STMicroelectronics Circuito integrado de driver de motor, CI de driver de motor Trifásico STSPIN32G4TR 500 kHz 64 pines

Controlador de motor trifásico de alto rendimiento con MCU STM32G4 integrada

El STSPIN32G4 es un controlador de motor extremadamente integrado y flexible para accionar motores trifásicos sin escobillas, lo que ayuda a los diseñadores a elegir el modo de accionamiento más adecuado y reduce el área de PCB y la factura de materiales total. Incorpora un controlador de puerta de medio puente triple capaz de accionar MOSFET de potencia con una capacidad de corriente de 1 A (disipador y fuente). También se incorporan tres diodos bootstrap. Los interruptores de lado alto y bajo del mismo medio puente no se pueden accionar simultáneamente gracias a una función de bloqueo integrada. Una característica de protección adicional está representada por el circuito de control VDS de hardware que controla constantemente cada uno de los seis MOSFET externos y, en caso de que se detecte una sobretensión en uno de ellos, apaga todas las salidas de controlador de puerta. El umbral de sobretensión se establece a través de un contacto SCREF dedicado. El dispositivo es completamente autoalimentado gracias a una estructura de gestión de alimentación flexible integrada capaz de generar todas las fuentes de alimentación necesarias a partir de la tensión de alimentación del motor, VM; la única que se suministra desde el exterior. Un regulador reductor programable integrado, con MOSFET de potencia integrado, genera la tensión de alimentación para los controladores de puerta a partir de la tensión de alimentación del motor VM.

• Se pueden seleccionar cuatro valores de salida VCC diferentes a través de un registro de configuración dedicado, 8 V (valor predeterminado), 10 V, 12 V y 15 V. Se utiliza un regulador lineal de caída baja (LDO) interno de alta precisión para generar la alimentación de 3,3 V (VREG3V3) a partir de la tensión de entrada REGIN. La tensión de salida de 3,3 V alimenta tanto la lógica del driver de puerta como el microcontrolador. Está protegido contra cortocircuitos, sobrecarga y condiciones de subtensión. Tanto los reguladores reductores como LDO se pueden derivar proporcionando fuentes de alimentación VCC y VREG3V3 externamente. Se utiliza un regulador adicional de quiescencia muy baja cuando el STSPIN32G4 está en modo de espera, lo que permite reducir el consumo de corriente total hasta 15 μA típico. La MCU integrada (STM32G431VBx3) se basa en el núcleo ARM® Cortex®-M4 de 32 bits de alto rendimiento, que funciona a una frecuencia de hasta 170 MHz y dispone de una unidad de punto flotante (FPU) de precisión única, un conjunto completo de instrucciones DSP (procesamiento de señal digital) y una unidad de protección de memoria (MPU), que mejora la seguridad de la aplicación.

• Este microcontrolador representa la elección principal para aplicaciones de control de motor avanzadas gracias al conjunto muy variado y específico de características como: dos ADC rápidos de 12 bits (4 Msps), cuatro comparadores, tres amplificadores operacionales, cuatro canales DAC (2 externos y 2 internos), un búfer de referencia de tensión interna, un temporizador de 32 bits de uso general, dos temporizadores PWM de 16 bits dedicados al control de motor, siete temporizadores de 16 bits de uso general, un temporizador de baja potencia de 16 bits. También incorpora memorias de alta velocidad (128 kB de memoria Flash y 32 kB de SRAM) con varios mecanismos de protección, hasta 40 GPIO disponibles, periféricos de aceleración de funciones matemáticas/aritméticas (CORDIC para funciones trigonométricas y unidad FMAC para funciones de filtro), interfaces principales (I2C, SPI, UART y CAN), un conjunto completo de modos de ahorro de energía y una entrada de alimentación analógica independiente para ADC, DAC, amplificadores operacionales y comparadores. Dicho microcontrolador variado en características permite ejecutar algoritmos de control de motor de muy alto rendimiento que ofrecen una flexibilidad sin precedentes a la hora de elegir la mejor elección de control de ajuste incluso para las aplicaciones de control de movimiento más exigentes. Los usuarios pueden programar el STSPIN32G4 para ejecutar control orientado al campo (FOC) sin sensor o con sensor con uno, dos o tres resistencias shunts, algoritmos de control de posición o par más avanzados o modo de control de seis pasos más tradicional. El STSPIN32G4 también dispone del conjunto completo de protecciones y un rango de temperatura ampliado (-40 °C a +125 °C), lo que garantiza un funcionamiento estable incluso en las aplicaciones industriales más exigentes. Se proporcionan interfaces SWD y JTAG para la programación y depuración de firmware de microcontrolador. Por último, con un controlador trifásico externo adicional (como el STDRIVE101) se pueden accionar de manera eficiente dos motores BLDC trifásicos independientes desde el STSPIN32G4, lo que ofrece un ahorro de BOM y una optimización de aplicación sin precedentes.

Características clave

• Tensión de alimentación del motor de 5,5 V a 75 V
• Controladores de puerta trifásicos:
• Capacidad de corriente de fuente/disipador de 1 A
• Control VDS del MOSFET de la etapa de potencia
• Diodos de arranque integrados
• Registros de estado y configuración accesibles I2C para una mejor adaptación a la aplicación
• Prevención de conducción cruzada
• Microcontrolador STM32G431 con núcleo de MCU+FPU ARM® Cortex®-M4 de 32 bits:
• Frecuencia de reloj de hasta 170 MHz
• Acelerador de hardware matemático CORDIC para funciones trigonométricas
• Memoria Flash de 128 kB con protección de lectura de código patentada (PCROP), área de memoria protegida, 1 kB OTP
• Memoria SRAM de 32 kB con comprobación de paridad HW
• 2 tiempos avanzados para control de motor, 16 bits con hasta 6 canales PWM
• 8 temporizadores de uso general
• 2 ADC de resolución de 12 bits (hasta 19 canales) con una velocidad de conversión de 4 Msps
• 4 canales DAC de 12 bits
• 4 comparadores de carril a carril ultrarrápidos
• 3 amplificadores operacionales de carril a carril que también se pueden utilizar en modo PGA
• Referencia de tensión interna de alta precisión
• Hasta 40 GPIO
• Conjunto completo de interfaces: I2C, SPI, UART y CAN
• Autoalimentación gracias a la gestión de potencia flexible integrada
• Convertidor reductor VCC de hasta 200 mA, con salida programable y MOSFET integrado
• Regulador lineal LDO de 3,3 V hasta 150 mA
• Regulador lineal de quiescencia baja para alimentación de MCU durante el modo de espera
• Conjunto completo de características de protección: desconexión térmica, cortocircuito, sobrecarga y UVLO
• Posibilidad de controlar 2 motores simultáneamente desde la misma MCU
• Soporte