电机控制
直播中

jyaxz

12年用户 430经验值
擅长:嵌入式技术
私信 关注
[文章]

【STSPIN32F0601 电机控制板试用体验连载】硬件原理学习和介绍

``
硬件原理学习
1.     线路板总体布局
         STSPIN32F0601 Motor Demo Board 以下简称(电机驱动板),是一个完整的三相电机驱动板,支持2+1电阻电流采样和单电阻电流采样拓扑的无感FOC算法,
如图所示,电机驱动板包括交直流电源输入,整流滤波,低压开关电源,电机信号处理,电机驱动输出(包括MOS驱动威廉希尔官方网站 和MOS开关威廉希尔官方网站 ),处理器STSPIN32F0601等几个关键部分构成。
其中,330uF的红色电容尤其突出,为了配合100W的输出能力,官方配置的硬件非常到位。
2.     关键器件介绍2.1.    核心处理器
STSPIN32F0601是SIP型芯片,是一款带有MCU的600V三相控制器。其系统功能框图如下图所示,包括一个STM32F031x6系列的ARM Cortex-M0 MCU,和一组600V三相半桥MOS/IGBT驱动器,带有一个SmartSD功能的比较器,可以快速有效的防止过载和过流。驱动器集成了高压自举二极管,在上下桥驱动中都有抗交叉传导,死区时间和UVLO保护。
该器件可以实现FOC、6步BLDC和其它先进的驱动算法,包括速度控制反馈等。
2.png
2.2.    开关器件
电机驱动板上集成了600V、5A的IGBT,STGD5H60DF。这款IGBT的主要特性:
l  开关频率高
l  较低的热电阻
l  超快速的反向恢复二极管
l  安全可并联
l  Vces = 600V
3.png
2.3.    DC-DC VIPER122
Viper122是一款集成730V功率MOSFET和PWM控制回路的高性能高压转换器,它集成了高压启动和电流感应威廉希尔官方网站 ,有助于减少BoM中的组件数量;频率jittering可以减少EMI,允许使用更小的滤波器。突发模式功能在轻负载下输入功耗非常低。
Viper122还具有短路保护和热过载保护
4.png 5.png

图 引脚分配图和解释
3.     威廉希尔官方网站 分析3.1.    交流直流输入
6.png
交直流输入原理图
       交流输入回路中有250VAC 5A熔断器、MOV_681压敏电阻和NTC热敏电阻作为回路的保护器件。若干滤波电容,L2滤波电感。
       DIO_DB_KBJ1010整流桥,将输入交流整流为脉动直流;C6储能电容,就是板子上那个体格健硕的红色电容器了,输出的直流到DC+后,将会变为平稳的直流输出。
       二极管整流后,输出直流电压会略高于交流有效值:VDC = VAC*1.414*0.9
       例如:我准备使用105VAC的交流电源,实际输出的直流电压会达到VDC =133.6V左右。
3.2.    开关电源回路
7.png
       交流整流回路输出直流电压D+,经过非隔离DC-DC开关电源回路后,降压为+15VDC和+3.3VDC两路低压直流电源回路供给控制部分使用。
       其中VIPER122为DC-DC的核心器件,完成降压。
3.3.    隔离的PWM输入捕捉接口
8.png
       外部输入PWM信号,经过光电隔离器件后,输入到STSPIN32F0601的PB3引脚。
3.4.         仿真调试
9.png
       系统引出了SWD仿真调试接口。
3.5.    串行通讯接口
10.png
系统引出了一组TTL电平的串行通讯接口,UART_RX接到PB7,UART_TX接到PB6引脚。
3.6.    运行指示灯
11.png
系统引出运行指示灯LED,接到PC13脚。可以作为系统运行故障指示使用。
3.7.    测试引脚
12.png
       系统引出了多条测试引脚线,PA4-PA7,PB0-PB1,根据STSPIN32F0601的数据手册我们可以查到,测试引脚的所有引脚类型为IO-TTa,意思为3.3V耐受电压的IO引脚,直接连接到ADC。
       注:这些引脚不支持5VDC,加5V就挂了。
3.8.    电机驱动
13.png
由于STSPIN32F0601中集成了大部分的IGBT/MOS的驱动器件,所以外围器件还是比较少的,只有几个电阻、二极管和电容。
开关器件选用STGD5H60DF的H系列IGBT器件,电流5A,峰值20A。
3.9.    模拟量处理
14.png
       系统中输入了4个模拟量信息。其中TSV912ID放大器处理了2路桥臂电流取样信息,分别为V相桥电流取样信息,U相桥电流取样信息,放大倍数为6.1倍。
15.png
       在驱动回路中的SR3电阻,获取干路电流采样信息,经过低通滤波后进入CIN引脚,作为比较器输入的一端,完成过流保护检测功能。
       16.png
       在电源输入回路中,采用分压电阻取样的方式检测直流母线电压信号。分压比例为1/201。
4.     电动机参数
用来测试的电机,型号为LA034-040NN07A。
基本参数性能表
  
项目
  
  
内容
  
  
备注
  
  
额定电压
  
  
DC105V
  
  
电压可以低于DC105V
  
  
额定功率
  
  
25.1W
  
  
  
  
额定转速
  
  
10000rpm
  
  
  
  
极对数
  
  
2对
  
  
  
  
线圈直流电阻
  
  
7.14欧姆
  
  
  
  
驱动线序
  
  
V相
  
  
白色
  
  
W相
  
  
黑色
  
  
U相
  
  
红色
  
  
霍尔输出
  
  
HU
  
  
浅粉色
  
  
HW
  
  
浅黄色
  
  
HV
  
  
浅紫色
  
  
负极
  
  
蓝色
  
  
正极+5V
  
  
浅棕色
  


`` 17.jpg 1.jpg

回帖(1)

阳光

2020-11-3 09:27:27
感谢楼主无私分享!!!!!!
举报

更多回帖

发帖
×
20
完善资料,
赚取积分