STMicroelectronics EVSPIN32G4-DUAL演示板基于STSPIN32G4和STDRIVE101，用于使用兩個三相無刷電機的應(yīng)用。STSPIN32G4采用系統(tǒng)級封裝，集成到9mm x 9mm VFQFPN封裝，三重高性能半橋柵極驅(qū)動器（具有豐富的可編程特性）和一個混合信號STM32G431微控制器中。STDRIVE101是一款三半橋柵極驅(qū)動器，采用緊湊型4mm x 4mm VFQPN封裝，具有600mA電流能力和嵌入式保護功能。

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

兩個功率級MOSFET基于STL110N10F7功率，可同時運行高達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漏源電壓檢測和過流保護等功能。得益于霍爾傳感器、正交編碼器或帶SSI通信接口的絕對編碼器之間每個電機專用輸入，該板可利用STSPIN32G4內(nèi)的運算放大器以及基于傳感器的控制算法實現(xiàn)無傳感器運行。

得益于集成的穩(wěn)壓器，柵極驅(qū)動器和控制邏輯電源均可從電機電源開始生成，無需專用電路。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)雜的運動控制系統(tǒng)。

特性

• STSPIN32G4高性能三相電機控制器，帶嵌入式MCU
  • 32位Arm? Cortex?-M4 MCU+FPU
  • 時鐘頻率高達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 (PCROP)、安全存儲區(qū)、1KB OTP
  • 32KB SRAM存儲器，帶硬件奇偶校驗
  • 2個高級定時器，用于電機控制，16位，具有多達6個PWM通道
  • 2個ADC，12位分辨率（多達19個通道），轉(zhuǎn)換速率為4Msps
  • 4個超快軌到軌比較器
  • 3個軌到軌運算放大器，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150mA
  • 低靜態(tài)線性穩(wěn)壓器，用于待機模式下MCU電源
  • 具有一整套保護功能的穩(wěn)壓器；包括熱關(guān)斷、短路和過載保護
  • 75V額定柵極驅(qū)動器，具有1A灌/拉電流和嵌入式自舉二極管
  • 每個功率MOSFET的漏源電壓檢測
  • STDRIVE 101三半橋柵極驅(qū)動器：
  • 75V額定柵極驅(qū)動器，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50mA
  • 每個功率MOSFET的漏源電壓檢測
  • 過流比較器
  • UVLO和熱關(guān)斷保護
  • 待機模式，實現(xiàn)低電流消耗運行
• 兩個功率級，基于STL110N10F7功率MOSFET，輸出電流高達10Arms，在過流條件下提供保護
• 獨立總線電壓范圍為10V至74V，具有專用監(jiān)控功能
• 使用嵌入式運算放大器進行單分流差分電流檢測
• 兩款電機均可提供用于速度/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，用于功率級溫度監(jiān)控

示意圖

?EVSPIN32G4-DUAL雙電機驅(qū)動演示板技術(shù)解析?

一、核心特性與硬件架構(gòu)

?1. 高性能電機控制系統(tǒng)?

• ?主控制器?：采用STSPIN32G4系統(tǒng)級封裝，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?：兩路獨立半橋基于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)動器?：STDRIVE101三路半橋門級驅(qū)動器，支持600 mA灌/拉電流，集成自舉二極管與40 ns級傳播延遲

?2. 完善的保護與傳感機制?

• ?電流檢測?：通過板載運算放大器實現(xiàn)單分流電阻差分電流采樣
• ?多重保護?：過流保護、電壓監(jiān)測（每個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)點運動控制系統(tǒng)

二、典型應(yīng)用場景

1. ?工業(yè)自動化?：伺服驅(qū)動器、機械臂關(guān)節(jié)控制
2. ?家用電器?：真空機器人、烘干機、水泵
3. ?無人機與模型?：雙無刷電機同步調(diào)速
4. ?電動工具?：高扭矩電鉆、園林設(shè)備

三、設(shè)計要點與性能優(yōu)化

?1. 散熱管理策略?

• 功率級在25°C環(huán)境溫度下可滿載運行，實際輸出需結(jié)合散熱設(shè)計
• MOSFET的導(dǎo)通電阻（RDS(ON)）低至5 mΩ，顯著降低開關(guān)損耗

?2. 傳感器融合設(shè)計?

• 同時支持無傳感器控制（通過反電動勢估算）與多類型位置傳感器
• 板載NTC溫度傳感器實時監(jiān)控功率級工況

?4. 系統(tǒng)擴展性?

• 通過CAN總線實現(xiàn)主從模塊協(xié)作，適合復(fù)雜運動控制網(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)趨勢與創(chuàng)新價值

EVSPIN32G4-DUAL體現(xiàn)了電機驅(qū)動技術(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?：硬件級保護機制滿足工業(yè)設(shè)備可靠性要求
• ?開源生態(tài)支持?：基于STM32G4的軟件庫加速算法開發(fā)