STMicroelectronics Scheda di valutazione STEVAL-PTOOL4A BLDC/PMSM

La scheda di valutazione STEVAL-PTOOL4A BLDC/PMSM STMicroelectronics è un sistema compatto progettato per controllare un motore CC senza spazzole (BLDC) o un motore sincrono a magnete permanente (PMSM) in applicazioni come uno strumento portatile alimentato a batteria. Funziona sulla serie standard di ingressi, come l’acceleratore, per controllare la coppia/velocità del motore e fornire potenza fino a 250 W. La scheda può essere collegata a un motore dell'elettroutensile da 21 V/250 W adatto. Una maggiore potenza di picco può essere fornita con un dissipatore di calore o una disposizione per la circolazione dell’aria per ottenere una migliore dissipazione di potenza.

Questo progetto di riferimento è ideale per il controllo motori ad alte prestazioni per realizzare utensili elettrici come trapani, molatrici, taglierine a disco, seghe circolari, soffiatori di foglie, tosaerba portatili, ecc. Il fattore di forma ridotto e l’ampia potenza di calcolo lo rendono adatto anche per applicazioni come droni, sedie a rotelle, elettrodomestici, e-bike e piattaforme robotiche.

Lo STEVAL-PTOOL4A STMicroelectronics include un MCU STM32G473CE ad alte prestazioni con periferiche integrate particolarmente ottimizzate per applicazioni di controllo motore che controllano un convertitore a ponte completo trifase composto da sei MOSFET ad alta corrente attraverso un triplo driver di porta a mezzo ponte STDRIVE101. L'MCU presenta più periferiche ADC, consentendo il campionamento simultaneo delle correnti di fase del motore e delle tensioni EMF posteriori.

La scheda può sfruttare la libreria MCSDK: per fornire opzioni per algoritmi FOC a sei o ad alte prestazioni con configurabilità.

Caratteristiche

Tensione di ingresso da 12 V a 28 V CC (nominalmente 21 V)
Corrente RMS di uscita fino a 20 A
La scheda comprende i seguenti dispositivi chiave
- STM32G473CET6: MCU+FPU a 32 bit basata su ARM® Cortex®-M4 ad alte prestazioni in un package LQFP48 (7 x 7 mm)
  - L’MCU incorpora acceleratori matematici trigonometrici e aritmetici (CORDIC+FMAC), timer per PWM di controllo motore e generazione di tempo morto
- STDRIVE101: un triplo driver di porta a mezzo ponte in VFQFPN (4 x 4 mm) con regolatore integrato
- STL220N6F7: sei canali N da 60 V, 0,0012 Ω tip.MOSFET di potenza, 120 A, STripFET F7 in un package PowerFLAT 5x6
- L6981NDR: un convertitore step-down sincrono da 38 V, 1,5 A in un package PowerSO-8
- LDL112: un LDO a bassa corrente di riposo da 1,2 A con protezione da corrente inversa in un package SO8-batwing
- TSV912IQ2T: un doppio amplificatore operazionale da 8 MHz con ingresso/uscita rail-to-rail
- BAT54KFILM: diodi Schottky per piccoli segnali da 40 V, 300 mA (singoli)
- BAT54SWFILM: diodi SCHOTTKY per piccoli segnali da 40 V, 300 mA (serie)
- 2STR2160: un transistor di potenza PNP a commutazione rapida a bassa tensione
- 2STR1160: un transistor di potenza NPN a commutazione rapida a bassa tensione
- 2STR21STPS0560Z: un raddrizzatore SCHOTTKY di potenza da 60 V, 0,25 A
- ESDALC6V1-1U2: un transil™ a linea singola a bassa capacità per la protezione ESD è un regolatore di precisione da 500 mA
Funzionalità hardware che consentono opzioni di controllo motore efficienti
- ADC indipendenti per il rilevamento di corrente trifase attraverso gli shunt
- Tre canali ADC per il rilevamento EMF posteriore
- Rilevamento tensione Bus
- Protezione da sovracorrente hardware attraverso il gate drive
- Opzione per il rilevamento della temperatura
- Opzione per sensori hall digitali o ingressi encoder
- Opzione per il montaggio del dissipatore di calore

Dotato di un ecosistema di controllo motore STM32 ricco di funzionalità per motori sincroni a magnete permanente (PMSM), motori CC senza spazzole (BLDC)
- Ampia configurabilità tramite libreria di controllo motore (MSDK), GUI associata e profilo
- Algoritmo FOC (controllo orientato sul campo) vettore a tre shunt o singolo shunt senza sensori (predefinito)
- Adatto per l’algoritmo ad alte prestazioni STM32 ZeST (zero speed full torque) di ST, disponibile su richiesta
- Opzione per algoritmo a sei passi senza sensore o con sensori
- Sintonizzazione delle dinamiche dell’attuatore
- Selezione di parametri operativi come la frequenza di commutazione
- Altri valori parametri per condizioni nominali e di guasto, ad esempio al di sopra della soglia di corrente
- Funzionamento in modalità coppia o velocità
- Completamente protetti con protezione da sovracorrente, blocco sottotensione e protezione termica
- Esempi di configurazione con ST board designer, sono forniti anche i file JSON
Ampie opzioni di connettività e controllo utente
- Porta Serial Wire Debug (SWD) per il debug/programmazione
- Interfacce di comunicazione per pin SPI, UART, CAN/I²C
- Connettore per pulsanti e trimmer insieme a un interruttore a pulsante integrato
Guasto, LED di stato e interfaccia per LED esterni per illuminazione
Opzioni di miglioramento con le schede figlie
- Connettore per il montaggio della scheda figlia, ad esempio, scheda sensore MEMS o memoria
- Connettore per aumentare l’intervallo di tensioni di ingresso sostituendo il convertitore CC-CC
Superfici di prova sulla scheda per il monitoraggio di segnali importanti o uscite DAC per il debug