STMicroelectronics Carte d’évaluation BLDC/PMSM STEVAL-PTOOL4A

La carte d’évaluation BLDC/PMSM STEVAL-PTOOL4A STMicroelectronics est un système compact conçu pour contrôler un CC brushless (BLDC) ou un moteur synchrone à aimants permanents (PMSM) en application tel qu’un outil portatif alimenté par batterie. Il fonctionne sur l’ensemble standard d’entrées, comme le papillon, pour contrôler le couple/la vitesse du moteur et fournir une alimentation jusqu’à 250 W. La carte peut être connectée à un moteur d’outil électrique 21V/250W adapté. Une puissance de crête plus élevée peut être fournie avec un dissipateur thermique ou une disposition pour la circulation de l’air afin d’obtenir une meilleure dissipation de puissance.

Cette conception de référence est idéale pour la commande de moteur haute performance afin de réaliser des outils électriques tels que les machines de forage, les meuleuses, les coupeuses à disque, les scies circulaires, les soufflantes à feuilles, les tondeuses à main, etc. Le petit format et la grande puissance informatique les rendent adaptés même aux applications telles que les drones, les fauteuils roulants, les appareils électroménagers, les vélos électriques et les plateformes robotiques.

Le STEVAL-PTOOL4A de STMicroelectronics comprend un MCU STM32G473CE haute performance doté de périphériques intégrés spécialement optimisés pour les applications de commande de moteur contrôlant un convertisseur triphasé à pont complet composé de six MOSFET à courant élevé via un triple pilote de grille à demi-pont STDRIVE101. Le MCU dispose de plusieurs périphériques CAN, permettant l’échantillonnage simultané des courants de phase moteur et des tensions FEM de retour.

La carte peut tirer parti de la bibliothèque MCSDK pour fournir des options pour les algorithmes FOC à six étapes ou à hautes performances avec configurabilité.

Caractéristiques

Tension d’entrée de 12 V à 28 V CC (nominalement 21 V)
courant RMS de Sortie jusqu’à 20 A
La carte comprend les dispositifs clés suivants
- STM32G473CET6 : MCU+UVF 32 bits Cortex®-M4 haute performance basé sur ARM® en boîtier LQFP48 (7 x 7 mm)
  - Le MCU intègre des accélérateurs mathématiques trigonométriques et arithmétiques (CORDIC+FMAC), des minuteurs pour PWM de commande moteur et la génération de temps mort
- STDRIVE101 : un triple pilote de grille à demi-pont en VFQFPN (4 x 4 mm) avec régulateur intégré
- STL220N6F7 : Six 60 V à canal N, 0,0012 Ω std.MOSFET de puissance STripFET F7 120 A dans un boîtier PowerFLAT 5x6
- L6981NDR : un convertisseur Buck synchrone 38 V, 1,5 A en boîtier PowerSO-8
- LDL112 : LDO à faible courant de repos de 1,2 A avec protection contre le courant inverse dans un boîtier SO8-batwing
- TSV912IQ2T : un double ampli-op 8 MHz entrée/sortie rail-à-rail
- BAT54KFILM : diodes SCHOTTKY à signal faible 40 V, 300 mA (simples)
- BAT54SWFILM : diodes SCHOTTKY à signal faible 40 V, 300 mA (série)
- 2STR2160 : transistor de puissance PNP à commutation rapide et basse tension
- 2STR1160 : un transistor de puissance NPN à commutation rapide basse tension
- 2STR21STPS0560Z : un redresseur de puissance SCHOTTKY 60 V, 0,25 A
- ESDALC6V1-1U2 : une seule ligne transitoire à faible capacité ™ pour la protection ESD est un régulateur 500 mA de précision
Caractéristiques matérielles permettant des options de commande moteur efficaces
- CAN indépendants pour détection de courant triphasée via des shunts
- Trois canaux CAN pour détection FEM arrière
- Détection de tension de bus
- Protection matérielle contre les surintensités via le pilote de grille
- Option de détection de température
- Option pour capteurs numériques hall ou entrées d’encodeur
- Option de montage sur dissipateur thermique

Équipé d’un écosystème de commande moteur STM32 riche en fonctionnalités pour les moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM), les moteurs CC brushless (BLDC)
- Large configurabilité via la bibliothèque de commande moteur (MCDK), l’interface graphique associée et le profileur
- Algorithme de commande à orientation de champ (FOC) vectorielle à trois shunts ou à un seul shunt (par défaut)
- Adapté à l’algorithme STM32 ZeST (couple complet à vitesse nulle) hautes performances de ST, disponible sur demande
- Option pour algorithme en six étapes sans capteur ou avec capteur
- Réglage de la dynamique du disque
- Sélection de paramètres de fonctionnement tels que la fréquence de commutation
- Autres valeurs de paramètres pour les conditions nominales et de défaillance, par exemple, dépassant le seuil actuel
- Fonctionnement en mode couple ou vitesse
- Totalement protégé contre les surintensités, le verrouillage de sous-tension et la protection thermique
- Exemples de configuration avec le concepteur de carte ST, les fichiers JSON sont également fournis
Large options de connectivité et de contrôle utilisateur
- Port de débogage de fil série (SWD) pour débogage/programmation
- Interfaces de Communication pour broches SPI, UART, CAN/I²C
- Connecteur pour boutons et tondeuse avec un interrupteur à bouton-poussoir intégré
Défaillance, LED d’état et interface pour LED externe pour éclairage
Options d’amélioration avec les cartes filles
- Connecteur pour le montage de la carte fille, par exemple, carte de capteur MEMS ou mémoire
- Connecteur pour augmenter la plage de tension d’entrée en remplaçant le convertisseur CC-CC
Tester les zones terrestres sur la carte pour surveiller les signaux importants ou les sorties CNA pour le débogage