STMicroelectronics STEVAL-DPSG474數(shù)字電源控制套件包括基于STM32G474RE微控制器的主板，以及提供不同通信接口并支持通過標(biāo)準(zhǔn)20引腳JTAG連接器對微控制器進(jìn)行編程的適配器板。STM32G4混合信號微控制器 (MCU) 結(jié)合了運(yùn)行頻率為170MHz的32位Arm? Cortex?-M4內(nèi)核（帶FPU和DSP指令）。這些特性還結(jié)合了三種不同的硬件加速器：ART Accelerator?、CCM-SRAM常規(guī)加速器和數(shù)學(xué)加速器。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics STEVAL-DPSG474數(shù)字電源控制套件數(shù)據(jù)手冊.pdf

STM STEVAL-DPSG474數(shù)字電源控制套件的主板內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)64引腳DIN 41612連接器，用于連接電源板。該主板支持各種數(shù)字電源應(yīng)用所需的所有PWM控制信號、傳感網(wǎng)絡(luò)和保護(hù)功能。該板通過專用連接器或主連接器由外部5V電源供電。同時，該適配器板具有帶兩個DB9連接器和適當(dāng)收發(fā)器IC的可配置用戶通信（SMBus、CAN或RS-232 ）、標(biāo)準(zhǔn)STDC14 14引腳連接器（提供SWD接口，用于用戶界面 (UI) 調(diào)試和USART通信）以及標(biāo)準(zhǔn)JTAG連接器（用于編程）。該板包括一個復(fù)位按鈕和CAN線路之間的端接電阻。

用戶可以通過光耦合串行通信和專用連接器輕松將STEVAL-DPSG474連接到另一個控制板。

特性

• 用于基于STM32G474RE微控制器的數(shù)字SMPS（PFC轉(zhuǎn)換器、HF隔離直流-直流轉(zhuǎn)換器、直流-交流逆變器）的控制板：
  • 高分辨率計(jì)時器 (HRTIM)，用于D-SMPS應(yīng)用
  • 濾波器數(shù)學(xué)加速器單元 (FMAC)，用于在矢量上執(zhí)行算術(shù)操作
  • 協(xié)處理器 (CORDIC)，為三角函數(shù)提供硬件加速
• 64引腳DIN 41612連接器，用于D-SMPS模塊化方法
• STDC14編程連接器
• 光耦合串行通信，用于板對板通信
• 用于模擬輸入的RC濾波器
• 通過二極管陣列保護(hù)微控制器模擬線路
• SWD和COM線路上ESD保護(hù)
• 提供適配器板，用于編程和用戶通信（USART、CAN、SMBus）
• 5V電源電壓
• 嵌入式5V/3.3V穩(wěn)壓器
• 用于調(diào)試的專用測試點(diǎn)
• LED信號，用于上電、故障、錯誤和通用
• 符合RoHS指令

概述

STEVAL-DPSG474數(shù)字電源控制套件深度解析與技術(shù)實(shí)踐

一、產(chǎn)品概述與核心特性

STEVAL-DPSG474是意法半導(dǎo)體推出的一款基于STM32G474RE微控制器的數(shù)字電源控制開發(fā)套件。該套件專為數(shù)字開關(guān)模式電源（SMPS）設(shè)計(jì)，包括功率因數(shù)校正（PFC）轉(zhuǎn)換器、高頻隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器和DC-AC逆變器等應(yīng)用場景，主要面向服務(wù)器、通信電源等高可靠性需求領(lǐng)域。

?核心架構(gòu)優(yōu)勢?：

• 搭載主頻170MHz的Arm Cortex-M4內(nèi)核，集成浮點(diǎn)單元（FPU）
• 512KB Flash和128KB SRAM存儲資源
• 五路高速12位ADC（5Msps采樣率）
• 七個超快速比較器和六個運(yùn)算放大器

二、關(guān)鍵硬件模塊詳解

1. 高分辨率定時器（HRTIM）

STM32G474RE內(nèi)置的HRTIM提供?184皮秒?的超高分辨率，這一特性在數(shù)字電源控制中具有決定性意義。HRTIM能夠生成精確的PWM控制信號，確保功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)效率。具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括：

• 12路獨(dú)立PWM輸出通道
• 支持多相交錯控制
• 實(shí)時故障保護(hù)響應(yīng)機(jī)制

2. 數(shù)學(xué)加速單元

?CORDIC協(xié)處理器?：專門用于三角函數(shù)計(jì)算的硬件加速，顯著提升正弦波生成、相位計(jì)算等算法效率。

? 濾波數(shù)學(xué)加速單元（FMAC） ?：針對濾波器函數(shù)優(yōu)化的硬件模塊，能夠高效處理數(shù)字電源中的環(huán)路補(bǔ)償算法。

3. 模擬信號鏈設(shè)計(jì)

套件采用?專業(yè)級保護(hù)電路?：

• 所有模擬輸入線路配備二極管陣列保護(hù)
• 精密RC濾波器網(wǎng)絡(luò)，抑制高頻噪聲
• ESD保護(hù)覆蓋SWD和通信線路

三、系統(tǒng)連接與擴(kuò)展能力

主連接器接口

采用標(biāo)準(zhǔn)64引腳DIN 41612連接器，提供完整的功率板連接解決方案：

• ?PWM控制信號?：12路獨(dú)立PWM輸出，支持復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
• ?通信接口?：集成CAN、SMBus、USART等多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議
• ?模擬采樣通道?：16路差分/單端模擬輸入，覆蓋電壓電流監(jiān)測需求

光耦隔離通信

創(chuàng)新性地集成了?板間光耦隔離串行通信?，實(shí)現(xiàn)多板卡系統(tǒng)的安全互連：

• 支持控制板之間的數(shù)據(jù)交換
• 提供電氣隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性
• 配置專用連接器，簡化系統(tǒng)集成

四、軟件開發(fā)環(huán)境與調(diào)試支持

套件提供了完整的開發(fā)調(diào)試基礎(chǔ)設(shè)施：

• ?STDC14編程接口?：支持SWD調(diào)試和USART用戶通信
• ?標(biāo)準(zhǔn)JTAG連接器?：兼容主流編程工具
• ?豐富的測試點(diǎn)?：覆蓋所有關(guān)鍵信號節(jié)點(diǎn)
• ?狀態(tài)指示LED?：電源、故障、錯誤和通用狀態(tài)可視化

適配器板功能

配套的STEVAL-DPSADP02適配器板進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)易用性：

• 可配置用戶通信接口（SMBus、CAN或RS-232）
• 集成DB9連接器和相應(yīng)收發(fā)器IC
• 支持CAN總線終端電阻配置

五、典型應(yīng)用場景分析

1. 數(shù)字PFC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

利用HRTIM的高分辨率特性，可實(shí)現(xiàn)：

• 精確的電流過零檢測
• 優(yōu)化的開關(guān)時序控制
• 降低THD（總諧波失真）

2. 高頻隔離DC-DC變換器

• 多相交錯并聯(lián)控制
• 精確的死區(qū)時間管理
• 實(shí)時故障保護(hù)響應(yīng)

六、電源管理與保護(hù)機(jī)制

供電架構(gòu)

• ?主電源輸入?：5V直流供電
• ?板載穩(wěn)壓器?：提供5V/3.3V轉(zhuǎn)換
• ?模擬電源分離?：VDDA與數(shù)字電源獨(dú)立，提升ADC精度

保護(hù)特性

• 過壓/欠壓保護(hù)
• 過流保護(hù)
• 溫度監(jiān)控
• ESD防護(hù)

七、設(shè)計(jì)最佳實(shí)踐

1. ?PCB布局建議?
   • 去耦電容緊貼每個VDD引腳放置
   • 模擬與數(shù)字地分離設(shè)計(jì)
   • 高速信號線長度匹配
2. ?散熱設(shè)計(jì)考量?
   • 功率器件熱阻計(jì)算
   • 環(huán)境溫度監(jiān)控
   • 散熱片選型指南

八、未來技術(shù)演進(jìn)方向

隨著工業(yè)4.0和數(shù)字中國戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，數(shù)字電源技術(shù)正朝著以下方向發(fā)展：

• ?智能化?：AI算法在電源控制中的應(yīng)用
• ?高集成度?：系統(tǒng)級封裝技術(shù)
• ?高可靠性?：功能安全認(rèn)證需求