基于意法半导体STM32G473和STDRIVE 101的电池供电BLDC/PMSM电动工具
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STEVAL-PTOOL4A是一款紧凑型系统，专门用于控制面向手持式电池供电工具等应用的无刷直流马达(BLDC) 或永磁同步马达(PMSM)。
该系统拥有高达250 W的功率，可透过节气门等标准输入集来控制马达的扭力/速度。
使用者可将此开发板连接到适当的21 V/250 W电动工具马达上。可以使用散热器或空气循环装置来实现更好的功率耗散效果，从而提升设备的峰值功率。
此参考设计非常适合实现钻孔机、磨床、圆盘切割机、圆锯、吹叶机和手持式割草机等各种电动工具的高性能马达控制。
由于尺寸小巧且具备充足的运算能力，该产品甚至能够满足无人机、轮椅、家用电器、电动自行车和机器人平台等应用的要求。
STEVAL-PTOOL4A中包含了一款高效能的STM32G473CE MCU，其中整合的周边装置专门针对马达控制应用进行了最佳化，可透过三半桥式闸极驱动器STDRIVE101来控制由六个高电流MOSFET组成的三相全桥转换器。
此MCU具有多种ADC外设，因而能够对电机相电流和反电动势电压进行同步取样。
此开发板能够利用MCSDK函式库来提供六步骤算法或高效能FOC算法的可设定选项。
►场景应用图
►展示板照片
►方案方块图
意法半导体
►核心技术优势
• 可客制化且可配置的紧凑型参考设计 • 独立的ADC可透过分流器进行三相电流检测 • 透过马达控制库(MCSDK)、关联GUI和解析器提供更广泛的配置 • 无感测器三分流或单分流向量磁场定向控制(FOC) 算法（预设） • 适用于意法半导体高效能的STM32 ZeST（零速全扭矩）算法，可按需提供 • 无感测器或有感测器的六步骤算法选项 • 支持调节驱动动力学参数 • 支援选择开关频率等工作参数 • 其他标称和故障条件的参数值，例如过电流阈值 • 运转扭力或速度模式 • 提供包括过电流保护、欠压锁定和热保护在内的全方位保护 • 提供意法半导体开发板设计工具的设定范例，以及JSON文件 • 丰富的连接和用户控制选项
►方案规格
• 输入电压：12–28 V 直流电压 （额定21 V,使用 L7987L 选购品最高可达 48 V） • 输出RMS电流高达20 A • 专为 5S-6S 锂聚合物电池组设计 • 输出功率：250W • 开发板由以下关键装置组成： • STM32G473CET6：基于Arm®的高效能Cortex®-M4 32位元MCU+FPU，采用LQFP48 (7x7mm) 封装。此MCU内嵌三角函数和算术函数数学加速器(CORDIC + FMAC)，以及用于马达控制PWM和死区产生的定时器 • STDRIVE101：内建稳压器的三半桥式闸极驱动器，采用VFQFPN (4x4mm) 封装 • STL220N6F7：六个N通道60 V，0.0012 Ω（典型值），120 A，STripFET F7功率MOSFET，采用PowerFLAT 5x6封装 • L6981NDR：38 V，1.5 A同步降压转换器，采用PowerSO-8封装 • LDL112：具有反向电流保护的1.2 A低静态电流LDO，采用SO8-batwing封装 • TSV912IQ2T：双轨对轨输入/输出8 MHz运算放大器 • BAT54KFILM：40 V，300 mA小讯号肖特基二极体（单品） • BAT54SWFILM：40 V、300 mA小讯号肖特基二极体（系列） • 2STR2160：低压快速开关PNP功率电晶体 • 2STR1160：低压快速开关NPN功率电晶体 • 2STR21STPS0560Z：60 V、0.25 A功率肖特基整流器 • ESDALC6V1-1U2：用于ESD保护的单线低电容transil TM是一款高精度的500 mA稳压器 • 丰富的硬体特性可提供多个高效率的马达控制选项 • 3个用于反电动势感测的ADC通道 • 总线电压检测 • 透过闸极驱动实现硬体过流保护 • 温度感应选项 • 数位霍尔感测器或编码器输入选项 • 散热器安装选项 • 透过功能丰富的STM32马达控制生态系统实现对永磁同步马达(PMSM) 和无刷直流马达(BLDC) 的控制 • 用于调试/编程的串行线调试(SWD) 端口 • 面向SPI、UART、CAN/I²C引脚的通讯接口 • 用于按钮和微调器的连接器，以及一个板载按键式开关 • 故障、状态LED以及用于照明的外部LED接口 • 可透过子卡实现增强功能 • 用于安装MEMS感测器板或记忆体等子板的连接器 • 透过更换DC-DC转换器来扩大输入电压范围的连接器 • 开发板上的测试焊盘区域，用于监控重要讯号或调试的DAC输出
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