rds)
│ │
Rsns ────┬──────────┴───────────────→ GND
(R20) │
AMP1 → MCU ADC (電流検出/OC保護)
[ゲート配線（共通構造）]
U1(IR2104) → Q1(HiA)/Q2(LoA) Bootstrap: D3 + C5（U1_HSノード）
U2(IR2104) → Q3(HiB)/Q4(LoB) Bootstrap: D4 + C6（U2_HSノード）
Gate抵抗: Rg1,Rg2,Rg3,Rg4 (5–22Ω) ※スルーレート/EMI調整
スナバ: 各FET D-S間 RC or Motor両端 RC (Rsn,Csn) 任意
# 3) ドライバ/MCU/受信機インタフェース
受信機(RX)
(CH2 TH) ──────┐ +5~6V(BEC) ─────────→ RX Vcc
│ GND ─────────────────→ RX GND
R31
│ PWM(1–2ms/20ms)
└───▶ MCU(Pin:TH_IN) ──┐
│
+5V(BEC) ──→ MCU Vcc ┌──────▼─────────┐
GND ──────→ MCU GND │ MCU U3 │
BatDiv ──→ MCU ADC (LVC) │ (STM32/ATmega) │
Isense ─→ MCU ADC (OC/制御) │ Deadtime/PWM │
Temp ───→ MCU ADC (NTC) │ LVC/ブレーキ │
└───▲────▲──────┘
│ │
PWM_A ──┘ └── PWM_B
(HI/LO用2ch) (HI/LO用2ch)
┌─────────── U1: IR2104 (A脚) ───────────┐ ┌────── U2: IR2104 (B脚) ──────┐
│ IN(HIN) ◀────── PWM_A_H ────────────────┤ │ IN(HIN) ◀── PWM_B_H ────────│
│ IN(LIN) ◀────── PWM_A_L ────────────────┤ │ IN(LIN) ◀── PWM_B_L ────────│
│ VB ──┬─ D3 →| ─┐ │ │ VB ─┬─ D4 →| ─┐ │
│ HO ──┴────────┴─▶ Gate_Q1 (上A) │ │ HO ─┴────────┴▶ Gate_Q3 │
│ VS ──────────────┬─┐(Q1/2スイッチノード)│ │ VS ────────────┬─┐(Q3/4) │
│ LO ───────────────┴─▶ Gate_Q2 (下A) │ │ LO ─────────────┴▶ Gate_Q4 │
│ VCC=+12~15V, COM=GND, VDD from +V_DRV │ │ VCC=+12~15V, COM=GND │
└──────────────────────────────────────────┘ └──────────────────────────────┘
[Bootstrap部]
+V_DRV ─D3→|─┐ +V_DRV ─D4→|─┐
C5 C6
┌─||─┘ VS_A ┌─||─┘ VS_B
└───────── HO_A └──────── HO_B
・U1/U2 IR2104（またはIRS2003/HIP4081等）
・MCU STM32F0/ATmega328P等（2ch独立PWM＋デッドタイム生成）
・電流検出 Rsns→AMP1（INA180等）→MCU ADC
・電圧検出 BatDiv（R41/R42で分圧）→MCU ADC（LVC）
・温度 NTCサーミスタ→MCU ADC（過熱保護）
リンク
4) モーター端子/スナバ/EMI
+V_DRV ─────┬────────────── MotorA端子 ──┐
│ │
[RCsn] (例 47Ω//4.7nF) │ ┌─ FerriteBead
│ ├──┤─┐
GND ────────┴────────────── MotorB端子 ──┘ └─┬┘
│ → モーターへ
シールド/ツイスト推奨
・RCスナバ 放射/伝導ノイズ低減
・フェライト ノイズ源のチョーク
5) 受信機・サーボ接続（BEC給電）
[BEC 6.0V] ──────────┬─→ 受信機Vcc
├─→ サーボ(Steering)
└─→ サーボ(Throttle/Winch等)
GND ──────────────────┴─→ 共通GND
主要部品表（BOM例）
| Ref | 部品 | 例・型番 | 目安/備考 |
|---|---|---|---|
| Q1–Q4 | Nch MOSFET | BSC016N04 / IRLR7843 / IPT015N10N5 等 | 40–60V, 100–200A級, 低Rds(on) |
| U1,U2 | ハーフブリッジドライバ | IR2104 / IRS2003 / HIP4081 | VCC=10〜20V, Bootstrap |
| U3 | MCU | STM32F030/ATmega328P | 2系統PWM＋ADC |
| U5 | DC-DC(BEC) | MP2307DN/LM2596 | 5〜6V/3A（HVサーボなら7.4V品） |
| Rsns | シャント | 0.002〜0.010Ω/3W | 電流検出/OC保護 |
| AMP1 | 電流アンプ | INA180/INA199 | ローサイド測定 |
| D1 | TVS | SMAJ58CA(例) | 2S/3Sで再選定 |
| D3,D4 | ダイオード | UF4007/SS14 | Bootstrap充電用 |
| C1 | バルク | 1000µF/35V 低ESR | 入力平滑（FET近傍） |
| C2,C5,C6 | セラ | 100nF/1µF, 100nF | 局所デカップリング/ブート |
| Rg1–Rg4 | ゲート抵抗 | 10Ω〜22Ω | 立ち上がり調整 |
| R41/R42 | 分圧 | 200k/68k 等 | LVC用（ADC 3.3V満スケール） |
| Rsn/Csn | スナバ | 47Ω/4.7nF 等 | EMI対策（要実測最適化） |
| F1 | ﾌｭｰｽﾞ | 10〜20A | 初期は低めで試験 |
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動作ロジックの要点（MCUファーム）
・前進 `Q1(HI-A) 常時 or 低周波/同期整流`＋`Q4(LO-B) PWM`
・ブレーキ `Q2(LO-A) + Q4(LO-B) 同時ON`（デューティ可変でBr強度）
・後進 `Q3(HI-B) 常時`＋`Q2(LO-A) PWM`
・デッドタイム 上下切替に数百ns〜数µs挿入（温度で最適化）
・LVC セル数自動判定 → 3.2V/Cell付近で段階パワーダウン→停止
・OC/OT 電流閾値/温度閾値超過で即時遮断＋再始動遅延
・ブレーキ `Q2(LO-A) + Q4(LO-B) 同時ON`（デューティ可変でBr強度）
・後進 `Q3(HI-B) 常時`＋`Q2(LO-A) PWM`
・デッドタイム 上下切替に数百ns〜数µs挿入（温度で最適化）
・LVC セル数自動判定 → 3.2V/Cell付近で段階パワーダウン→停止
・OC/OT 電流閾値/温度閾値超過で即時遮断＋再始動遅延
レイアウト勘所（重要）
・高dI/dtループ最短 FET↔Cin↔GNDのループ面積を極小に。
・VSノード短配線 IR2104のVB/VS/HOは密に配置。
・シャント→AMP→MCU アナログ経路は分離/シールド。
・GND設計 パワーGNDと信号GNDは一点合流（スター接続）。
・放熱 銅箔厚/サーマルビア/ヒートスプレッダ＋気流確保。
・VSノード短配線 IR2104のVB/VS/HOは密に配置。
・シャント→AMP→MCU アナログ経路は分離/シールド。
・GND設計 パワーGNDと信号GNDは一点合流（スター接続）。
・放熱 銅箔厚/サーマルビア/ヒートスプレッダ＋気流確保。
立ち上げ手順（安全）
・電源はベンチ電源で電流制限（1〜2A）→低電圧で初期化確認。
・FET未実装でゲート波形とデッドタイムをオシロ確認。
・モーター未接続でHブリッジの各ノード電圧を段階確認。
・低KVの小型モーター→本番モーターの順に負荷試験。
・FET未実装でゲート波形とデッドタイムをオシロ確認。
・モーター未接続でHブリッジの各ノード電圧を段階確認。
・低KVの小型モーター→本番モーターの順に負荷試験。
ひとことまとめ
・「Nch×4 Hブリッジ＋IR2104×2＋MCU」が自作の王道です。 ・成功の鍵は配線最短・デッドタイム・入力コンデンサの“置き方”にあります。
名言 「速さは回路で作り、信頼はレイアウトで守る。」
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