STEVAL-PTOOL4A BLDC 控制评估板

STMicroelectronics STEVAL-PTOOL4A 紧凑型系统专用于控制手持电池供电工具等应用中的无刷直流 (BLDC) 电机或永磁同步电机 (PMSM)。它通过油门等标准输入来控制电机扭矩/速度并提供高达 250 W 的功率。该板可连接到合适的 21 V、250 W 电动工具电机。可以使用散热器或空气循环装置提供更高的峰值功率，从而优化功率耗散。

该参考设计非常适合用于高性能电机控制，可实现钻机、磨床、圆盘切割机、圆锯、吹叶机、手持式割草机等电动工具。小巧的外形和充足的计算能力，使其甚至能够胜任无人机、轮椅、家用电器、电动自行车和机器人平台等应用。STEVAL-PTOOL4A 包含高性能 STM32G473CE MCU，具有集成外设，特别针对电机控制应用进行了优化，如通过三重半桥栅极驱动器 STDRIVE101 控制由六个大电流 MOSFET 组成的三相全桥转换器。

该 MCU 配有多个 ADC 外设，因此能同步采样电机相电流和反电动势电压。该板可以利用 ST MCSDK 库提供具有可配置性的六步或高性能 FOC 算法选项。

特性

• 输入电压为 12 V_DC 至 28 V_DC（标称 21 V）
• 输出 RMS 电流高达 20 A
• 该板由以下关键器件组成：
  • STM32G473CET6：基于 Arm® 的高性能 Cortex®-M4 32 位 MCU+FPU，采用 LQFP48 (7 mm x 7 mm) 封装。MCU 内嵌三角和算术数学加速器 (CORDIC+FMAC)、用于电机控制 PWM 和死区时间生成的定时器
  • STDRIVE101：VFQFPN (4 mm x 4 mm) 三重半桥栅极驱动器，带有内置调节器
  • STL220N6F7：六个 N 沟道 60 V、0.0012 Ω（典型值）、120 A、STripFET™ F7 功率 MOSFET，采用 PowerFLAT™ 5x6 封装
  • L6981NDR：采用 PowerSO-8 封装的 38 V、1.5 A 同步降压转换器
  • LDL112：1.2 A 低静态电流 LDO，具有反向电流保护功能，采用 SO8 蝙蝠翼封装
  • TSV912IQ2T：双通道轨至轨输入/输出 8 MHz 运算放大器
  • BAT54KFILM：40 V、300 mA 小型信号 Schottky 二极管（单个）
  • BAT54SWFILM：40 V、300 mA 小型信号 Schottky 二极管（系列）
  • 2STR2160：低压快速开关 PNP 功率晶体管
  • 2STR1160：低压快速开关 NPN 功率晶体管
  • 2STR21STPS0560Z：60 V、0.25 A 功率 Schottky 整流器
  • ESDALC6V1-1U2：用于 ESD 保护的单线低电容 Transil™ 是一款精密 500 mA 稳压器
• 可实现高效电机控制选项的硬件特性
  • 通过分流器实现三相电流感应的独立 ADC
  • 3 个 ADC 通道，用于反电动势感应
  • 总线电压检测
  • 通过栅极驱动进行硬件过流保护
  • 温度检测选项
  • 数字霍尔传感器或编码器输入选项
  • 散热器安装选项
• 配备功能丰富的 STM32 电机控制生态系统，适用于 PMSM 或 BLDC
  • 通过电机控制库 (MCSDK)、相关 GUI 和分析器实现广泛的可配置性
  • 无传感器三分流器或单分流器矢量场定向控制 (FOC) 算法（默认）
  • 适用于高性能 STM32 ZeST（零速全扭矩）算法，可根据要求提供
  • 无传感器或有传感器的六步算法选项
  • 调整驱动动态
  • 选择开关频率等工作参数
  • 标称和故障条件下的其他参数值，例如超过电流阈值
  • 扭矩或速度模式操作
  • 具有过流保护、欠压锁定和热保护等全面保护
  • 为 ST 电路板设计人员提供配置示例，还提供 JSON 文件
• 广泛的连接和用户控制选项
  • 用于调试/编程的串行线调试 (SWD) 端口
  • 适用于 SPI、UART、CAN/I²C 引脚的通信接口
  • 用于按钮和微调器的连接器以及一个板载按钮开关
• 故障、状态 LED 以及用于外部 LED 照明的接口
• 使用子卡进行增强的选项
  • 用于安装子板（例如 MEMS 传感器板或存储器）的连接器
  • 通过更换 DC/DC 转换器来增加输入电压范围的连接器
• 板上测试区域，用于监控重要信号或 DAC 输出以进行调试