面向基於STM32G473和STDRIVE 101的電池供電BLDC/PMSM電動工具
產品說明
STEVAL-PTOOL4A是一款緊湊型系統，專門用於控制面向手持式電池供電工具等應用的無刷直流電機 (BLDC) 或永磁同步電機 (PMSM)。該系統擁有高達250W的功率，可通過節氣門等標準輸入來控制電機的扭矩/速度。
用戶可將此板件連接到合適的21 V，250 W電動工具電機上。可以使用散熱器或空氣循環裝置來實現更好的功率耗散效果，從而提升設備的峰值功率。
該參考設計非常適合實現鑽機、磨床、圓盤切割機、圓鋸、吹葉機和手持式割草機等各種電動工具的高性能電機控制。由於尺寸小巧且具備充足的計算能力，該產品甚至能夠滿足無人機、輪椅、家用電器、電動自行車和機器人平台等應用的要求。
STEVAL-PTOOL4A中包含了一款高性能的STM32G473CE MCU，其中集成的外設專門針對電機控制應用進行了優化，可通過三半橋式柵極驅動器STDRIVE101來控制由六個高電流MOSFET組成的三相全橋轉換器。
該MCU具有多種ADC外設，因而能夠對電機相電流和反電動勢電壓進行同步採樣。該板件可利用意法半導體MCSDK庫來提供六步算法或高性能FOC算法的可配置選項。
產品特色
• 輸入電壓為12到28 V DC（標稱電壓21 V）
• 輸出RMS電流可達20A
• 該板件中包含了以下關鍵器件：
– STM32G473CET6：基於Arm®的高性能Cortex®-M4 32位MCU+FPU，採用LQFP48 (7x7mm) 封裝。該MCU內嵌三角函數和算術函數數學加速器 (CORDIC + FMAC)，以及用於電機控制PWM和死區生成的定時器
– STDRIVE101：VFQFPN (4x4mm) 中帶有內置穩壓器的三半橋式柵極驅動器
– STL220N6F7：六個N溝道60V，0.0012 Ω典型值，120 A，STripFET F7功率MOSFET，採用PowerFLAT 5x6封裝
– L6981NDR：38V，1.5A同步降壓轉換器，採用PowerSO-8封裝
– LDL112：具有反向電流保護的1.2 A低靜態電流LDO，採用SO8-batwing封裝
– TSV912IQ2T：雙軌到軌輸入/輸出8MHz運算放大器
– BAT54KFILM：40 V，300 mA小信號肖特基二極體（單品）
– BAT54SWFILM：40V，300 mA小信號肖特基二極體（系列）
– 2STR2160：低壓快速開關PNP功率電晶體
– 2STR1160：低壓快速開關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Transil™，一款高精度的500 mA穩壓器
• 豐富的硬體特性可提供多個高效的電機控制選擇
– 獨立的ADC可通過分流器進行三相電流檢測
– 3個用於反電動勢感測的ADC通道
– 母線電壓檢測
– 通過柵極驅動實現硬體過流保護
– 溫度感應選項
– 數字霍爾傳感器或編碼器輸入選項
– 散熱器安裝選項
• 通過功能豐富的STM32電機控制生態系統實現對永磁同步電機 (PMSM) 和無刷直流電機 (BLDC) 的控制
– 通過電機控制庫 (MCSDK)、關聯GUI和分析器提供全面的配置
– 無傳感器三分流或單分流矢量磁場定向控制 (FOC) 算法（默認）
– 適用於意法半導體高性能的STM32 ZeST（零速全扭矩）算法（可按需提供）
– 無傳感器或有傳感器的六步算法選項
– 支持調節驅動動力學參數
– 支持選擇開關頻率等工作參數
– 其他標稱和故障條件參數值，例如過電流閾值
– 運行扭矩或速度模式
– 提供包括過流保護、欠壓鎖定和熱保護在內的全方位保護
– 提供意法半導體板件設計工具的配置示例，以及JSON文件
• 豐富的連接和用戶控制選項
– 用於調試/編程的串行線調試 (SWD) 埠
– 面向SPI、UART、CAN/I²C引腳的通信接口
– 用於按鈕和微調器的連接器，以及一個板載按鍵式開關
• 故障、狀態LED以及用於照明的外部LED接口
• 可通過子卡實現增強功能
– 用於安裝MEMS傳感器板或存儲器等子板的連接器
– 通過更換DC-DC轉換器來擴大輸入電壓範圍的連接器
• 板件上的測試焊盤區域，用於監控重要信號或調試用的DAC輸出
產品優勢
易於使用的緊湊型系統，專門用於控制面向手持式電池供電工具等應用的無刷直流電機 (BLDC) 或永磁同步電機 (PMSM)。
該系統擁有高達250W的功率，可通過節氣門等標準輸入來控制電機的扭矩/速度。該板件可利用MCSDK庫來提供六步算法或高性能FOC算法的可配置選項。
推薦應用
三相六步控制、三相磁場定向控制 (FOC)、無人機、木工、混凝土和金屬加工
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