STEVAL-PTOOL4A utvärderingskort för BLDC-styrning

Det kompakta systemet STEVAL-PTOOL4A från STMicroelectronics är konstruerat för att styra en borstlös likströmsmotor (BLDC) eller en synkronmotor med permanentmagnet (PMSM) i tillämpningar som t.ex. handhållna batteridrivna elverktyg. Den arbetar med standardingångar som t.ex. gasreglage för att styra motorns vridmoment/varvtal och för att leverera effekter på upp till 250 W. Kortet kan anslutas till en lämplig motor för elverktyg på 21 V, 250 W. Mer toppeffekt kan levereras med en kylfläns eller med ett arrangemang för luftflöde för att uppnå bättre effektavledning.

Referensdesignen är perfekt för högeffektiv motorstyrning i elverktyg som t.ex. borrmaskiner, slipmaskiner, kapmaskiner, cirkelsågar, lövblåsare, handhållna gräsklippare med mera. Det lilla formatet och den stora datorkraften gör den lämplig även i tillämpningar som drönare, rullstolar, hushållsapparater, elcyklar och plattformar för robotteknik. STEVAL-PTOOL4A innehåller den högeffektiva MCU:n STM32G473CE med integrerad kringutrustning som är särskilt optimerad för motorstyrningstillämpningar för att styra trefas omvandlare med helbrygga bestående av sex MOSFET:ar för höga strömmar via gatedrivkretsen STDRIVE101 med tre halvbryggor.

MCU:n har flera ADC-kringkretsar, vilket möjliggör samtidig sampling av motorfasernas strömmar och bakåtriktade EMF-spänningar. Kortet kan dra nytta av ST MCSDK-biblioteket för att tillhandahålla konfigurationsalternativ för sex steg eller högeffektiva FOC-algoritmer.

Egenskaper

• Inspänning från 12 V_DC till 28 V_DC (nominellt 21 V)
• Kontinuerlig RMS-ström på upp till 20 A
• Kortet består av följande viktiga delar:
  • STM32G473CET6: En högeffektiv 32-bitars Arm®-baserad Cortex®-M4 MCU+FPU i LQFP48-kapsling (7 x 7 mm). MCU:n innehåller trigonometriska och aritmetiska matematiska acceleratorer (CORDIC+FMAC), timers för motorstyrning, PWM och generering av dödtid
  • STDRIVE101: gatedrivkrets med tre halvbryggor i en VFQFPN-kapsling (4 x 4 mm) med inbyggd regulator
  • STL220N6F7: sex stycken N-kanals STripFET™ F7 effekt-MOSFET:ar för 60 V, 0,0012 Ω typ., 120 A, i PowerFLAT™-kapsling på 5x6
  • L6981NDR: synkron step-down omvandlare för 38 V, 1,5 A i en PowerSO-8 kapsling
  • LDL112: En LDO för 1,2 A med låg viloström och skydd mot omvänd ström i en SO8-batwing kapsling
  • TSV912IQ2T: dubbel operationsförstärkare för 8 MHz med ingång/utgång från matning till matning
  • BAT54KFILM: Schottky-dioder för 40 V, 300 mA för små signaler (enstaka)
  • BAT54SWFILM: Schottky-dioder för 40 V, 300 mA för små signaler (serie)
  • 2STR2160: snabbväxlande PNP-effekttransistor för låg spänning
  • 2STR1160: snabbväxlande NPN-effekttransistor för låg spänning
  • 2STR21STPS0560Z: Schottky-likriktare för 60 V, 0,25 A
  • ESDALC6V1-1U2: Transil™ för ESD-skydd med låg kapacitans är en 500 mA precisionsregulator
• Hårdvarufunktioner som möjliggör effektiva alternativ för motorstyrning
  • Oberoende ADC:er för trefas strömavkänning via shuntar
  • Tre ADC-kanaler för avkänning av bakåtriktad EMF
  • Avkänning av busspänning
  • Överströmsskydd för hårdvaran via gatedrivkrets
  • Tillval för temperaturavkänning
  • Tillval för digitala Hall-effektsensorer eller kodaringångar
  • Alternativ för montering av kylfläns
• Kan dra nytta av ett omfattande ekosystem med många funktioner för motorstyrning med STM32 för PMSM eller BLDC
  • Stor konfigurerbarhet bibliotek för motorstyrning (MCSDK), tillhörande grafiskt användargränssnitt och profiler
  • FOC-algoritm för en eller tre vektorer utan sensorer (standard)
  • Lämplig för den högeffektiva ZeST-algoritmen för STM32 (fullt vridmoment vid noll hastighet), som finns tillgänglig på begäran
  • Alternativ för en algoritm med sex steg med eller utan sensorer
  • Justering av drivdynamik
  • Val av driftsparametrar som t.ex. switchningsfrekvens
  • Andra parametervärden för nominella förhållanden och felförhållanden, som t.ex. över strömgränsvärdet
  • Användning i vridmoments- eller hastighetsläge
  • Fullständigt skyddad med överströmsskydd, underspänningsspärr och termiskt skydd
  • Konfigurationsexempel med ST Board Designer, JSON-filer tillhandahålls också
• Många alternativ för anslutning och användarstyrning
  • SWD-port (felsökning via seriell ledning) för felsökning/programmering
  • Kommunikationsgränssnitt för SPI, UART, CAN/I²C-stift
  • Anslutning för knappar och justering samt en inbyggd tryckomkopplare
• Lysdioder för fel och status samt gränssnitt för extern lysdiod för belysning
• Alternativ för utbyggnad med tilläggskort
  • Kontaktdon för montering av tilläggskort, som t.ex. kort för MEMS-sensorer eller minne
  • Anslutning för ökat inspänningsområde genom byte av DC/DC-omvandlare
• Testytor på kortet för övervakning av viktiga signaler eller DAC-utgångar för felsökning