Układ sterowników silnikowych STMicroelectronics

STSPIN32G4 to niezwykle zintegrowany i elastyczny sterownik silnika do sterowania 3-fazowymi silnikami bezszczotkowymi, który pomaga projektantom w wyborze najbardziej odpowiedniego trybu sterowania i zmniejsza powierzchnię płytki drukowanej oraz całkowitą liczbę materiałów. Zawiera potrójny sterownik bramki półmostka umożliwiający sterowanie układami MOSFET o natężeniu prądu 1 A (zbiornik i źródło). Wbudowane są również trzy diody bootstrap. Dzięki zintegrowanej funkcji blokady nie można jednocześnie sterować przełącznikami strony wysokiej i niskiej tego samego półmostu. Dodatkową funkcją zabezpieczenia jest sprzętowy obwód monitorowania VDS, który stale monitoruje każdy z sześciu zewnętrznych układów MOSFET i w przypadku wykrycia przepięcia w jednym z nich wyłącza wszystkie wyjścia sterownika bramki. Próg przepięcia jest ustawiany za pomocą dedykowanego styku SCREF. Urządzenie jest w pełni samozasilane dzięki zintegrowanej elastycznej strukturze zarządzania zasilaniem, która jest w stanie generować wszystkie wymagane zasilania począwszy od napięcia zasilania silnika, VM; jedynego, który jest dostarczany z zewnątrz. Wbudowany programowalny regulator obniżający napięcie z wbudowanym układem MOSFET zasilania generuje napięcie zasilania sterowników bramki począwszy od napięcia zasilania silnika VM. Możliwość wyboru czterech różnych wartości wyjściowych VCC za pośrednictwem dedykowanego rejestru konfiguracji: 8 V (wartość domyślna), 10 V, 12 V i 15 V. Do generowania zasilania 3,3 V (VREG3V3) z napięcia wejściowego REGIN używany jest wewnętrzny, precyzyjny regulator liniowy o niskim spadku napięcia (LDO). Napięcie wyjściowe 3,3 V zasila zarówno logikę sterownika bramy, jak i mikrokontroler. Jest zabezpieczony przed zwarciem, przeciążeniem i zbyt niskim napięciem. Zarówno regulatory buck, jak i LDO można obejść, zapewniając zewnętrzne zasilanie VCC i VREG3V3.

Dodatkowy regulator o bardzo niskim spoczynku jest używany, gdy układ STSPIN32G4 znajduje się w trybie gotowości, co pozwala zmniejszyć ogólne zużycie prądu do 15 μA typowo. Zintegrowany układ MCU (STM32G431VBx3) jest oparty na wysokowydajnym 32-bitowym rdzeniu ARM® Cortex®-M4, pracującym z częstotliwością do 170 MHz i wyposażonym w precyzyjną jednostkę zmiennoprzecinkową (FPU), pełny zestaw instrukcji DSP (przetwarzania sygnału cyfrowego) oraz jednostkę ochrony pamięci (MPU), która zwiększa bezpieczeństwo zastosowania. Ten mikrokontroler stanowi główny wybór dla zaawansowanych zastosowań sterowania silnikiem dzięki bardzo bogatemu i specyficznemu zestawu funkcji, takich jak: dwa szybkie 12-bitowe przetworniki ADC (4 Msps), cztery komparatory, trzy wzmacniacze operacyjne, cztery kanały DAC (2 zewnętrzne i 2 wewnętrzne), wewnętrzny bufor napięcia odniesienia, jeden uniwersalny 32-bitowy timer, dwa 16-bitowe timery PWM przeznaczone do sterowania silnikiem, siedem uniwersalnych 16-bitowych timerów, jeden 16-bitowy timer niskiej mocy. Umożliwia również szybkie pamięci (128 kB pamięci Flash i 32 kB pamięci SRAM) z kilkoma mechanizmami ochrony, aż 40 dostępnych GPIO, peryferia przyspieszenia funkcji matematycznych/arytmetycznych (CORDIC dla funkcji trygonometrycznych i jednostka FMAC dla funkcji filtra), główne interfejsy (I2C, SPI, UART i CAN), kompleksowy zestaw trybów oszczędzania energii oraz niezależne analogowe wejście zasilania do przetworników ADC, DAC, wzmacniaczy operacyjnych i komparatorów. Taki bogaty w funkcje mikrokontroler umożliwia uruchamianie bardzo wydajnych algorytmów sterowania silnikiem, zapewniając bezprecedensową elastyczność wyboru optymalnego sterowania nawet w przypadku najbardziej wymagających zastosowań sterowania ruchem. Użytkownicy mogą zaprogramować STSPIN32G4 do uruchamiania bezsensorycznego lub czujnikowego sterowania zorientowanego na pole (FOC) z jednym, dwoma lub trzema szuntami, bardziej zaawansowanymi algorytmami kontroli pozycji lub momentu obrotowego lub bardziej tradycyjnym trybem sześciostopniowego sterowania. STSPIN32G4 posiada również pełny zestaw zabezpieczeń i rozszerzony zakres temperatur (-40°C do +125°C), co gwarantuje stabilną pracę nawet w najbardziej wymagających zastosowaniach przemysłowych. Interfejsy SWD i JTAG służą do programowania i debugowania oprogramowania mikrokontrolerów. Dodatkowy zewnętrzny sterownik 3-fazowy (np. STDRIVE101) umożliwia wydajne sterowanie dwoma niezależnymi 3-fazowymi silnikami BLDC z układu STSPIN32G4, zapewniając bezprecedensową oszczędność BOM i optymalizację zastosowań.

• Napięcie zasilania silnika od 5,5 V do 75 V


• Sterowniki bramki trójfazowej:

Możliwość zasilania prądem 1 A w ujściu/źródle
Monitorowanie VDS układów MOSFET stopnia zasilania
Zintegrowana dioda bootstrap
Dostępne konfiguracje i rejestry stanu I2C zapewniające najlepsze dopasowanie do zastosowań
Zapobieganie przewodzeniu krzyżowemu

• Mikrokontroler STM32G431 z 32-bitowym rdzeniem ARM® Cortex®-M4 MCU+FPU:

Częstotliwość zegara do 170 MHz
Matematyczny akcelerator sprzętowy CORDIC do funkcji trygonometrycznych
Pamięć flash 128 kB z opatentowanym zabezpieczeniem odczytu kodu (PCROP), bezpieczny obszar pamięci, 1 kB OTP
Pamięć SRAM 32 kB z kontrolą parytetu HW
2 x zaawansowane czasy sterowania silnikiem, 16-bitowe z maksymalnie 6 kanałami PWM
8 czasowników uniwersalnych
2 ADC o rozdzielczości 12 bitów (do 19 kanałów) z szybkością konwersji 4 Msps
4 x 12-bitowe kanały DAC
4 x bardzo szybkie komparatory szyna-szyna
Możliwość użycia 3 wzmacniaczy operacyjnych typu szyna-szyna również w trybie PGA
Wewnętrzna precyzyjna wartość odniesienia napięcia
Do 40 GPIO
Pełny zestaw interfejsów: I2C, SPI, UART i CAN

• Zasilanie własne dzięki wbudowanemu elastycznemu zarządzaniu zasilaniem

Przetwornica obniżająca VCC do 200 mA z programowalnym wyjściem i wbudowanym przetwornikiem MOSFET
Liniowy regulator LDO 3,3 V do 150 mA
Regulator liniowy o niskim spoczynku do zasilania układu MCU w trybie gotowości
Pełny zestaw zabezpieczeń: wyłączanie termiczne, zwarcie, przeciążenie i UVLO

• Możliwość jednoczesnego sterowania 2 silnikami z tego samego układu MCU


• Stojak