STMicroelectronics EVLDRIVE101-HPD Reference Design Board

Zehaztapenak
- Sarrerako bolumenatage: 18 V-tik 52 V-ra nominala
- Irteerako korrontea: 21.15 A gailurra, 15 A rms jarraitua
- Irteera potentzia: Etengabeko 750 W
Produktuaren informazioa
Segurtasun-neurriak
Abisua: Arbeleko osagai batzuk tenperatura arriskutsuak irits daitezke funtzionatzen duten bitartean. Jarraitu neurri hauek:
- Ez ukitu osagaiak edo berogailua.
- Ez estali taula.
- Saihestu berotzen denean kea askatzen duten material sukoiekin kontaktua.
- Eragiketa egin ondoren, utzi taula hozten ukitu aurretik.
Hardware eta software eskakizunak
Taula erabiltzeko, behar izango duzu:
- Windows ordenagailu bat
- STLINK araztaile/programatzaile bat STM32rako edo baliokiderako
- Firmwarea adibidezampMCSDK 6.2 edo handiagoarekin sortutako fitxategia
- Irteera bolumeneko elikadura-iturri battage 18 V eta 52 V artean
- Eskuilarik gabeko motor trifasiko bat elikadura-iturriarekin eta plakarekin bateragarriatage barrutiak
Produktuak erabiltzeko jarraibideak
Hasteko
- Konektatu eskuilarik gabeko motorren faseak J1, J2 eta J3-rekin.
- Hornitu energia J5 (positibo) eta J6 (lurraren bidez).
- Deskargatu konpilatutako kodea SWD interfazearen bidez STLINK programatzailea J7-ra konektatuz.
- MCU programatzeko, hornitu kontrol-zirkuituak J5-ko 8. pina lurrera laburtuz.
Hardwarearen deskribapena eta konfigurazioa
Taularen zehaztapenak jarraian zerrendatzen dira:
| Parametroa | Balioa |
|---|---|
| Sarrerako bolumenatage | 18 V-tik 52 V-ra nominala |
| Irteerako korrontea | Gailurra: 21.15 A, Etengabea: 15 A rms |
| Irteerako potentzia | Etengabea: 750 W |
Ohiko galderak
- G: Zer egin behar dut funtzionatzen ari den bitartean taula beroegi egiten badu?
A: Taula tenperatura arriskutsuetara iristen bada, utzi funtzionamendua berehala eta utzi hozten ukitu aurretik. - G: Erabili al dezaket irteera bolumeneko elikadura-iturri battage 18 V baino txikiagoa?
A: Zehaztutako bolumenaren barruan elikadura-iturri bat erabiltzea gomendatzen datagE sorta (18 V-tik 52 V-ra) errendimendu eta segurtasun ezin hobea lortzeko.
UM3257
Erabiltzailearen eskuliburua
STDRIVE101-n oinarritutako EVLDRIVE101-HPD erreferentziazko diseinu trinkoarekin hasi, korronte handiko eta eskuilarik gabeko motordun erremintetarako
Sarrera
EVLDRIVE101-HPD inbertsore trifasiko oso trinkoa da, eskuilarik gabeko motorretarako, STDRIVE101 gailuan oinarritutako STM32G071KB mikrokontrolagailuarekin batera. Plaka erabiltzeko prest eta irtenbide malgua da, irteera-korronte handiak behar dituzten bateriaz elikatzen diren aplikazio trifasikoetarako.
Hiru shunt eta shunt bakarreko topologiak ezartzen ditu eta ezaugarri hauek ditu:
- Vol. operatiboatage 18 V-tik 52 V-ra
- Irteera-korrontea 15 Arms arte
- Kontsumo baxuko modua bateriaren hornidura moztuz kontrolari stage
- Erreferentzia erregulagarria duen korronte-mugatzailea
- VDS monitorizazioa, undervoltagBlokeoa, gainkorrontea eta potentziaren alderantzizko polarizazioaren aurkako babesatage irteerak
- Back-EMF (BEMF) sentsore-zirkuituak
- Sarrerako konektorea kodetzailea edo Hall-efektuan oinarritutako sentsoreetarako
- Bus voltage monitorizazioa eta tenperaturaren jarraipena
- 5 ordezko GPIO
- SWD arazketa interfazea eta zuzeneko firmware eguneratzea UART (DFU) bidez

Segurtasun neurriak
Abisua: Arbelean muntatutako osagai batzuk tenperatura arriskutsuak irits daitezke funtzionatzen ari diren bitartean.
Taula erabiltzean, jarraitu neurri hauek:
- Ez ukitu osagaiak edo berogailua.
- Ez estali taula.
- Ez jarri taula material sukoiekin edo berotzean kea askatzen duten materialekin kontaktuan.
- Eragiketa egin ondoren, utzi taula hozten ukitu aurretik.
Hardware eta software eskakizunak
Plaka erabiltzeko, software eta hardware hauek behar dira:
- Windows ordenagailu bat
- STLINK araztaile/programatzaile bat STM32rako edo baliokiderako
- 6 urratseko edo FOC firmwarea adibidezampMCSDK 6.2 edo handiagoarekin sortutako fitxategia. Kodea sortzeko, taularen deskribapena (JSON file) MSDK Workbench GUI-n inportatu behar da, dagoeneko ez badago, Board Manager-en bidez, MSDK Workbench-en erabiltzailearen eskuliburuan adierazten den moduan. Arbelaren deskribapena hemendik deskargatu daiteke web EVLDRIVE101-HPDren orrialdea
- IAR Embedded Workbench for Arm (IAR-EWARM), Keil® mikrokontrolagailuen garapen kit (MDK-ARM-STM32) eta STM32CubeIDE (STM32CubeIDE) artean aukeratutako IDE bat.
- Irteera bolumeneko elikadura-iturri battage 18 V eta 52 V artean
- Korronteari eta bolumenari egokitzen zaion eskuilarik gabeko motor trifasikoatagElikatze-iturri eta plakaren barrutiak
Hasteko
Zure proiektua arbelarekin hasteko:
- Konektatu eskuilarik gabeko motorren faseak J1, J2 eta J3ra
- Hornitu taula J5 (positibo) eta J6 (lurrean) bidez
- Deskargatu konpilatutako kodea SWD interfazearen bidez, STLINK programatzailea J7-ra konektatuz (STDC14 konektorea)
Oharra:
MCU programatzeko, kontrol-zirkuituak hornitu behar dira J5-ren 8. pina lurrera laburtuz (hau da, etengailua itxita). Ikus 4.6 Atala Piztu/desaktibatu zirkuituak xehetasun gehiagorako.
Hardwarearen deskribapena eta konfigurazioa
Taulan 1. taulan ageri dira eta 2. irudiak plakaren konektoreen posizioa erakusten du.
1. taula. EVLDRIVE101-HPD zehaztapenak
| Parametroa | Balioa | |
| Sarrerako bolumenatage | Nominala | 18 V-tik 52 V-ra |
| Irteerako korrontea | Gailurra | 21.15 A |
| Etengabea (1) | 15 A rms | |
| Irteerako potentzia | Etengabea (1) | 750 W |
Benetako etengabeko korronte giro-tenperaturaren eta xahutze termikoaren arabera mugatu daiteke.

2. taulan J8 konektoreetan mapatutako MCU GPIOak zerrendatzen dira.
2. taula. J8 pinouts
| Konektorea | Pin | Seinalea | Oharrak |
| J8 | 1 | 5 V | 5 V-ko hornidura |
| 2 | 3.3 V | 3.3 V-ko hornidura | |
| 3 | Lurra | ||
| 4 | Lurra | ||
| 5 | Sarrera aktibatzeko etengailua | Konektatu lurrera kontrol-zirkuitua hornitzeko | |
| 6 | Ez dago konektatuta | ||
| 7 | PA6 | Aukerako potentziometroaren sarrera 1 (ADC kanala 6) | |
| 8 | PA12 | Korronte mugatzailea konparagailu irteera |
| Konektorea | Pin | Seinalea | Oharrak |
| J8 | 9 | PB2 | Aukerako potentziometroaren sarrera 2 (ADC kanala 10) |
| 10 | PB4 | Korronte mugatzailearen erreferentzia | |
| 11 | PB8 | GPIO erreserbatua mantentzeko zirkuiturako | |
| 12 | PB9 | ||
| 13 | PB7 | USART_RX | |
| 14 | PB6 | USART_TX |
Funtzionamendu moduak
- EVLDRIVE101-HPD-k FOC eta 6 urratseko algoritmoak onartzen ditu, sentsorerik gabekoak eta zentsuratuak.
- Algoritmoaren arabera, plakaren hardware konfigurazioa 3. taulan adierazitako moduan eta 3. irudian ageri den moduan aldatu behar da.
3. taula. EVLDRIVE101-HPD konfigurazioa
| Funtzionamendu modua | Hardware aldaketak |
| FOC Hiru shunt | Lehenetsia: ez da aldaketarik behar |
| FOC shunt bakarra |
|
| 6-URRATSA Sentsorerik gabeko liburukiatage-modua |
|
| 6-URRATSA Hall-sentsoreak Voltage-modua | Lehenetsia: ez da aldaketarik behar |
| 6-URRATSA Hall-sentsoreak Korronte-modua |
|

Korronteen detekzioa
Plakak hiru shunt-erresistentzia muntatzen ditu motorraren faseetara doan korrontea hautemateko. Erresistentzia bakoitza batekin konektatuta dago ampSeinalearen baldintzapenerako zalifikatzailea, sentitutako balioa ADCra helarazi aurretik. Iragazte-parametroak eta irabazi-faktorea alda daitezke R59, R64, R69 eta C38, C39, C40-i esker.
STDRIVE101-k konparagailu bat integratzen du gehiegizko korronte (OC) detektatzeko: bere esku-hartzea R4, R5, R6 eta R7-ren balioa aldatuz ezartzen da (ikus 4. irudia) ekuazioaren arabera. (1).

1. ekuazioa

Non
Rnet = RR54 = RR64 = RR74
VREF = 0.505V
Atalase lehenetsia 25.5 A-n ezartzen da.
Hall-efektuko sentsoreak eta kodetzailearen konektorea
Plakak Hall-efektuko sentsore edo kodetzaile digitalak dituzten motorrak plakarekin konektatzeko aukera ematen du J4 konektorearen bidez.
Konektoreak:
- Pull-up erresistentziak (R44, R45, R46) drainatze irekiko eta kolektore irekiko interfazeetarako. Beti gomendatzen da pull-up erresistentzia kentzea push-pull irteeren kasuan (ikus 5. irudia)
- 5 V-ko hornidura bolumenak sortutakoatagtaulan integratutako erregulatzailea
4. taula. J4 pinout
| Pin | Kodetzailea | Hall-efektuko sentsorea |
| 1 | A+ | Aretoa 1 |
| 2 | B+ | Aretoa 2 |
| 3 | Z | Aretoa 3 |
| 4 | Kodegailuaren elikadura-hornidura | Sentsoreen elikatze iturria |
| 5 | Lurra | Lurra |

BEMF sentsore sarea
6. Irudian ikusten den bezala, plakak BEMF sentsore sare bat integratzen du sentsorerik gabeko gidatzeko modua 6 urratseko algoritmo batekin. Fasea voltage VOUT ekuazioaren arabera banatzen da. (2) ADC bihurketa baino lehen.
2. ekuazioa

Oharra:
- Gomendatzen da VADC ez dela VDD gainditzen GPIO kalteak saihesteko.
- Bestalde, erabiltzaileak jakin behar du VADC / VOUT erlazioa behar baino askoz txikiagoa ezartzeak, BEMF seinalea baxuegia izan daitekeela eta kontrola ez dela behar bezain sendoa. Gomendatutako balioa hau da:


Korronte-mugatzailea
- Plakak korronte-mugatzaile bat integratzen du, 6 urratseko algoritmo batekin korronte gidatzeko modua eta Hall sentsoredun motorrak ahalbidetzeko. Plaka shunt bakarreko topologian konfiguratzea amplifikatutako korronte seinalea iragazitako PWM seinale batek sortutako erreferentziarekin (PB4) alderatzen da. Eskema 4.5 atalean agertzen da.
- Uneko mugatze funtzioa ez dago erabilgarri 6 urratseko sentsorerik gabeko gidatzeko moduarekin.

Piztu/desaktibatu zirkuituak
- J5-ko 8. pinaren eta lurraren (J3-ko 8. pinaren) artean kokatutako kanpoko etengailu batek kontrol-zirkuitua bateriarekin konektatu eta deskonektatzeko aukera ematen du, lasaitasun-kontsumoa ahalik eta maila baxuenera murriztuz.
- 8. irudiko eskemak pizteko abiarazte-zirkuitua erakusten du. Piztean, Q1 PMOS irekita dago eta bateria kontrol-zirkuitutik deskonektatzen da. Etengailua ixtean, Q1 PMOS-aren atea baxua behartzen da bateria kontrol-zirkuituetara konektatuz.

Bizirik mantentzeko zirkuitua
- Q1 PMOS-ek bateria STM32G071KB-ra konektatu bezain laster, MCU-k Q1 PMOS itxita mantentzen du Q2 NMOS erabiliz. Izan ere, MCU bultzatutako etengailu gisa jokatzen du kanpoko abiarazlearen etengailuaren paraleloan.
- Modu honetan, firmwareak bateriaren eta kontrol-zirkuituriaren arteko konexioaren kontrola hartzen du, kodeari itzalketa seguru bat egiteko aukera emanez, adibidez.ample, motorra frenatzen.
- Gomendagarria da GPIO irteera kontrolatzen duen Q2 atea (PB8) ezartzea MCU hasierako hasieran.
- Kanpoko abiaraztearen egoera detektatzea
- Zirkuitu dedikatu batek kanpoko etengailuaren benetako egoera kontrolatzeko aukera ematen du.
- Monitorizazio GPIO (PB5) etengailura konektatuta dago D13 diodoaren bidez. Etengailua itxita dagoen bitartean, GPIO baxua behartzen du D13 bidez. Etengailua askatuz gero, D13 itzali egiten da eta GPIO altuera itzultzen da tira-erresistentzia bati esker.
- MCUak etengailuaren irekiera detektatzen duenean, motorraren balazta eta gelditze prozedura hasten da.
Potentziatik alderantzizko alborapenaren aurkako babesatage irteerak
- 6. ataleko diagrama eskematikoan erakusten den bezala, bateria beti konektatzen da potentzia stage Q1 PMOS etengailuak kontrol-zirkuituak konektatu eta deskonektatzen dituen bitartean. Modu honetan, liburukiantagboterearen e stagIrteerak (VOUT) kontrol logikaren hornidura (VM) baino handiagoak izan daitezke atea gidatzeko zirkuituaren AMR muga hausten dutenak: VOUT, max = VM + 2 V.
- Gailua egoera horretatik babestuta dago irteera bakoitzaren eta VM horniduraren arteko diodoen bidez (D1, D2, D3 eta D4).
Materialen faktura
5. taula. EVLDRIVE101-HPD material-faktura
| Elementua | Kot | Erref. | Zatia/balioa | Deskribapena | Fabrikazioa. | Eskaera kodea |
| 1 | 5 | CI,C2,C38,C39,C40 | NM | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 2 | 7 | C3,C19,C21,C 23,C28,C34,C4 1 | 100 nF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 3 | 5 | C4,C26, C35,C36,C37 | 1n | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 4 | 2 | C5,C27 | 10n | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 5 | 2 | C6,C17 | 1uF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 6 | 1 | C7 | 100n | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 7 | 1 | C8 | 220 nF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 8 | 1 | C9 | 4.7uF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 9 | 5 | C10,C11,C12,C 20,C22 | 1uF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 10 | 3 | C13,C14,C15 | NM | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 11 | 1 | C16 | 470 nF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 12 | 1 | C18 | 2.2uF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 13 | 1 | C24 | 4.7 u | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 14 | 1 | C25 | 220n | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 15 | 3 | C29,C30,C31 | 2.2 nF | SMT zeramikazko kondentsadorea | ||
| 16 | 2 | C32,C33 | 220 u | Zulo bidezko aluminioa aukeratu. kondentsadorea | Panasonic | ECA2AM221 |
| 17 | 6 | D1,D2,D3,D4,D 12,D13 | 1N4148WS | Seinale txikia aldatzeko diodo azkarra | Vishay | 1N4148WS-E3-08 / -E3-18 edo baliokidea |
| 18 | 6 | D5,D6,D7,D8,D 9,D10 | BAT30 | Seinale txikia Schottky diodoa | STMicroelectronics | BAT30KFILM |
| 19 | 1 | D11 | BZT585B12T | SMD zehaztasun Zener diodoa | Diodoak Incorporated | BZT585B12T edo baliokidea |
| 20 | 5 | J1,J2,J3,J5,J6 | pad200zulo118_11 | |||
| 21 | 1 | J4 | ZIRTA 1×5 | Tira-konektorea 5 polo, 2.54 mm | ||
| 22 | 1 | J7 | STDC14 | Konektorearen goiburua SMD 14POS 1.27 mm | Samtec | FTSH-107-01-L-DV-KA |
| Elementua | Kot | Erref. | Zatia/balioa | Deskribapena | Manufaktura. | Eskaera kodea |
| 23 | 1 | J8 | ZIRTA 2×7 | Tira-konektorea 7×2 polo, 1.27 mm | NP | |
| 24 | 1 | L1 | 47uH | Induktorea, blindatua, 47 uH, 580 mA, SMD | Wurth Elektronik | 744031470 |
| 25 | 2 | NTC1, NTC2 | 10k | NTC termistorea | Vishay | NTCS0603E3103FMT |
| 26 | 1 | Q1 | STN3P6F6 | P kanala -60 V,
0.13 Ohm, -3 A StripFET F6 potentzia MOSFET |
STMicroelectronics Diodes Incorporated | STNP6F6 DMP6023LE-13 |
| 27 | 1 | Q2 | 2N7002 | N kanaleko 60 V, 7.5 Ohm MOSFET | Diodes Inc. | 2N7002 edo baliokidea |
| 28 | 2 | R1,R43 | 39k | SMT erresistentzia | ||
| 29 | 4 | R2,R36,R37,R 38 | 100k | SMT erresistentzia | ||
| 30 | 1 | R3 | 22k | SMT erresistentzia | ||
| 31 | 1 | R4 | 7.32k | SMT erresistentzia | ||
| 32 | 3 | R5, R6, R7 | 3.3k | SMT erresistentzia | ||
| 33 | 5 | R8,R59,R64,R 69,R71 | 10k | SMT erresistentzia | ||
| 34 | 6 | R9,R11,R13,R1 5,R17,R19 | 100 | SMT erresistentzia | ||
| 35 | 6 | R10,R12,R14, R16,R18,R20 | 39 | SMT erresistentzia | ||
| 36 | 3 | R21, R22, R23 | 0.01 | SMT erresistentzia | Bourns | CRA2512-FZ-R010ELF |
| 37 | 3 | R24, R27, R30 | 68k | SMT erresistentzia | ||
| 38 | 3 | R25, R28, R31 | 4.3k | SMT erresistentzia | ||
| 39 | 3 | R26, R29, R32 | NM | SMT erresistentzia | ||
| 4 | 3 | R33, R34, R35 | 10 R | SMT erresistentzia | ||
| 41 | 2 | R39,R40 | 150k | SMT erresistentzia | ||
| 42 | 1 | R41 | 30k | SMT erresistentzia | ||
| 43 | 1 | R42 | 100k | SMT erresistentzia | ||
| 44 | 6 | R44,R45,R46, R47,R48,R49 | 1k | SMT erresistentzia | ||
| 45 | 2 | R51,R53 | 910 | SMT erresistentzia | ||
| 46 | 1 | R54 | 91k | SMT erresistentzia | ||
| 47 | 1 | R55 | 5.6k | SMT erresistentzia | ||
| 48 | 3 | R56, R61, R66 | 20k | SMT erresistentzia | ||
| 49 | 6 | R57,R58,R62, R63,R67,R68 | 1.4k | SMT erresistentzia | ||
| 50 | 3 | R60, R65, R70 | 0R | SMT erresistentzia | ||
| 51 | 2 | SB1,SB2 | SOLDER_JUMPER1x3 | Jertsea | ||
| 52 | 6 | TP1,TP2,TP3,T P4,TP5,TP6 | TP-Pad diam1_5mm | Proba-puntua – 1.5 mm-ko diametroa duen pad |
| Elementua | Kot | Erref. | Zatia/balioa | Deskribapena | Manufaktura. | Eskaera kodea |
| 53 | 1 | U1 |
STM32G071KBT3 |
Mikrokontrolagailua Arm Cortex-M0+ MCU, 128 KB
flash, 36 KB RAM, 64 MHz CPU |
STMicroelectronics | STM32G071KBT3 |
| 54 | 1 | U2 | STDRIVE101 | Ate-gidari trifasikoa | STMicroelectronics | STDRIVE101 |
| 55 | 6 | U3,U4,U5,U6,U 7,U8 | STL220N6F7 | N kanala 60 V, 1.2 mO tip., 120 A StripFET F7 potentzia MOSFET | STMicroelectronics | STL220N6F7 |
| 56 | 1 | U9 | L7983PU50R | 60 V 300 mA
beheranzko kommutazio-erreguladore sinkronoa |
STMicroelectronics | L7983PU50R |
| 57 | 1 | U10 | LDL112PU33R | 1.2 Eten-korronte baxua LDO | STMicroelectronics | LDL112PU33R |
| 58 | 4 | U11,U12,U13,U14 | TSV991ILT | Banda zabaleko (20 MHz) errailetik errail sarrera/irteera 5 V CMOS op amp | STMicroelectronics | TSV991ILT |
| 59 | 1 | Y1 | NM | Kristala 32.768 kHz 12.5 PF SMD | NDK | NX3215SA-32.768K- STD-MUA-8 |
| 60 | 1 | Jumper 2 zutoin 1.27 mm | Wurth Elektromik | 622002115121 |
Diagrama eskematikoa

11. Irudia EVLDRIVE101-HPD eskema: elikadura-iturri bihurtzea

12. Irudia EVLDRIVE101-HPD eskema: sarrerak eta irteerak

Berrikuspen historia
6. taula. Dokumentuen berrikuspenaren historia
| Data | Bertsioa | Aldaketak |
| Abenduak 11-2023 | 1 | Hasierako kaleratzea. |
OHAR GARRANTZITSUA - IRAKURRI ARRETA
- STMicroelectronics NV eta bere filialek ("ST") eskubidea dute aldaketak, zuzenketak, hobekuntzak, aldaketak eta hobekuntzak egiteko ST produktuetan eta/edo dokumentu honetan edozein unetan jakinarazi gabe. Erosleek eskaerak egin aurretik ST produktuei buruzko azken informazio garrantzitsua eskuratu behar dute. ST produktuak eskaera onartzeko unean indarrean dauden STren salmenta-baldintzen arabera saltzen dira.
- Erosleak dira ST produktuen aukeraketa, aukeraketa eta erabileraren erantzule bakarrak eta STek ez du bere gain hartzen aplikazioen laguntzaren edo erosleen produktuen diseinuaren erantzukizunik.
- STek ez du baimenik, espresuki edo inplizituki, jabetza intelektualeko eskubiderik ematen.
- ST produktuen birsalmentak hemen azaltzen den informazioaz bestelako xedapenak dituztenak baliogabetuko ditu STek produktu horrengatik emandako edozein berme.
- ST eta ST logotipoa ST-ren marka komertzialak dira. ST markei buruzko informazio gehiago lortzeko, jo www.st.com/trademarks. Gainerako produktu edo zerbitzu-izen guztiak dagozkien jabeen jabetzakoak dira.
- Dokumentu honetako informazioak dokumentu honen aurreko edozein bertsiotan emandako informazioa ordezkatzen eta ordezkatzen du.
- © 2023 STMicroelectronics - Eskubide guztiak erreserbatuta
UM3257 - 1. bertsioa
Dokumentuak / Baliabideak
![]() |
STMicroelectronics EVLDRIVE101-HPD Reference Design Board [pdfErabiltzailearen eskuliburua EVLDRIVE101-HPD Erreferentzia Diseinu Taula, EVLDRIVE101-HPD, Erreferentzia Diseinu Taula, Diseinu Taula, Taula |





