STMicroelectronics EVLDRIVE101-HPD Reference Design Board
Спецификации
- Влез волtage: Номинална од 18 V до 52 V
- Излезна струја: Врв 21.15 A, континуирано 15 A rms
- Излезна моќност: Континуирано 750 W
Информации за производот
Безбедносни мерки на претпазливост
Предупредување: Некои компоненти на плочата може да достигнат опасни температури за време на работата. Следете ги овие мерки на претпазливост:
- Не допирајте ги компонентите или ладилникот.
- Не покривајте ја таблата.
- Avoid contact with flammable materials or materials releasing smoke when heated.
- Оставете ја плочата да се олади по операцијата пред да ја допрете.
Барања за хардвер и софтвер
За да ја користите таблата, ќе ви требаат:
- Компјутер со Windows
- STLINK дебагер/програмер за STM32 или еквивалент
- Фирмверот прampгенериран со MCSDK 6.2 или поголем
- Напојување со излезна јачинаtage помеѓу 18 V и 52 V
- Трифазен мотор без четкички компатибилен со напојувањето и волуменот на плочатаtage опсези
Упатство за употреба на производот
Почеток
- Поврзете ги фазите на моторот без четкички со J1, J2 и J3.
- Напојување преку J5 (позитивен) и J6 (земја).
- Преземете го компајлираниот код преку интерфејсот SWD со поврзување на STLINK програмерот со J7.
- За да го програмирате MCU, напојувајте ги контролните кола со скратување на пинот 5 од J8 на земјата.
Опис и конфигурација на хардверот
Спецификациите на таблата се наведени подолу:
| Параметар | Вредност |
|---|---|
| Влез волtage | Номинална од 18 V до 52 V |
| Излезна струја | Врв: 21.15 А, Континуирано: 15 А рм |
| Излезна моќност | Континуирано: 750 W |
Најчесто поставувани прашања
- П: Што треба да направам ако плочата се загрее премногу за време на работата?
A: Ако плочата достигне опасни температури, веднаш прекинете ја работата и оставете ја да се олади пред да ја допрете. - П: Може ли да користам напојување со излезна јачинаtagДали е помала од 18 V?
A: Се препорачува да се користи напојување во рамките на наведениот волуменtage опсег (18 V до 52 V) за оптимални перформанси и безбедност.
UM3257
Упатство за употреба
Започнуваме со компактниот референтен дизајн EVLDRIVE101-HPD заснован на STDRIVE101 за алатки со мотори со висока струја и без четкички
Вовед
EVLDRIVE101-HPD е трифазен исклучително компактен инвертер за мотори без четкички базиран на уредот STDRIVE101 во врска со микроконтролерот STM32G071KB. Плочката е подготвено за употреба и флексибилно решение идеално за трифазни апликации на батерии кои бараат високи излезни струи.
Имплементира топологии со три и единечни шантови и ги вклучува следните карактеристики:
- Оперативен волtage од 18 V до 52 V
- Излезна струја до 15 краци
- Режим со мала потрошувачка што го намалува доводот на батеријата до контролната stage
- Ограничувач на струја со прилагодлива референца
- VDS мониторинг, подволtage lockout, overcurrent, and protection against reverse biasing from power stage излези
- Коло за сензори за назад-EMF (BEMF).
- Влезен конектор за енкодер или сензори базирани на Hall-ефект
- Bus voltagд мониторинг и следење на температурата
- 5 резервни GPIO
- Интерфејс за отстранување грешки SWD и директно ажурирање на фирмверот преку UART (DFU)
Безбедносни мерки на претпазливост
Предупредување: Некои од компонентите монтирани на плочата може да достигнат опасни температури за време на работата.
Кога ја користите таблата, следете ги овие мерки на претпазливост:
- Не допирајте ги компонентите или ладилникот.
- Не покривајте ја таблата.
- Do not put the board in contact with flammable materials or with materials releasing smoke when heated.
- По операцијата, оставете ја даската да се олади пред да ја допрете.
Барања за хардвер и софтвер
За користење на плочката, потребен е следниот софтвер и хардвер:
- Компјутер со Windows
- STLINK дебагер/програмер за STM32 или еквивалент
- Фирмвер со 6 чекори или FOC, прampгенериран со MCSDK 6.2 или поголем. За генерирање на кодот, описот на таблата (JSON file) мора да се увезе во GUI на MSDK Workbench, ако веќе не е присутен, преку Управникот на одборот како што е наведено во упатството за употреба на MSDK Workbench. Описот на таблата може да се преземе од web страница на EVLDRIVE101-HPD
- IDE избран меѓу IAR Embedded Workbench for Arm (IAR-EWARM), комплет за развој на микроконтролер Keil® (MDK-ARM-STM32) и STM32CubeIDE (STM32CubeIDE)
- Напојување со излезна јачинаtage помеѓу 18 V и 52 V
- Трифазен мотор без четкички што ги монтира струјата и волуменотtage опсези и на напојувањето и на плочата
Почеток
За да го започнете вашиот проект со таблата:
- Поврзете ги фазите на моторот без четкички со J1, J2 и J3
- Напојувајте ја таблата преку J5 (позитивен) и J6 (земја)
- Преземете го компајлираниот код преку SWD интерфејсот што го поврзува STLINK програмерот со J7 (STDC14 конектор)
Забелешка:
За програмирање на MCU, контролното коло мора да се испорача, скратувајќи ја иглата 5 од J8 до земјата (т.е. прекинувачот за активирање затворен). Видете Дел 4.6 Вклучување/исклучување на кола за повеќе детали.
Опис и конфигурација на хардверот
Оценките на таблата се наведени во Табела 1 и на слика 2 е прикажана положбата на конекторите на плочата.
Табела 1. Спецификации на EVLDRIVE101-HPD
| Параметар | Вредност | |
| Влез волtage | Номинална | Од 18 V до 52 V |
| Излезна струја | Врв | 21.15 А |
| Континуирано (1) | 15 А рмс | |
| Излезна моќност | Континуирано (1) | 750 W |
Вистинската континуирана струја може да биде ограничена од температурата на околината и термичката дисипација.
Во Табела 2 се наведени MCU GPIO мапирани на J8 конекторите.
Табела 2. J8 пинаути
| Конектор | Пин | Сигнал | Забелешки |
| J8 | 1 | 5 В | Напојување од 5 V |
| 2 | 3.3 В | Напојување од 3.3 V | |
| 3 | Земјата | ||
| 4 | Земјата | ||
| 5 | Влезен прекинувач за активирање | Поврзете се со земја за да го напојувате контролното коло | |
| 6 | Не е поврзано | ||
| 7 | PA6 | Изборен влез за потенциометар 1 (ADC канал 6) | |
| 8 | PA12 | Излез на компаратор на ограничувач на струја |
| Конектор | Пин | Сигнал | Забелешки |
| J8 | 9 | PB2 | Изборен влез за потенциометар 2 (ADC канал 10) |
| 10 | PB4 | Референца за тековен ограничувач | |
| 11 | PB8 | Резервиран GPIO за колото за одржување во живот | |
| 12 | PB9 | ||
| 13 | PB7 | USART_RX | |
| 14 | PB6 | USART_TX |
Режими на работа
- EVLDRIVE101-HPD поддржува FOC и алгоритми со 6 чекори, и без сензор и цензурирани.
- Според алгоритмот, хардверската конфигурација на плочата мора да се измени како што е наведено во Табела 3 и прикажано на слика 3.
Табела 3. Конфигурација на EVLDRIVE101-HPD
| Режим на работа | Хардверски промени |
| FOC Три шантови | Стандардно - не се потребни промени |
| FOC Единечен шант |
|
| 6-ЧЕКОР Без сензор Voltagе-режим |
|
| 6-ЧЕКОР Hall-sensors Voltagе-режим | Стандардно - не се потребни промени |
| 6-ЧЕКОР Hall-сензори Тековен режим |
|
Тековно сензорирање
Плочката монтира три шант отпорници за да ја почувствува струјата што тече во фазите на моторот. Секој отпорник е поврзан со ampзајакнувач за кондиционирање на сигналот пред да се препрати чувствителната вредност до ADC. Параметрите за филтрирање и факторот на засилување може да се променат благодарение на R59, R64, R69 и C38, C39, C40.
STDRIVE101 интегрира компаратор за откривање прекумерна струја (OC).: нејзината интервенција е поставена менувајќи ја вредноста на R4, R5, R6 и R7 (види Слика 4) според равенката. (1).
Равенка 1
Каде
Rnet = RR54 = RR64 = RR74
VREF = 0.505 V
Стандардниот праг е поставен на 25.5 А.
Сензори со ефект на сала и конектор за енкодер
Плочката им овозможува на моторите со дигитални сензори со ефект на Hall или енкодери да се поврзат со плочата преку конекторот J4.
Конекторот обезбедува:
- Отпорници за повлекување (R44, R45, R46) за меѓусебно поврзување со отворен одвод и со отворен колектор. Секогаш се препорачува да се отстранат отпорниците за повлекување во случај на излези со притискање (види Слика 5)
- Напојување од 5 V генерирано од волtagе регулатор интегриран на плочата
Табела 4. J4 пинаут
| Пин | Кодер | Сензор со ефект на сала |
| 1 | A+ | Сала 1 |
| 2 | B+ | Сала 2 |
| 3 | Z | Сала 3 |
| 4 | Напојување со енкодер | Напојување на сензорот |
| 5 | Земјата | Земјата |
BEMF сензорска мрежа
Како што е прикажано на Слика 6, плочата интегрира мрежа за сензори BEMF за да овозможи режим на возење без сензор со алгоритам од 6 чекори. Фаза волtage VOUT се дели според равенката. (2) пред ADC конверзија.
Равенка 2
Забелешка:
- Се советува VADC да не надминува VDD за да се спречи оштетување на GPIO.
- Од друга страна, корисникот треба да биде свесен дека при имплементирање на сооднос VADC / VOUT многу помал отколку што е потребно, BEMF сигналот може да биде премногу низок и контролата не е доволно робусна. Препорачаната вредност е:
Тековен ограничувач
- Плочката интегрира ограничувач на струја за да овозможи тековен режим на возење со алгоритам од 6 чекори и мотори со сензори Hall. Конфигурирање на таблата во едно-шант топологија, на ampСигналот со зголемена струја се споредува со референтната (PB4) генерирана од филтриран PWM сигнал. Шемата е прикажана во Дел 4.5.
- Тековната функција за ограничување не е достапна со режимот на возење без сензор од 6 чекори.
Вклучување/исклучување на кола
- Надворешниот прекинувач поставен помеѓу иглата 5 од J8 и заземјувањето (иглата 3 од J8) овозможува поврзување и исклучување на контролното коло со батеријата, намалувајќи ја потрошувачката на мирување на најниско можно ниво.
- Шемата на Слика 8 го прикажува колото за активирање на вклучување. При вклучување, Q1 PMOS е отворен и батеријата е исклучена од контролното коло. Затворајќи го прекинувачот, портата на Q1 PMOS е принудена на ниско ниво, поврзувајќи ја батеријата со контролното коло.
Коло за одржување во живот
- Штом Q1 PMOS ќе ја поврзе батеријата со STM32G071KB, MCU го држи Q1 PMOS затворен со помош на Q2 NMOS. Всушност, тој делува како прекинувач управуван од MCU паралелно со надворешниот прекинувач за активирање.
- На овој начин, фирмверот ја презема контролата врз врската помеѓу батеријата и контролното коло, дозволувајќи му на кодот да изврши безбедно исклучување, на пр.ampле, сопирање на моторот.
- Препорачливо е да се постави GPIO излезната контролна порта Q2 (PB8) на самиот почеток на иницијализацијата на MCU.
- Откривање на статусот на надворешниот активирач
- Наменското коло овозможува следење на вистинската состојба на надворешниот прекинувач за активирање.
- The monitoring GPIO (PB5) is connected to the switch through the D13 diode. As long as the switch is closed, it forces the GPIO low through D13. Releasing the switch, D13 turns off and the GPIO returns high thanks to a pull-up resistor.
- Кога MCU ќе го открие отворањето на прекинувачот, се започнува постапката за сопирање и запирање на моторот.
Protection against reverse biasing from power stage излези
- Како што е прикажано на шематски дијаграм од Дел 6, Слика 9, батеријата е секогаш поврзана со напојувањето stage додека прекинувачот Q1 PMOS го поврзува и исклучува контролното коло. На овој начин, тtagе од моќта сtage излезите (VOUT) може да бидат повисоки од контролното логичко напојување (VM) што ја прекршува границата AMR на колата за возење на портата: VOUT, max = VM + 2 V.
- Уредот е заштитен од оваа состојба со помош на диодите помеѓу секој излез и напојувањето на VM (D1, D2, D3 и D4).
Бил на материјали
Табела 5. EVLDRIVE101-HPD сметка за материјали
| Ставка | Количина | Уп. | Дел/вредност | Опис | Производство. | Код за нарачка |
| 1 | 5 | CI,C2,C38,C39,C40 | NM | SMT керамички кондензатор | ||
| 2 | 7 | C3,C19,C21,C 23,C28,C34,C4 1 | 100 nF | SMT керамички кондензатор | ||
| 3 | 5 | C4,C26, C35,C36,C37 | 1n | SMT керамички кондензатор | ||
| 4 | 2 | C5, C27 | 10n | SMT керамички кондензатор | ||
| 5 | 2 | C6, C17 | 1 uF | SMT керамички кондензатор | ||
| 6 | 1 | C7 | 100n | SMT керамички кондензатор | ||
| 7 | 1 | C8 | 220 nF | SMT керамички кондензатор | ||
| 8 | 1 | C9 | 4.7 uF | SMT керамички кондензатор | ||
| 9 | 5 | C10,C11,C12,C 20,C22 | 1 uF | SMT керамички кондензатор | ||
| 10 | 3 | C13, C14, C15 | NM | SMT керамички кондензатор | ||
| 11 | 1 | C16 | 470 nF | SMT керамички кондензатор | ||
| 12 | 1 | C18 | 2.2 uF | SMT керамички кондензатор | ||
| 13 | 1 | C24 | 4.7 у | SMT керамички кондензатор | ||
| 14 | 1 | C25 | 220n | SMT керамички кондензатор | ||
| 15 | 3 | C29, C30, C31 | 2.2 nF | SMT керамички кондензатор | ||
| 16 | 2 | C32, C33 | 220 у | Преку дупка алуминиум изберете. кондензатор | Панасоник | ECA2AM221 |
| 17 | 6 | D1,D2,D3,D4,D 12,D13 | 1N4148WS | Мала сигнална диода за брзо префрлување | Вишај | 1N4148WS-E3-08 / -E3-18 или еквивалент |
| 18 | 6 | D5,D6,D7,D8,D 9,D10 | БАТ30 | Мал сигнал Шотки диода | STMicroelectronics | BAT30KFILM |
| 19 | 1 | D11 | BZT585B12T | SMD прецизна Зенер диода | Вградени диоди | BZT585B12T или еквивалент |
| 20 | 5 | J1,J2,J3,J5,J6 | pad200hole118_11 | |||
| 21 | 1 | J4 | ЛЕНТА 1×5 | Приклучок за ленти 5 полови, 2.54 mm | ||
| 22 | 1 | J7 | STDC14 | Заглавие на конектор SMD 14POS 1.27 mm | Самтек | FTSH-107-01-L-DV-KA |
| Ставка | Количина | Уп. | Дел/вредност | Опис | Производство. | Код за нарачка |
| 23 | 1 | J8 | ЛЕНТА 2×7 | Приклучок за ленти 7×2 столбови, 1.27 mm | NP | |
| 24 | 1 | L1 | 47 uH | Индуктор, заштитен, 47 uH, 580 mA, SMD | Wurth Elektronik | 744031470 |
| 25 | 2 | NTC1, NTC2 | 10к | NTC термистор | Вишај | NTCS0603E3103FMT |
| 26 | 1 | Q1 | STN3P6F6 | P-канал -60 V,
0.13 Ohm, -3 A STripFET F6 моќен MOSFET |
Вградени диоди STMicroelectronics | STNP6F6 DMP6023LE-13 |
| 27 | 1 | Q2 | 2N7002 | N-канал 60 V, 7.5 Ohm MOSFET | Diodes Inc. | 2N7002 или еквивалент |
| 28 | 2 | R1, R43 | 39к | SMT отпорник | ||
| 29 | 4 | R2, R36, R37, R 38 | 100к | SMT отпорник | ||
| 30 | 1 | R3 | 22к | SMT отпорник | ||
| 31 | 1 | R4 | 7.32к | SMT отпорник | ||
| 32 | 3 | R5, R6, R7 | 3.3к | SMT отпорник | ||
| 33 | 5 | R8,R59,R64,R 69,R71 | 10к | SMT отпорник | ||
| 34 | 6 | R9,R11,R13,R1 5,R17,R19 | 100 | SMT отпорник | ||
| 35 | 6 | R10,R12,R14, R16,R18,R20 | 39 | SMT отпорник | ||
| 36 | 3 | R21, R22, R23 | 0.01 | SMT отпорник | Бурнс | CRA2512-FZ-R010ELF |
| 37 | 3 | R24, R27, R30 | 68к | SMT отпорник | ||
| 38 | 3 | R25, R28, R31 | 4.3к | SMT отпорник | ||
| 39 | 3 | R26, R29, R32 | NM | SMT отпорник | ||
| 4 | 3 | R33, R34, R35 | 10 Р | SMT отпорник | ||
| 41 | 2 | R39, R40 | 150к | SMT отпорник | ||
| 42 | 1 | R41 | 30к | SMT отпорник | ||
| 43 | 1 | R42 | 100к | SMT отпорник | ||
| 44 | 6 | R44,R45,R46, R47,R48,R49 | 1k | SMT отпорник | ||
| 45 | 2 | R51, R53 | 910 | SMT отпорник | ||
| 46 | 1 | R54 | 91к | SMT отпорник | ||
| 47 | 1 | R55 | 5.6к | SMT отпорник | ||
| 48 | 3 | R56, R61, R66 | 20к | SMT отпорник | ||
| 49 | 6 | R57,R58,R62, R63,R67,R68 | 1.4к | SMT отпорник | ||
| 50 | 3 | R60, R65, R70 | 0R | SMT отпорник | ||
| 51 | 2 | SB1, SB2 | SOLDER_JUMPER1x3 | Скокач | ||
| 52 | 6 | TP1,TP2,TP3,T P4,TP5,TP6 | TP-пад со дијаметар 1_5мм | Тест точка – Влошка со дијаметар од 1.5 mm |
| Ставка | Количина | Уп. | Дел/вредност | Опис | Производство. | Код за нарачка |
| 53 | 1 | U1 |
STM32G071KBT3 |
Микроконтролер Arm Cortex-M0+ MCU, 128 KB
блиц, 36 KB RAM, 64 MHz процесор |
STMicroelectronics | STM32G071KBT3 |
| 54 | 1 | U2 | STDRIVE101 | Трофазен двигател на портата | STMicroelectronics | STDRIVE101 |
| 55 | 6 | U3,U4,U5,U6,U 7,U8 | STL220N6F7 | N-канал 60 V, 1.2 mO тип., 120 A STripFET F7 моќен MOSFET | STMicroelectronics | STL220N6F7 |
| 56 | 1 | U9 | L7983PU50R | 60 V 300 mA
синхрони регулатор за префрлување надолу |
STMicroelectronics | L7983PU50R |
| 57 | 1 | U10 | LDL112PU33R | 1.2 Ниска струја на мирување LDO | STMicroelectronics | LDL112PU33R |
| 58 | 4 | U11, U12, U13, U 14 | TSV991ILT | Влез/излез од шина до шина со широк опсег (20 MHz) 5 V CMOS оп. amp | STMicroelectronics | TSV991ILT |
| 59 | 1 | Y1 | NM | Кристал 32.768 kHz 12.5 PF SMD | НДК | NX3215SA-32.768K- STD-MUA-8 |
| 60 | 1 | Скокач 2 столбови 1.27 мм | Вурт Електромик | 622002115121 |
Шематски дијаграм
Слика 11. Шема на EVLDRIVE101-HPD: конверзија на напојување
Слика 12. Шематски EVLDRIVE101-HPD: влезови и излези
Историја на ревизии
Табела 6. Историја на ревизија на документ
| Датум | Верзија | Промени |
| 11-Дек-2023 | 1 | Почетно ослободување. |
ВАЖНО НАПОМЕНА – ПРОЧИТАЈТЕ ВНИМАТЕЛНО
- STMicroelectronics NV и нејзините подружници („ST“) го задржуваат правото да прават промени, корекции, подобрувања, модификации и подобрувања на производите на ST и/или на овој документ во секое време без најава. Купувачите треба да ги добијат најновите релевантни информации за производите на ST пред да направат нарачки. Производите на ST се продаваат во согласност со одредбите и условите за продажба на ST кои се на сила во моментот на потврдата на нарачката.
- Набавувачите се единствено одговорни за изборот, изборот и употребата на производите на ST и ST не презема никаква одговорност за помош при апликација или дизајнирање на производите на купувачите.
- Ниту една лиценца, експлицитна или имплицитна, за кое било право на интелектуална сопственост не е дадена од страна на ST овде.
- Препродажбата на производите на ST со одредби различни од информациите наведени овде ќе ја поништи секоја гаранција дадена од ST за таков производ.
- ST и логото ST се заштитни знаци на ST. За дополнителни информации за заштитните марки ST, погледнете во www.st.com/trademarks. Сите други имиња на производи или услуги се сопственост на нивните соодветни сопственици.
- Информациите во овој документ ги заменуваат и заменуваат информациите претходно доставени во која било претходна верзија на овој документ.
- © 2023 STMicroelectronics – Сите права се задржани
UM3257 - Rev 1
Документи / ресурси
 |
STMicroelectronics EVLDRIVE101-HPD Reference Design Board [pdf] Упатство за користење EVLDRIVE101-HPD Референтна табла за дизајн, EVLDRIVE101-HPD, Референтна табла за дизајн, табла за дизајн, табла |
