Carte d'évaluation de commande moteur CC sans balais STEVAL-PTOOL4A

Les systèmes compacts STEVAL-PTOOL4A de STMicroelectronics sont conçus pour la commande moteur CC sans balais (BLDC) ou moteur synchrone à aimant permanent (PMSM) dans des applications telles que des outils portatifs alimentés par batterie. Ils fonctionnent sur des entrées standard telles que l'accélérateur afin de contrôler le couple/la vitesse du moteur et pour fournir une puissance jusqu'à 250 W. La carte peut être connectée à un moteur d'outil électrique approprié de 21 V et 250 W. Une puissance de crête plus importante peut être délivrée avec un dissipateur thermique, ou avec un dispositif de circulation d'air, pour obtenir une meilleure dissipation de puissance.

Cette conception de référence est idéale pour la commande moteur hautes performances afin de réaliser des outils électriques tels que des perceuses, des meuleuses, des coupeuses à disques, des scies circulaires, des souffleurs de feuilles, des tondeuses à main, etc. Son petit format et sa grande puissance de calcul en fait un choix adapté même aux applications telles que les drones, les fauteuils roulants, les appareils électroménagers, les vélos électriques et les plateformes robotiques. Le STEVAL-PTOOL4A comprend un microcontrôleur STM32G473CE hautes performances, intégrant des périphériques spécialement optimisés pour les applications de commande moteur, contrôlant un convertisseur à pont complet triphasé composé de six MOSFET à courant élevé via un circuit d'attaque de grille à triple demi-pont STDRIVE101.

Le microcontrôleur dispose de plusieurs périphériques CAN permettant ainsi l'échantillonnage simultané des courants de phase du moteur et des tensions de force contre-électromotrice. La carte peut exploiter la bibliothèque MCSDK de ST pour fournir des options d'algorithmes FOC à six étapes ou hautes performances avec configurabilité.

Caractéristiques

• Tension d'entrée à partir de 12 V_CC jusqu'à 28 V_CC (21 V nominalement)
• Courant de sortie RMS jusqu'à 20 A
• La carte comprend les principaux dispositifs suivants :
  • STM32G473CET6 : un microcontrôleur + FPU 32 bits hautes performances basé sur Arm® Cortex®-M4 dans un boîtier LQFP48 (7 mm x 7 mm). Microcontrôleur intégrant des accélérateurs mathématiques trigonométriques et arithmétiques (CORDIC+FMAC), des temporisateurs pour la commande moteur PWM et la génération de temps de récupération
  • STDRIVE101 : circuit d'attaque de grille triple demi-pont en VFQFPN (4 mm x 4 mm) avec régulateur intégré
  • STL220N6F7 : six MOSFET de puissance STripFET™ F7 à canal N de 60 V, 0,0012 Ω typ., 120 A en boîtier PowerFLAT™ 5 x 6
  • L6981NDR : convertisseur-abaisseur synchrone 38 V, 1,5 A en boîtier PowerSO-8
  • LDL112 : LDO à faible courant de repos de 1,2 A avec protection contre le courant inverse dans un boîtier SO8-batwing
  • TSV912IQ2T : amplificateur opérationnel 8 MHz à double entrée/sortie rail-to-rail
  • BAT54KFILM : diodes Schottky à faible signal 40 V, 300 mA (simple)
  • BAT54SWFILM : diodes Schottky à faible signal 40 V, 300 mA (série)
  • 2STR2160 : transistor de puissance PNP à commutation rapide basse tension
  • 2STR1160 : transistor de puissance NPN à commutation rapide basse tension
  • 2STR21STPS0560Z : redresseur Schottky de puissance 60 V, 0,25 A
  • ESDALC6V1-1U2 : Transil™ à ligne unique à faible capacité pour la protection DES comme régulateur de précision de 500 mA
• Fonctionnalités matérielles permettant des options de commande moteur efficaces
  • CAN indépendants pour la détection de courant triphasé via des shunts
  • 3 canaux de CAN pour la détection de la force contre-électromotrice
  • Détection de la tension de bus
  • Protection matérielle contre les surintensités via l'attaque de grille
  • Option de détection de température
  • Option pour capteurs Hall numériques ou entrées de codeur
  • Option de montage de dissipateur thermique
• Doté d'un écosystème de commande moteur STM32 riche en fonctionnalités pour moteur PMSM ou CC sans balais
  • Large configurabilité via la bibliothèque de commande moteur (MCSDK), l'interface graphique associée et le profileur
  • Algorithme de contrôle à champ orienté (FOC) vectoriel sans capteur à trois shunts ou à un seul shunt (par défaut)
  • Adapté à l'algorithme STM32 ZeST (couple complet à vitesse nulle) hautes performances, disponible sur demande
  • Option pour un algorithme en six étapes avec ou sans capteur
  • Réglage de la dynamique de conduite
  • Sélection des paramètres de fonctionnement tels que la fréquence de commutation
  • Autres valeurs de paramètres pour les conditions nominales et de défaut, par exemple au-dessus du seuil de courant
  • Fonctionnement en mode couple ou vitesse
  • Entièrement protégé avec protection contre les surintensités, verrouillage en cas de sous-tension et protection thermique
  • Exemples de configuration avec le concepteur de cartes ST, fichiers JSON également fournis
• De nombreuses options de connectivité et de contrôle utilisateur
  • Port de débogage de câble série (SWD) pour le débogage/la programmation
  • Interfaces de communication pour broches SPI, UART, CAN/I²C
  • Connecteur pour boutons et ajustement intégrant un interrupteur à bouton-poussoir
• Voyants de défaut, d'état et interface pour LED externe pour l'éclairage
• Options d'amélioration avec cartes filles
  • Connecteur pour le montage d'une carte fille, par exemple une carte de capteur MEMS ou une mémoire
  • Connecteur pour augmenter la plage de tension d'entrée en remplaçant le convertisseur CC/CC
• Zones de test sur la carte pour surveiller les signaux importants ou les sorties CNA pour le débogage