基于Hall Sensor之600W BLDC马达驱动器于电动工具方案: ST STSPIN32F0A

无刷直流(BLDC)马达与传统有刷马达相比,具有更高的能效、更长的使用寿命、更精巧的外形、更低的噪音和更高的可靠性,这些优点使得BLDC愈来愈常出现在电动工具应用中,并同时降低维护成本。由于电励磁必须与转子位置同步,因此BLDC马达在运行时,通常需要一个或多个转子位置感测器。对于电动工具用BLDC控制系统来说,希望能做到印刷电路板(PCB)尺寸小、整体物料清单(BOM)成本低以及简单可靠、低功耗等特点。针对这系列的需求,STSPIN推出针对三相无刷马达的单芯片解决方案,此种BLDC马达控制解决方案,有助于加快从直流(DC)到BLDC马达的过渡。
      
本方案基于STSPIN32F0A实现600W BLDC马达驱动器于电动工具应用,利用三相桥式配置的功率驱动器驱动外部MOSFET,透过马达装置之霍尔效应传感器回授转子位置信号至内部解码逻辑以计算转轴位置,经由定子电压计算决定PWM之责任周期以完成电流控制,可透过来自电动机或运动控制系统主机(微控制器,DSP或FPGA)的运动命令自动驱动BLDC电动机。 此外,本方案除了整合之功率MOSFET闸极驱动电路外,并针对过热,过流和欠压情况的保护和诊断功能,从而实现了稳健而可靠的设计。 本方案所使用之STSPIN三相BLDC电动机驱动器芯片提供多种节省空间的散热增强型封装,可为各种电压和电流额定值的电动机和运动控制系统提供即用型和优化解决功能,还提供可提供所有所需功能(例如速度,位置和电流回路执行以及与主机的实时连接)的应用控制模组,这些模组结构精简,非常适合韧体开发。 STSPIN产品组合带有广泛的评估硬体和韧体以及技术文件,可大程度地缩短产品上市时间。 

►场景应用图

►产品实体图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

STSPIN32F0A为系统级封装,可提供整合解决方案,适用于使用不同的驱动模式来驱动三相BLDC电机。它嵌入了三个半桥闸极驱动器,该驱动器驱动电流为600 mA,由于具有整合的互锁功能,同一半桥的上臂和下臂开关无法同时驱动为高准位。内部DC / DC降压转换器提供3.3 V电压,适合为MCU和外部电路供电,内部LDO线性稳压器为闸极驱动器提供电源电压。内部整合运算放大器可用于信号调整,例如分流电阻上的电流检测;内部具有可编程的比较器以执行过流保护,整合的MCU(具有扩展温度范围的STM32F031C6)允许执行磁场定向控制、6步无传感器和其他高阶驱动算法;它具有嵌入式记忆体的写入保护和读取保护功能,可以防止不必要的写入和/或读取。STSPIN32F0A还具有过热和欠压锁定保护功能,可以置于待机模式以降低功耗。该芯片提供16个具有5 V耐压能力的通用I / O埠(GPIO),一个12位位元转换器,具有多达9个通道,可在单次或扫描模式下执行转换,还有5个可同步的通用埠。 特点: 1. 1.8-10V的极低工作电压,理想适用于低电压、电池驱动运行的电机; 2. 高达2.6 A的高输出电流,适合全桥架构,待机能耗低至80nA可节能及延长电池寿命; 3. 每个完整步进具有高达256微型步进,确保转轴位置精度和转动平稳度; 4. 最高可靠度的电压过低锁定、过压和热保护; 5. 超小型3x3mm QFN封装

►方案规格

1. 使用之微控制器:STSPIN32F0A 2. 输入电压:36V 3. 输入电流:20A 4. 马达种类:BLDC 5. 额定转速:2000 RPM 6. 霍尔感应器输出