基於意法半導體STSPIN32F0601Q和STGD5H60DF的250W冰箱及冷氣壓縮機方案

STEVAL-CTM011V1 是一款基於 STSPIN32F0601Q 控制器的三相逆變器,內置三相 600 V 柵極驅動器和 Arm® Cortex®-M0 STM32 MCU。 功率級採用 STGD5H60DF IGBT。

該板支持一分流(one-shunt0和二加一分流(two- plus one-shunt)傳感拓撲。 您可以透過調整相關的分流電阻器(RS1、RS2 和 RS3)來正確設置分流拓撲。 此外,您可以實現無傳感器磁場定向控制 (FOC)。 這可以驅動永磁同步電機 (PMSM) 和無刷直流 (BLDC) 電機,以涵蓋廣泛的應用,例如冰箱壓縮機、幫浦、風扇和工業電器。 STEVAL-CTM011V1兼容各種輸入電壓。 它包括一個採用降壓配置的 VIPER122 的電源級,可生成應用所需的 +15 V 和 +3.3 V 電源電壓。

配套程式是 X-CUBE-MCSDK,可從 https://www.st.com/en/evaluation-tools/steval-ctm011v1.html#tools-software下載,與壓縮機電機的 STSW-CTM011 程式示例一起使用。

可以透過 STM32CubeIDE 和 B-STLINK-ISOL 以及 STLINK-V3SET 編譯、調試和配置程式。 SWD 和 UART TX-RX 連接器也可用。

板子上相關零件配置如下圖

STSPIN32F0601

STSPIN32F0601 - 600V three-phase controller with MCU - STMicroelectronics

STSPIN32F060x是一個高度集成的IC,用於驅動三相應用,幫助設計人員減少 PCB 面積和整體材料清單。 它嵌入了 STM32F031x6x7,具有 ARM® 32 位 Cortex®-M0 CPU 和 600 V 三重半橋柵極驅動器,能夠驅動 N 通道功率 MOSFET 或 IGBT。集成了具有高級 smartSD 功能的比較器,可確保快速有效地防止過載和過流。

還集成了高壓自舉二極管,以及上下驅動部分的抗交叉傳導、死區時間和 UVLO 保護,可防止電源開關在低效率或危險條件下工作。 低側和高側部分之間的匹配延遲保證沒有周期失真。集成的 MCU 允許執行 FOC、6 步無傳感器和其他高級驅動算法,包括速度控制迴路。 

STGD5H60DF 是H系列600 V,5 A 高速IGBT,這些器件是使用先進的專有溝槽柵極場終止(trench gate field-stop)結構開發的 IGBT。 這些器件是意法半導體H系列 IGBT 的一部分,它代表了傳導損耗和開關損耗之間的最佳折衷,以最大限度地提高高速開關頻率轉換器的效率。 此外,略為正的 VCE(sat) 溫度係數和非常緊密的參數分佈導致更安全的並聯操作。

特色為

  • 高速開關
  • 緊密的參數分佈
  • 安全並聯
  • 低熱阻
  • 短路額定值
  • 超快軟恢復反並聯二極管

STGD5H60DF - Trench gate field-stop IGBT, H series 600 V, 5 A high speed - STMicroelectronics



STSW-CTM011 是壓縮機電機的固件示例,為 IAR v8.5 生成,可透過 SWD 端口下載。

https://www.st.com/en/embedded-software/stsw-ctm011.html

 

STM32 微控制器提供運行向量控製或 FOC 模式的行業標準 Arm® Cortex®-M 內核的性能,廣泛用於空調、家用電器、無人機、樓宇和工業自動化、醫療和電動自行車應用的高性能驅動器。

STM32 MC SDK(電機控制軟件開發套件)固件(X-CUBE-MCSDK 和 X-CUBE-MCSDK-FUL)包括永磁同步電機 (PMSM) 固件庫(FOC 控制)和 STM32 電機控制工作台(用於 配置 FOC 固件庫參數)及其圖形用戶界面 (GUI)。

STM32 Motor Control Workbench 是一款 PC 軟件,可減少 STM32 PMSM FOC 固件配置所需的設計工作和時間。用戶通過GUI生成工程文件,根據應用需要初始化庫。 可以實時監控和更改正在使用的算法的一些變量

https://www.st.com/en/embedded-software/x-cube-mcsdk.html



更多軟硬體介紹請參考使用手冊

https://www.st.com/resource/en/user_manual/um2962-getting-started-with-the-stevalctm011v1-evaluation-board-for-250-w-mainstream-compressors-stmicroelectronics.pdf


STEVAL-CTM011V1官網連結URL

STEVAL-CTM011V1 - 250 W mainstream compressor solution based on STSPIN32F0601Q and STGD5H60DF - STMicroelectronics

►場景應用圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

 用料精簡,整合IC(MCU+gate driver)減少 PCB 面積和整體材料清單  豐富的軟體資源與開發設定工具, 容易客製化  保護機制周全, UVLO、聯鎖Interlocking和死區時間功能  智能關機(smartSD)功能  低功耗待機模式  適用範圍廣,額定功率高達 250 W

►方案規格

 由即用型硬件和程式構成的完整系統解決方案  適用於由電源供電的各種應用,額定功率高達 250 W:冰箱壓縮機,泵和風扇,工業用具  非常低的待機功耗和過流/欠壓保護  基於STSPIN32F0601Q智能三相電機控制器,內嵌STM32  採用降壓配置的基於 VIPER122 的電源,可生成板載直流電壓  基於 STGD5H60DF IGBT 額定 600 V 和 5 A 的逆變器功率級  緊湊尺寸:7.5 x 11.2 厘米  配備經過驗證的無傳感器磁場定向控制 (FOC) 程式,採用單分流或 2+1 分流拓撲  符合 RoHS 標準

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