STEVAL-PTOOL4A BLDC 제어 평가 기판

STMicroelectronics STEVAL-PTOOL4A 콤팩트 시스템은 핸드헬드 배터리 구동 공구와 같은 응용 분야에서 브러시리스 DC(BLDC) 또는 영구 자석 동기 모터(PMSM)를 제어하도록 설계되었습니다. 이 제품은 스로틀과 같은 표준 입력을 통해 모터 토크/속도를 제어하고 최대 250W의 전력을 공급합니다. 이 기판은 적합한 21V, 250W 전동 공구 모터에 연결할 수 있습니다. 방열판을 사용하거나 공기를 순환시키는 장치를 사용하면 더 많은 피크 전력을 공급하여 전력 소모를 개선할 수 있습니다.

이 참조 설계는 드릴 머신, 그라인더, 디스크 커터, 원형 톱, 낙엽 청소기, 핸드헬드 잔디 깎는 기계 등과 같은 전동 공구를 구현하기 위한 고성능 모터 제어에 이상적입니다. 작은 폼 팩터와 충분한 컴퓨팅 성능으로 인해 드론, 휠체어, 가전 제품, 전기 자전거, 로봇 플랫폼과 같은 응용 분야에도 적합합니다. STEVAL-PTOOL4A에는 3상 풀 브리지 컨버터를 제어하는 모터 제어 응용 제품에 특별히 최적화된 통합 주변 장치를 갖춘 고성능 STM32G473CE MCU가 포함되어 있으며, 이는 트리플 하프 브리지 게이트 구동기 STDRIVE101을 통해 6개의 고전류 MOSFET으로 구성됩니다.

MCU는 여러 개의 ADC 주변 장치를 갖추고 있어 모터 위상 전류와 역기전력 전압을 동시에 샘플링할 수 있습니다. 기판은 ST MCSDK 라이브러리를 활용하여 구성 가능한 6단계 또는 고성능 FOC 알고리즘 옵션을 제공할 수 있습니다.

특징

• 입력 전압 12V_DC ~ 28V_DC(명목상 21V)
• 최대 20A의 RMS 전류 출력
• 기판은 다음과 같은 주요 장치로 구성되어 있습니다.
  • STM32G473CET6: LQFP48(7mm x 7mm) 패키지의 고성능 Arm® 기반 Cortex®-M4 32비트 MCU+FPU MCU는 삼각법 및 산술 수학 가속기(CORDIC+FMAC), 모터 제어 PWM 및 데드타임 생성을 위한 타이머 내장
  • STDRIVE101: 내장 조정기가 있는 VFQFPN(4mm x 4mm)의 트리플 하프 브리지 게이트 구동기
  • STL220N6F7: PowerFLAT™ 5x6 패키지의 6개 N채널 60V, 0.0012Ω 통상, 120A, STripFET™ F7 전력 MOSFET
  • L6981NDR: PowerSO-8 패키지의 38V, 1.5A 동기식 스텝다운 컨버터
  • LDL112: SO8-배트윙 패키지의 역전류 보호 기능이 있는 1.2A 낮은 정동작 전류 LDO
  • TSV912IQ2T: 듀얼 레일-투-레일 입출력 8MHz 연산 증폭기
  • BAT54KFILM: 40V, 300mA 소신호 쇼트키 다이오드(단일)
  • BAT54SWFILM: 40V, 300mA 소신호 쇼트키 다이오드(직렬)
  • 2STR2160: 저전압 고속 스위칭 PNP 전력 트랜지스터
  • 2STR1160: 저전압 고속 스위칭 NPN 전력 트랜지스터
  • 2STR21STPS0560Z: 60V, 0.25A 전력 쇼트키 정류기
  • ESDALC6V1-1U2: ESD 보호를 위한 단일 라인 저용량 Transil™은 정밀 500mA 조정기입니다
• 효율적인 모터 제어 옵션을 가능하게 하는 하드웨어 기능
  • 션트를 통한 3상 전류 감지를 위한 독립 ADC
  • 역기전력 감지를 위한 3개 ADC 채널
  • 버스 전압 감지
  • 게이트 구동기를 통한 하드웨어 과전류 보호
  • 온도 감지 옵션
  • 디지털 홀 센서 또는 인코더 입력에 대한 옵션
  • 방열판 장착 옵션
• PMSM 또는 BLDC를 위한 기능이 풍부한 STM32 모터 제어 에코시스템으로 강화됨
  • 모터 제어 라이브러리(MCSDK), 관련 GUI 및 프로파일러를 통한 광범위한 구성 가능성
  • 센서리스 3-션트 또는 단일 션트 벡터 필드 지향 제어(FOC) 알고리즘(기본값)
  • 고성능 STM32 ZeST(제로 속도 풀 토크) 알고리즘에 적합, 요청 시 제공 가능
  • 센서리스 또는 센서 장착 6단계 알고리즘 옵션
  • 구동 역학 조정
  • 스위칭 주파수와 같은 작동 파라미터 선택
  • 예를 들어 현재 임계값을 넘는 정격 및 오류 조건에 대한 기타 파라미터 값
  • 토크 또는 속도 모드 작동
  • 과전류 보호, 저전압 차단 및 열 보호 기능으로 완벽하게 보호됨
  • ST 기판 디자이너를 사용한 구성 예제, JSON 파일도 제공됨
• 연결 및 사용자 제어를 위한 광범위한 옵션
  • 디버깅/프로그래밍을 위한 직렬 와이어 디버그(SWD) 포트
  • SPI, UART, CAN/I²C 핀을 위한 통신 인터페이스
  • 버튼 및 트리머용 커넥터와 온보드 푸시 버튼 스위치 1개
• 오류, 상태 LED 및 조명을 위한 외부 LED 인터페이스
• 도터 카드로 강화하기 위한 옵션
  • 예를 들어 MEMS 센서 기판이나 메모리와 같은 도터보드를 장착하기 위한 커넥터
  • DC/DC 컨버터를 대체하여 입력 전압 범위를 증가시키기 위한 커넥터
• 디버깅을 위한 중요 신호 또는 DAC 출력을 모니터링하기 위한 기판의 테스트 랜드 영역