STEVAL-PTOOL4A BLDC制御評価ボード

STMicroelectronicsのSTEVAL-PTOOL4A小型システムは、携帯型バッテリ駆動工具などのアプリケーションで、ブラシレスDC（BLDC）または永久磁石同期モータ（PMSM）を制御するように設計されています。スロットルなどの標準的な入力で動作し、モータのトルク/速度を制御し、最大250Wの電力を供給します。このボードは、適切な21V、250Wの電動工具用モータに接続できます。ヒートシンクを使用したり、空気を循環させて電力放散を改善したりすることで、ピーク電力をさらに高めることができます。

このリファレンス設計は、ドリルマシン、グラインダ、ディスクカッター、丸鋸、リーフブロワ、ハンドヘルド芝刈り機などの電動工具を実現する高性能モータ制御に最適です。小さなフォームファクタと十分な演算能力により、ドローン、車椅子、家電製品、電子自転車、ロボットプラットフォームなどのアプリケーションにも適しています。STEVAL-PTOOL4Aは、特にモータ制御アプリケーション向けに最適化されたペリフェラルを内蔵した高性能MCU STM32G473CEを搭載しており、トリプルハーフブリッジゲートドライバSTDRIVE101を介して、6個の高電流MOSFETで構成される3相フルブリッジコンバータを制御します。

MCUは複数のADCペリフェラルを備えているため、モータ相電流と逆起電力電圧の同時サンプリングが可能です。このボードは、ST MCSDKライブラリを活用して、構成可能な6ステップまたは高性能FOCアルゴリズムのオプションを提供できます。

特長

• 入力電圧：12V_DC～28V_DC（公称21V）
• 出力RMS電流：最大20A
• ボードを構成する主要デバイス：
  • STM32G473CET6：LQFP48（7mm x 7mm）パッケージの高性能Arm®ベースCortex®-M4 32ビットMCU+FPU。MCUには、三角関数および算術演算アクセラレータ（CORDIC+FMAC）、モータ制御用PWMおよびデッドタイム生成用タイマが組み込まれています。
  • STDRIVE101：レギュレータ内蔵VFQFPN（4mm x 4mm）トリプルハーフブリッジゲートドライバ
  • STL220N6F7：PowerFLAT™ 5 x 6パッケージの6個のNチャンネル60V、0.0012Ω標準、120A、STripFET™ F7パワーMOSFET
  • L6981NDR：PowerSO-8パッケージの38V、1.5A同期降圧コンバータ
  • LDL112：SO8-バットウィングパッケージの逆電流保護機能付き1.2A低静止電流LDO
  • TSV912IQ2T：デュアルレールツーレール入出力8MHzオペアンプ
  • BAT54KFILM：40V、300mA小信号ショットキーダイオード（シングル）
  • BAT54SWFILM：40V、300mA小信号ショットキーダイオード（シリーズ）
  • 2STR2160：低電圧高速スイッチングPNPパワートランジスタ
  • 2STR1160：低電圧高速スイッチングNPNパワートランジスタ
  • 2STR21STPS0560Z：60V、0.25Aパワーショットキー整流器
  • ESDALC6V1-1U2：ESD保護用シングルライン低容量Transil™は高精度500mAレギュレータ
• 効率的なモータ制御オプションを可能にするハードウェア機能
  • シャントを介した3相電流センシング用の独立したADC
  • バックEMFセンシング用の3つのADCチャンネル
  • バス電圧検知
  • ゲートドライブによるハードウェア過電流保護
  • 温度センシング向けオプション
  • デジタルホールセンサまたはエンコーダ入力のオプション
  • ヒートシンク取り付けオプション
• PMSMまたはBLDC用の機能豊富なSTM32モータ制御エコシステムを搭載
  • モータ制御ライブラリ（MCSDK）、関連GUI、プロファイラによる幅広い設定可能性
  • センサレス3シャントまたは1シャントベクトル界磁指向制御（FOC）アルゴリズム（デフォルト）
  • 高性能STM32 ZeST（ゼロ速度フルトルク）アルゴリズムに最適
  • センサレスまたはセンサ付き6段階アルゴリズムのオプション
  • ドライブダイナミクスのチューニング
  • スイッチング周波数などの動作パラメータの選択
  • 公称およびフォールト状態（例：電流しきい値以上）のその他のパラメータ値
  • トルクまたは速度モード動作
  • 過電流保護、低電圧ロックアウト、熱保護による完全保護
  • STボード設計者による構成例、JSONファイルも提供
• 接続性とユーザー制御の幅広いオプション
  • デバッグ/プログラミング用シリアルワイヤデバッグ（SWD）ポート
  • SPI、UART、CAN/I²Cピン用の通信インターフェース
  • ボタンおよびトリマ用コネクタと1個のオンボード押ボタンスイッチ
• 障害、ステータスLED、および照明用外部LEDのインターフェース
• ドータカードによる強化オプション
  • MEMSセンサボードやメモリなどのドータボード実装用コネクタ
  • DC/DCコンバータの交換により入力電圧範囲を拡大するコネクタ
• 重要な信号やデバッグ用のDAC出力を監視するためのボード上のテストランド領域