Řídící vyhodnocovací deska STEVAL-PTOOL4A BLDC

Kompaktní systémy STEVAL-PTOOL4A od společnosti STMicroelectronics jsou navrženy na řízení bezkartáčových stejnosměrných motorů (BLDC) nebo synchronních motorů s permanentním magnetem (PMSM) v aplikacích, jako je ruční nářadí na baterie. Systémy pracují podle standardních vstupů, například regulátoru ovládání točivého momentu/otáček motoru, a dodávají výkon až 250 W. Desku lze připojit k vhodnému motoru elektrického nářadí o výkonu 21 V, 250 W. Při použití chladiče nebo uspořádání, které zlepšuje odvod tepla pomocí cirkulace vzduchu, lze dosáhnout vyššího výkonu ve špičkách.

Tato referenční konstrukce je ideální pro vysoce výkonnou regulaci motorů pohánějících elektrické nářadí, například vrtačky, brusky, kotoučové řezačky, kotoučové pily, fukary listí, ruční sekačky a další. Díky malému tvarovému tvaru a dostatečnému výpočetnímu výkonu je deska vhodná i pro aplikace, jako jsou drony, invalidní vozíky, domácí spotřebiče, elektrokola a robotické platformy. Deska STEVAL-PTOOL4A obsahuje vysoce výkonný mikrokontrolér (MCU) STM32G473CE s integrovanými periferiemi speciálně optimalizovanými pro aplikace regulace motorů, který ovládá 3fázový plnomůstkový měnič složený ze šesti výkonových tranzistorů MOSFET přes trojitý polomůstkový hradlový budič STDRIVE101.

Mikrokontrolér (MCU) obsahuje několik periferií A/D převodníku, což umožňuje simultánní vzorkování fázových proudů motoru a zpětných elektromotorických napětí (EMF). Deska může využívat knihovnu ST MCSDK k poskytování možností šestikrokových nebo vysoce výkonných FOC algoritmů s konfigurovatelností.

Vlastnosti

• Vstupní napětí 12 V_DC až 28 V_DC (jmenovité napětí 21 V)
• Výstupní RMS proud až 20 A
• Deska obsahuje následující hlavní součásti:
  • STM32G473CET6: vysoce výkonný 32bitový procesor MCU+FPU Cortex®-M4 s jádrem Arm® v pouzdru LQFP48 (7 mm x 7 mm). Mikrokontrolér (MCU) obsahuje trigonometrické a aritmetické matematické akcelerátory (CORDIC+FMAC), časovače pro regulaci motorů pomocí pulzně-šířkové modulace (PWM) a generování doby průtahu
  • STDRIVE101: trojitý polomůstkový hradlový budič v pouzdru VFQFPN (4 mm x 4 mm) s vestavěným regulátorem
  • STL220N6F7: výkonový tranzistor MOSFET STripFET™ F7 se šesti N-kanály 60 V, 0,0012 Ω typ., 120 A v pouzdru PowerFLAT™ 5x6
  • L6981NDR: synchronní snižovací převodník 38 V, 1,5 A v pouzdru PowerSO-8
  • LDL112: lineární regulátor 1,2 A s nízkým úbytkem napětí (LDO), nízkým klidovým proudem a ochranou proti zpětnému proudu v pouzdru SO8-batwing
  • TSV912IQ2T: operační zesilovač 8 MHz s duálním vstupem/výstupem typu rail-to-rail
  • BAT54KFILM: malosignálové Schottkyho diody 40 V, 300 mA (jedna)
  • BAT54SWFILM: malosignálové Schottkyho diody 40 V, 300 mA (série)
  • 2STR2160: nízkonapěťový výkonový tranzistor PNP s rychlým spínáním
  • 2STR1160: nízkonapěťový výkonový tranzistor NPN s rychlým spínáním
  • 2STR21STPS0560Z: výkonový Schottkyho usměrňovač 60 V, 0,25 A
  • ESDALC6V1-1U2: jednolinkový nízkokapacitní Transil™ na ochranu proti elektrostatickým výbojům (ESD) je přesný regulátor 500 mA
• Hardwarové funkce podporující efektivní možnosti regulace motoru
  • Nezávislé A/D převodníky na snímání 3fázového proudu přes bočníky
  • 3 kanály A/D převodníku na snímání zpětného elektromotorického napětí
  • Snímání napětí sběrnice
  • Hardwarová nadproudová ochrana prostřednictvím buzení hradla
  • Volitelné snímání teploty
  • Volitelné vstupy pro digitální senzory s Hallovou sondou nebo kodér
  • Volitelná montáž chladiče
• Vybavení funkčně bohatým ekosystémem regulace STM32 pro motory PMSM nebo BLDC
  • Široká konfigurovatelnost prostřednictvím knihovny řízení motorů (MCSDK), souvisejícího rozhraní GUI a profileru
  • Algoritmus bezsenzorového vektorového řízení (FOC) motorů s jedním nebo se třemi bočníky (výchozí)
  • Vhodné pro vysoce výkonný algoritmus STM32 ZeST (nulová rychlost, plný točivý moment), k dispozici na vyžádání
  • Volitelný bezsenzorový nebo senzorový šestikrokový algoritmus
  • Ladění dynamiky pohonu
  • Volba provozních parametrů, například spínací frekvence
  • Další hodnoty parametrů pro jmenovité a poruchové stavy, například nad prahovou hodnotou proudu
  • Provoz v režimu točivého momentu nebo rychlosti
  • Plné zabezpečení pomocí nadproudové ochrany, podpěťové ochrany a tepelné ochrany
  • K dispozici jsou také příklady konfigurace pomocí návrháře desek ST a soubory JSON
• Široké možnosti konektivity a uživatelského ovládání
  • Port Serial Wire Debug (SWD) pro ladění/programování
  • Komunikační rozhraní pro piny SPI, UART, CAN/I²C
  • Konektor pro tlačítka a trimr společně s jedním integrovaným tlačítkovým spínačem
• Chybové/stavové LED indikátory a rozhraní pro externí LED osvětlení
• Možnosti vylepšení pomocí dceřiných karet
  • Konektor pro montáž dceřiné desky, například senzorové MEMS desky nebo paměti
  • Konektor pro zvýšení rozsahu vstupního napětí výměnou DC/DC převodníku
• Testování ploch na desce pro monitorování důležitých signálů nebo výstupů D/A převodníků pro ladění