Papan Desain Referensi STMicroelectronics EVLDRIVE101-HPD
Spesifikasi
- Input voltage: Nominal saka 18 V nganti 52 V
- Output saiki: Puncak 21.15 A, Terus menerus 15 A rms
- Daya output: Terus menerus 750 W
Informasi produk
Pancegahan Safety
Pènget: Sawetara komponen ing papan bisa tekan suhu sing mbebayani sajrone operasi. Tindakake pancegahan iki:
- Aja ndemek komponen utawa heatsink.
- Aja nutupi papan.
- Aja kontak karo bahan sing gampang kobong utawa bahan sing ngetokake kumelun nalika digawe panas.
- Ngidini papan dadi adhem sawise operasi sadurunge ndemek.
Persyaratan Hardware lan Piranti Lunak
Kanggo nggunakake papan, sampeyan kudu:
- Windows PC
- Debugger/programmer STLINK kanggo STM32 utawa sing padha
- Firmware example kui karo MCSDK 6.2 utawa luwih
- A sumber daya karo output voltage antarane 18 V lan 52 V
- Motor tanpa sikat telung fase sing kompatibel karo sumber daya lan papan voltage kisaran
Pandhuan Panggunaan Produk
Miwiti
- Sambungake fase motor tanpa sikat menyang J1, J2, lan J3.
- Sumber daya liwat J5 (positif) lan J6 (lemah).
- Ngundhuh kode kompilasi liwat antarmuka SWD kanthi nyambungake programmer STLINK menyang J7.
- Kanggo program MCU, sumber sirkuit kontrol dening shorting pin 5 saka J8 kanggo lemah.
Katrangan lan Konfigurasi Hardware
Spesifikasi papan kasebut kapacak ing ngisor iki:
| Paramèter | Nilai |
|---|---|
| Input voltage | Nominal saka 18 V nganti 52 V |
| Output saiki | Puncak: 21.15 A, Terus-terusan: 15 A rm |
| daya output | Terus-terusan: 750 W |
FAQ
- P: Apa sing kudu ditindakake yen papan dadi panas banget sajrone operasi?
A: Yen papan kasebut tekan suhu sing mbebayani, langsung mandheg operasi lan ngidini nganti adhem sadurunge ndemek. - P: Bisa nggunakake sumber daya karo vol outputtage luwih murah tinimbang 18 V?
A: Disaranake nggunakake sumber daya ing volume sing ditemtokaketage sawetara (18 V kanggo 52 V) kanggo kinerja optimal lan safety.
UM3257
Manual pangguna
Miwiti desain referensi kompak EVLDRIVE101-HPD adhedhasar STDRIVE101 kanggo piranti sing didorong motor arus dhuwur lan tanpa sikat
Pambuka
EVLDRIVE101-HPD minangka inverter telung fase banget kompak kanggo motor tanpa sikat adhedhasar piranti STDRIVE101 magepokan karo mikrokontroler STM32G071KB. Papan kasebut minangka solusi sing siap digunakake lan fleksibel sing cocog kanggo aplikasi telung fase kanthi baterei sing mbutuhake arus output sing dhuwur.
Iki ngetrapake topologi telung-shunt lan siji-shunt lan kalebu fitur ing ngisor iki:
- Operasi voltage saka 18 V nganti 52 V
- Output saiki nganti 15 Arms
- mode konsumsi Low nglereni sumber baterei kanggo s kontroltage
- limiter saiki karo referensi luwes
- Pemantauan VDS, undervoltage lockout, overcurrent, lan pangayoman marang bias kuwalik saka daya stage hasil
- Back-EMF (BEMF) sensing circuitry
- Konektor input kanggo encoder utawa sensor adhedhasar Hall-efek
- Bus voltage ngawasi lan ngawasi suhu
- 5 GPIO cadangan
- Antarmuka debug SWD lan nganyari firmware langsung liwat UART (DFU)
Pancegahan safety
Pènget: Sawetara komponen sing dipasang ing papan bisa tekan suhu sing mbebayani sajrone operasi.
Nalika nggunakake papan, tindakake pancegahan iki:
- Aja ndemek komponen utawa heatsink.
- Aja nutupi papan.
- Aja nyelehake papan ing kontak karo bahan sing gampang kobong utawa karo bahan sing ngetokake kumelun nalika digawe panas.
- Sawise operasi, ngidini papan adhem sadurunge ndemek.
Persyaratan hardware lan piranti lunak
Kanggo nggunakake papan, piranti lunak lan hardware ing ngisor iki dibutuhake:
- Windows PC
- Debugger/programmer STLINK kanggo STM32 utawa sing padha
- A 6-langkah utawa FOC firmware example kui karo MCSDK 6.2 utawa luwih. Kanggo ngasilake kode kasebut, katrangan papan kasebut (JSON file) kudu diimpor ing MSDK Workbench GUI, yen durung ana, liwat Manager Board kaya sing dituduhake ing manual pangguna MSDK Workbench. Katrangan papan bisa diundhuh saka web kaca saka EVLDRIVE101-HPD
- IDE sing dipilih ing antarane IAR Embedded Workbench for Arm (IAR-EWARM), Keil® microcontroller development kit (MDK-ARM-STM32), lan STM32CubeIDE (STM32CubeIDE)
- A sumber daya karo output voltage antarane 18 V lan 52 V
- Motor tanpa sikat telung fase sing cocog karo arus lan voltage kisaran loro sumber daya lan Papan
Miwiti
Kanggo miwiti proyek sampeyan nganggo papan:
- Sambungake fase motor tanpa sikat menyang J1, J2, lan J3
- Nyedhiyakake papan liwat J5 (positif) lan J6 (lemah)
- Ngundhuh kode sing dikompilasi liwat antarmuka SWD sing nyambungake programmer STLINK menyang J7 (konektor STDC14)
Cathetan:
Kanggo program MCU, sirkuit kontrol kudu disedhiyakake shorting pin 5 saka J8 menyang lemah (yaiku, ngalih pemicu ditutup). Waca Bagean 4.6 Sirkuit nguripake / mateni kanggo rincian liyane.
Katrangan lan konfigurasi hardware
Ratings saka Papan sing kapacak ing Tabel 1 lan Figure 2 nuduhake posisi konektor Papan.
Tabel 1. Spesifikasi EVLDRIVE101-HPD
| Paramèter | Nilai | |
| Input voltage | Nominal | Saka 18 V nganti 52 V |
| Output saiki | Puncak | 21.15 A |
| terus-terusan (1) | 15 A rms | |
| daya output | terus-terusan (1) | 750 W |
Saiki terus-terusan bisa diwatesi dening suhu sekitar lan boros termal.
Tabel 2 nampilake GPIO MCU sing dipetakan ing konektor J8.
Tabel 2. J8 pinouts
| Konektor | Pin | Sinyal | pangandikan |
| J8 | 1 | 5 V | 5 V sumber |
| 2 | 3.3 V | 3.3 V sumber | |
| 3 | lemah | ||
| 4 | lemah | ||
| 5 | Ngalih pemicu input | Sambungake menyang lemah kanggo nyedhiyakake sirkuit kontrol | |
| 6 | Ora nyambung | ||
| 7 | PA6 | Input potensiometer opsional 1 (saluran ADC 6) | |
| 8 | PA12 | Output pembanding limiter saiki |
| Konektor | Pin | Sinyal | pangandikan |
| J8 | 9 | PB2 | Input potensiometer opsional 2 (saluran ADC 10) |
| 10 | PB4 | Referensi limiter saiki | |
| 11 | PB8 | Reserved GPIO kanggo sirkuit tetep-urip | |
| 12 | PB9 | ||
| 13 | PB7 | USART_RX | |
| 14 | PB6 | USART_TX |
Mode operasi
- EVLDRIVE101-HPD ndhukung algoritma FOC lan 6-langkah, tanpa sensor lan disensor.
- Miturut algoritma, konfigurasi hardware papan kudu diowahi kaya sing dituduhake ing Tabel 3 lan ditampilake ing Gambar 3.
Tabel 3. Konfigurasi EVLDRIVE101-HPD
| Mode operasi | owah-owahan hardware |
| FOC Three shunt | Default - ora ana owah-owahan sing dibutuhake |
| FOC Shunt tunggal |
|
| 6-LANGKAH Sensor-kurang Voltage-modus |
|
| 6-LANGKAH Hall-sensor Voltage-modus | Default - ora ana owah-owahan sing dibutuhake |
| 6-LANGKAH Hall-sensor Saiki-mode |
|
Sensing saiki
Papan dipasang telung resistor shunt kanggo ngerteni arus sing mili menyang fase motor. Saben resistor disambungake menyang amplifier kanggo kahanan sinyal sadurunge nerusake nilai sensed menyang ADC. Paramèter nyaring lan faktor gain bisa diganti thanks kanggo R59, R64, R69 lan C38, C39, C40.
STDRIVE101 nggabungake komparator kanggo deteksi arus luwih (OC).: intervensi disetel ngganti nilai R4, R5, R6, lan R7 (pirsani Gambar 4) miturut Eq. (1).
Persamaan 1
ngendi
Rnet = RR54 = RR64 = RR74
VREF = 0.505V
Ambang standar disetel dadi 25.5 A.
sensor Hall-efek lan konektor encoder
Papan ngidini motor karo sensor Hall-efek digital utawa encoders antarmuka karo Papan liwat konektor J4.
Konektor nyedhiyakake:
- Pull-up resistor (R44, R45, R46) kanggo mbukak-saluran lan mbukak-kolektor interfacing. Disaranake kanggo mbusak resistor pull-up yen ana output push-pull (pirsani Gambar 5)
- 5 V sumber kui dening voltage regulator terpadu ing Papan
Tabel 4. J4 pinout
| Pin | Encoder | sensor Hall-efek |
| 1 | A+ | Aula 1 |
| 2 | B+ | Aula 2 |
| 3 | Z | Aula 3 |
| 4 | Encoder sumber daya | Pasokan listrik sensor |
| 5 | lemah | lemah |
Jaringan sensing BEMF
Minangka ditampilake ing Figure 6, Papan nggabungake jaringan sensing BEMF kanggo ngidini mode driving sensor-kurang karo algoritma 6-langkah. Fase voltage VOUT dipérang miturut Persamaan. (2) sadurunge konversi ADC.
Persamaan 2
Cathetan:
- Disaranake VADC ora ngluwihi VDD kanggo nyegah GPIO ngrusak.
- Ing sisih liya, pangguna kudu ngerti yen ngetrapake rasio VADC / VOUT luwih murah tinimbang sing dibutuhake, sinyal BEMF bisa uga sithik lan kontrol ora cukup kuat. Nilai sing disaranake yaiku:
limiter saiki
- Papan nggabungake limiter saiki kanggo ngidini mode nyopir saiki karo algoritma 6-langkah lan motor karo sensor Hall. Konfigurasi Papan ing topologi single-shunt, ing ampsinyal saiki liified dibandhingake referensi (PB4) kui dening sinyal PWM saring. Skema kasebut ditampilake ing Bagean 4.5.
- Fitur watesan saiki ora kasedhiya karo mode nyopir tanpa sensor 6 langkah.
Sirkuit nguripake / mateni
- Ngalih external diselehake antarane pin 5 saka J8 lan lemah (pin 3 saka J8) ngidini kanggo nyambungake lan medhot sirkuit kontrol kanggo baterei ngurangi konsumsi quiescent kanggo tingkat paling bisa.
- Skema ing Figure 8 nuduhake sirkuit pemicu nguripake. Nalika daya munggah, Q1 PMOS mbukak lan baterei wis pedhot saka sirkuit kontrol. Nutup saklar, gerbang Q1 PMOS dipeksa kurang nyambungake baterei menyang sirkuit kontrol.
Sirkuit tetep urip
- Sanalika Q1 PMOS nyambung baterei kanggo STM32G071KB, MCU tetep Q1 PMOS ditutup nggunakake Q2 NMOS. Nyatane, iku tumindak minangka saklar MCU mimpin ing podo karo kanggo ngalih pemicu external.
- Kanthi cara iki, perangkat kukuh njupuk kontrol sambungan antarane baterei lan sirkuit kontrol, ngidini kode kanggo nindakake ngalih-mati aman, kanggo Example, ngerem motor.
- Disaranake nyetel output GPIO sing ngontrol gerbang Q2 (PB8) ing wiwitan wiwitan MCU.
- Deteksi status pemicu eksternal
- Sirkuit darmabakti ngidini ngawasi status nyata saklar pemicu eksternal.
- GPIO ngawasi (PB5) disambungake menyang ngalih liwat diode D13. Anggere ngalih ditutup, meksa GPIO kurang liwat D13. Ngeculake saklar, D13 dipateni lan GPIO ngasilake dhuwur amarga resistor narik.
- Nalika MCU ndeteksi bukaan saklar, prosedur rem lan mandheg motor diwiwiti.
Proteksi marang biasing mbalikke saka daya stage hasil
- Kaya sing dituduhake ing diagram skematik Bagean 6, Gambar 9, baterei tansah disambungake menyang daya s.tage nalika saklar Q1 PMOS nyambung lan medhot sirkuit kontrol. Kanthi cara iki, voltage saka daya stagoutput e (VOUT) bisa luwih dhuwur tinimbang pasokan logika kontrol (VM) sing nglanggar watesan AMR saka sirkuit nyopir gerbang: VOUT, maks = VM + 2 V.
- Piranti kasebut dilindhungi saka kondisi kasebut kanthi cara dioda ing antarane saben output lan pasokan VM (D1, D2, D3, lan D4).
Bill saka bahan
Tabel 5. EVLDRIVE101-HPD tagihan bahan
| Item | Qty | Ref. | Bagean / nilai | Katrangan | Pabrikan. | Kode pesenan |
| 1 | 5 | CI, C2, C38, C39, C40 | NM | SMT kapasitor keramik | ||
| 2 | 7 | C3,C19,C21,C 23,C28,C34,C4 1 | 100 nF | SMT kapasitor keramik | ||
| 3 | 5 | C4,C26, C35,C36,C37 | 1n | SMT kapasitor keramik | ||
| 4 | 2 | C5,C27 | 10n | SMT kapasitor keramik | ||
| 5 | 2 | C6,C17 | 1uF | SMT kapasitor keramik | ||
| 6 | 1 | C7 | 100n | SMT kapasitor keramik | ||
| 7 | 1 | C8 | 220 nF | SMT kapasitor keramik | ||
| 8 | 1 | C9 | 4.7uF | SMT kapasitor keramik | ||
| 9 | 5 | C10,C11,C12,C 20,C22 | 1uF | SMT kapasitor keramik | ||
| 10 | 3 | C13, C14, C15 | NM | SMT kapasitor keramik | ||
| 11 | 1 | C16 | 470 nF | SMT kapasitor keramik | ||
| 12 | 1 | C18 | 2.2uF | SMT kapasitor keramik | ||
| 13 | 1 | C24 | 4.7 u | SMT kapasitor keramik | ||
| 14 | 1 | C25 | 220n | SMT kapasitor keramik | ||
| 15 | 3 | C29, C30, C31 | 2.2 nF | SMT kapasitor keramik | ||
| 16 | 2 | C32,C33 | 220 u | Liwat bolongan aluminium milih. kapasitor | Panasonic | ECA2AM221 |
| 17 | 6 | D1,D2,D3,D4,D 12,D13 | 1N4148WS | Sinyal cilik dioda ngoper cepet | Wishay | 1N4148WS-E3-08 / -E3-18 utawa padha karo |
| 18 | 6 | D5,D6,D7,D8,D 9,D10 | BAT30 | Sinyal cilik dioda Schottky | STMicroelectronics | BAT30KFILM |
| 19 | 1 | D11 | BZT585B12T | SMD presisi Zener diode | Dioda Incorporated | BZT585B12T utawa padha karo |
| 20 | 5 | J1,J2,J3,J5,J6 | pad200hole118_11 | |||
| 21 | 1 | J4 | STRIP 1×5 | konektor Strip 5 kutub, 2.54 mm | ||
| 22 | 1 | J7 | STDC14 | Konektor header SMD 14POS 1.27 mm | Samtec | FTSH-107-01-L-DV-KA |
| Item | Qty | Ref. | Bagean / nilai | Katrangan | Manufactur. | Kode pesenan |
| 23 | 1 | J8 | STRIP 2×7 | Konektor Strip 7×2 kutub, 1.27 mm | NP | |
| 24 | 1 | L1 | 47uH | Induktor, terlindung, 47 uH, 580 mA, SMD | Wurth Elektronik | 744031470 |
| 25 | 2 | NTC1, NTC2 | 10k | NTC termistor | Wishay | NTCS0603E3103FMT |
| 26 | 1 | Q1 | STN3P6F6 | P-saluran -60 V,
0.13 Ohm, -3 A STRIPFET F6 daya MOSFET |
STMicroelectronics Diodes Incorporated | STNP6F6 DMP6023LE-13 |
| 27 | 1 | Q2 | 2N7002 | N-saluran 60 V, 7.5 Ohm MOSFET | Dioda Inc. | 2N7002 utawa padha karo |
| 28 | 2 | R1, R43 | 39k | Resistor SMT Kab | ||
| 29 | 4 | R2, R36, R37, R 38 | 100k | Resistor SMT Kab | ||
| 30 | 1 | R3 | 22k | Resistor SMT Kab | ||
| 31 | 1 | R4 | 7.32k | Resistor SMT Kab | ||
| 32 | 3 | R5, R6, R7 | 3.3k | Resistor SMT Kab | ||
| 33 | 5 | R8,R59,R64,R 69,R71 | 10k | Resistor SMT Kab | ||
| 34 | 6 | R9,R11,R13,R1 5,R17,R19 | 100 | Resistor SMT Kab | ||
| 35 | 6 | R10,R12,R14, R16,R18,R20 | 39 | Resistor SMT Kab | ||
| 36 | 3 | R21, R22, R23 | 0.01 | Resistor SMT Kab | Bourns | CRA2512-FZ-R010ELF |
| 37 | 3 | R24, R27, R30 | 68k | Resistor SMT Kab | ||
| 38 | 3 | R25, R28, R31 | 4.3k | Resistor SMT Kab | ||
| 39 | 3 | R26, R29, R32 | NM | Resistor SMT Kab | ||
| 4 | 3 | R33, R34, R35 | 10 R | Resistor SMT Kab | ||
| 41 | 2 | R39, R40 | 150k | Resistor SMT Kab | ||
| 42 | 1 | R41 | 30k | Resistor SMT Kab | ||
| 43 | 1 | R42 | 100k | Resistor SMT Kab | ||
| 44 | 6 | R44,R45,R46, R47,R48,R49 | 1k | Resistor SMT Kab | ||
| 45 | 2 | R51, R53 | 910 | Resistor SMT Kab | ||
| 46 | 1 | R54 | 91k | Resistor SMT Kab | ||
| 47 | 1 | R55 | 5.6k | Resistor SMT Kab | ||
| 48 | 3 | R56, R61, R66 | 20k | Resistor SMT Kab | ||
| 49 | 6 | R57,R58,R62, R63,R67,R68 | 1.4k | Resistor SMT Kab | ||
| 50 | 3 | R60, R65, R70 | 0R | Resistor SMT Kab | ||
| 51 | 2 | SB1,SB2 | SOLDER_JUMPER1x3 | Jumper | ||
| 52 | 6 | TP1,TP2,TP3,T P4,TP5,TP6 | TP-Pad diameteripun 1_5mm | Titik tes - Pad diameteripun 1.5 mm |
| Item | Qty | Ref. | Bagean / nilai | Katrangan | Manufactur. | Kode pesenan |
| 53 | 1 | U1 |
STM32G071KBT3 |
Mikrokontroler Arm Cortex-M0+ MCU, 128 KB
lampu kilat, 36 KB RAM, 64 MHz CPU |
STMicroelectronics | STM32G071KBT3 |
| 54 | 1 | U2 | STDRIVE101 | Driver gerbang telung fase | STMicroelectronics | STDRIVE101 |
| 55 | 6 | U3,U4,U5,U6,U 7,U8 | STL220N6F7 | N-saluran 60 V, 1.2 mO tipe, 120 A STRIPFET F7 MOSFET daya | STMicroelectronics | STL220N6F7 |
| 56 | 1 | U9 | L7983PU50R | 60 V 300 mA
regulator switching step-down sinkron |
STMicroelectronics | L7983PU50R |
| 57 | 1 | U10 | LDL112PU33R | 1.2 A saiki quiescent kurang LDO | STMicroelectronics | LDL112PU33R |
| 58 | 4 | U11, U12, U13, U 14 | TSV991ILT | Wide-bandwidth (20 MHz) rel kanggo input/output rel 5 V CMOS op amp | STMicroelectronics | TSV991ILT |
| 59 | 1 | Y1 | NM | Kristal 32.768 kHz 12.5 PF SMD | NDK | NX3215SA-32.768K- STD-MUA-8 |
| 60 | 1 | Jumper 2 kutub 1.27 mm | Wurth Elektromik | 622002115121 |
Diagram skematik
Gambar 11. Skema EVLDRIVE101-HPD: konversi sumber daya
Gambar 12. Skema EVLDRIVE101-HPD: input lan output
Riwayat revisi
Tabel 6. Riwayat revisi dokumen
| Tanggal | Versi | Owah-owahan |
| 11-Desember-2023 | 1 | Rilis wiwitan. |
WARTA PENTING - Wacan kanthi ati-ati
- STMicroelectronics NV lan anak perusahaan ("ST") nduweni hak kanggo nggawe owahan, koreksi, dandan, modifikasi, lan dandan kanggo produk ST lan / utawa dokumen iki sawayah-wayah tanpa kabar. Para panuku kudu entuk informasi paling anyar babagan produk ST sadurunge nggawe pesenan. Produk ST didol miturut syarat lan kahanan adol ST nalika diakoni pesenan.
- Para panuku mung tanggung jawab kanggo milih, milih, lan nggunakake produk ST lan ST ora duwe tanggung jawab kanggo pitulung aplikasi utawa desain produk para panuku.
- Ora ana lisensi, nyata utawa diwenehake, kanggo hak properti intelektual sing diwenehake dening ST ing kene.
- Adol maneh produk ST kanthi pranata sing beda karo informasi sing kasebut ing kene bakal ngilangi garansi sing diwenehake dening ST kanggo produk kasebut.
- ST lan logo ST iku merek dagang saka ST. Kanggo informasi tambahan babagan merek dagang ST, waca www.st.com/trademarks. Kabeh jeneng produk utawa layanan liyane minangka properti sing nduweni.
- Informasi ing dokumen iki ngganti lan ngganti informasi sing diwenehake sadurunge ing versi sadurunge dokumen iki.
- © 2023 STMicroelectronics – Kabeh hak dilindhungi undhang-undhang
UM3257 – Wahyu 1
Dokumen / Sumber Daya
 |
Papan Desain Referensi STMicroelectronics EVLDRIVE101-HPD [pdf] Manual pangguna EVLDRIVE101-HPD Papan Desain Referensi, EVLDRIVE101-HPD, Papan Desain Referensi, Papan Desain, Papan |
