关于物联网:基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案

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如何驱动无刷电机?

近些年,因为无刷直流电机大规模的研发和技术的逐步成熟,已逐渐成为工业用电机的倒退支流。围绕降低生产老本和进步运行效率,各大厂商也提供不同型号的电机以满足不同驱动零碎的需要。现阶段曾经在纺织、冶金、印刷、自动化生产流水线、数控机床等工业生产方面利用。

无刷直流电机的长处与局限性

长处:高输出功率、小尺寸和分量、散热性好、效率高、运行速度范畴宽、低电噪声、高可靠性和低保护要求、高动静响应、电磁干扰少。

局限性:无刷电机控制器低廉、须要简单的驱动电路、须要额定的地位传感器(FOC 不必)。

无刷直流电机的驱动办法

无刷直机电机的驱动形式按不同类别可分多种驱动形式。

按驱动波形:方波驱动,这种驱动形式实现不便,易于实现电机无地位传感器管制;

正弦驱动:这种驱动形式能够改善电机运行成果,使输入力矩平均,但实现过程绝对简单。这种办法又有 SPWM 和 SVPWM(空间矢量 PWM)两种形式,SVPWM 的成果好于 SPWM。

300W 直流无刷电机驱动计划

应用 STM32G431 微控制器做为主控芯片,STSPIN32G4 高性能半桥门驱动器做为电机驱动。STSPIN32G4 应用 9x9mm VFQFPN 封装,具备丰盛可编程性能,可实现电流传感,每个功率 MOSFET 的漏源极电压传感,以及过流爱护,是做电机齐全集成管制的解决方案。

内部接口

板子应用规范的 Arduino 连接器接口,可能与扩大板 (如 MEMS 传感器或蓝牙收发器) 进行组合,CAN 总线的配置容许与主或从模块进行互连,能够构建简单的静止控制系统。板载 ST-LINK/V2 编程器不便进行固件的调试。

利用范畴

计划反对配置为三分流或单分流,反对无传感器和基于传感器的控制算法。

可利用于工业和家庭自动化,家用电器,如吸尘器、烘干机和清洁机器人,伺服驱动和电动自行车,电动和园艺工具,泵与风机,无人机和航模。

技术参数

  • 32 位 ARM Cortex -M4 MCU+FPU
  • 时钟频率高达 170MHz
  • 用于三角函数的 CORDIC 数学硬件加速器
  • 128kB Flash 内存,专有代码读出爱护
  • 32kB SRAM 内存与硬件奇偶校验
  • 两个先进的定时器电机管制,16 位,多达六个 PWM 通道
  • 八个通用定时器
  • 两个 adc 12 位分辨率(多达 19 个通道),转换速率为 4Msps
  • 4 个 12 位 DAC 通道
  • 全套接口(I(2)C, SPI, UART, CAN)
  • 3.3V LDO 线性稳压器,最高 150mA
  • 低动态线性稳压器的 MCU 电源在待机模式
  • 具备全套爱护性能的监控机制,热停机、短路和过载爱护
  • 75V 额外栅极驱动器,1A 接收器 / 源电流和嵌入式自举二极管
  • 每个功率 MOSFET 的漏源极电压传感
  • 输出母线电压从 10V 到 75V,配有专用监控
  • 功率级基于 STL110N10F7 功率 MOSFET,输入电流高达 20Arms(装置散热器),并爱护过流条件
  • 三分流或单分流配置电流传感
  • 数字霍尔传感器和正交再编码输出
  • ST-LINK/V2 编程器和调试器
  • Arduino UNO 连接器
  • 易于应用 CAN 总线
  • 用于功率级温度监测的 NTC 传感器

参考设计材料

原理图:

Gerber 文件:

BOM 文件:

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