UM2154 STEVAL-SPIN3201 Avanse BLDC Kontwolè ak Embedded STM32 MCU Komisyon Konsèy Evalyasyon Manyèl Itilizatè

lavi.ogmante
UM2154

Manyèl itilizatè

STEVE-SPIN3201: avanse kontwolè BLDC ak tablo evalyasyon STM32 MCU entegre

Kontni kache

1 Entwodiksyon

2 Kondisyon pou pyès ki nan konpitè ak lojisyèl

3 Kòmanse

4 Materyèl deskripsyon ak konfigirasyon

5 Deskripsyon Awondisman

Entwodiksyon

Tablo STEVAL-SPIN3201 se yon tablo chofè motè DC brushless 3-faz ki baze sou STSPIN32F0, yon kontwolè 3-faz ak yon STM32 MCU entegre, epi li aplike 3-shunt rezistans kòm topoloji lekti aktyèl la.
Li bay yon solisyon fasil-a-itilize pou evalyasyon aparèy la nan diferan aplikasyon tankou aparèy kay la, fanatik, dron, ak zouti elektrik.
Se tablo a ki fèt pou algorithm kontwòl sensored oswa sensorless jaden-oryante ak 3-shunt deteksyon.

Figi 1. Komite evalyasyon STEVE-SPIN3201

Kondisyon pou pyès ki nan konpitè ak lojisyèl

Sèvi ak tablo evalyasyon STEVAL-SPIN3201 mande pou lojisyèl ak pyès ki nan konpitè sa yo:

Yon PC Windows ® (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10) pou enstale pake lojisyèl an
Yon kab mini-B USB pou konekte tablo STEVAL-SPIN3201 ak PC a

STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
Yon motè DC 3-faz brushless ak yon vol konpatibtage ak evalyasyon aktyèl yo

Yon ekstèn ekipman pou pouvwa DC.

Kòmanse

Evalyasyon maksimòm tablo a se sa ki annapre yo:

Pouvwa stage supply voltage (VS) soti nan 8 V a 45 V
Faz motè aktyèl jiska 15 zam

Pou kòmanse pwojè ou a ak tablo a:

Etap 1. Tcheke pozisyon an kavalye selon konfigirasyon sib la (Gade Seksyon 4.3 Deteksyon Surkouran
Etap 2. Konekte motè a nan konektè J3 la pran swen sekans faz motè yo.
Etap 3. Bay tablo a atravè opinyon 1 ak 2 konektè J2 la. LED DL1 (wouj) ap limen.
Etap 4. Devlope aplikasyon w lan lè l sèvi avèk STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y (X-CUBEMCSDK-Y).

Materyèl deskripsyon ak konfigirasyon

Figi 2. Konpozan prensipal yo ak pozisyon konektè yo montre pozisyon eleman prensipal yo ak konektè sou tablo a.
Figi 2. Konpozan prensipal yo ak pozisyon konektè yo

Tablo 1. Kavalye anviwònman pyès ki nan konpitè bay pinout an detay nan konektè yo.
Tablo 1. Materyèl mete kavalye

Kavalye	Konfigirasyon pèmèt	Default kondisyon
JP1	Seleksyon VREG ki konekte ak motè V	Louvri
JP2	Seleksyon ekipman pou pouvwa motè konekte ak ekipman pou pouvwa DC	FÈMEN
JP3	Seleksyon Hall encoder ekipman pou USB (1) / VDD (3) ekipman pou pouvwa	1 – 2 FÈMEN
JP4	Reyajiste seleksyon ST-LINK (U4)	Louvri
JP5	Seleksyon PA2 konekte ak Hall 3	FÈMEN
JP6	Seleksyon PA1 konekte ak Hall 2	FÈMEN
JP7	Seleksyon PA0 konekte ak Hall 1	FÈMEN

Tablo 2. Lòt konektè, kavalye, ak deskripsyon pwen tès yo

Non	PIN	Mete etikèt sou	Deskripsyon
J1	1 – 2	J1	Ekipman pou pouvwa motè
J2	1 – 2	J2	Aparèy prensipal ekipman pou pouvwa (VM)
J3	1 – 2 – 3	U, V, W	3-faz BLDC motè faz koneksyon
J4	1 – 2 – 3	J4	Hall/encodeur detèktè connecteur
J4	4 – 5	J4	Hall detèktè/encodeur ekipman
J5	–	J5	USB antre ST-LINK
J6	1	3V3	ST-LINK ekipman pou pouvwa
	2	CLK	SWCLK nan ST-LINK
	3	GND	GND
	4	DIO	SWDIO nan ST-LINK
J7	1 – 2	J7	CART
J8	1 – 2	J8	ST-LINK reset
TP1	–	GREG	12 V voltage regilatè pwodiksyon
TP2	–	GND	GND
TP3	–	VDD	VDD
TP4	–	VITESSE	Pwodiksyon potansyomèt vitès
TP5	–	PA3	PA3 GPIO (opsyon pwodiksyonamp sans 1)
TP6	–	V-BIS	VBus fidbak
TP7	–	OUT_U	Sòti U
TP8	–	PA4	PA4 GPIO (opsyon pwodiksyonamp sans 2)
TP9	–	PA5	PA5 GPIO (opsyon pwodiksyonamp sans 3)
TP10	–	GND	GND
TP11	–	OUT_V	Sòti V
TP12	–	PA7	PA7_3FG
TP13	–	SOTI_W	Sòti W
TP14	–	3V3	3V3 ST-LINK
TP15	–	5V	USB voltage
TP16	–	I/O	SWD_IO
TP17	–	CLK	SWD_CLK

Deskripsyon Awondisman

STEVAL-SPIN3201 bay yon solisyon FOC konplè 3-shunt ki konpoze de yon STSPIN32F0 - kontwolè BLDC avanse ak yon MCU STM32 entegre - ak yon pouvwa trip mwatye pon.tage ak NMOS STD140N6F7 la.
STSPIN32F0 a otonòm jenere tout ekipman pou voltages: konvètisè entèn DC/DC Buck bay 3V3 ak yon regilatè lineyè entèn bay 12 V pou chofè pòtay yo.
Kondisyone siyal fidbak aktyèl la fèt atravè twa nan operasyonèl la amplifiers entegre nan aparèy la ak yon konparezon entèn fè pwoteksyon surkouran kont rezistans shunt.
De bouton itilizatè, de LED, ak yon taye ki disponib pou aplike koòdone itilizatè senp (egzanp, kòmanse / kanpe motè a ak fikse vitès sib).
Tablo STEVAL-SPIN3201 sipòte ankode kwadrati ak detèktè Hall dijital kòm fidbak pozisyon motè.
Tablo a gen ladan yon ST-LINK-V2 ki pèmèt itilizatè a debogaj ak telechaje firmwèr san okenn zouti pyès ki nan konpitè siplemantè.

4.1 Capteur vitès motè Hall/encoder
Komisyon Konsèy evalyasyon STEVAL-SPIN3201 sipòte Hall dijital la ak detèktè encoder kwadrati kòm fidbak pozisyon motè.
Detèktè yo ka konekte ak STSPIN32F0 atravè konektè J4 ki nan lis la

Tablo 3. Hall/encoder connecteur (J4).

Non	PIN	Deskripsyon
Hall1/A+	1	Hall Capteur 1/encoder soti A+
Hall2/B+	2	Hall Capteur 2/encoder soti B+
Hall3/Z+	3	Hall Capteur 3/encoder zewo fidbak
Capteur VDD	4	Capteur ekipman pou voltage
GND	5	Tè

Yon rezistans seri pwoteksyon nan 1 kΩ se monte nan yon seri ak pwodiksyon Capteur.
Pou detèktè ki mande yon ekstèn pull-up, twa 10 kΩ rezistans yo deja monte sou liy pwodiksyon yo epi konekte ak vol VDD.tage. Sou liy yo menm, yon anprint pou rezistans rale-desann ki disponib tou.

Jumper JP3 a chwazi ekipman pou pouvwa pou materyèl detèktè voltage:

Kavalye ant PIN 1 a - PIN 2: Detèktè Hall ki mache ak VUSB (5 V)

Kavalye ant PIN 1 a - PIN 2: Detèktè Hall ki mache ak VDD (3.3 V)
Itilizatè a ka dekonekte rezilta detèktè yo nan kavalye ouvèti MCU GPIO JP5, JP6, ak JP7.

4.2 Deteksyon aktyèl

Nan tablo STEVAL-SPIN3201 la, kondisyone siyal deteksyon aktyèl la fèt atravè twa nan operasyon yo. amplifiers entegre nan aparèy STSPIN32F0 la.
Nan yon aplikasyon FOC tipik, kouran yo nan twa mwatye pon yo santi lè l sèvi avèk yon rezistans shunt sou sous la nan chak switch pouvwa ki ba. Sans la voltagYo bay siyal yo nan yon konvètisè analòg-a-dijital yo nan lòd yo fè kalkil la matris ki gen rapò ak yon teknik kontwòl sèten. Siyal sans sa yo anjeneral deplase ak ampliifye pa op-amps yo nan lòd yo eksplwate seri a plen nan ADC a (al gade nan Figi 3. Kouran konplo deteksyon example).

Figi 3. Kouran konplo deteksyon ekzample

Siyal sans yo dwe deplase ak santre sou VDD/2 voltage (apeprè 1.65 V) ak amplified ankò ki bay matche ki genyen ant valè maksimòm siyal la santi ak seri a plen echèl nan ADC la.
Vol latage deplasman stage entwodui atenuasyon (1/Gp) nan siyal la fidbak ki, ansanm ak benefis nan konfigirasyon an ki pa envèse (Gn, fiks pa Rn ak Rf), kontribye nan benefis la an jeneral (G). Kòm deja mansyone, objektif la se etabli an jeneral ampgenyen rezo lifikasyon (G) pou vol latage sou rezistans shunt ki koresponn ak maksimòm motè a pèmèt aktyèl (ISmax pik valè nan motè rated aktyèl) adapte seri a nan voltagADC a lizib.

Remak ke, yon fwa G fiks, li se pi bon konfigirasyon li pa bese atenuasyon inisyal la 1/Gp otank posib epi, Se poutèt sa genyen Gn la. Sa a enpòtan non sèlman pou maksimize siyal la pa rapò bri a, men tou pou diminye efè op-amp konpanse intrinsèque sou pwodiksyon an (pwopòsyonèl ak Gn).

Benefis la ak polarizasyon voltage (VOPout, pol) detèmine ranje operasyon sikwi deteksyon aktyèl la:

Ki kote:

IS- = maksimòm kouran sous
IS+ = maksimòm kouran koule ke sikwi a ka santi.

Tablo 4. STEVE-SPIN3201 op-amprezo polarizasyon an

Paramèt	Referans pati	Rev 1	Rev 3
Rp	R14, R24, R33	560 Ω	1.78kΩ
Ra	R12, R20, R29	8.2kΩ	27.4kΩ
Rb	R15, R25, R34	560 Ω	27.4kΩ
Rn	R13, R21, R30	1kΩ	1.78kΩ
Rf	R9, R19, R28	15kΩ	13.7kΩ
Cf	C15, C19, C20	100 pF	NM
G	–	7.74	7.70
VOPout, pol	–	1.74 V	1.65 V

4.3 Deteksyon Surkouran

Komisyon Konsèy evalyasyon STEVAL-SPIN3201 aplike pwoteksyon surkouran ki baze sou konparezon OC entegre STSPIN32F0. Shunt résistances mezire kouran chaj chak faz. Rezistans R50, R51, ak R52 pote voltage siyal ki asosye ak chak chaj kouran nan PIN OC_COMP la. Lè pik aktyèl la ap koule tankou dlo nan youn nan twa faz yo depase papòt chwazi a, konparezon entegre a deklanche ak tout switch pouvwa segondè yo enfim. Switch pouvwa segondè-bò yo pèmèt ankò lè aktyèl la tonbe pi ba pase papòt la, kidonk aplike pwoteksyon surkouran.
Papòt aktyèl yo pou tablo evalyasyon STEVAL-SPIN3201 yo bay lis nan

Tablo 5. Papòt Surkouran.

PF6	PF7	Entèn konp. papòt	OC papòt
0	1	100 mV	20 A
1	0	250 mV	65 A
1	1	500 mV	140 A

Papòt sa yo ka modifye pa chanje rezistans patipri R43 la. Li rekòmande pou chwazi R43 pi wo pase 30 kΩ. Pou kalkile valè R43 pou yon limit aktyèl sib IOC, ou ka itilize fòmil sa a:

kote OC_COMPth se voltage papòt nan konparezon entèn la (chwazi pa PF6 a ak PF7), ak VDD se 3.3 V vol dijital ekipman pou.tage ki founi pa entèn DCDC Buck convertisseur.
Lè w retire R43 la, fòmil papòt aktyèl la senplifye jan sa a:

4.4 Bus voltage kous

Komisyon evalyasyon STEVAL-SPIN3201 bay otobis voltage sansasyon. Se siyal sa a voye nan yon voltage divizeur nan ekipman pou motè voltage (VBUS) (R10 ak R16) epi voye bay PB1 GPIO (chanèl 9 nan ADC a) nan MCU a entegre. Siyal la disponib tou sou TP6 la.

4.5 Materyèl koòdone itilizatè

Komisyon Konsèy la gen ladan atik sa yo koòdone itilizatè pyès ki nan konpitè:

Potansyomèt R6: fikse vitès sib la, pou egzanpample
Chanje SW1: reset STSPIN32F0 MCU ak ST-LINK V2

Chanje SW2: bouton itilizatè 1
Chanje SW3: bouton itilizatè 2
Ki ap dirije DL3: itilizatè ki ap dirije 1 (tou limen lè yo peze bouton itilizatè 1)

LED DL4: itilizatè ki ap dirije 2 (tou limen lè itilizatè 2 bouton yo peze)

4.6 Debug

Komisyon Konsèy evalyasyon STEVAL-SPIN3201 entegre yon debogaj/pwogramè ST-LINK/V2-1. Karakteristik yo sipòte sou ST-LINK la se:

USB lojisyèl re-enimerasyon
Virtuel koòdone pò kom sou USB ki konekte ak broch PB6/PB7 nan STSPIN32F0 (UART1)
Koòdone depo mas sou USB
Ekipman pouvwa pou ST-LINK la bay PC lame a atravè kab USB ki konekte ak J5 la.
LED LD2 bay enfòmasyon sou sitiyasyon kominikasyon ST-LINK:

Dirije wouj ki ap flache tou dousman: nan pouvwa-sou anvan inisyalizasyon USB
Dirije wouj ki ap flache byen vit: apre premye kominikasyon kòrèk ant PC a ak ST-LINK/V2-1 (enumeration)
Wouj LED ON: inisyalizasyon ant PC a ak ST-LINK/V2-1 fini

Green LED ON: siksè kominikasyon sib inisyalizasyon
Wouj / vèt ki ap flache: pandan kominikasyon ak sib la
Green ON: kominikasyon fini ak siksè
Fonksyon reset la dekonekte nan ST-LINK la lè w retire jumper J8 la.

Istwa revizyon

Tablo 6. Istwa revizyon dokiman yo

Dat	Revizyon	Chanjman
12-Desanm-20161	1	Premye lage.
23-Nov-2017	2	Te ajoute Seksyon 4.2: Deteksyon aktyèl nan paj 7.
27-fevriye-2018	3	Ti modifikasyon nan tout dokiman an.
18-Aout-2021	4	Minè koreksyon modèl.

STMicroelectronics NV ak filiales li yo ("ST") rezève dwa pou fè chanjman, koreksyon, amelyorasyon, modifikasyon, ak amelyorasyon nan pwodwi ST ak/oswa nan dokiman sa a nenpòt ki lè san avètisman. Achtè yo ta dwe jwenn dènye enfòmasyon enpòtan sou pwodwi ST yo anvan yo mete lòd. Pwodwi ST yo vann daprè tèm ak kondisyon vann ST ki an plas nan moman rekonesans lòd la. Achtè yo se sèl responsab pou chwa, seleksyon, ak itilizasyon pwodwi ST yo epi ST pa sipoze okenn responsablite pou asistans aplikasyon oswa konsepsyon pwodwi Achtè yo.

AVI ENPANTTAN - TANPRI LI AK ATANSYON

Pa gen okenn lisans, eksprime oswa implicite, sou okenn dwa pwopriyete entelektyèl akòde pa ST nan la a.
Revann pwodwi ST ak dispozisyon ki diferan de enfòmasyon ki endike nan la a pral anile nenpòt garanti ST akòde pou pwodui sa a.
ST ak logo ST a se mak komèsyal ST. Pou plis enfòmasyon sou mak ST, tanpri al gade www.st.com/trademarks. Tout lòt non pwodwi oswa sèvis yo se pwopriyete pwopriyetè respektif yo.
Enfòmasyon ki nan dokiman sa a ranplase epi ranplase enfòmasyon yo te bay anvan nan nenpòt vèsyon anvan dokiman sa a.