kinabuhi.nagpahinumdom
UM2154
User manual
STEVE-SPIN3201: advanced BLDC controller nga adunay naka-embed nga STM32 MCU evaluation board
Pasiuna
Ang STEVAL-SPIN3201 board usa ka 3-phase brushless DC motor driver board nga gibase sa STSPIN32F0, usa ka 3-phase controller nga adunay integrated STM32 MCU, ug nagpatuman sa 3-shunt resistors isip kasamtangan nga topology sa pagbasa.
Naghatag kini usa ka dali nga gamiton nga solusyon alang sa pagtimbang-timbang sa aparato sa lainlaing mga aplikasyon sama sa appliance sa balay, mga fan, drone, ug mga gamit sa kuryente.
Ang board gidisenyo alang sa sensored o sensorless field-oriented control algorithm nga adunay 3-shunt sensing.
Hulagway 1. STEVE-SPIN3201 evaluation board
Mga kinahanglanon sa hardware ug software
Ang paggamit sa STEVAL-SPIN3201 evaluation board nagkinahanglan sa mosunod nga software ug hardware:
- Usa ka Windows ® PC (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) aron i-install ang software package
- Usa ka mini-B USB cable aron makonektar ang STEVAL-SPIN3201 board sa PC
- Ang STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
- Usa ka 3-phase brushless DC motor nga adunay usa ka compatible voltage ug kasamtangan nga mga rating
- Usa ka eksternal nga suplay sa kuryente sa DC.
Pagsugod
Ang labing taas nga mga rating sa board mao ang mga musunud:
- Gahum stage suplay voltage (VS) gikan sa 8 V hangtod 45 V
- Motor phase karon hangtod sa 15 Arms
Sa pagsugod sa imong proyekto sa pisara:
Lakang 1. Susiha ang posisyon sa jumper sumala sa target configuration (tan-awa ang Seksyon 4.3 Sobra nga pagtuki
Lakang 2. Ikonektar ang motor sa konektor J3 nga nag-atiman sa han-ay sa mga hugna sa motor.
Lakang 3. Ihatag ang board pinaagi sa input 1 ug 2 sa connector J2. Ang DL1 (pula) nga LED mo-on.
Lakang 4. Pagpalambo sa imong aplikasyon gamit ang STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).
Deskripsyon ug pag-configure sa hardware
Hulagway 2. Ang mga nag-unang sangkap ug mga posisyon sa konektor nagpakita sa posisyon sa mga nag-unang sangkap ug mga konektor sa pisara.
Hulagway 2. Panguna nga mga sangkap ug mga posisyon sa konektor
Talaan 1. Ang mga jumper sa setting sa hardware naghatag sa detalyado nga pinout sa mga konektor.
Talaan 1. Mga jumper sa setting sa hardware
| Jumper | Gitugotan nga mga pag-configure | Default nga kahimtang |
| JP1 | Pagpili sa VREG konektado sa V motor | OPEN |
| JP2 | Pagpili sa suplay sa kuryente sa motor nga konektado sa suplay sa kuryente sa DC | SIrado |
| JP3 | Ang Selection Hall encoder supply sa USB (1) / VDD (3) power supply | 1 – 2 SARADO |
| JP4 | Pag-reset sa pagpili sa ST-LINK (U4) | OPEN |
| JP5 | Pagpili PA2 konektado sa Hall 3 | SIrado |
| JP6 | Pagpili PA1 konektado sa Hall 2 | SIrado |
| JP7 | Pagpili PA0 konektado sa Hall 1 | SIrado |
Talaan 2. Ang ubang mga konektor, jumper, ug paghulagway sa mga punto sa pagsulay
|
Ngalan |
Pin | Label |
Deskripsyon |
| J1 | 1 – 2 | J1 | Ang suplay sa kuryente sa motor |
| J2 | 1 – 2 | J2 | Panguna nga suplay sa kuryente sa aparato (VM) |
| J3 | 1 – 2 – 3 | U, V, W | 3-phase BLDC motor phase koneksyon |
| J4 | 1 – 2 – 3 | J4 | Konektor sa mga sensor sa Hall/encoder |
| 4 – 5 | J4 | Mga sensor sa hall / suplay sa encoder | |
| J5 | – | J5 | USB input ST-LINK |
| J6 | 1 | 3V3 | ST-LINK nga suplay sa kuryente |
| 2 | CLK | SWCLK sa ST-LINK | |
| 3 | GND | GND | |
| 4 | DIO | SWIDIO sa ST-LINK | |
| J7 | 1 – 2 | J7 | KARETAN |
| J8 | 1 – 2 | J8 | Pag-reset sa ST-LINK |
| TP1 | – | GREG | 12 V voltage regulator nga output |
| TP2 | – | GND | GND |
| TP3 | – | VDD | VDD |
| TP4 | – | KALIPAS | Speed potentiometer output |
| TP5 | – | PA3 | PA3 GPIO (output op-amp pagbati 1) |
| TP6 | – | V-BUS | Feedback sa VBus |
| TP7 | – | OUT_U | Output U |
| TP8 | – | PA4 | PA4 GPIO (output op-amp pagbati 2) |
| TP9 | – | PA5 | PA5 GPIO (output op-amp pagbati 3) |
| TP10 | – | GND | GND |
| TP11 | – | OUT_V | Output V |
| TP12 | – | PA7 | PA7_3FG |
| TP13 | – | OUT_W | Output W |
| TP14 | – | 3V3 | 3V3 ST-LINK |
| TP15 | – | 5V | USB voltage |
| TP16 | – | I/O | SWD_IO |
| TP17 | – | CLK | SWD_CLK |
Deskripsyon sa circuit
Ang STEVAL-SPIN3201 naghatag usa ka kompleto nga 3-shunt FOC nga solusyon nga gilangkuban sa usa ka STSPIN32F0 - advanced BLDC controller nga adunay naka-embed nga STM32 MCU - ug usa ka triple half-bridge power stage uban sa NMOS STD140N6F7.
Ang STSPIN32F0 awtonomiya nga nagmugna sa tanan nga gikinahanglan nga suplay voltages: ang internal nga DC/DC buck converter naghatag og 3V3 ug ang internal nga linear regulator naghatag og 12 V alang sa mga drayber sa ganghaan.
Ang kasamtangan nga feedback signal conditioning gihimo pinaagi sa tulo sa operational ampAng mga lifiers nga na-embed sa aparato ug ang usa ka internal nga komparator naghimo sa overcurrent nga proteksyon gikan sa mga resistor sa shunt.
Duha ka butones sa gumagamit, duha ka LED, ug usa ka trimmer ang magamit aron ipatuman ang yano nga mga interface sa gumagamit (pananglitan, pagsugod / paghunong sa motor ug pagtakda sa target nga tulin).
Ang STEVAL-SPIN3201 board nagsuporta sa quadrature encoder ug digital Hall sensors isip feedback sa posisyon sa motor.
Ang board naglakip sa usa ka ST-LINK-V2 nga nagtugot sa tiggamit sa pag-debug ug pag-download sa firmware nga walay bisan unsang dugang nga himan sa hardware.
4.1 Hall/encoder motor speed sensor
Ang STEVAL-SPIN3201 evaluation board nagsuporta sa digital Hall ug quadrature encoder sensors isip feedback sa posisyon sa motor.
Ang mga sensor mahimong konektado sa STSPIN32F0 pinaagi sa J4 connector nga gilista sa
Talaan 3. Hall/encoder connector (J4).
| Ngalan | Pin | Deskripsyon |
| Hall1/A+ | 1 | Hall sensor 1/encoder gikan sa A+ |
| Hall2/B+ | 2 | Hall sensor 2/encoder gikan sa B+ |
| Hall3/Z+ | 3 | Hall sensor 3/encoder zero feedback |
| VDD sensor | 4 | Ang suplay sa sensor voltage |
| GND | 5 | Yuta |
Usa ka serye sa proteksyon nga resistor nga 1 kΩ gi-mount sa usa ka serye nga adunay mga output sa sensor.
Alang sa mga sensor nga nanginahanglan usa ka eksternal nga pull-up, tulo ka 10 kΩ resistors ang na-mount na sa mga linya sa output ug konektado sa VDD vol.tage. Sa parehas nga linya, ang usa ka footprint alang sa mga pull-down resistors magamit usab.
Ang jumper JP3 nagpili sa suplay sa kuryente alang sa suplay sa sensor voltage:
- Jumper tali sa pin 1 – pin 2: Hall sensors nga gipadagan sa VUSB (5 V)
- Jumper tali sa pin 1 - pin 2: Hall sensors nga gipadagan sa VDD (3.3 V)
Mahimong idiskonekta sa user ang mga output sa sensor gikan sa MCU GPIO opening jumper JP5, JP6, ug JP7.
4.2 Kasamtangang pagbati
Sa STEVAL-SPIN3201 board, ang kasamtangan nga sensing signal conditioning gihimo pinaagi sa tulo sa operational ampmga lifiers nga nasulod sa STSPIN32F0 device.
Sa usa ka tipikal nga aplikasyon sa FOC, ang mga sulog sa tulo ka tunga nga tulay mabati gamit ang usa ka shunt resistor sa gigikanan sa matag ubos nga kilid nga switch sa kuryente. Ang pagbati voltagAng mga signal gihatag sa usa ka analog-to-digital converter aron mahimo ang pagkalkula sa matrix nga may kalabotan sa usa ka piho nga teknik sa pagkontrol. Kanang mga senyales sa pagbati kasagarang gibalhin ug ampgipasiugdahan pinaagi sa dedikadong op-amps aron mapahimuslan ang tibuok nga han-ay sa ADC (tan-awa ang Figure 3. Current sensing scheme example).
Figure 3. Current sensing scheme example
Ang mga senyales sa pagbati kinahanglang ibalhin ug isentro sa VDD/2 voltage (mga 1.65 V) ug ampGibuhi pag-usab nga naghatag sa pagpares sa taliwala sa labing taas nga kantidad sa nabati nga signal ug sa tibuuk nga gidak-on sa ADC.
Ang voltage pagbalhin stage nagpaila sa attenuation (1/Gp) sa feedback signal nga, uban sa ganancia sa non-inverting configuration (Gn, gitakda sa Rn ug Rf), ambag ngadto sa kinatibuk-ang ganansya (G). Sama sa nahisgotan na, ang tumong mao ang pag-establisar sa kinatibuk-an amplification network gain (G) aron ang voltage sa shunt resistor nga katumbas sa maximum nga motor nga gitugotan nga kasamtangan (ISmax peak value sa motor rated current) mohaum sa range sa voltagkini mabasa sa ADC.
Nota nga, sa higayon nga ang G naayo, mas maayo nga i-configure kini pinaagi sa pagpaubos sa inisyal nga attenuation 1/Gp kutob sa mahimo ug, busa ang ganansya Gn. Importante kini dili lamang aron mapadako ang signal pinaagi sa ratio sa kasaba kondili aron usab makunhuran ang epekto sa op-amp intrinsic offset sa output (proporsyonal sa Gn).
Ang ganansya ug ang polarisasyon voltage (VOPout, pol) pagtino sa operative range sa kasamtangan nga sensing circuitry:
diin:
- IS- = pinakataas nga tinubdan nga kasamtangan
- IS+ = maximum sunk current nga mabati sa circuitry.
Talaan 4. STEVE-SPIN3201 op-amps polarization network
|
Parameter |
Reperensya sa bahin | Pin. 1 |
Pin. 3 |
| Rp | R14, R24, R33 | 560 Ω | 1.78 kΩ |
| Ra | R12, R20, R29 | 8.2 kΩ | 27.4 kΩ |
| Rb | R15, R25, R34 | 560 Ω | 27.4 kΩ |
| Rn | R13, R21, R30 | 1 kΩ | 1.78 kΩ |
| Rf | R9, R19, R28 | 15 kΩ | 13.7 kΩ |
| Cf | C15, C19, C20 | 100 pF | NM |
| G | – | 7.74 | 7.70 |
| VOPout, pol | – | 1.74 V | 1.65 V |
4.3 Overcurrent detection
Ang STEVAL-SPIN3201 evaluation board nagpatuman sa overcurrent protection base sa STSPIN32F0 integrated OC comparator. Ang mga shunt resistors nagsukod sa load current sa matag hugna. Ang mga resistor nga R50, R51, ug R52 nagdala sa voltage signal nga nalangkit sa matag load kasamtangan ngadto sa OC_COMP pin. Kung ang peak current nga nagdagayday sa usa sa tulo ka hugna molapas sa pinili nga threshold, ang integrated comparator ma-trigger ug ang tanan nga high side power switches ma-disabled. Ang mga high-side power switch gipaandar pag-usab kung ang kasamtangan nahulog ubos sa threshold, sa ingon nagpatuman sa overcurrent nga proteksyon.
Ang mga kasamtangang threshold para sa STEVAL-SPIN3201 evaluation board gilista sa
Talaan 5. Overcurrent thresholds.
| PF6 | PF7 | Internal nga comp. sukdanan | OC sukdanan |
| 0 | 1 | 100 mV | 20 A |
| 1 | 0 | 250 mV | 65 A |
| 1 | 1 | 500 mV | 140 A |
Kini nga mga sukaranan mahimong mabag-o pinaagi sa pagbag-o sa R43 bias resistor. Girekomenda nga pilion ang R43 nga mas taas kaysa 30 kΩ. Aron makalkulo ang bili sa R43 alang sa target nga kasamtangang limitasyon sa IOC, ang mosunod nga pormula mahimong gamiton:
diin ang OC_COMPth mao ang voltage threshold sa internal comparator (gipili sa PF6 ug PF7), ug ang VDD mao ang 3.3 V digital supply vol.tage gihatag sa internal nga DCDC buck converter.
Ang pagtangtang sa R43, ang kasamtangang pormula sa threshold gipasimple sama sa mosunod:
4.4 Bus voltage sirkito
Ang STEVAL-SPIN3201 evaluation board naghatag sa bus voltage pagbati. Kini nga signal gipadala pinaagi sa voltage divider gikan sa motor supply voltage (VBUS) (R10 ug R16) ug gipadala ngadto sa PB1 GPIO (channel 9 sa ADC) sa embedded MCU. Ang signal anaa usab sa TP6.
4.5 Hardware user interface
Ang board naglakip sa mosunod nga hardware user interface nga mga butang:
- Potentiometer R6: nagtakda sa target speed, alang sa example
- Switch SW1: i-reset ang STSPIN32F0 MCU ug ST-LINK V2
- Switch SW2: user button 1
- Switch SW3: user button 2
- LED DL3: user LED 1 (mo-on usab kon ang user 1 button gipugos)
- LED DL4: user LED 2 (mo-on usab kung ang user 2 nga mga buton gipugos)
4.6 Pag-debug
Ang STEVAL-SPIN3201 evaluation board nagbutang ug ST-LINK/V2-1 debugger/programmer. Ang mga bahin nga gisuportahan sa ST-LINK mao ang:
- USB software re-enumeration
- Virtual com port interface sa USB konektado sa PB6/PB7 pin sa STSPIN32F0 (UART1)
- Mass storage interface sa USB
Ang suplay sa kuryente alang sa ST-LINK gihatag sa host PC pinaagi sa USB cable nga konektado sa J5.
Ang LED LD2 naghatag ST-LINK nga impormasyon sa kahimtang sa komunikasyon: - Ang pula nga LED hinay nga nagkidlap: sa power-on sa wala pa ang USB initialization
- Pula nga LED nga paspas nga nagkidlap: pagkahuman sa una nga husto nga komunikasyon tali sa PC ug ST-LINK/V2-1 (enumeration)
- Pula nga LED ON: kompleto na ang pagsugod tali sa PC ug ST-LINK/V2-1
- Green LED ON: malampuson nga target nga pagsugod sa komunikasyon
- Pula / berde nga LED nga nagkidlap: sa panahon sa komunikasyon sa target
- Green ON: nahuman ug malampuson ang komunikasyon
Ang pag-reset nga function nadiskonekta gikan sa ST-LINK pinaagi sa pagtangtang sa jumper J8.
Kasaysayan sa rebisyon
Talaan 6. Kasaysayan sa pagbag-o sa dokumento
| Petsa | Rebisyon | Mga kausaban |
| 12-Dis-20161 | 1 | Inisyal nga pagpagawas. |
| 23-Nob-2017 | 2 | Gidugang nga Seksyon 4.2: Kasamtangang pagbati sa panid 7. |
| 27-Peb-2018 | 3 | Gamay nga mga pagbag-o sa tibuuk nga dokumento. |
| 18-Ago-2021 | 4 | Minor nga template correction. |
Ang STMicroelectronics NV ug ang mga subsidiary niini ("ST") nagreserba sa katungod sa paghimo og mga pagbag-o, pagkorihir, pagpaayo, pagbag-o, ug pagpaayo sa mga produkto sa ST ug/o niini nga dokumento bisan unsang orasa nga wala’y pahibalo. Ang mga pumapalit kinahanglan nga makakuha sa pinakabag-o nga may kalabutan nga impormasyon sa mga produkto sa ST sa dili pa magbutang og mga order. Ang mga produkto sa ST gibaligya subay sa mga termino ug kondisyon sa pagbaligya sa ST sa panahon sa pag-ila sa order. Ang mga pumapalit mao ray responsable sa pagpili, pagpili, ug paggamit sa mga produkto sa ST ug ang ST walay tulubagon alang sa tabang sa aplikasyon o sa disenyo sa mga produkto sa mga Mamalitay.
MAHINUNGDANONG Pahibalo - PALIHUG NGA BASAHA NGA MAAYONG PAGBASA
Walay lisensya, gipahayag o gipasabot, sa bisan unsang katungod sa intelektwal nga kabtangan ang gihatag sa ST dinhi.
Ang pagbaligya pag-usab sa mga produkto sa ST nga adunay mga probisyon nga lahi sa impormasyon nga gilatid dinhi magwagtang sa bisan unsang warranty nga gihatag sa ST alang sa maong produkto.
Ang ST ug ang ST logo kay mga marka sa ST. Para sa dugang nga impormasyon bahin sa ST trademarks, palihog tan-awa ang www.st.com/trademarks. Ang tanan nga ubang mga ngalan sa produkto o serbisyo gipanag-iya sa ilang tag-iya.
Ang impormasyon niini nga dokumento mopuli ug mopuli sa impormasyon nga gihatag kaniadto sa bisan unsang naunang bersyon niini nga dokumento.
© 2021 STMicroelectronics – Tanang katungod gigahin
Mga Dokumento / Mga Kapanguhaan
 |
ST UM2154 STEVAL-SPIN3201 Advanced BLDC Controller nga adunay Embedded STM32 MCU Evaluation Board [pdf] Manwal sa Gumagamit UM2154, STEVAL-SPIN3201 Advanced nga BLDC Controller nga adunay Naka-embed nga STM32 MCU Evaluation Board |
