Motor Driver STMicroelectronics

Il modello STSPIN32G4 è un controller per motori estremamente integrato e flessibile per azionare motori brushless trifase, aiutando i progettisti a scegliere la modalità di azionamento più adatta e riducendo l'area del circuito stampato e la fattura complessiva dei materiali. Incorpora un driver gate half-bridge triplo in grado di azionare MOSFET di potenza con una capacità di corrente di 1 A (sink e source). Sono inoltre incorporati tre diodi bootstrap. Gli interruttori high-side e low-side dello stesso half-bridge non possono essere azionati simultaneamente in alto grazie a una funzione di blocco integrata. Un'ulteriore funzione di protezione è rappresentata dai circuiti di monitoraggio hardware VDS che monitorano costantemente ciascuno dei sei MOSFET esterni e, nel caso in cui venga rilevata una sovratensione su uno di essi, disattiva tutte le uscite driver gate. La soglia di sovratensione è impostata tramite un pin SCREF dedicato. Il dispositivo è completamente autoalimentato grazie a una struttura di gestione dell'alimentazione flessibile integrata in grado di generare tutte le alimentazioni necessarie partendo dalla tensione di alimentazione del motore, VM; l'unica fornita dall'esterno. Un regolatore buck programmabile integrato, con MOSFET di potenza integrato, genera la tensione di alimentazione per i driver gate partendo dalla tensione di alimentazione del motore VM. È possibile selezionare quattro diversi valori di uscita VCC tramite un registro di configurazione dedicato, 8 V (valore predefinito), 10 V, 12 V e 15 V. Un regolatore lineare a caduta minima (LDO) interno ad alta precisione viene utilizzato per generare l'alimentazione da 3,3 V (VREG3V3) partendo dalla tensione di ingresso REGIN. La tensione di uscita di 3,3 V alimenta sia la logica del driver gate che il microcontrollore. È protetto contro i cortocircuiti, i sovraccarichi e le condizioni di sottotensione. Sia i regolatori buck che LDO possono essere bypassati fornendo alimentazioni esterne VCC e VREG3V3.

Un ulteriore regolatore a riposo molto basso viene utilizzato quando STSPIN32G4 è in modalità standby, consentendo di ridurre il consumo di corrente totale fino a 15 μA. Il MCU integrato (STM32G431VBx3) è basato sul core ARM® Cortex®-M4 a 32 bit ad alte prestazioni, funziona a una frequenza fino a 170 MHz e dispone di un'unità a virgola mobile (FPU) di precisione singola, set completo di istruzioni DSP (Digital Signal Processing) e un'unità di protezione della memoria (MPU), che migliora la sicurezza dell'applicazione. Questo microcontrollore rappresenta la scelta mainstream per le applicazioni avanzate di controllo dei motori, grazie a una serie molto ricca e specifica di funzionalità quali: due ADC veloci a 12 bit (4 Msps), quattro comparatori, tre amplificatori operazionali, quattro canali DAC (2 esterni e 2 interni), un buffer di riferimento di tensione interno, un timer generico a 32 bit, due timer PWM a 16 bit dedicati al controllo dei motori, sette timer generici a 16 bit, un timer a 16 bit a basso consumo. Incorpora inoltre memorie ad alta velocità (128 kB di memoria Flash e 32 kB di SRAM) con diversi meccanismi di protezione, fino a 40 GPIO disponibili, periferiche di accelerazione delle funzioni matematiche/aritmetiche (CORDIC per funzioni trigonometriche e unità FMAC per funzioni di filtro), interfacce principali (I2C, SPI, UART e CAN), una serie completa di modalità di risparmio energetico e un ingresso di alimentazione indipendente analogico per ADC, DAC, amplificatori operazionali e comparatori. Un microcontrollore ricco di funzionalità consente l'esecuzione di algoritmi di controllo del motore ad altissime prestazioni offrendo una flessibilità senza precedenti nella scelta della scelta del controllo di adattamento migliore anche per le applicazioni di controllo del movimento più impegnative. Gli utenti possono programmare STSPIN32G4 per eseguire il controllo orientato al campo (FOC) senza sensore o sensore con uno, due o tre shunt, algoritmi di controllo della coppia o della posizione più avanzati o modalità di controllo a sei fasi più tradizionali. Il modello STSPIN32G4 è inoltre dotato del set completo di protezioni e di un'ampia gamma di temperature (-40 °C → +125 °C), garantendo un funzionamento stabile anche nelle applicazioni industriali più impegnative. Sono fornite entrambe le interfacce SWD e JTAG per la programmazione e il debug del firmware del microcontrollore. Infine, con un driver trifase esterno aggiuntivo (come STDRIVE101) è possibile azionare in modo efficiente due motori BLDC trifase indipendenti dallo STSPIN32G4, offrendo un risparmio BOM e un'ottimizzazione delle applicazioni senza precedenti.

• Tensione di alimentazione motore da 5,5 V a 75 V


• Driver per gate trifase:

Capacità di corrente di dissipazione/sorgente 1 A
Monitoraggio VDS dei MOSFET dello stadio di potenza
Diodo bootstrap integrato
Configurazione e registri di stato accessibili I2C per la migliore adattabilità dell'applicazione
Prevenzione della conduzione incrociata

• Microcontrollore STM32G431 con core ARM® Cortex®-M4 MCU+FPU a 32 bit:

Frequenza di clock fino a 170 MHz
Acceleratore hardware matematico CORDIC per funzioni trigonometriche
128 kB di memoria Flash con protezione di lettura codice proprietaria (PCROP), area di memoria proteggibile, 1 kB OTP
32 kB di memoria SRAM con controllo di parità HW
2 tempi avanzati per il controllo del motore, 16 bit con fino a 6 canali PWM
8 timer per impieghi generali
2 ADC a risoluzione a 12 bit (fino a 19 canali) con velocità di conversione di 4 Msps
4 canali DAC a 12 bit
4 comparatori rail-to-rail ultrarapidi
3 amplificatori operazionali rail-to-rail utilizzabili anche in modalità PGA
Riferimento di tensione interno ad alta precisione
Fino a 40 GPIO
Set completo di interfacce: I2C, SPI, UART e CAN

• Autofornitura grazie alla gestione flessibile dell'alimentazione incorporata

Convertitore buck VCC fino a 200 mA, con uscita programmabile e MOSFET integrato
Regolatore lineare LDO da 3,3 V fino a 150 mA
Regolatore lineare a basso riposo per l'alimentazione del microcontrollore in standby
Set completo di funzioni di protezione: spegnimento termico, cortocircuito, sovraccarico e UVLO

• Possibilità di controllare 2 motori contemporaneamente dalla stessa MCU


• Supporto