STMicroelectronics Motor Driver IC STSPIN32G4TR, FPN, 64-Pin, 20mA, 4 V, BLDC, Halbbrücke

Der STSPIN32G4 ist ein hochintegrierter und flexibler Motorsteuerer für den Antrieb von 3-Phasen-Bürstenlosen Motoren, der Designern hilft, den am besten geeigneten Fahrmodus zu wählen und die PCB-Fläche und die Gesamtzahl der Materialien zu reduzieren. Er verfügt über einen Dreifach-Halbbrücken-Gate-Treiber, der Leistungs-MOSFETs mit einer Strombelastbarkeit von 1 A (Senke und Quelle) betreiben kann. Drei Bootstrap-Dioden sind ebenfalls integriert. Die Hoch- und Niederspannungs-Schalter derselben Halbbrücke können dank einer integrierten Verriegelungsfunktion nicht gleichzeitig hoch angesteuert werden. Eine zusätzliche Schutzfunktion ist der Hardware-VDS-Überwachungsschaltkreis, der jeden der sechs externen MOSFETs ständig überwacht und bei Erkennung einer Überspannung über einen von ihnen alle Gate-Treiberausgänge abschaltet. Die Überspannungsschwelle wird über einen speziellen SCREF-Stift eingestellt. Das Gerät ist vollständig selbstversorgend dank einer integrierten flexiblen Stromüberwachungsstruktur, die in der Lage ist, alle erforderlichen Versorgungen zu erzeugen, beginnend mit der Motorversorgungsspannung, VM; die einzige, die von außen bereitgestellt wird. Ein integrierter programmierbarer Abwärtsregler mit integriertem Leistungs-MOSFET erzeugt die Versorgungsspannung für die Gate-Treiber aus der Motorspannung VM. Vier verschiedene VCC-Ausgangswerte können über ein dediziertes Konfigurationsregister ausgewählt werden, 8 V (Standardwert), 10 V, 12 V und 15 V. Ein interner hochpräziser LDO-Low-Dropout-Linearregler (LDO) wird verwendet, um die 3,3-V-Versorgung (VREG3V3) aus der REGIN-Eingangsspannung zu erzeugen. Die 3,3-V-Ausgangsspannung versorgt sowohl die Gate-Treiberlogik als auch den Mikrocontroller. Es ist gegen Kurzschluss-, Überlast- und Unterspannungsbedingungen geschützt. Sowohl der Abwärtsregler als auch der LDO-Regler können umgangen werden, um extern VCC- und VREG3V3-Versorgungen bereitzustellen.

Ein zusätzlicher sehr niedriger Ruhestromregler wird verwendet, wenn sich der STSPIN32G4 im Standby-Modus befindet, wodurch der Gesamtstromverbrauch auf typisch 15 μA gesenkt werden kann. Der integrierte MCU (STM32G431VBx3) basiert auf dem leistungsstarken 32-Bit-ARM® Cortex®-M4-Kern, der mit einer Frequenz von bis zu 170 MHz arbeitet und über eine einzelne Präzisions-Gleitkomma-Einheit (FPU), einen vollständigen Satz von DSP-Anweisungen (Digital Signal Processing) und eine Speicherschutzeinheit (MPU) verfügt, die die Sicherheit der Anwendung erhöht. Dieser Mikrocontroller ist die gängige Wahl für fortschrittliche Motorsteuerungsanwendungen dank des sehr reichen und spezifischen Satzes von Funktionen wie: zwei schnelle 12-Bit-ADCs (4 Msps), vier Komparatoren, drei Operationsverstärker, vier DAC-Kanäle (2 externe und 2 interne), ein interner Spannungsreferenzpuffer, ein Universal-32-Bit-Zeitgeber, zwei 16-Bit-PWM-Zeitgeber für Motorsteuerung, sieben Universal-16-Bit-Zeitgeber, ein 16-Bit-Niedrigstrom-Zeitgeber. Es integriert auch Hochgeschwindigkeits-Speicher (128 KB Flash-Speicher und 32 KB SRAM) mit mehreren Schutzmechanismen, bis zu 40 verfügbaren GPIOs, mathematische/arithmetische Funktionsbeschleunigungs-Peripheriegeräte (CORDIC für trigonometrische Funktionen und FMAC-Einheit für Filterfunktionen), Haupterschnittstellen (I2C, SPI, UART und CAN), einen umfassenden Satz von Stromsparmodi und einen unabhängigen analogen Versorgungseingang für ADCs, DACs, Operationsverstärker und Komparatoren.

Ein solcher feature-rich Mikrocontroller ermöglicht den Betrieb von sehr leistungsstarken Motorsteuerungsalgorithmen und bietet eine beispiellose Flexibilität bei der Auswahl der besten Steuerauswahl selbst für die anspruchsvollsten Bewegungssteuerungsanwendungen. Anwender können den STSPIN32G4 so programmieren, dass er sensorenlose oder sensorengesteuerte Field Oriented Control (FOC) mit einem, zwei oder drei Shunts, fortgeschritteneren Positions- oder Drehmomentkontrollalgorithmen oder einem traditionelleren Sechsstufen-Steuermodus ausführt. Der STSPIN32G4 verfügt außerdem über den vollständigen Satz von Schutzvorrichtungen und einen erweiterten Temperaturbereich (-40 °C bis +125 °C), der einen stabilen Betrieb selbst in den anspruchsvollsten industriellen Anwendungen garantiert. Sowohl SWD- als auch JTAG-Schnittstellen sind für die Mikrocontroller-Firmwareprogrammierung und -Debugging vorgesehen. Schließlich können mit einem zusätzlichen externen Dreiphasentreiber (z. B. dem STDRIVE101) zwei unabhängige 3-phasige BLDC-Motoren effizient vom STSPIN32G4 angetrieben werden, was eine beispiellose BOM-Einsparung und Anwendungsoptimierung bietet.

• Motorversorgungsspannung von 5,5 V bis 75 V


• Dreiphasige Gate-Treiber:

1 A Ablagerungs-/Quellstromkapazität
VDS-Überwachung des Leistungsstufen-MOSFETs
Integrierte Bootstrap-Dioden
I2C-zugängliche Konfigurations- und Statusregister für optimale Anwendungsanpassung
Verhinderung von Kreuzleitungen

• STM32G431 Mikrocontroller mit 32-Bit ARM® Cortex®-M4 MCU+FPU-Kern:

Bis zu 170 MHz Taktfrequenz
Mathematischer CORDIC-Hardware-Beschleuniger für trigonometrische Funktionen
128 KB Flash-Speicher mit proprietärem Code-Lese-Schutz (PCROP), sicherer Speicherbereich, 1 KB OTP
32 KB SRAM-Speicher mit HW-Paritätsprüfung
2 x erweiterte Zeiten für Motorsteuerung, 16-Bit mit bis zu 6 x PWM-Kanälen
8 x Universal-Zeitgeber
2 x ADCs 12-Bit-Auflösung (bis zu 19 Kanäle) mit 4 Msps Umwandlungsrate
4 x 12-Bit-DAC-Kanäle
4 x ultraschnelle Rail-to-Rail-Komparatoren
3 x Rail-to-Rail-Operationsverstärker, auch verwendbar im PGA-Modus
Interne Spannungsreferenz mit hoher Präzision
Bis zu 40 GPIOs
Vollständiger Satz von Schnittstellen: I2C, SPI, UART und CAN

• Selbstversorgung dank integrierter flexibler Stromüberwachung

VCC-Abwärtswandler bis zu 200 mA, mit programmierbarem Ausgang und integriertem MOSFET
3,3-V-LDO-Linearregler bis zu 150 mA
Niedriger linearer Ruhestromregler für die MCU-Versorgung im Standby
Vollständiger Satz von Schutzfunktionen: thermische Abschaltung, Kurzschluss, Überlast und UVLO

• Möglichkeit, 2 Motoren gleichzeitig von derselben MCU zu steuern


• Ständer