STEVAL-PTOOL4A BLDC-kontrol evalueringskort

STMicroelectronics STEVAL-PTOOL4A kompakte systemer er designet til at styre en børsteløs DC (BLDC) eller en permanentmagnetisk synkronmotor (PMSM) i applikationer som f.eks. håndholdt batteridrevet værktøj. Den fungerer med standardindgange som f.eks. gashåndtaget til at styre motorens moment/hastighed og levere en effekt på op til 250 W. Kortet kan tilsluttes en passende elværktøjsmotor på 21 V og 250 W. Mere spidseffekt kan leveres med et kølelegeme eller med et arrangement til at cirkulere luft for at opnå bedre effektafledning.

Dette referencedesign er ideelt til højtydende motorstyring for at realisere elværktøj som boremaskiner, slibemaskiner, skiveskærere, rundsave, løvblæsere, håndholdte plæneklippere og meget mere. Den lille formfaktor og den store computerkraft gør den velegnet til applikationer som droner, kørestole, husholdningsapparater, el-cykler og robotplatforme. STEVAL-PTOOL4A indeholder en højtydende STM32G473CE MCU med integreret periferiudstyr, der er specielt optimeret til motorstyringsapplikationer, og som styrer en 3-faset fuldbro-konverter bestående af seks højstrøms-MOSFET'er via en tredobbelt halvbro-gate-driver STDRIVE101.

MCU'en har flere ADC-periferienheder, hvilket muliggør samtidig sampling af motorfasestrømme og back EMF-spændinger. Kortet kan udnytte ST MCSDK-biblioteket til at give mulighed for seks-trins eller højtydende FOC-algoritmer med konfigurerbarhed.

Specifikationer

• Indgangsspænding fra 12 V_DC til 28 V_DC (nominelt 21 V)
• RMS-udgangsstrøm op til 20 A
• Kortet består af følgende nøgleenheder:
  • STM32G473CET6: En højtydende Arm®-baseret Cortex®-M4 32-bit MCU+FPU i LQFP48-pakke (7 mm x 7 mm). MCU'en indeholder trigonometriske og aritmetiske matematikacceleratorer (CORDIC+FMAC), timere til motorstyring, PWM og dødtidsgenerering.
  • STDRIVE101: tredobbelt halvbro gate-driver i VFQFPN (4 mm x 4 mm) med indbygget regulator
  • STL220N6F7: seks N-kanals 60 V, 0,0012 Ω typ., 120 A, STripFET™ F7 effekt-MOSFET i en PowerFLAT™ 5x6-pakke
  • L6981NDR: 38 V, 1,5 A synkron step-down-konverter i en PowerSO-8-pakke
  • LDL112: 1,2 A LDO med lav hvilestrøm og beskyttelse mod omvendt strøm i en SO8-batwing-pakke
  • TSV912IQ2T: dobbelt skinne-til-skinne input/output 8 MHz op amp
  • BAT54KFILM: 40 V, 300 mA Schottky-dioder (enkelt) til små signaler
  • BAT54SWFILM: 40 V, 300 mA Schottky-dioder (serie) til små signaler
  • 2STR2160: lavspændings hurtigkoblende PNP-effekttransistor
  • 2STR1160: lavspændings hurtigkoblende NPN-effekttransistor
  • 2STR21STPS0560Z: 60 V, 0,25 A effekt Schottky-ensretter
  • ESDALC6V1-1U2: Transil™ med lav kapacitet på én linje til ESD-beskyttelse er en præcisionsregulator på 500 mA
• Hardwarefunktioner, der giver mulighed for effektiv motorstyring
  • Uafhængige ADC'er til 3-faset strømmåling gennem shunts
  • 3 ADC-kanaler til registrering af bag-EMF
  • Registrering af busspænding
  • Hardware overstrømsbeskyttelse gennem gate-drev
  • Mulighed for temperaturmåling
  • Mulighed for digitale Hall-sensorer eller enkoderindgange
  • Mulighed for montering af kølelegeme
• Udstyret med et funktionsrigt STM32-motorstyringsøkosystem til PMSM eller BLDC
  • Bred konfigurerbarhed via motorstyringsbibliotek (MCSDK), tilhørende GUI og profiler
  • Sensorløs tre-shunt eller enkelt-shunt vektor feltorienteret kontrol (FOC) algoritme (standard)
  • Egnet til højtydende STM32 ZeST (zero speed full torque)-algoritme, fås på forespørgsel
  • Mulighed for sensorløs eller sensoriseret sekstrinsalgoritme
  • Indstilling af kørselsdynamik
  • Valg af driftsparametre som f.eks. skiftefrekvens
  • Andre parameterværdier for nominelle forhold og fejlforhold, f.eks. over strømtærsklen
  • Drift i moment- eller hastighedstilstand
  • Fuldt beskyttet med overstrømsbeskyttelse, underspændingsspærring og termisk beskyttelse
  • Konfigurationseksempler med ST-kortdesigner, JSON-filerne leveres også
• Mange muligheder for tilslutning og brugerkontrol
  • SWD-port (Serial Wire Debug) til fejlsøgning/programmering
  • Kommunikationsgrænseflader til SPI, UART, CAN/I²C-ben
  • Stik til knapper og trimmer sammen med en indbygget trykknapkontakt
• Fejl- og status-LED'er samt interface til ekstern LED til belysning
• Muligheder for forbedring med udvidelseskort
  • Stik til montering af udvidelseskort, f.eks. MEMS-sensorkort eller hukommelse
  • Stik til at øge indgangsspændingsområdet ved at udskifte DC/DC-konverteren
• Testområder på kortet til overvågning af vigtige signaler eller DAC-udgange til fejlfinding