STEVAL-PTOOL4A BLDC 控制評估板

STMicroelectronics STEVAL-PTOOL4A 小型系統設計用於控制手持式電池供電工具等應用中的無刷 DC (BLDC) 或永磁同步馬達 (PMSM)。它適用於油門等標準輸入，以控制馬達轉矩／速度，並提供高達 250 W 的功率。此板可連接到適當的 21 V、250 W 電動工具馬達。透過散熱片或空氣循環裝置來實現更好的功率耗散，可以提供更高的峰值功率。

此公版設計非常適合高效能馬達控制，以實現鑽孔機、磨床、圓盤切割機、圓鋸、吹葉機、手持式割草機等電動工具。小巧的外形尺寸、充足的運算能力，使其甚至適用於無人機、輪椅、家電、電動自行車、機器人平台等應用。STEVAL-PTOOL4A 包含高效能 STM32G473CE MCU，具有專門針對馬達控制應用而最佳化的整合式周邊裝置，透過三重半橋閘極驅動器 STDRIVE101 控制由六個高電流 MOSFET 組成的三相全橋轉換器。

MCU 具有多個 ADC 周邊裝置，因此能夠同時取樣馬達相位電流和反 EMF 電壓。此板可以利用 ST MCSDK 程式庫，提供具有可設定性的六步驟或高效能 FOC 演算法選項。

特點

• 輸入電壓為 12 V_DC 至 28 V_DC (標稱 21 V)
• 輸出 RMS 電流高達 20 A
• 此板包含以下關鍵元件：
  • STM32G473CET6：基於 Arm® 的高效能 Cortex®-M4 32 位元 MCU+FPU，採用 LQFP48 (7 mm x 7 mm) 封裝。MCU 嵌入三角函數和算術數學加速器 (CORDIC+FMAC)、用於馬達控制 PWM 和失效時間產生的計時器
  • STDRIVE101：內建穩壓器的 VFQFPN (4 mm x 4 mm) 封裝三重半橋閘極驅動器
  • STL220N6F7：六個 N 通道 60 V、0.0012 Ω (典型值)、120 A、STripFET™ F7 功率 MOSFET，採用 PowerFLAT™ 5x6 封裝
  • L6981NDR：採用 PowerSO-8 封裝的 38 V、1.5 A 同步降壓轉換器
  • LDL112：採用 SO8-batwing 封裝、具有逆電流保護的 1.2 A 低靜態電流 LDO
  • TSV912IQ2T：雙軌對軌輸入／輸出 8 MHz 運算放大器
  • BAT54KFILM：40 V、300 mA 小訊號肖特基二極體 (單一)
  • BAT54SWFILM：40 V、300 mA 小訊號肖特基二極體 (串聯)
  • 2STR2160：低電壓快速切換 PNP 功率電晶體
  • 2STR1160：低電壓快速切換 NPN 功率電晶體
  • 2STR21STPS0560Z：60 V、0.25 A 功率肖特基整流器
  • ESDALC6V1-1U2：用於 ESD 保護的單線低電容量 Transil™ 是精密的 500 mA 穩壓器
• 硬體功能可實現高效率的馬達控制選項
  • 獨立 ADC，透過分流器進行三相電流感測
  • 3 個 ADC 通道用於反 EMF 感測
  • 匯流排電壓感測
  • 透過閘極驅動實現硬體過流保護
  • 溫度感測選項
  • 數位霍爾感測器或編碼器輸入選項
  • 安裝散熱片的選項
• 配備功能豐富的 STM32 馬達控制生態系統，適用於 PMSM 或 BLDC
  • 透過馬達控制庫 (MCSDK)、相關 GUI 和分析器，實現廣泛的可設定性
  • 無感測器三分流或單分流向量磁場導向控制 (FOC) 演算法 (預設)
  • 適用於高效能的 STM32 ZeST (零速全轉矩) 演算法，可依需求提供
  • 無感測器或有感測器的六步驟演算法選項
  • 驅動動態微調
  • 選擇切換頻率等工作參數
  • 標稱和故障條件下的其他參數值，例如超過電流閾值
  • 轉矩或速度模式操作
  • 提供過流保護、欠壓鎖定、熱保護等全面保護
  • 提供使用 ST 板設計工具的設定範例，並附有 JSON 檔案
• 提供廣泛的連接選項和使用者控制方式
  • 用於偵錯／編程的串列線式除錯 (SWD) 連接埠
  • SPI、UART、CAN/I²C 引腳的通訊介面
  • 按鈕和微調器連接器，以及一個板載按鈕開關
• 故障 LED、狀態 LED，以及用於外部 LED 照明的介面
• 使用子卡進行增強的選項
  • 用於安裝子板的連接器，例如 MEMS 感測器板或記憶體
  • 透過更換 DC/DC 轉換器來擴大輸入電壓範圍的連接器
• 測試板上的焊盤區域，用於監測重要訊號或 DAC 輸出以進行偵錯