Hブリッジで同時にONしてはいけないのは？

同じ側の上と下のスイッチです。同時に ON だと電源がショートし、大きな貫通電流で壊れます。

モーターのブレーキと空転の違いは？

ブレーキはモーターの両端をつないですぐ止め、空転は何もつながずに惰性でゆっくり止めます。

DRV8833は3.3Vのマイコンで使える？

使えます。入力は 2V 以上で H と見なされます。モーター側の電源 VM は 2.7〜10.8V です。

DRV8833のnSLEEPはどうつなぐ？

マイコンの 3.3V など H につなぎます。中で GND に引かれているので、つながないと動きません。

モーターをいきなり逆転させるとどうなる？

逆起電力が電池の電圧に足され、大きな電流が流れます。ブレーキで止めてから逆転させます。

Hブリッジでモーターを正転・逆転｜しくみとDRV8833の配線・真理値表

Q: Hブリッジとは？

スイッチ4つを H の形に並べ、モーターに流す電流の向きを入れ替えて、正転・逆転させる回路です。

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Hブリッジは、スイッチ4つを「H」の形に並べ、モーターに流す電流の向きを入れ替える回路です。対角の2つを ON にすると正転・逆転、下の2つでブレーキになり、DRV8833 の入力の組み合わせは真理値表の節、ドライバ IC の選び方は早見表へ。ハーフブリッジとの違いと貫通電流はハーフブリッジとフルブリッジの違いで扱っています。

Hブリッジは、ラジコンの車やロボットのように、モーターを前にも後ろにも回したいときに使う回路です。名前はむずかしそうですが、中身はスイッチ4つだけです。

この記事では、スイッチの絵で向きが変わるしくみを見たあと、マイコンから使えるドライバ IC の DRV8833 で、模型用のモーター（マブチ FA-130）を回す配線と計算まで進みます。

この記事で作るもの：マイコン2本の線でモーターの向きを変える

マイコンの2本の線（IN1・IN2）を DRV8833 につなぎ、0 と 1 の組み合わせで、正転・逆転・ブレーキ・空転を切り替える回路です。電源は単3電池2本（3V）です。

マイコンは、IN1 と IN2 に 3.3V（1）か 0V（0）を出すだけです。モーターに流れる電流は、電池から DRV8833 の中のスイッチを通って流れます。

IN1	IN2	モーターの動き
0	0	空転（惰性で止まる）
1	0	正転
0	1	逆転
1	1	ブレーキ（すぐ止まる）

モーターを1方向に回すだけなら、MOSFET 1つで足ります。ON/OFF だけの回路は、トランジスタと MOSFET を比べた記事の回路が出発点です。この記事は、その「向きも変えたい」版です。

つまり、マイコンから見ると「2本の線で4通りの命令」を出すだけの回路です。

DC モーターは、電池の向きを逆にすると逆に回る

DC モーター（ブラシ付き）の回る向きは、モーターに流れる電流の向きで決まります。電池の＋と−をつなぎ替えれば逆に回ります。H ブリッジは、このつなぎ替えをスイッチで行う回路です。

FA-130 のような模型用のモーターは、2本の端子に電池をつなぐと回ります。電池の向きを逆にしてつなぐと、逆向きに回ります。モーターの中で、磁石と電流が押し合う力の向きが、電流の向きで決まるからです。

どちら向きの電流で右回りになるかは、モーターによって決まります。この記事では、端子 A から B へ流れるときを右回り（正転）の例にします。

つまり、向きを変えたければ「モーターに流す電流の向き」を変えればよい、ということです。

Hブリッジとは：スイッチ4つを「H」の形に並べた回路

左右2本の柱に、上（＋側）と下（GND 側）のスイッチを1つずつ。合わせて4つのスイッチの真ん中を、モーターでつなぎます。縦の柱と横のモーターが H に見えるので、H ブリッジと呼びます。

この記事では、4つのスイッチを S1〜S4 と呼びます。左の上が S1、左の下が S2、右の上が S3、右の下が S4 です。モーターは、左の柱の真ん中（A）と、右の柱の真ん中（B）の間につなぎます。

スイッチ	場所	つながる先
S1	左の上（ハイサイド）	電池の＋と A
S2	左の下（ローサイド）	A と GND
S3	右の上（ハイサイド）	電池の＋と B
S4	右の下（ローサイド）	B と GND

電力の分野では、上下2つのスイッチの組を「ハーフブリッジ」、それを2組並べたものを「フルブリッジ」と呼びます。H ブリッジは、フルブリッジと同じ形です。

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つまり、H ブリッジは「モーターの両端を、それぞれ＋にも GND にもつなげる」スイッチの組です。

正転と逆転のしくみ：対角の2つを ON にする

S1 と S4 を ON にすると、電流は＋→S1→A→モーター→B→S4→GND と流れて正転します。S3 と S2 を ON にすると、＋→S3→B→モーター→A→S2→GND と、モーターの中を逆向きに流れて逆転します。

正転のとき、モーターの左の端子 A は S1 で＋に、右の端子 B は S4 で GND につながります。電流はモーターの中を A から B へ流れます。

逆転のとき、B が S3 で＋に、A が S2 で GND につながります。電池はそのままなのに、モーターから見ると電池をつなぎ替えたのと同じになります。

つまり、「どの対角を ON にするか」で、モーターの中の電流の向き＝回る向きが決まります。

やってはいけない：同じ側の上と下を同時に ON にする

S1 と S2（または S3 と S4）を同時に ON にすると、電流はモーターを通らずに＋から GND へ素通りします。これを貫通電流と呼び、スイッチや電池を壊します。

S1 と S2 が両方 ON だと、電池の＋→S1→S2→GND という道ができます。この道にあるのは、スイッチの小さな抵抗だけです。

実際には電池の内部の抵抗などで少し小さくなりますが、モーターの起動の電流よりずっと大きな電流です。プログラムのまちがいで一瞬でも起きると、スイッチが壊れることがあります。

やっかいなのは、正転から逆転に切り替える途中でも起きることです。S1 を OFF にしてから S2 を ON にするつもりでも、スイッチが切れるのには少し時間がかかります。そのすき間に両方 ON の瞬間ができるので、切り替えのときは、上下とも OFF の短い時間（デッドタイム）を入れます。

つまり、H ブリッジの一番のルールは「同じ側の上下は、絶対に同時に ON にしない」です。

止め方は2つ：ブレーキと空転

下の2つ（S2・S4）を ON にするとブレーキで、モーターの2本の線がつながり、すぐ止まります。全部 OFF にすると空転で、モーターは惰性でゆっくり止まります。

回っているモーターは、発電機のように自分で電圧（逆起電力）を出しています。ブレーキでモーターの両端をつなぐと、その電圧で回転と逆向きの力を生む電流が流れ、モーターは急に止まります。

約2.8V は、無負荷で回っている FA-130 の逆起電力の見積もり（3.0V−0.15A×1.43Ω）です。電流は回転が落ちるにつれて減ります。

空転では、電流の道がないので、モーターは軸の重さとまさつだけでゆっくり止まります。ただし OFF にした直後の一瞬は、モーターの電流がドライバ IC の中のダイオードを通って消えます。

つまり、すぐ止めたいならブレーキ、なめらかに止めたいなら空転、と使い分けます。

DRV8833 の真理値表：IN1・IN2 の4通りを読む

DRV8833 は、IN1・IN2 が 1・0 で正転、0・1 で逆転、1・1 でブレーキ、0・0 で空転です。データシートの表の H は＋、L は GND、Z は「どこにもつながない」の意味です。

IN1	IN2	OUT1	OUT2	動き	H ブリッジでは
0	0	Z	Z	空転	全部 OFF
1	0	H	L	正転	S1＋S4
0	1	L	H	逆転	S3＋S2
1	1	L	L	ブレーキ	S2＋S4

データシートの真理値表（Table 1. H-Bridge Logic）は、IN の組み合わせと、そのときの OUT の状態を並べた表です。OUT1 が H（＋）で OUT2 が L（GND）なら、電流は OUT1 から OUT2 へ流れます。

DRV8833 の入力には、IC の中に約150kΩ のプルダウン（GND へ引く抵抗）が入っています。マイコンがリセット中で端子が浮いていても、入力は 0・0 になり、モーターは勝手に回りません。

入力の電圧は、2V 以上で 1、0.7V 以下で 0 と見なされます（VIH・VIL）。3.3V のマイコンなら、そのままつなげます。

つまり、真理値表は「IN の組み合わせ → OUT の＋と GND → 電流の向き」の順に読めば迷いません。

なぜドライバ IC を使うのか：スイッチ4つを自分で組まない理由

上のスイッチ（ハイサイド）を 3.3V で動かすのがむずかしい、同時 ON を防ぐデッドタイム（450ns）が要る、過電流・過熱・低電圧の守りが要る、の3つが理由です。ドライバ IC なら、入力2本でこれが全部そろいます。

1. 上のスイッチを動かせる

上のスイッチは、電源の＋とモーターの間にあります。N チャネルの MOSFET で作ると、ON にするにはゲートを電源よりさらに高い電圧にする必要があり、3.3V の合図では ON できません。DRV8833 は IC の中で高い電圧を作り（VCP ピンの 0.01µF はそのため）、上のスイッチを ON にします。

2. 同時 ON を防ぐ

DRV8833 は、切り替えのときに上下とも OFF の時間（デッドタイム、450ns）を IC の中で自動で入れます。データシートにも「外で作る必要はない」と書かれています。

3. 守りが入っている

電流が 2〜3.3A（ばらつきの範囲）を超えると出力を止め、1.35ms 後にもう一度動かします（過電流保護）。熱くなりすぎたとき（過熱保護）と、VM が約2.6V より下がったとき（低電圧ロックアウト）も止まります。

4. 入力2本で済む

IN1・IN2 の2本で4通りの動きを選べます。OFF の瞬間のモーターの電流も、IC の中のダイオードが逃がしてくれます。

つまり、マイコンで小さなモーターを正転・逆転させるなら、スイッチ4つを組むより、ドライバ IC が安全で簡単です。

DRV8833 の配線：A 側の H ブリッジだけ使う

DRV8833 には H ブリッジが2つ（A と B）入っています。モーター1個なら A 側だけを使い、AIN1・AIN2 をマイコンへ、AOUT1・AOUT2 をモーターへ、VM を電池の＋へつなぎます。コンデンサは VM に 10µF、VINT に 2.2µF、VCP と VM の間に 0.01µF です。

ピン（番号）	つなぐ先	メモ
AIN1（16）・AIN2（15）	マイコンの IN1・IN2	3.3V のマイコンでそのまま
AOUT1（2）・AOUT2（4）	モーターの2本の線	どちらがどちらでもよい（向きが逆になるだけ）
VM（12）	電池の＋・10µF で GND へ	10µF 以上のセラミックを IC の近くに
GND（13）	GND（電池の−・マイコンの GND）	裏の放熱パッドも GND へ
nSLEEP（1）	マイコンの 3.3V	L だと IC が眠ったまま
AISEN（3）・BISEN（6）	GND	電流の検出を使わないとき
VINT（14）	2.2µF で GND へ	IC の中の電源用
VCP（11）	0.01µF で VM へ	上のスイッチを動かす電圧用

ピンの番号は、HTSSOP（PWP）と TSSOP（PW）のものです。WQFN（RTY）は番号が違います。また、通販で売られている DRV8833 のモジュール（小さな基板）は、ピンの名前や並びがモジュールごとに違い、コンデンサがすでに載っていることもあります。必ずモジュールの説明書と回路図で確かめます。

つまり、マイコン側2本・モーター側2本・電源2本と、コンデンサ3つ・nSLEEP を押さえれば配線は終わりです。

計算：FA-130 を DRV8833 で回すと、起動の電流は保護に引っかからないか

DRV8833 の中の抵抗（上 250mΩ＋下 200mΩ）を足すと、起動の電流は 3.0÷（1.43＋0.45）＝1.60A で、過電流保護の 2A より小さくなります。ふだんの損失は 0.14W、温度の上がりは PWP で約6℃です。

モーターにかかる電圧は、IC の中で少し下がって 3.0−0.56×0.45＝2.75V ほどです。MOSFET 1つで回すときより、回転が少しだけ遅くなります。

つまり、FA-130 と単3電池2本なら、DRV8833（PWP）で起動も保護に引っかからず、熱も小さく回せます。

回っているモーターを、いきなり逆転させない

正転で回っているところから急に逆転にすると、電池の 3V とモーターの逆起電力約2.8V が足し算になり、約3.1A 流れます。過電流保護の範囲（2〜3.3A）に入るので、IC が止まることがあります。間にブレーキを入れてから逆転します。

回っているモーターは、回転の向きに応じた電圧（逆起電力）を出しています。正転で回っているとき、その電圧は電池の電圧を打ち消す向きです。そこで逆転につなぎ替えると、今度は電池の電圧と同じ向きになり、足し算になります。

DRV8833 の過電流保護は、2〜3.3A を超えた状態が 4µs 続くと出力を止め、1.35ms 後にもう一度動かします。止まっても壊れはしませんが、モーターの動きがガタガタになります。

プログラムでは、正転 → ブレーキ（1・1）→ 止まるまで待つ → 逆転、の順にします。ブレーキの瞬間の電流は約1.5A、止まってからの逆転の起動の電流は 1.60A で、どちらも保護の範囲より小さくなります。

つまり、向きを変えるときは「いったん止めてから」が基本です。

PWM で速さを変える：電圧をかけないあいだを空転にするか、ブレーキにするか

DRV8833 で速さを変えるときは、IN の片方に PWM（速い ON/OFF）を入れます。正転なら「PWM・0」か「1・PWM」の2通りがあり、モーターに電圧をかけないあいだが空転になるかブレーキになるかが違います。

向き	IN1	IN2	電圧をかけないあいだ
正転	PWM	0	空転（電流が速く減る）
正転	1	PWM	ブレーキ（電流がゆっくり減る）
逆転	0	PWM	空転（電流が速く減る）
逆転	PWM	1	ブレーキ（電流がゆっくり減る）

データシートでは、空転側を fast decay（速く減る）、ブレーキ側を slow decay（ゆっくり減る）と呼びます。空転側は電圧をかけないあいだ電流が IC の中のダイオードを通って速く減り、ブレーキ側はモーターが下の2つでつながって電流がゆっくり減ります。

「1・PWM」では、IN2 の PWM が 1 のあいだがブレーキ、0 のあいだが正転です。PWM が 1 の割合（デューティ比）が大きいほど遅くなるので、「PWM・0」とは逆の読み方になります。プログラムで速さの値を作るときに確かめます。どちらが合うかはモーターと用途しだいなので、両方試して決めます。

PWM の周波数をいくつにするかは、連載の「PWM 制御とは」の記事でくわしく扱います。

つまり、速さは IN の片方を PWM にするだけで変えられ、OFF のあいだの止め方を2通りから選べます。

早見表：小さなモーター用のドライバ IC の選び方

単3電池2〜4本くらいのモーターなら DRV8833（2.7〜10.8V）、12V・24V のモーターなら東芝の TB67H450 系（4.5〜44V）が目安です。モーターの電圧と起動の電流で選びます。

	DRV8833（TI）	TB67H450FNG（東芝）
モーターの電圧	2.7〜10.8V	4.5〜44V
流せる電流	1.5A（PWP）／0.5A（PW）	3A 以下で使う
H ブリッジの数	2つ（モーター2個）	1つ
止まる電圧（UVLO）	約2.6V	4.0V±0.2V
入力	AIN1・AIN2（＋nSLEEP）	IN1・IN2
入力の 1・1	ブレーキ	ブレーキ
入力の 0・0	空転	OFF（1ms ほどでスタンバイ）

選ぶ順番は、①モーターの電圧が IC の動作範囲に入るか、②起動の電流が過電流保護より小さいか（足りなければ大きな IC へ）、③パッケージで流せる電流と熱、です。

つまり、電池で動く模型なら DRV8833、12V 以上なら TB67H450 系、と電圧で大まかに分けてから、電流と熱で確かめます。

ブレッドボードで組む：DIP 変換基板にのせた DRV8833

DRV8833（HTSSOP）は小さいので、DIP の変換基板にのせて、溝をまたぐように差します。上の段に AIN1・AIN2・VINT・GND・VM・VCP、下の段に nSLEEP・AOUT1・AISEN・AOUT2 が並びます。

変換基板には1番ピンの印があります。差す向きを逆にすると、VM と GND の位置がずれて IC を壊すので、電源を入れる前に必ず確かめます。

つまり、電源 → コンデンサ → 入力 → モーターの順に差していけば、配線の数は10本ほどです。

テスターで確かめる：OUT1 と OUT2 の間の電圧で向きを見る

テスターの赤を OUT1、黒を OUT2 に当てると、正転で約＋2.7V、逆転で約−2.7V、ブレーキで 0V です。符号で向き、大きさで IC の中の電圧の下がりがわかります。

最低限ここだけ

余裕があれば

0・0（空転）にした直後は、回っているモーターが出す電圧（逆起電力）が少し残り、回転が落ちるにつれて 0V に近づきます。1・1（ブレーキ）では、すぐ 0V になります。2つの止め方の違いを、電圧の残り方で見られます。

つまり、OUT1−OUT2 の符号が IN の組み合わせどおりに変われば、配線もプログラムも合っています。

よくある失敗4つ：DRV8833 でモーターを正転・逆転させるとき

nSLEEP をつながない・電池の電圧が足りない・GND をつながない・いきなり逆転させる、の4つがよくある失敗です。

1. nSLEEP をつながない

nSLEEP は IC の中で GND へ引かれていて（約500kΩ）、つながないと IC は眠ったままです。マイコンの 3.3V へつなぐか、マイコンの端子で H にします。

2. 電池が弱い・本数が少ない

DRV8833 の VM の動作範囲は 2.7V からで、約2.6V を下回ると止まります。アルカリ電池2本でも、減ってくると起動のたびに電圧が下がって止まることがあります。ニッケル水素電池2本（公称 2.4V）は、動作範囲の外です。

3. GND をつながない

マイコンの GND と電池の−がつながっていないと、マイコンの 1・0 が IC に正しく届かず、動いたり動かなかったりします。

4. いきなり逆転

約3.1A 流れて過電流保護で止まることがあります。ブレーキを入れて止まってから逆転します。

つまり、配線（nSLEEP・GND）・電源（電池の電圧）・プログラム（ブレーキを挟む）の3か所を確かめます。

H ブリッジ	スイッチ4つを H の形に並べ、モーターの電流の向きを変える回路
正転・逆転	モーターがふつうの向きに回ること・逆向きに回ること
ハイサイド・ローサイド	電源の＋側にあるスイッチ・GND 側にあるスイッチ
貫通電流	同じ側の上下のスイッチが同時に ON になり、＋から−へ素通りする大きな電流
ブレーキ・空転	モーターの2本の線をつないで止める・何もつながず惰性で止める
ドライバ IC	スイッチ4つと、それを安全に動かすしくみをまとめた部品
逆起電力	回っているモーターが自分で出す電圧
UVLO	電源の電圧が低すぎるときに IC を止める守り（低電圧ロックアウト）
デッドタイム	上下を切り替えるとき、両方 OFF にしておく短い時間