บอร์ดประเมินผลการควบคุม BLDC STEVAL-PTOOL4A

STMicroelectronics ระบบขนาดกะทัดรัด STEVAL-PTOOL4A ได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมมอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงถ่าน (BLDC) หรือมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) ในการใช้งานต่าง ๆ เช่น เครื่องมือที่ใช้แบตเตอรี่แบบพกพา ทำงานบนอินพุตมาตรฐานเช่นคันเร่งเพื่อควบคุมแรงบิด/ความเร็วของมอเตอร์และจ่ายกำลังไฟได้สูงถึง 250 วัตต์ สามารถเชื่อมต่อบอร์ดเข้ากับมอเตอร์เครื่องมือไฟฟ้า 21 V, 250 W ที่เหมาะสมได้ สามารถส่งพลังงานสูงสุดได้มากขึ้นโดยใช้แผงระบายความร้อนหรือระบบหมุนเวียนอากาศเพื่อให้กระจายพลังงานได้ดีขึ้น

การออกแบบอ้างอิงนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงเพื่อใช้กับเครื่องมือไฟฟ้า เช่น เครื่องเจาะ เครื่องเจียร เครื่องตัดจาน เลื่อยวงเดือน เครื่องเป่าใบไม้ เครื่องตัดหญ้ามือถือ และอื่น ๆ อีกมากมาย ด้วยขนาดที่เล็กและพลังการประมวลผลที่เพียงพอ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งาน เช่น โดรน รถเข็น เครื่องใช้ในบ้าน จักรยานไฟฟ้า และแพลตฟอร์มหุ่นยนต์ STEVAL-PTOOL4A ประกอบไปด้วย MCU STM32G473CE ประสิทธิภาพสูงที่มีอุปกรณ์ต่อพ่วงแบบบูรณาการซึ่งปรับให้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานควบคุมมอเตอร์ในการควบคุมตัวแปลงฟูลบริดจ์ 3 เฟสที่ประกอบด้วย MOSFET กระแสสูง 6 ตัวผ่านไดรเวอร์เกตฮาล์ฟบริดจ์ 3 ตัว STDRIVE101

MCU มีอุปกรณ์ต่อพ่วง ADC หลายตัว ทำให้สามารถสุ่มกระแสเฟสของมอเตอร์และแรงดันไฟฟ้า EMF กลับได้พร้อมกัน บอร์ดสามารถใช้ประโยชน์จากไลบรารี ST MCSDK เพื่อให้มีตัวเลือกสำหรับอัลกอริทึม FOC แบบ 6 ขั้นตอนหรือประสิทธิภาพสูงพร้อมความสามารถในการกำหนดค่า

คุณสมบัติ

• แรงดันไฟฟ้าขาเข้าตั้งแต่ 12 V_DC ถึง 28 V_DC (ตามชื่อ 21 V)
• กระแสไฟขาออก RMS สูงสุด 20 A
• บอร์ดประกอบด้วยอุปกรณ์สำคัญดังต่อไปนี้:
  • STM32G473CET6: MCU+FPU Cortex®-M4 32 บิตประสิทธิภาพสูงที่ใช้ Arm® ในแพ็คเกจ LQFP48 (7 mm x 7 mm) MCU ฝังตัวเร่งคณิตศาสตร์ตรีโกณมิติและเลขคณิต (CORDIC+FMAC), ตัวจับเวลาสำหรับควบคุมมอเตอร์ PWM และการสร้างเวลาตาย
  • STDRIVE101: ไดรเวอร์เกตฮาล์ฟบริดจ์สามตัวใน VFQFPN (4 mm x 4 mm) พร้อมตัวควบคุมในตัว
  • STL220N6F7: ทรานซิสเตอร์กำลังไฟฟ้า STripFET™ F7 แบบ N-channel จำนวน 6 ตัว ขนาด 60 V, 0.0012 Ω ทั่วไป, 120 A ในแพ็คเกจ PowerFLAT™ 5x6
  • L6981NDR: ตัวแปลงสเต็ปดาวน์แบบซิงโครนัส 38 V, 1.5 A ในแพ็คเกจ PowerSO-8
  • LDL112: 1.2 LDO กระแสไฟฟ้านิ่งต่ำพร้อมการป้องกันกระแสย้อนกลับในแพ็คเกจ SO8-batwing
  • TSV912IQ2T: อินพุต/เอาต์พุตออปแอมป์ 8 MHz แบบรางต่อรางคู่
  • BAT54KFILM: ไดโอด Schottky สัญญาณเล็ก 40 V, 300 mA (ตัวเดียว)
  • BAT54SWFILM: ไดโอด Schottky สัญญาณเล็ก 40 V, 300 mA (อนุกรม)
  • 2STR2160: ทรานซิสเตอร์กำลัง PNP แบบสลับเร็วแรงดันต่ำ
  • 2STR1160: ทรานซิสเตอร์กำลัง NPN แบบสลับเร็วแรงดันต่ำ
  • 2STR21STPS0560Z: วงจรเรียงกระแส Schottky กำลังไฟ 60 V, 0.25 A
  • ESDALC6V1-1U2: Transil™ ความจุต่ำแบบสายเดียวสำหรับการป้องกัน ESD เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแม่นยำ 500 mA
• คุณสมบัติฮาร์ดแวร์ที่ช่วยให้สามารถควบคุมมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
  • ADC อิสระสำหรับการตรวจจับกระแสไฟฟ้า 3 เฟสผ่านชันท์
  • ช่อง ADC 3 ช่องสำหรับการตรวจจับ EMF ย้อนกลับ
  • การตรวจจับแรงดันไฟฟ้าบัส
  • การป้องกันกระแสเกินของฮาร์ดแวร์ผ่านไดรฟ์เกต
  • ตัวเลือกสำหรับการตรวจจับอุณหภูมิ
  • ตัวเลือกสำหรับเซ็นเซอร์ฮอลล์ดิจิตอลหรืออินพุตตัวเข้ารหัส
  • ตัวเลือกสำหรับการติดตั้งแผงระบายความร้อน
• เสริมพลังด้วยระบบนิเวศการควบคุมมอเตอร์ STM32 ที่มีคุณสมบัติมากมายสำหรับ PMSM หรือ BLDC
  • ความสามารถในการกำหนดค่าที่หลากหลายผ่านทางไลบรารีการควบคุมมอเตอร์ (MCSDK), GUI ที่เกี่ยวข้อง และโปรไฟเลอร์
  • อัลกอริธึมการควบคุมแบบมุ่งเน้นสนามเวกเตอร์ (FOC) แบบสามชันท์หรือชันท์เดียวที่ไม่มีเซ็นเซอร์ (ค่าเริ่มต้น)
  • เหมาะสำหรับอัลกอริทึม STM32 ZeST (แรงบิดเต็มที่ความเร็วศูนย์) ประสิทธิภาพสูง มีจำหน่ายตามคำขอ
  • ตัวเลือกสำหรับอัลกอริทึม 6 ขั้นตอนแบบไม่มีเซ็นเซอร์หรือแบบมีเซ็นเซอร์
  • การปรับแต่งไดนามิกของไดรฟ์
  • การเลือกพารามิเตอร์การทำงาน เช่น ความถี่การสลับ
  • ค่าพารามิเตอร์อื่น ๆ สำหรับเงื่อนไขที่กำหนดและผิดพลาด เช่น เกินเกณฑ์ปัจจุบัน
  • การทำงานในโหมดแรงบิดหรือความเร็ว
  • ป้องกันอย่างเต็มที่ด้วยการป้องกันกระแสเกิน การล็อคแรงดันไฟต่ำ และการป้องกันความร้อน
  • ตัวอย่างการกำหนดค่าด้วยโปรแกรมออกแบบบอร์ด ST นอกจากนี้ยังมีไฟล์ JSON ให้ด้วย
• ตัวเลือกมากมายสำหรับการเชื่อมต่อและการควบคุมของผู้ใช้
  • พอร์ต Serial Wire Debug (SWD) สำหรับการดีบัก/การเขียนโปรแกรม
  • อินเทอร์เฟซการสื่อสารสำหรับพิน SPI, UART, CAN/I²C
  • ขั้วต่อสำหรับปุ่มและเครื่องเล็มพร้อมสวิตช์ปุ่มกดออนบอร์ดหนึ่งตัว
• ไฟ LED แสดงสถานะความผิดพลาด และอินเทอร์เฟซสำหรับ LED ภายนอกเพื่อการส่องสว่าง
• ตัวเลือกสำหรับการเสริมประสิทธิภาพด้วยการ์ดลูกสาว
  • ขั้วต่อสำหรับติดตั้งบอร์ดลูก เช่น บอร์ดเซ็นเซอร์ MEMS หรือหน่วยความจำ
  • ขั้วต่อสำหรับเพิ่มช่วงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าโดยการเปลี่ยนตัวแปลง DC/DC
• ทดสอบพื้นที่บนบอร์ดเพื่อตรวจสอบสัญญาณสำคัญหรือเอาท์พุต DAC เพื่อแก้ไขข้อบกพร่อง