UM2154 STEVAL-SPIN3201 ендірілген STM32 MCU бағалау тақтасы бар кеңейтілген BLDC контроллері пайдаланушы нұсқаулығы

өмір. ұлғайтылды
UM2154

Пайдаланушы нұсқаулығы

STEVE-SPIN3201: ендірілген STM32 MCU бағалау тақтасы бар жетілдірілген BLDC контроллері

Мазмұны жасыру

1 Кіріспе

2 Аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету талаптары

3 Бастау

4 Аппараттық құралдың сипаттамасы және конфигурациясы

5 Схема сипаттамасы

6 Қайта қарау тарихы

7 Құжаттар / Ресурстар

7.1 Анықтамалар

8 Қатысты хабарламалар

Кіріспе

STEVAL-SPIN3201 тақтасы STSPIN3F32 негізіндегі 0 фазалы щеткасыз тұрақты ток қозғалтқышының драйвер тақтасы, біріктірілген STM3 MCU бар 32 фазалы контроллер және ағымдағы оқу топологиясы ретінде 3 шунт резисторларын жүзеге асырады.
Ол тұрмыстық техника, желдеткіштер, дрондар және электр құралдары сияқты әртүрлі қолданбаларда құрылғыны бағалау үшін қолдануға оңай шешім ұсынады.
Тақта 3 шунтты зондтаумен сенсорлы немесе сенсорсыз өріске бағытталған басқару алгоритміне арналған.

Сурет 1. STEVE-SPIN3201 бағалау тақтасы

Аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету талаптары

STEVAL-SPIN3201 бағалау тақтасын пайдалану келесі бағдарламалық құрал мен аппараттық құралды қажет етеді:

Бағдарламалық құрал бумасын орнату үшін Windows ® компьютері (XP, Vista 7, Windows 8, Windows 10)
STEVAL-SPIN3201 тақтасын компьютерге қосуға арналған мини-В USB кабелі

STM32 қозғалтқышты басқару бағдарламалық құралын әзірлеу жинағы Rev Y (X-CUBE-MCSDK-Y)
Үйлесімді көлемі бар 3 фазалы щеткасыз тұрақты ток қозғалтқышыtage және ағымдағы рейтингтер

Сыртқы тұрақты ток көзі.

Бастау

Басқарманың ең жоғары рейтингтері мыналар:

Қуатtage жабдықтау томtage (VS) 8 В-тан 45 В-қа дейін
Мотор фазасының тогы 15 Армға дейін

Жобаңызды тақтадан бастау үшін:

Қадам 1. Мақсатты конфигурацияға сәйкес секіргіш орнын тексеріңіз (4.3 Артық токты анықтау бөлімін қараңыз
Қадам 2. Қозғалтқышты J3 қосқышына қозғалтқыш фазаларының ретін ескере отырып қосыңыз.
Қадам 3. Тақтаны J1 қосқышының 2 және 2 кірісі арқылы беріңіз. DL1 (қызыл) жарық диоды жанады.
Қадам 4. STM32 Motor Control Software Development Kit Rev Y арқылы қолданбаңызды жасаңыз (X-CUBEMCSDK-Y).

Аппараттық құралдың сипаттамасы және конфигурациясы

Сурет 2. Негізгі құрамдас бөліктер мен қосқыштардың орналасуы тақтадағы негізгі компоненттер мен қосқыштардың орнын көрсетеді.
Сурет 2. Негізгі компоненттер мен қосқыштардың орналасуы

1-кесте. Аппараттық орнату секіргіштері қосқыштардың егжей-тегжейлі түйреуіштерін қамтамасыз етеді.
1-кесте. Аппараттық орнату секіргіштері

Секіргіш	Рұқсат етілген конфигурациялар	Әдепкі шарт
JP1	V қозғалтқышына қосылған VREG таңдау	АШЫҚ
JP2	Тұрақты ток көзіне қосылған қозғалтқышты таңдау	ЖАБЫҚ
JP3	USB (1) / VDD (3) қуат көзіне таңдау залының кодтаушысы	1 – 2 ЖАБЫҚ
JP4	ST-LINK (U4) таңдауды қалпына келтіру	АШЫҚ
JP5	PA2 таңдауы 3-залға қосылған	ЖАБЫҚ
JP6	PA1 таңдауы 2-залға қосылған	ЖАБЫҚ
JP7	PA0 таңдауы 1-залға қосылған	ЖАБЫҚ

2-кесте. Басқа қосқыштар, секіргіш және сынақ нүктелерінің сипаттамасы

Аты	Pin	Белгі	Сипаттама
J1	1 – 2	J1	Қозғалтқыштың қуат көзі
J2	1 – 2	J2	Құрылғының негізгі қуат көзі (VM)
J3	1 – 2 – 3	У, В, В	3 фазалы BLDC қозғалтқыш фазаларының қосылуы
J4	1 – 2 – 3	J4	Холл/кодер сенсорларының қосқышы
J4	4 – 5	J4	Холл сенсорлары/кодермен жабдықтау
J5	–	J5	USB кірісі ST-LINK
J6	1	3V3	ST-LINK қуат көзі
	2	CLK	ST-LINK SWCLK
	3	GND	GND
	4	DIO	ST-LINK SWDIO
J7	1 – 2	J7	САРБА
J8	1 – 2	J8	ST-LINK қалпына келтіру
TP1	–	GREG	12 В томtage реттегіш шығысы
TP2	–	GND	GND
TP3	–	VDD	VDD
TP4	–	ЖЫЛДАМДЫҚ	Жылдамдық потенциометрінің шығысы
TP5	–	PA3	PA3 GPIO (шығыс оп-amp мағына 1)
TP6	–	VBUS	VBus кері байланысы
TP7	–	OUT_U	U шығысы
TP8	–	PA4	PA4 GPIO (шығыс оп-amp мағына 2)
TP9	–	PA5	PA5 GPIO (шығыс оп-amp мағына 3)
TP10	–	GND	GND
TP11	–	OUT_V	V шығыс
TP12	–	PA7	PA7_3FG
TP13	–	OUT_W	Шығару W
TP14	–	3V3	3V3 ST-LINK
TP15	–	5V	USB дыбысыtage
TP16	–	енгізу/шығару	SWD_IO
TP17	–	CLK	SWD_CLK

Схема сипаттамасы

STEVAL-SPIN3201 STSPIN3F32 – енгізілген STM0 MCU бар жетілдірілген BLDC контроллері – және үш жартылай көпір қуатынан тұратын толық 32 шунтты FOC шешімін қамтамасыз етеді.tage NMOS STD140N6F7.
STSPIN32F0 барлық қажетті жабдықтау көлемін автономды түрде жасайдыtages: ішкі тұрақты/тұрақты тоқ түрлендіргіші 3V3 береді, ал ішкі сызықтық реттегіш қақпа драйверлері үшін 12 В береді.
Ағымдағы кері байланыс сигналын кондиционерлеу операциялық үш арқылы орындалады ampқұрылғыға енгізілген көтергіштер және ішкі компаратор шунт резисторларынан артық токтан қорғауды жүзеге асырады.
Қарапайым пайдаланушы интерфейстерін (мысалы, қозғалтқышты қосу/тоқтату және мақсатты жылдамдықты орнату) іске асыру үшін екі пайдаланушы түймесі, екі жарық диоды және қайшы бар.
STEVAL-SPIN3201 тақтасы төртбұрышты кодтаушы мен сандық Холл сенсорларын мотор күйіне кері байланыс ретінде қолдайды.
Тақтада ST-LINK-V2 бар, ол пайдаланушыға қосымша аппараттық құралсыз микробағдарламаны жөндеуге және жүктеп алуға мүмкіндік береді.

4.1 Холл/кодер қозғалтқыш жылдамдығының сенсоры
STEVAL-SPIN3201 бағалау тақтасы қозғалтқыш орнының кері байланысы ретінде сандық Холл мен квадраттық кодтаушы сенсорларды қолдайды.
Сенсорларды STSPIN32F0 жүйесіне тізімде берілген J4 қосқышы арқылы қосуға болады

Кесте 3. Холл/кодер қосқышы (J4).

Аты	Pin	Сипаттама
1/А+ залы	1	Холл сенсоры 1/кодер шығысы A+
2/Б+ залы	2	Холл сенсоры 2/кодер шығысы B+
Холл3/Z+	3	Холл сенсоры 3/кодер нөлдік кері байланыс
VDD сенсоры	4	Датчикпен қамтамасыз ету көлеміtage
GND	5	Жер

Қорғаныс сериясы 1 к резисторΩ сенсор шығыстары бар серияда орнатылады.
Сыртқы тартуды қажет ететін сенсорлар үшін шығыс желілеріне 10 кОм үш резистор әлдеқашан орнатылған және VDD көлеміне қосылған.tage. Дәл сол желілерде тартылатын резисторларға арналған із бар.

JP3 секіргіші сенсордың қуат көзі үшін қуат көзін таңдайдыtage:

1 түйреуіш – 2 түйреуіш арасындағы секіргіш: VUSB арқылы жұмыс істейтін холл сенсорлары (5 В)

1 түйреуіш – 2 түйреуіш арасындағы секіргіш: VDD арқылы жұмыс істейтін холл сенсорлары (3.3 В)
Пайдаланушы сенсор шығыстарын MCU GPIO ашу секіргіштерінен JP5, JP6 және JP7 ажырата алады.

4.2 Токты анықтау

STEVAL-SPIN3201 тақтасында ағымдағы сезу сигналын кондиционерлеу үш операциялық жүйе арқылы орындалады. ampSTSPIN32F0 құрылғысына енгізілген көтергіштер.
Әдеттегі FOC қолданбасында үш жартылай көпірдегі токтар әрбір төмен бүйірлік қуат қосқышының көзіндегі шунттық резистордың көмегімен сезіледі. Сезім томtage сигналдары белгілі бір басқару техникасына қатысты матрицалық есептеуді орындау үшін аналогты-цифрлық түрлендіргішке беріледі. Бұл сезім сигналдары әдетте ауысады және ampарнайы операциямен негізделгенampADC толық ауқымын пайдалану үшін (3-суретті қараңыз. Ағымды сезіну схемасы бұрынғыampле).

Сурет 3. Токты сезіну схемасы, мысалыample

Сезім сигналдарын VDD/2 томға ауыстыру және ортаға қою керекtage (шамамен 1.65 В) және ampсезілетін сигналдың максималды мәні мен ADC толық масштабты диапазоны арасындағы сәйкестікті қамтамасыз ететін қайтадан көтеріледі.
Томtage ауыстыру stage кері байланыс сигналының әлсіреуін (1/Gp) енгізеді, ол кері емес конфигурацияның күшейтуімен (Gn, Rn және Rf арқылы бекітілген) жалпы күшейтуге (G) ықпал етеді. Жоғарыда айтылғандай, мақсат - жалпы құру ampliification желінің өсуі (G), сондықтан т.бtagҚозғалтқыштың максималды рұқсат етілген токына сәйкес келетін шунттаушы резистордағы e (қозғалтқыштың номиналды токының ISmax шыңы мәні) vol диапазонына сәйкес келедіtagADC оқи алады.

Ескерту G бекітілгеннен кейін оны бастапқы әлсіретуді 1/Gp мүмкіндігінше төмендету арқылы конфигурациялаған дұрыс, демек, Gn өсімі. Бұл шу коэффициенті бойынша сигналды барынша ұлғайту үшін ғана емес, сонымен қатар операцияның әсерін азайту үшін де маңызды.amp шығыстағы ішкі ығысу (Gn пропорционалды).

Күшейткіш және поляризация көлеміtage (VOPout, pol) ток сезу схемасының жұмыс ауқымын анықтайды:

Қайда:

IS- = максималды бастапқы ток
IS+ = схема арқылы сезінуге болатын максималды батқан ток.

Кесте 4. STEVE-SPIN3201 оп-ampполяризациялық желі

Параметр	Бөлімге сілтеме	Аян 1	Аян 3
Rp	R14, R24, R33	560 Ом	1.78 кОм
Ra	R12, R20, R29	8.2 кОм	27.4 кОм
Rb	R15, R25, R34	560 Ом	27.4 кОм
Rn	R13, R21, R30	1 кОм	1.78 кОм
Rf	R9, R19, R28	15 кОм	13.7 кОм
Cf	C15, C19, C20	100 пФ	Н.М
G	–	7.74	7.70
VOPout, пол	–	1.74 В	1.65 В

4.3 Артық токты анықтау

STEVAL-SPIN3201 бағалау тақтасы STSPIN32F0 біріктірілген OC компараторына негізделген асқын ток қорғанысын жүзеге асырады. Шунттық резисторлар әрбір фазаның жүктеме тогын өлшейді. R50, R51 және R52 резисторлары көлемді әкеледіtagOC_COMP түйреуішіне әрбір жүктеме тоғымен байланысты e сигналдары. Үш фазаның бірінде ағып жатқан ең жоғары ток таңдалған шекті мәннен асқанда, біріктірілген компаратор іске қосылады және барлық жоғарғы жағындағы қуат қосқыштары өшіріледі. Ток шекті мәннен төмен түскенде жоғары жақтағы қуат қосқыштары қайтадан қосылады, осылайша шамадан тыс токтан қорғауды жүзеге асырады.
STEVAL-SPIN3201 бағалау тақтасының ағымдағы шектері мына жерде берілген

Кесте 5. Артық ток шектері.

PF6	PF7	Ішкі комп. табалдырық	OC шегі
0	1	100 мВ	20 А
1	0	250 мВ	65 А
1	1	500 мВ	140 А

Бұл шектерді R43 ығысу резисторын өзгерту арқылы өзгертуге болады. 43 кОм жоғары R30 таңдау ұсынылады. Мақсатты ток шегі ХОК үшін R43 мәнін есептеу үшін келесі формуланы қолдануға болады:

мұндағы OC_COMPth - томtagІшкі компаратордың e табалдырығы (PF6 және PF7 таңдайды) және VDD - 3.3 В цифрлық қуат беру көлеміtage ішкі DCDC бак түрлендіргішімен қамтамасыз етілген.
R43-ті алып тастап, ағымдағы шекті формула келесідей жеңілдетілген:

4.4 Автобус томtage схемасы

STEVAL-SPIN3201 бағалау тақтасы автобус көлемін бередіtage сезу. Бұл сигнал том арқылы жіберіледіtage бөлгіш қозғалтқышты қоректендіредіtage (VBUS) (R10 және R16) және ендірілген MCU PB1 GPIO (ADC 9 арнасы) жіберіледі. Сигнал TP6 құрылғысында да қол жетімді.

4.5 Аппараттық құралдың пайдаланушы интерфейсі

Тақта келесі аппараттық пайдаланушы интерфейсінің элементтерін қамтиды:

Потенциометр R6: мақсатты жылдамдықты орнатады, мысалыample
SW1 қосқышы: STSPIN32F0 MCU және ST-LINK V2 қалпына келтіреді

Switch SW2: пайдаланушы түймесі 1
Switch SW3: пайдаланушы түймесі 2
LED DL3: пайдаланушының 1 жарық диоды (пайдаланушы 1 түймесі басылғанда да жанады)

LED DL4: пайдаланушы LED 2 (пайдаланушы 2 түймелері басылғанда да жанады)

4.6 Түзету

STEVAL-SPIN3201 бағалау тақтасы ST-LINK/V2-1 отладчик/бағдарламашыны енгізеді. ST-LINK жүйесінде қолдау көрсетілетін мүмкіндіктер:

USB бағдарламалық құралын қайта санау
STSPIN6F7 (UART32) PB0/PB1 түйреуіштеріне қосылған USB-дегі виртуалды байланыс портының интерфейсі
USB жадындағы жад интерфейсі
ST-LINK үшін қуат көзі J5 құрылғысына жалғанған USB кабелі арқылы негізгі компьютермен қамтамасыз етіледі.
LD2 жарық диоды ST-LINK байланыс күйі туралы ақпаратты береді:

Қызыл жарық диоды баяу жыпылықтайды: USB инициализациясы алдында қуат қосылғанда
Қызыл жарық диоды жылдам жыпылықтайды: ДК мен ST-LINK/V2-1 арасындағы алғашқы дұрыс байланыстан кейін (санау)
Қызыл ЖШД ҚОСУ: ДК мен ST-LINK/V2-1 арасындағы инициализация аяқталды

Жасыл ЖШД ҚОСУ: мақсатты байланысты сәтті инициализациялау
Қызыл/жасыл ЖШД жыпылықтауы: нысанамен байланыс кезінде
Жасыл ҚОСУЛЫ: байланыс аяқталды және сәтті
Қалпына келтіру функциясы J8 секіргішін алу арқылы ST-LINK желісінен ажыратылады.

Қайта қарау тарихы

Кесте 6. Құжатты қайта қарау тарихы

Күн	Қайта қарау	Өзгерістер
12-20161 желтоқсан	1	Бастапқы шығарылым.
23 қараша 2017 ж	2	4.2-бөлім қосылды: 7-бетте ағымдағы сезу.
27 ақпан 2018 ж	3	Бүкіл құжаттағы кішігірім өзгертулер.
18-2021 тамыз	4	Шағын үлгіні түзету.

STMicroelectronics NV және оның еншілес компаниялары («СТ») ST өнімдеріне және/немесе осы құжатқа кез келген уақытта ескертусіз өзгертулер, түзетулер, жақсартулар, өзгертулер және жақсартулар енгізу құқығын өзіне қалдырады. Сатып алушылар тапсырыс бергенге дейін СТ өнімдері туралы соңғы ақпаратты алуы керек. СТ өнімдері тапсырысты растау кезіндегі СТ сату шарттарына сәйкес сатылады. Сатып алушылар СТ өнімдерін таңдауға, таңдауға және пайдалануға жауапты және СТ қолданбаға көмек көрсету немесе Сатып алушылардың өнімдерінің дизайны үшін жауапкершілік көтермейді.

МАҢЫЗДЫ ЕСКЕРТУ - МАҢЫЗДЫ ОҚЫҢЫЗ

Осы құжатта ST компаниясы зияткерлік меншік құқығына тікелей немесе жанама түрде ешқандай лицензия бермейді.
Осы құжатта баяндалған ақпараттан өзгеше ережелері бар СТ өнімдерін қайта сату СТ осындай өнімге берген кез келген кепілдікті жояды.
ST және ST логотипі ST сауда белгілері болып табылады. ST сауда белгілері туралы қосымша ақпаратты мына жерден қараңыз www.st.com/trademarks. Барлық басқа өнім немесе қызмет атаулары олардың тиісті иелерінің меншігі болып табылады.
Осы құжаттағы ақпарат осы құжаттың кез келген алдыңғы нұсқаларында бұрын берілген ақпаратты ауыстырады және ауыстырады.