基于STSPIN32F0A的伺服無刷馬達(dá)控制方案

本方案是一個基于STSPIN32F0A高集成芯片的伺服無刷馬達(dá)控制方案，具有一個強大的功率級，模擬電路采用電流感應(yīng)和過流保護，Cortex-M0 MCU用于閉環(huán)定位功能的電機磁場矢量控制(FOC)，PCB大小40mm x 40mm。

方案特點

方案控制芯片STSPIN32F0A提供了適用于不同驅(qū)動模式的三相BLDC電機驅(qū)動方案。該器件有三個半橋式柵極驅(qū)動，電流容量為600mA(灌電流和拉電流)，能夠驅(qū)動功率MOSFETs。由于集成的互鎖功能，不能同時打開同一半橋的高、低側(cè)開關(guān)。

器件內(nèi)部的3.3V DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器可為MCU和外部元件供電，而其內(nèi)部的LDO線性穩(wěn)壓器則可為柵極驅(qū)動器供電。

STSPIN32F0A集成了一個MCU(STM32F031C6)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機磁場矢量控制(FOC)、6步無傳感器等其它先級的驅(qū)動算法。它還具有針對嵌入式閃存的寫入保護和讀出保護功能，以防止不必要的寫入和/或讀取。集成嵌入式引導(dǎo)裝載程序(Bootloader)，可以通過串口下載固件。

方案中的maxon EC-i 40馬達(dá)采用優(yōu)化的磁控電路，可提供很高的轉(zhuǎn)矩密度(torque density)和非常小的齒槽轉(zhuǎn)矩(Cogging Torque)。與maxon ENX 16 EASY 1024脈沖增量編碼器組合使用，maxon EC-i 40可提供出色的卡考行、魯棒性，適合高精密、高速的位置控制應(yīng)用。

通過關(guān)鍵元件優(yōu)化組合，該方案具有如下特點：

電壓：36V(常態(tài))、12V to 45V(全程)

最大電流：3A(直流)、3A(峰值)

RS485最大速率：20Mbps

RS485輸入電壓：±12V(差分)、7V to 12V(共模)

編碼器輸入：±7V(差分)、±7V(共模)

基于閉環(huán)定位功能的電機磁場矢量控制(FOC)

RS-485接口的MODBUS通信協(xié)議

芯齊齊BOM分析

方案元件總數(shù)115個。芯齊齊智能BOM數(shù)據(jù)顯示，STSPIN32F0A三相無刷電機控制器、STR485差分線路收發(fā)器、T1S14PHR降壓型開關(guān)問穩(wěn)壓器、L78L33ABUTR線性穩(wěn)壓器來自意法半導(dǎo)體，AM26LV32E線路接收器由TI供應(yīng)，其他元器件為通用產(chǎn)品。

STSPIN32F0A三相無刷電機控制器工作電壓范圍6.7V至45V，溫度范圍-40°C至+125°C，尺寸7x7mm2，采用49引腳QFN封裝。

STR485是低功耗差分線路收發(fā)器，用于半雙工模式下的標(biāo)準(zhǔn)rs485數(shù)據(jù)傳輸，可通過slr引腳可選擇兩種速度：20mbps高數(shù)據(jù)速率或250kbps慢數(shù)據(jù)速率，熱關(guān)斷電路會阻止驅(qū)動器輸出進入高阻態(tài)，從而防止由總線爭用或故障引起的功耗過大。

AM26LV32E是具有+/-15kV IEC ESD的低電壓高速四路差動線路接收器，由四路差分線路接收器和三態(tài)輸出組成。器件針對平衡總線傳輸進行了優(yōu)化，開關(guān)速率高達(dá)32MHz。三態(tài)輸出允許直接連接到總線組織系統(tǒng)。AM26LV32E具有內(nèi)部故障保護電路，可防止器件在接收器輸出端施加未知電壓信號。在開放式故障安全，短路故障安全和終止故障安全中，在相應(yīng)的輸出端產(chǎn)生高狀態(tài)。

ST1S14PHR是一款輸出電流高達(dá)3A的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器，5.5V-48V輸入, 工作頻率1MHz,采用HSOP-8封裝。

L78L33ABUTR線性穩(wěn)壓器輸出為3.3V/0.1A，ST-SOT-89封裝。

審核編輯：湯梓紅