基于意法半導體STM32G473和STDRIVE 101的電池供電BLDC/PMSM電動(dòng)工具

STEVAL-PTOOL4A是一款緊湊型系統，專(zhuān)門(mén)用于控制面向手持式電池供電工具等應用的無(wú)刷直流馬達(BLDC) 或永磁同步馬達(PMSM)。

該系統擁有高達250 W的功率，可透過(guò)節氣門(mén)等標準輸入集來(lái)控制馬達的扭力/速度。

使用者可將此開(kāi)發(fā)板連接到適當的21 V/250 W電動(dòng)工具馬達上?？梢允褂蒙崞骰蚩諝庋h(huán)裝置來(lái)實(shí)現更好的功率耗散效果，從而提升設備的峰值功率。

此參考設計非常適合實(shí)現鉆孔機、磨床、圓盤(pán)切割機、圓鋸、吹葉機和手持式割草機等各種電動(dòng)工具的高性能馬達控制。

由于尺寸小巧且具備充足的運算能力，該產(chǎn)品甚至能夠滿(mǎn)足無(wú)人機、輪椅、家用電器、電動(dòng)自行車(chē)和機器人平臺等應用的要求。

STEVAL-PTOOL4A中包含了一款高效能的STM32G473CE MCU，其中整合的周邊裝置專(zhuān)門(mén)針對馬達控制應用進(jìn)行了最佳化，可透過(guò)三半橋式閘極驅動(dòng)器STDRIVE101來(lái)控制由六個(gè)高電流MOSFET組成的三相全橋轉換器。

此MCU具有多種ADC外設，因而能夠對電機相電流和反電動(dòng)勢電壓進(jìn)行同步取樣。

此開(kāi)發(fā)板能夠利用MCSDK函式庫來(lái)提供六步驟算法或高效能FOC算法的可設定選項。

?場(chǎng)景應用圖

意法半導體

?展示板照片

意法半導體

意法半導體

?方案方塊圖

意法半導體

?核心技術(shù)優(yōu)勢

? 可客制化且可配置的緊湊型參考設計 ? 獨立的ADC可透過(guò)分流器進(jìn)行三相電流檢測 ? 透過(guò)馬達控制庫(MCSDK)、關(guān)聯(lián)GUI和解析器提供更廣泛的配置 ? 無(wú)感測器三分流或單分流向量磁場(chǎng)定向控制(FOC) 算法（預設） ? 適用于意法半導體高效能的STM32 ZeST（零速全扭矩）算法，可按需提供 ? 無(wú)感測器或有感測器的六步驟算法選項 ? 支持調節驅動(dòng)動(dòng)力學(xué)參數 ? 支援選擇開(kāi)關(guān)頻率等工作參數 ? 其他標稱(chēng)和故障條件的參數值，例如過(guò)電流閾值 ? 運轉扭力或速度模式 ? 提供包括過(guò)電流保護、欠壓鎖定和熱保護在內的全方位保護 ? 提供意法半導體開(kāi)發(fā)板設計工具的設定范例，以及JSON文件 ? 豐富的連接和用戶(hù)控制選項

?方案規格

? 輸入電壓：12–28 V 直流電壓  （額定21 V,使用 L7987L 選購品最高可達 48 V） ? 輸出RMS電流高達20 A ? 專(zhuān)為 5S-6S 鋰聚合物電池組設計 ? 輸出功率：250W ? 開(kāi)發(fā)板由以下關(guān)鍵裝置組成： ? STM32G473CET6：基于A(yíng)rm?的高效能Cortex?-M4 32位元MCU+FPU，采用LQFP48 (7x7mm) 封裝。此MCU內嵌三角函數和算術(shù)函數數學(xué)加速器(CORDIC + FMAC)，以及用于馬達控制PWM和死區產(chǎn)生的定時(shí)器 ? STDRIVE101：內建穩壓器的三半橋式閘極驅動(dòng)器，采用VFQFPN (4x4mm) 封裝 ? STL220N6F7：六個(gè)N通道60 V，0.0012 Ω（典型值），120 A，STripFET F7功率MOSFET，采用PowerFLAT 5x6封裝 ? L6981NDR：38 V，1.5 A同步降壓轉換器，采用PowerSO-8封裝 ? LDL112：具有反向電流保護的1.2 A低靜態(tài)電流LDO，采用SO8-batwing封裝 ? 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（單品） ? BAT54SWFILM：40 V、300 mA小訊號肖特基二極體（系列） ? 2STR2160：低壓快速開(kāi)關(guān)PNP功率電晶體 ? 2STR1160：低壓快速開(kāi)關(guān)NPN功率電晶體 ? 2STR21STPS0560Z：60 V、0.25 A功率肖特基整流器 ? ESDALC6V1-1U2：用于ESD保護的單線(xiàn)低電容transil TM是一款高精度的500 mA穩壓器 ? 豐富的硬體特性可提供多個(gè)高效率的馬達控制選項 ? 3個(gè)用于反電動(dòng)勢感測的ADC通道 ? 總線(xiàn)電壓檢測 ? 透過(guò)閘極驅動(dòng)實(shí)現硬體過(guò)流保護 ? 溫度感應選項 ? 數位霍爾感測器或編碼器輸入選項 ? 散熱器安裝選項 ? 透過(guò)功能豐富的STM32馬達控制生態(tài)系統實(shí)現對永磁同步馬達(PMSM) 和無(wú)刷直流馬達(BLDC) 的控制 ? 用于調試/編程的串行線(xiàn)調試(SWD) 端口 ? 面向SPI、UART、CAN/I2C引腳的通訊接口 ? 用于按鈕和微調器的連接器，以及一個(gè)板載按鍵式開(kāi)關(guān) ? 故障、狀態(tài)LED以及用于照明的外部LED接口 ? 可透過(guò)子卡實(shí)現增強功能 ? 用于安裝MEMS感測器板或記憶體等子板的連接器 ? 透過(guò)更換DC-DC轉換器來(lái)擴大輸入電壓范圍的連接器 ? 開(kāi)發(fā)板上的測試焊盤(pán)區域，用于監控重要訊號或調試的DAC輸出