STMicroelectronics EVSPIN32G4-DUAL演示板基于STSPIN32G4和STDRIVE101，用于使用兩個(gè)三相無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用。STSPIN32G4采用系統(tǒng)級(jí)封裝，集成到9mm x 9mm VFQFPN封裝，三重高性能半橋柵極驅(qū)動(dòng)器（具有豐富的可編程特性）和一個(gè)混合信號(hào)STM32G431微控制器中。STDRIVE101是一款三半橋柵極驅(qū)動(dòng)器，采用緊湊型4mm x 4mm VFQPN封裝，具有600mA電流能力和嵌入式保護(hù)功能。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics EVSPIN32G4-DUAL演示板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

兩個(gè)功率級(jí)MOSFET基于STL110N10F7功率，可同時(shí)運(yùn)行高達(dá)10Arm輸出電流和74V電源。該特性提供專用溫度和總線電壓監(jiān)控、功率MOSFET漏源電壓檢測(cè)和過(guò)流保護(hù)等功能。得益于霍爾傳感器、正交編碼器或帶SSI通信接口的絕對(duì)編碼器之間每個(gè)電機(jī)專用輸入，該板可利用STSPIN32G4內(nèi)的運(yùn)算放大器以及基于傳感器的控制算法實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器運(yùn)行。

得益于集成的穩(wěn)壓器，柵極驅(qū)動(dòng)器和控制邏輯電源均可從電機(jī)電源開(kāi)始生成，無(wú)需專用電路。CAN總線的預(yù)處理使STMicroelectronics EVSPIN32G4-DUAL能夠輕松連接主模塊或從模塊，并構(gòu)建復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

特性

• STSPIN32G4高性能三相電機(jī)控制器，帶嵌入式MCU
  • 32位Arm? Cortex?-M4 MCU+FPU
  • 時(shí)鐘頻率高達(dá)170MHz
  • CORDIC數(shù)學(xué)硬件加速器，用于三角函數(shù)
  • 128kB閃存，具有專有代碼讀出保護(hù) (PCROP)、安全存儲(chǔ)區(qū)、1KB OTP
  • 32KB SRAM存儲(chǔ)器，帶硬件奇偶校驗(yàn)
  • 2個(gè)高級(jí)定時(shí)器，用于電機(jī)控制，16位，具有多達(dá)6個(gè)PWM通道
  • 2個(gè)ADC，12位分辨率（多達(dá)19個(gè)通道），轉(zhuǎn)換速率為4Msps
  • 4個(gè)超快軌到軌比較器
  • 3個(gè)軌到軌運(yùn)算放大器，也可在PGA模式下使用
  • 內(nèi)部高精度電壓基準(zhǔn)
  • VCC降壓轉(zhuǎn)換器，電流高達(dá)200mA，具有可編程輸出和嵌入式MOSFET
  • 3.3V LDO線性穩(wěn)壓器，電流高達(dá)150mA
  • 低靜態(tài)線性穩(wěn)壓器，用于待機(jī)模式下MCU電源
  • 具有一整套保護(hù)功能的穩(wěn)壓器；包括熱關(guān)斷、短路和過(guò)載保護(hù)
  • 75V額定柵極驅(qū)動(dòng)器，具有1A灌/拉電流和嵌入式自舉二極管
  • 每個(gè)功率MOSFET的漏源電壓檢測(cè)
  • STDRIVE 101三半橋柵極驅(qū)動(dòng)器：
  • 75V額定柵極驅(qū)動(dòng)器，具有600mA灌/拉電流和嵌入式自舉二極管
  • 兩種輸入策略：ENx/INx（可調(diào)節(jié)死區(qū)生成）或INHx/INLx（聯(lián)鎖）
  • 超短傳播延遲：40ns（通道間匹配）
  • 12V LDO線性穩(wěn)壓器，電流高達(dá)50mA
  • 每個(gè)功率MOSFET的漏源電壓檢測(cè)
  • 過(guò)流比較器
  • UVLO和熱關(guān)斷保護(hù)
  • 待機(jī)模式，實(shí)現(xiàn)低電流消耗運(yùn)行
• 兩個(gè)功率級(jí)，基于STL110N10F7功率MOSFET，輸出電流高達(dá)10Arms，在過(guò)流條件下提供保護(hù)
• 獨(dú)立總線電壓范圍為10V至74V，具有專用監(jiān)控功能
• 使用嵌入式運(yùn)算放大器進(jìn)行單分流差分電流檢測(cè)
• 兩款電機(jī)均可提供用于速度/位置反饋輸入：
  • 數(shù)字霍爾傳感器
  • 增量正交型編碼器
  • 絕對(duì)值編碼器
• 全套通信接口(I^2^C、SPI和UART)
• CAN總線預(yù)處理
• NTC傳感器，用于功率級(jí)溫度監(jiān)控

示意圖

?EVSPIN32G4-DUAL雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)演示板技術(shù)解析?

一、核心特性與硬件架構(gòu)

?1. 高性能電機(jī)控制系統(tǒng)?

• ?主控制器?：采用STSPIN32G4系統(tǒng)級(jí)封裝，集成32位Arm Cortex-M4內(nèi)核MCU（最高170 MHz）、128 KB閃存、32 KB SRAM，支持硬件三角函數(shù)加速（CORDIC）
• ?功率級(jí)?：兩路獨(dú)立半橋基于STL110N10F7功率MOSFET，每路持續(xù)輸出電流10 Arms，峰值電流17 A，工作電壓范圍10 V至74 V
• ?專用驅(qū)動(dòng)器?：STDRIVE101三路半橋門級(jí)驅(qū)動(dòng)器，支持600 mA灌/拉電流，集成自舉二極管與40 ns級(jí)傳播延遲

?2. 完善的保護(hù)與傳感機(jī)制?

• ?電流檢測(cè)?：通過(guò)板載運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)單分流電阻差分電流采樣
• ?多重保護(hù)?：過(guò)流保護(hù)、電壓監(jiān)測(cè)（每個(gè)MOSFET的漏源電壓）、熱關(guān)斷、欠壓鎖定（UVLO）
• ?位置反饋兼容性?：支持霍爾傳感器、增量編碼器、絕對(duì)編碼器（SSI接口）

?3. 靈活供電與通信接口?

• ?內(nèi)置電源管理?：集成Buck轉(zhuǎn)換器（200 mA）、3.3 V LDO（150 mA），可直接從電機(jī)電源生成邏輯供電
• ?通信接口?：I2C、SPI、UART，預(yù)留CAN總線接口便于構(gòu)建多節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

二、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. ?工業(yè)自動(dòng)化?：伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)械臂關(guān)節(jié)控制
2. ?家用電器?：真空機(jī)器人、烘干機(jī)、水泵
3. ?無(wú)人機(jī)與模型?：雙無(wú)刷電機(jī)同步調(diào)速
4. ?電動(dòng)工具?：高扭矩電鉆、園林設(shè)備

三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與性能優(yōu)化

?1. 散熱管理策略?

• 功率級(jí)在25°C環(huán)境溫度下可滿載運(yùn)行，實(shí)際輸出需結(jié)合散熱設(shè)計(jì)
• MOSFET的導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）低至5 mΩ，顯著降低開(kāi)關(guān)損耗

?2. 傳感器融合設(shè)計(jì)?

• 同時(shí)支持無(wú)傳感器控制（通過(guò)反電動(dòng)勢(shì)估算）與多類型位置傳感器
• 板載NTC溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控功率級(jí)工況

?4. 系統(tǒng)擴(kuò)展性?

• 通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)主從模塊協(xié)作，適合復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)
• 預(yù)留編碼器接口與PWM通道，便于集成第三方傳感器

四、技術(shù)趨勢(shì)與創(chuàng)新價(jià)值

EVSPIN32G4-DUAL體現(xiàn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)向?高度集成化?與?智能化?的發(fā)展方向：

• ?單芯片解決方案?：STSPIN32G4將MCU、門驅(qū)動(dòng)器、電源管理集成于9x9 mm封裝，大幅縮小PCB面積
• ?功能安全設(shè)計(jì)?：硬件級(jí)保護(hù)機(jī)制滿足工業(yè)設(shè)備可靠性要求
• ?開(kāi)源生態(tài)支持?：基于STM32G4的軟件庫(kù)加速算法開(kāi)發(fā)