Evalueringskortet STEVAL-PTOOL4A for børsteløs DC-motor/likestrømsmotor (BLDC)

Det kompakte systemet STMicroelectronics er utviklet for å styre en børsteløs DC-motor/likestrømsmotor (BLDC) eller en permanentmagnetmotor (PMSM) i utrustninger som i håndholdte batteridrevede verktøy. Den fungerer på standardinnganger som gass for å styre/regulere motorens dreiemoment/hastighet og levere effekt opp til 250 W. Brettet kan kobles til en passende 21 V, 250 W motor for elektroverktøy (elverktøy). Mer toppeffekt kan leveres med kjøleribbe eller med opplegg for sirkulerende luft for å oppnå bedre belastbarhet (overgang til varme).

Denne referansedesignen er ideell for motorstyring med høy ytelse for å kunne bruke elektroverktøy som boremaskiner, slipemaskiner, skivekuttere, sirkelsager, løvblåsere, håndholdte gressklippere og mye mer. Den lille formfaktoren og rikelig med datakraft gjør den egnet selv for utrustninger som benyttes i droner, rullestoler, hvitevarer, elsykler, elsparkesykler og robotplattformer. STEVAL-PTOOL4A inkluderer en høyytelses STM32G473CE MCU med integrert periferiutstyr spesielt optimalisert for motorstyringsutrustninger som styrer/regulerer en 3-fase fullbro-omformer bestående av seks høystrøms MOSFET-er gjennom trippel halvbro-gatedriver STDRIVE101.

Mikrokontrolleren (MCU-en) har flere ADC-periferiutstyr som muliggjør samtidig sampling av motorfasestrømmer og tilbakerettede elektromotoriske spenninger (tilbakespenninger fra elektromotorisk kraft / EMF). Kortet kan utnytte ST MCSDK-biblioteket for å gi alternativer for seks-trinns eller høyytelses FOC-algoritmer med konfigurerbarhet.

Egenskaper

• Inngangsspenning fra 12 V_DC til 28 V_DC (Nominelt 21 V)
• RMS-utgangsstrøm opp til 20 A
• Kortet består av følgende nøkkelenheter:
  • STM32G473CET6: En høyytelses Arm®-basert Cortex®-M4 32-bits MCU+FPU i LQFP48-kapsling (7 x 7 mm). Mikrokontrolleren (MCU-en) inneholder trigonometriske og aritmetiske matematiske akseleratorer (CORDIC+FMAC), timere (tidtakere) for PWM-motorstyring og dødtidsgenerering
  • STDRIVE101: trippel halvbro-portdriver i VFQFPN-kapsling (4 x 4 mm) med innebygd regulator
  • STL220N6F7: seks N-kanals 60 V, 0,0012 Ω typ., 120 A, STripFET™ F7 strøm-MOSFET i en PowerFLAT™-kapsling (5 x 6 mm)
  • L6981NDR: 38 V, 1,5 A synkron step-down-omformer (redukserer / senker spenningen) i en PowerSO-8-kapsling
  • LDL112: 1,2 A lavt spenningsfall (LDO) med omvendt strømbeskyttelse i en SO8-batwing-kapsling
  • TSV912IQ2T: 8 MHz operasjonsforsterker (op-amp) med inngang/utgang med dobbelt spenningsområde (rail-to-rail)
  • BAT54KFILM: 40 V, 300 mA småsignal-Schottky-dioder (enkelt)
  • BAT54SWFILM: 40 V, 300 mA småsignal-Schottky-dioder (serie)
  • 2STR2160: lavspent hurtigvekslende PNP-effekttransistor
  • 2STR1160: lavspent hurtigvekslende NPN-effekttransistor
  • 2STR21STPS0560Z: 60 V, 0,25 A effekt-Schottky-likeretter
  • ESDALC6V1-1U2: Transil™ for enkeltlinjet ESD-beskyttelse med lav kapasitans er en 500 mA presisjonsregulator
• Maskinvarefunksjoner som muliggjør motorstyringsalternativer med høy virkningsgrad
  • Uavhengige ADC-er for 3-faset strømmåling gjennom shunter
  • 3 ADC-kanaler for tilbake-EMF-måling (måling av tilbakerettede elektromotoriske spenninger)
  • Detektering av busspenning
  • Maskinvareoverstrømsbeskyttelse gjennom gate-driver
  • Mulighet for temperaturmåling (temperaturføling)
  • Mulighet for digitale Hall-sensorer eller enkoderinnganger
  • Mulighet for montering av kjøleribbe
• Utstyrt med et funksjonsrikt STM32-økosystem for motorstyring for permanentmagnetmotor (PMSM) eller børsteløs DC-motor/likestrømsmotor (BLDC)
  • Omfattende konfigureringsmuligheter via motorstyringsbibliotek (MCSDK), tilhørende GUI og profiler
  • Sensorløs feltorientert styringsalgoritme (FOC) med tre-shunt- eller enkel-shunt-vektor (standard)
  • Egnet for STM32 ZeST-algoritmen (zero speed full torque) med høy ytelse, tilgjengelig på forespørsel
  • Mulighet for sensorløs eller sensorstyrt sekstrinnsalgoritme
  • Innstilling av drivdynamikk
  • Valg av driftsparametere som for eksempel vekslingsfrekvens
  • Andre parameterverdier for nominelle forhold og feilforhold, for eksempel over strømterskelen
  • Drift i dreiemoment- eller hastighetsmodus
  • Fullt beskyttet med overstrømsbeskyttelse (OCP), underspenningssperre (UVLO) og termisk beskyttelse / termisk vern
  • Konfigurasjonseksempler med ST Board Designer, JSON-filene er også inkludert
• Mange muligheter for tilkobling og brukerstyring
  • SWD-port (Serial Wire Debug) for feilsøking/programmering
  • Kommunikasjonsgrensesnitt for SPI, UART, CAN/I²C-pinner
  • Kontakt for knapper og trimmer samt en innebygd trykknappbryter
• Feil, statuslysdioder og grensesnitt for ekstern lysdiode for belysning
• Muligheter for forbedring med datterkort (tilleggskort)
  • Kontakt for montering av datterkort (tilleggskort), for eksempel MEMS-sensorkort eller minne
  • Kontakt for å øke inngangsspenningsområdet ved utskifting av DC/DC-omformeren
• Testområder/testflater på kortet for overvåking av viktige signaler eller DAC-utganger for feilsøking