基于STM32的300W無刷直流電機驅(qū)動方案

如何驅(qū)動無刷電機？

近些年，由于無刷直流電機大規(guī)模的研發(fā)和技術(shù)的逐漸成熟，已逐步成為工業(yè)用電機的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運行效率，各大廠商也提供不同型號的電機以滿足不同驅(qū)動系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)階段已經(jīng)在紡織、冶金、印刷、自動化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機床等工業(yè)生產(chǎn)方面應(yīng)用。

無刷直流電機的優(yōu)點與局限性

優(yōu)點：高輸出功率、小尺寸和重量、散熱性好、效率高、運行速度范圍寬、低電噪聲、高可靠性和低維護要求、高動態(tài)響應(yīng)、電磁干擾少。

局限性：無刷電機控制器昂貴、需要復(fù)雜的驅(qū)動電路、需要額外的位置傳感器（FOC不用）。

無刷直流電機的驅(qū)動方法

無刷直機電機的驅(qū)動方式按不同類別可分多種驅(qū)動方式。

按驅(qū)動波形：方波驅(qū)動，這種驅(qū)動方式實現(xiàn)方便，易于實現(xiàn)電機無位置傳感器控制;

正弦驅(qū)動：這種驅(qū)動方式可以改善電機運行效果，使輸出力矩均勻，但實現(xiàn)過程相對復(fù)雜。這種方法又有SPWM和SVPWM(空間矢量PWM)兩種方式，SVPWM的效果好于SPWM。

300W直流無刷電機驅(qū)動方案

使用STM32G431微控制器做為主控芯片，STSPIN32G4 高性能半橋門驅(qū)動器做為電機驅(qū)動。STSPIN32G4使用9x9mm VFQFPN封裝，具有豐富可編程功能，可實現(xiàn)電流傳感，每個功率MOSFET的漏源極電壓傳感，以及過流保護，是做電機完全集成控制的解決方案。

外部接口

板子使用標(biāo)準(zhǔn)的Arduino連接器接口，能夠與擴展板(如MEMS傳感器或藍(lán)牙收發(fā)器)進行組合，CAN總線的配置允許與主或從模塊進行互連，可以構(gòu)建復(fù)雜的運動控制系統(tǒng)。板載ST-LINK/V2編程器方便進行固件的調(diào)試。

應(yīng)用范圍

方案支持配置為三分流或單分流，支持無傳感器和基于傳感器的控制算法。

可應(yīng)用于工業(yè)和家庭自動化，家用電器，如吸塵器、烘干機和清潔機器人，伺服驅(qū)動和電動自行車，電動和園藝工具，泵與風(fēng)機，無人機和航模。

技術(shù)參數(shù)

• 32位ARM Cortex -M4 MCU+FPU

• 時鐘頻率高達(dá)170MHz

• 用于三角函數(shù)的CORDIC數(shù)學(xué)硬件加速器

• 128kB Flash內(nèi)存，專有代碼讀出保護

• 32kB SRAM內(nèi)存與硬件奇偶校驗

• 兩個先進的定時器電機控制，16位，多達(dá)六個PWM通道

• 八個通用定時器

• 兩個adc 12位分辨率(多達(dá)19個通道)，轉(zhuǎn)換速率為4Msps

• 4個12位DAC通道

• 全套接口(I(2)C, SPI, UART, CAN)

• 3.3V LDO線性穩(wěn)壓器，最高150mA

• 低靜態(tài)線性穩(wěn)壓器的MCU電源在待機模式

• 具有全套保護功能的監(jiān)控機制，熱停機、短路和過載保護

• 75V額定柵極驅(qū)動器，1A接收器/源電流和嵌入式自舉二極管

• 每個功率MOSFET的漏源極電壓傳感

• 輸入母線電壓從10V到75V，配有專用監(jiān)控

• 功率級基于STL110N10F7功率MOSFET，輸出電流高達(dá)20Arms(安裝散熱器)，并保護過流條件

• 三分流或單分流配置電流傳感

• 數(shù)字霍爾傳感器和正交再編碼輸入

• ST-LINK/V2編程器和調(diào)試器

• Arduino UNO連接器

• 易于使用CAN總線

• 用于功率級溫度監(jiān)測的NTC傳感器

參考設(shè)計資料

原理圖：

Gerber文件：

BOM文件：

資料下載：

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