Placă de evaluare și control BLDC STEVAL-PTOOL4A

Sistemele compacte STEVAL-PTOOL4A de la STMicroelectronics sunt concepute pentru a controla un motor de curent continuu fără perii c.c. (BLDC) sau un motor sincron cu magnet permanent (PMSM) în aplicații precum uneltele portabile alimentate cu baterii. Aceasta funcționează pe intrări standard, cum ar fi accelerația, pentru a controla cuplul/turația motorului și pentru a furniza o putere de până la 250 W. Placa poate fi conectată la un motor adecvat pentru unelte electrice de 21 V, 250 W. O putere de vârf mai mare poate fi furnizată cu un radiator sau cu un aranjament pentru circulația aerului pentru a obține o disipare mai bună a puterii.

Acest proiect de referință este ideal pentru controlul motorului de înaltă performanță, pentru proiectarea uneltelor electrice, cum ar fi mașinile de găurit, polizoarele, tăietoarele cu disc, ferăstraiele circulare, suflantele de frunze, mașinile de tuns iarba portabile și multe altele. Factorul de formă mic și puterea mare de calcul o fac potrivită chiar și pentru aplicații precum drone, scaune cu rotile, electrocasnice, biciclete electronice și platforme robotice. STEVAL-PTOOL4A include un MCU STM32G473CE de înaltă performanță cu periferice integrate, optimizat în special pentru aplicații de control al motorului, care controlează un convertor trifazat cu punte completă format din șase MOSFET-uri de curent ridicat prin driverul de poartă triplu STDRIVE101 cu semipunte.

MCU dispune de mai multe periferice ADC, permițând astfel eșantionarea simultană a curenților de fază ai motorului și a tensiunilor de forță contraelectromotoare. Placa poate utiliza biblioteca ST MCSDK pentru a oferi opțiuni de algoritmi FOC în șase pași sau de înaltă performanță cu configurabilitate.

Caracteristici

• Tensiune de intrare de la 12 V_c.c. la 28 V_c.c. (nominal 21 V)
• Curent RMS de ieșire de până la 20 A
• Placa include următoarele dispozitive cheie:
  • STM32G473CET6: un MCU+FPU pe 32 de biți bazat pe Arm® Cortex®-M4 de înaltă performanță în capsulă LQFP48 (7 mm x 7 mm). MCU integrează acceleratoare matematice trigonometrice și aritmetice (CORDIC+FMAC), temporizatoare pentru controlul motorului PWM și generarea timpului mort
  • STDRIVE101: driver de poartă triplu cu semipunte în VFQFPN (4 mm x 4 mm) cu regulator încorporat
  • STL220N6F7: MOSFET de putere STripFET™ F7 cu șase canale N, 60 V, 0,0012 Ω tip., 120 A, în capsulă PowerFLAT™ 5x6
  • L6981NDR: convertor coborâtor sincron de 38 V, 1,5 A în capsulă PowerSO-8
  • LDL112: LDO de 1,2 A cu curent de repaus redus, cu protecție la curent invers în capsulă SO8-batwing
  • TSV912IQ2T: amplificator operațional dual de intrare/ieșire de la șină la șină, de 8 MHz
  • BAT54KFILM: diode Schottky cu semnal mic, de 40 V, 300 mA (individual)
  • BAT54SWFILM: diode Schottky cu semnal mic, de 40 V, 300 mA (serie)
  • 2STR2160: tranzistor de putere PNP cu comutație rapidă de joasă tensiune
  • 2STR1160: tranzistor de putere NPN cu comutație rapidă de joasă tensiune
  • 2STR21STPS0560Z: redresor de putere Schottky de 60 V, 0,25 A
  • ESDALC6V1-1U2: Transil™ cu capacitate redusă și o singură linie pentru protecție ESD este un regulator de precizie de 500 mA
• Caracteristici hardware care permit opțiuni eficiente de control al motorului
  • ADC-uri independente pentru detectarea curentului trifazat prin șunturi
  • 3 canale ADC pentru detectarea forței contraelectromotoare
  • Detectarea tensiunii magistralei
  • Protecție hardware la supracurent prin acționarea porții
  • Opțiune pentru detectarea temperaturii
  • Opțiune pentru senzori Hall digitali sau intrări de codificator
  • Opțiune pentru montarea radiatorului
• Dotată cu un ecosistemul de control al motoarelor STM32 bogat în funcții pentru PMSM sau BLDC
  • Configurabilitate amplă prin intermediul bibliotecii de control al motorului (MCSDK), GUI asociat și instrumentului de profilare
  • Algoritm (implicit) de control orientat pe câmp (FOC) vectorial fără senzori cu trei șunturi sau cu un singur șunt
  • Potrivită pentru algoritmul de înaltă performanță STM32 ZeST (viteză zero, cuplu maxim), disponibil la cerere
  • Opțiune pentru algoritmul în șase pași fără senzor sau cu senzor
  • Reglarea dinamicii de acționare
  • Selectarea parametrilor de funcționare, cum ar fi frecvența de comutare
  • Alte valori ale parametrilor pentru condiții nominale și de defecțiune, de exemplu, peste pragul curentului
  • Funcționare în modul de cuplu sau de viteză
  • Protecție completă la supracurent, blocare la subtensiune și protecție termică
  • Exemple de configurare cu designerul de plăci ST; sunt furnizate și fișierele JSON
• Opțiuni ample pentru conectivitate și controlul utilizatorului
  • Port Serial Wire Debug (SWD) pentru depanare/programare
  • Interfețe de comunicare pentru pini SPI, UART, CAN/I²C
  • Conector pentru butoane și limitatoare împreună cu un întrerupător cu buton încorporat
• Leduri de defecțiune și de stare, și interfață pentru leduri externe pentru iluminare
• Opțiuni de îmbunătățire cu plăci secundare
  • Conector pentru montarea plăcii secundare, de exemplu, placă de senzori MEMS sau memorie
  • Conector pentru creșterea intervalului tensiunii de intrare prin înlocuirea convertorului c.c./c.c.
• Zone de testare pe placă pentru monitorizarea semnalelor importante sau a ieșirilor DAC pentru depanare