Placa de evaluación de control de BLDC STEVAL-PTOOL4A

Los sistemas compactos STEVAL-PTOOL4A de STMicroelectronics están diseñados para controlar una CC sin escobillas (BLDC) o un motor sincrónico con imán permanente (PMSM) en aplicaciones como herramientas manuales alimentadas por batería. Funciona con entradas estándar como el acelerador para controlar el par de torsión/velocidad del motor y suministrar una potencia de hasta 250 W. La placa puede conectarse a un motor de herramienta eléctrica adecuado de 21 V y 250 W. Se puede suministrar más potencia de pico con un disipador térmico o con un sistema de circulación de aire para lograr una mejor disipación de potencia.

Este diseño de referencia es ideal para el control de motores de alto rendimiento para realizar herramientas eléctricas como taladradoras, amoladoras, cortadoras de disco, sierras circulares, sopladores de hojas, cortacéspedes manuales, y más. Su pequeño factor de forma y su amplia potencia de cálculo lo hacen adecuado incluso para aplicaciones como drones, sillas de ruedas, electrodomésticos, bicicletas eléctricas y plataformas robóticas. El STEVAL-PTOOL4A incluye una MCU STM32G473CE de alto rendimiento con periféricos integrados especialmente optimizados para aplicaciones de control de motores que controlan un convertidor trifásico de puente completo formado por seis MOSFET de alta corriente a través de un controlador de compuerta de medio puente triple STDRIVE101.

La unidad de microcontrolador dispone de múltiples periféricos ADC que permiten el muestreo simultáneo de las corrientes de fase del motor y de los voltajes EMF. La placa puede aprovechar la biblioteca MCSDK de ST para ofrecer opciones de algoritmos FOC de seis pasos o de alto rendimiento con capacidad de configuración.

Características

• Voltaje de entrada de 12 V_CC a 28 V_CC (nominalmente 21 V)
• Corriente de salida RMS hasta 20 A
• La placa consta de los siguientes dispositivos clave:
  • STM32G473CET6: Una MCU+FPU de 32 bits basada en ARM® Cortex®-M4 de alto rendimiento en un encapsulado LQFP48 (7 mm x 7 mm). La MCU incorpora aceleradores matemáticos trigonométricos y aritméticos (CORDIC+FMAC), temporizadores para el control del motor PWM y generación de tiempo muerto.
  • STDRIVE101: controlador de compuerta de medio puente triple en VFQFPN (4 mm x 4 mm) con regulador incorporado
  • STL220N6F7: seis MOSFET de potencia STripFET™ F7 de canal N de 60 V, 0,0012 Ω típ. y 120 A en un encapsulado PowerFLAT™ 5x6.
  • L6981NDR: convertidor reductor síncrono de 38 V y 1,5 A en encapsulado PowerSO-8
  • LDL112: LDO de baja corriente de reposo de 1,2 A con protección contra corriente inversa en un encapsulado SO8-batwing.
  • TSV912IQ2T: amplificador operacional dual de riel a riel de entrada/salida de 8 MHz
  • BAT54KFILM: diodos Schottky de pequeña señal de 40 V y 300 mA (individuales)
  • BAT54SWFILM: diodos Schottky de pequeña señal (serie) de 40 V y 300 mA
  • 2STR2160: transistor de potencia PNP de conmutación rápida y bajo voltaje
  • 2STR1160: transistor de potencia NPN de conmutación rápida y bajo voltaje
  • 2STR21STPS0560Z: rectificador Schottky de 60 V y 0,25 A de potencia
  • ESDALC6V1-1U2: la línea única de baja capacitancia Transil™ para protección ESD es un regulador de precisión de 500 mA.
• El hardware ofrece funciones que permiten opciones eficaces de control del motor.
  • ADC independientes para detección de corriente trifásica mediante derivaciones
  • 3 canales ADC para la detección del EMF posterior
  • Detección de tensión de bus
  • Protección contra sobrecorriente por hardware mediante accionamiento de puerta de enlace
  • Opción de detección de temperatura
  • Opción para sensores Hall digitales o entradas de encoder
  • Opción de montaje del disipador térmico
• Ecosistema de control de motores STM32 con numerosas funciones para PMSM o BLDC
  • Amplia capacidad de configuración mediante la biblioteca de control de motores (MCSDK), la interfaz gráfica de usuario asociada y el perfilador.
  • Algoritmo de control orientado al campo (FOC) vectorial de derivación simple o triple sin sensores (predeterminado)
  • Adecuado para el algoritmo de alto rendimiento STM32 ZeST (par de torsión completo a velocidad cero), disponible bajo pedido
  • Opción de algoritmo de seis pasos con o sin sensores
  • Ajuste de la dinámica de propulsión
  • Selección de parámetros de funcionamiento como la frecuencia de conmutación
  • Otros valores de parámetros para condiciones nominales y de fallo, por ejemplo, por encima del umbral de corriente
  • Funcionamiento en modo de par de torsión o velocidad
  • Totalmente protegido con protección contra sobrecorriente, bloqueo por subtensión y protección térmica.
  • Ejemplos de configuración con el diseñador de placas ST, también se proporcionan los archivos JSON
• Amplias opciones de conectividad y control del usuario
  • Puerto de depuración de cableado serie (SWD) para depuración/programación
  • Interfaces de comunicación para pines SPI, UART, CAN/I²C
  • Conector para pulsadores y recortador junto con un interruptor pulsador incorporado
• LED de avería y estado e interfaz para LED externo de iluminación
• Opciones de mejora con tarjetas dependientes
  • Conector para el montaje de la placa secundaria, por ejemplo, la placa de sensores MEMS o la memoria
  • Conector para aumentar el rango de tensión de entrada mediante la sustitución del convertidor de CC/CC.
• Prueba de zonas de tierra en la placa para monitorizar señales importantes o salidas DAC para depuración