STMicroelectronics Motor Driver IC STSPIN32G4

STSPIN32 G4 ist ein äußerst integrierter und flexibler Motorcontroller für den Antrieb bürstenloser Dreiphasenmotoren, der Entwicklern hilft, den am besten geeigneten Antriebsmodus auszuwählen und die Leiterplattenfläche und die Gesamtstückliste zu reduzieren. Das Produkt verfügt über einen dreifachen Halbbrücken-Gate-Treiber, der Strom ansteuern kann MOSFETs mit einer Strombelastbarkeit von 1 A (Senke und Quelle). Drei Bootstrap-Dioden sind ebenfalls integriert. Die High-Side- und Low-Side-Schalter der gleichen Halbbrücke können dank einer integrierten Verriegelungsfunktion nicht gleichzeitig auf High geschaltet werden. Eine zusätzliche Schutzfunktion ist die Hardware-VDS-Überwachungsschaltung, die jeden der sechs externen MOSFETs ständig überwacht und im Falle einer Überspannung an einem von ihnen alle Gate-Treiberausgänge abschaltet. Die Überspannungsschwelle wird über einen dedizierten SCREF-Pin eingestellt. der Baustein ist dank einer integrierten flexiblen Power-Management-Struktur, die in der Lage ist, alle erforderlichen Stromversorgungen ausgehend von der Motorversorgungsspannung (VM) zu erzeugen, die einzige, die von außen bereitgestellt werden muss, vollständig selbstversorgend. Ein integrierter programmierbarer Abwärtsregler mit integriertem Leistungs-MOSFET erzeugt die Versorgungsspannung für die Gate-Treiber ausgehend von der Motorversorgungsspannung VM. Über ein spezielles Konfigurationsregister können vier verschiedene VCC-Ausgangswerte ausgewählt werden: 8 V (Standardwert), 10 V, 12 V und 15 V. Ein interner hochpräziser Low-Drop-Linearregler (LDO) wird zur Erzeugung der 3,3-V-Versorgung (VREG3V3) ausgehend von der REGIN-Eingangsspannung verwendet. Die 3,3-V-Ausgangsspannung versorgt sowohl die Gate-Treiberlogik als auch den Mikrocontroller. Sowohl der Abwärtsregler als auch der LDO-Regler können überbrückt werden, indem sie von außen mit VCC und VREG3V3 versorgt werden.

Wenn sich STSPIN32G4 im Standby-Modus befindet, wird ein zusätzlicher Regler mit sehr geringem Ruhezustand verwendet, wodurch der Gesamtstromverbrauch typischerweise auf 15 μA reduziert werden kann. Der integrierte MCU (STM32G431VBx3) basiert auf dem leistungsstarken 32-Bit-ARM® Cortex® -M4-Kern, der mit einer Frequenz von bis zu 170 MHz arbeitet und über eine Gleitkommaeinheit (FPU) mit einfacher Genauigkeit, einen vollständigen Satz von DSP-Anweisungen (Digital Signal Processing) und eine Speicherschutzeinheit (MPU) verfügt, die die Sicherheit der Anwendung erhöht . Dieser Mikrocontroller ist die erste Wahl für fortschrittliche Motorsteuerungsanwendungen, da er über eine sehr umfangreiche und spezifische Ausstattung verfügt: zwei schnelle 12-Bit-ADCs (4 Msps), vier Komparatoren, drei Operationsverstärker, vier DAC-Kanäle (2 externe und 2 interne), einen internen Spannungsreferenzpuffer, einen 32-Bit-Allzweck-Timer, zwei 16-Bit-PWM-Timer für die Motorsteuerung, sieben 16-Bit-Allzweck-Timer und einen 16-Bit-Low-Power-Timer. Außerdem verfügt er über Hochgeschwindigkeitsspeicher (128 kB Flash-Speicher und 32 kB SRAM) mit verschiedenen Schutzmechanismen, bis zu 40 verfügbare GPIOs, Peripheriegeräte zur Beschleunigung mathematischer/arithmetischer Funktionen (CORDIC für trigonometrische Funktionen und FMAC-Einheit für Filterfunktionen), Hauptschnittstellen (I2C, SPI, UART und CAN), eine umfassende Reihe von Stromsparmodi und einen unabhängigen analogen Versorgungseingang für ADC, DAC, Operationsverstärker und Komparatoren.Ein derart funktionsreicher Mikrocontroller ermöglicht die Ausführung sehr leistungsfähiger Motorsteuerungsalgorithmen und bietet eine beispiellose Flexibilität bei der Auswahl der am besten geeigneten Steuerung, selbst für die anspruchsvollsten Bewegungssteuerungsanwendungen. Der Benutzer kann den STSPIN32 G4 so programmieren, dass er ohne Sensoren oder mit Sensoren für die feldorientierte Steuerung (FOC) mit einem, zwei oder drei Shunts, für fortschrittlichere Positions- oder Drehmomentregelungsalgorithmen oder für den traditionellen Sechs-Schritte-Regelungsmodus arbeitet. STSPIN32 G4 verfügt außerdem über alle Schutzfunktionen und einen erweiterten Temperaturbereich (-40 °C bis +125 °C), was einen stabilen Betrieb auch in den anspruchsvollsten industriellen Anwendungen garantiert. Sowohl SWD- als auch JTAG-Schnittstellen sind für die Programmierung und das Debugging von Mikrocontroller-Firmware vorgesehen. Mit einem zusätzlichen externen Dreiphasen-Treiber (z. B. STDRIVE101) können zwei unabhängige dreiphasige BLDC-Motoren effizient vom STSPIN32 G4 angesteuert werden, was eine beispiellose Einsparung der Stückliste und eine Optimierung der Anwendung ermöglicht.

• Motorversorgungsspannung von 5,5 V bis 75 V


• Dreiphasige Gate-Treiber:

1 A Sink-/Source-Stromfähigkeit
VDS-Überwachung der Endstufen-MOSFETs
Integrierte Bootstrap-Diode
I2C-zugängliche Konfigurations- und Statusregister für beste Anwendungsanpassung
Querschlussvermeidung

• STM32 G431-Mikrocontroller mit 32-Bit ARM® Cortex®-M4 MCU+FPU-Kern:

Bis zu 170 MHz Taktfrequenz
CORDIC mathematischer Hardware-Beschleuniger für trigonometrische Funktionen
128 kB Flash-Speicher mit proprietärem Code-Ausleseschutz (PCROP), absicherbarer Speicherbereich, 1 kB OTP
32 kB SRAM-Speicher mit HW-Paritätsprüfung
2 x Advanced Times für Motorsteuerung, 16-Bit mit bis zu 6 PWM-Kanälen
8 x Allzweck-Timer
2 x ADCs 12-Bit-Auflösung (bis zu 19 Kanäle) mit 4 Msps Wandlungsrate
4 x 12-Bit-DAC-Kanäle
4 x ultraschnelle Rail-to-Rail-Komparatoren
3 x Rail-to-Rail-Operationsverstärker, auch im PGA-Modus verwendbar
Interne Hochpräzisions-Spannungsreferenz
Bis zu 40 GPIOs
Vollständiger Satz an Schnittstellen: I2C, SPI, UART und CAN

• Eigenversorgung dank integriertem flexiblem Powermanagement

VCC-Abwärtswandler mit bis zu 200 mA, mit programmierbarem Ausgang und integriertem MOSFET
3,3-V-LDO-Linearregler mit bis zu 150 mA
Linearregler mit niedrigem Ruhewert für die MCU-Versorgung im Standby
Vollständige Schutzfunktionen: thermische Abschaltung, Kurzschluss, Überlast und UVLO

• Möglichkeit zur gleichzeitigen Steuerung von 2 Motoren über dieselbe MCU


• Ständer