STEVAL-PTOOL4-evaluointikortti BLDC-ohjaukseen

STMicroelectronicsin kompaktit STEVAL-PTOOL4A-järjestelmät on suunniteltu ohjaamaan BLDC- (brushless DC) ja PMSM (Permanent-Magnet Synchronous Motor) -moottoreita sellaisissa sovelluksissa kuten käsikäyttöiset akkutyökalut. Se toimii normaalisyötteillä, kuten painike moottorin vääntömomentin/nopeuden säätämiseksi ja sen teholuokitus on jopa 250 W. Kortti voidaan kytkeä sopivaan sähkötyökalun moottoriin (21 V, 250 W). Haluttaessa enemmän huipputehoa vaaditaan jäähdytyselementti tai ilman kierrätys parempaa lämmönpoistoa varten.

Tämä referenssisuunnitelma sopii ihanteellisesti huipputehokkaaseen moottorinohjaukseen ja mahdollistaa sellaisia sähkötyökaluja kuten porakoneet, hiomakoneet, leikkurit, pyörösahat, lehtipuhaltimet, käsikäyttöiset ruohonleikkurit jne. Pienen koon ja runsaan laskentatehon ansiosta se soveltuu myös sellaisiin sovelluksiin kuten lennokit, pyörätuolit, kodinkoneet, sähköpolkupyörät ja robottialustat. STEVAL-PTOOL4A sisältää huipputehokkaan STM32G473CE-mikrokontrollerin, jonka integroidut oheislaitteet on optimoitu erityisesti moottorinohjaussovelluksiin. Se ohjaa 3-vaiheista kokosiltamuunninta, joka sisältää kuusi korkean virtaluokituksen MOSFET-transistoria kolmessa STDRIVE101-puolisilta-hilaohjaimessa.

MCU tarjoaa useita ADC-oheislaitteita ja mahdollistaa moottorin vaihevirtojen ja vastasähkömotorisen voiman jännitteiden samanaikaisen näytteenoton. Kortin kanssa voidaan käyttää ST:n MCSDK -kirjastoa, joka tarjoaa konfiguroitavia vaihtoehtoja kuusivaiheisille tai suorituskykyisille FOC-algoritmeille.

Ominaisuudet

• Syöttöjännite 12 V_DC – 28 V_DC (nimellisesti 21 V)
• Lähdön RMS-virta jopa 20 A
• Kortti sisältää seuraavat keskeiset komponentit:
  • STM32G473CET6: huipputehokas Arm®-pohjainen Cortex®-M4 32-bittinen MCU+FPU LQFP48 (7 mm x 7 mm) -kotelossa. MCU sisältää trigonometriset ja aritmeettiset matematiikkakiihdyttimet (CORDIC+FMAC), ajastimet PWM-moottorinohjausta varten sekä viivästysajan generoinnin
  • STDRIVE101: kolmikanavainen puolisilta-hilaohjain VFQFPN (4 mm x 4 mm) -kotelossa sisäänrakennetulla jännitteensäätimellä
  • STL220N6F7: kuusi N-kanavan (60 V, tyypillisesti 0,0012 Ω, 120 A) STripFET™ F7 MOSFET-tehotransistoria PowerFLAT™ 5x6 -kotelossa
  • L6981NDR: 38 V:n 1,5 A:n synkroninen jännitteenalennusmuunnin PowerSO-8-kotelossa
  • LDL112: 1,2 A:n LDO alhaisella lepovirralla, suojaus käänteisvirralta, SO8-lepakonsiipikotelossa
  • TSV912IQ2T: kaksikanavainen 8 MHz:n operaatiovahvistin koko jännitealueen tulolla/lähdöllä
  • BAT54KFILM: 40 V:n 300 mA:n piensignaali-Schottky-diodit (yksi)
  • BAT54SWFILM: 40 V:n 300 mA:n piensignaali-Schottky-diodit (sarja)
  • 2STR2160: alhaisen jännitteen nopeasti kytkevä PNP-tehotransistori
  • 2STR1160: alhaisen jännitteen nopeasti kytkevä NPN-tehotransistori
  • 2STR21STPS0560Z: 60 V:n 0,25 A:n Schottky-tehotasasuuntaaja
  • ESDALC6V1-1U2: yhden linjan Transil™ ESD-suojaus alhaisella kapasitanssilla on 500 mA:n tarkkuusjännitteensäädin
• Tehokkaat moottorinohjausvaihtoehdot mahdollistavat laitteisto-ominaisuudet
  • Riippumattomat AD-muuntimet 3-vaihevirran mittaamiseen mittausvastuksien avulla
  • 3 ADC-kanavaa vastasähkömotorisen voiman mittaamista varten
  • Väyläjännitteen tunnistus
  • Laitteistopohjainen ylivirtasuojaus hilaohjaimen läpi
  • Vaihtoehtoinen lämpötilan mittaus
  • Vaihtoehtona digitaalinen Hall-anturi- tai enkooderitulo
  • Mahdollisuus jäähdytyselementin asennukseen
• Monipuolinen ekosysteemi PMSM- ja BLDC-moottorien STM32-moottorinohjausta varten
  • Laaja konfiguroitavuus moottorinohjauskirjaston (MCSDK), siihen liittyvän graafisen käyttöliittymän ja profiloijan avulla
  • Anturiton kolmen mittausvastuksen tai yhden mittausvastuksen vektori-FOC (Field-Oriented Control) kenttäsuuntautunut ohjausalgoritmi (oletusarvo)
  • Sopii erittäin suorituskykyiseen STM32 ZeST (Zero Speed full Torque) -algoritmiin, saatavana pyydettäessä
  • Vaihtoehtoina anturiton tai antureita käyttävä kuusivaiheinen algoritmi
  • Ohjausdynamiikan hienosäätö
  • Toimintaparametrien valinta, esimerkkinä kytkentätaajuus
  • Muiden parametrien arvot nimellis- ja vikatilanteita varten, esimerkiksi virran kynnysarvon ylitys
  • Toiminta vääntömomentti- tai nopeustilassa
  • Kattavat suojausominaisuudet: ylivirtasuoja, alijännitelukitus ja lämpösuojaus
  • Konfigurointiesimerkkejä ST-suunnittelutyökalulla, sisältää JSON-tiedostot
• Paljon vaihtoehtoja verkkoyhteyksiä ja käyttäjien hallintaa varten
  • SWD (Serial Wire Debug) -portti virheenkorjausta/ohjelmointia varten
  • Kommunikointirajapinnat SPI-, UART- ja CAN/I²C-nastoille
  • Liitin painikkeille ja trimmerille sekä yksi sisäinen painikekytkin
• Vika- ja tilaledit sekä liitäntä ulkoiselle ledivalaistukselle
• Mahdollisuus lisätoimintoihin käyttämällä tytärkortteja
  • Liitin tytärkortin asentamista varten, esimerkkinä MEMS-anturikortti tai muisti
  • Liitin tulojännitealueen kasvattamiseen korvaamalla DC/DC-muunnin
• Testialueet levyllä tärkeiden signaalien ja DAC-lähtöjen seuraamista ja virheenkorjausta varten