EVSPIN32G4 (Nr. stoc RS 219-4217) este o placă demonstrativă bazată pe sistemul în capsulă STMicroelectronics STSPIN32G4 și pe MOSFET-urile de putere STL110N10F7. STSPIN32G4 integrează un driver de poartă triplu, în configurație jumătate de punte, de înaltă performanță, cu un set bogat de funcții programabile, împreună cu un microcontroler STM32G431 cu semnal mixt, într-o capsulă compactă VFQFPN de 9 x 9 mm. Suportul software și exemplele pentru această placă de evaluare pot fi implementate prin intermediul kitului STM32 Motor Control Software Development Kit (MCSDK).
STSPIN32G4
STSPIN32G4 (Nr. stoc RS 219-4241) este un controler înalt de integrat și flexibil, destinat acționării motoarelor trifazate fără perii (BLDC), având o tensiune de alimentare cuprinsă între 5,5V și 75V.
Acesta le oferă proiectanților posibilitatea de a alege metoda optimă de control și de a reduce atât suprafața ocupată pe placa PCB, cât și lista de materiale (BOM).
Microcontrolerul integrat (STM32G431VBx3) se bazează pe un nucleu ARM® Cortex®-M4 pe 32-biți, de înaltă performanță, care operează la o frecvență de până la 170 MHz și este echipat cu o unitate în virgulă mobilă (FPU), un set complet de instrucțiuni de procesare a semnalului digital DSP și o unitate de protecție a memoriei (MPU), contribuind astfel la creșterea securității aplicației.
Alte caracteristici importante includ două ADC-uri rapide pe 12-biți (4 Msps), patru comparatoare, trei amplificatoare operaționale, patru canale DAC și temporizatoare de uz general și PWM. Interfețele SWD și JTAG sunt disponibile pentru programare și depanare, iar dispozitivul acoperă o gamă extinsă de temperatură de operare, de la -40°C la +125°C.
În continuare, să aruncăm o privire asupra caracteristicilor remarcabile ale STSPIN32G4.
Drivere de poartă pentru motoare trifazate
Driverele STSPIN32G4 oferă:
- Capacitate de curent de 1A;
- Monitorizarea VDS a MOSFET-urilor etajului de putere;
- Diode de pornire integrate;
- Configurare prin interfață I2C și regiștri de stare pentru o adaptare optimă la aplicație;
- Protecție împotriva conducției încrucișate.
Microcontroler puternic, ARM® Cortex®-M4, pe 32-biți cu unitate în virgulă mobilă (FPU)
Microcontrolerul înalt integrat STM32G431 oferă:
- Frecvență de ceas de până la 170 MHz;
- Accelerator hardware CORDIC pentru funcții trigonometrice;
- Accelerator matematic FMAC (Filter Math Accelerator) pentru filtrare DSP (FIR și IIR);
- Memorie flash de 128 kB, cu protecție la citire (PCROP), zonă securizată și 1 kB OTP;
- 32 kB SRAM cu verificare hardware a parității;
- 2 × temporizatoare avansate pentru controlul motoarelor, pe 16-biți, cu până la 6 canale PWM;
- 8 × temporizatoare de uz general;
- 2 × ADC-uri pe 12-biți (până la 19 canale) rată de conversie de 4 Msps;
- 4 canale DAC pe 12-biți;
- 4 × comparatoare rail-to-rail ultra-rapide;
- 3 × amplificatoare operaționale rail-to-rail utilizabile și ca PGA;
- Referință internă de tensiune de înaltă precizie;
- Până la 40 de pini GPIO;
- Interfețe I2C, SPI, UART și CAN.
Notă: Diagrama bloc provine din fișa tehnică a microcontrolerului STM32G431RB și nu din documentația SiP‑ului STSPIN32G4; prin urmare interfețele de intrare/ ieșire pot fi diferite.
Management integrat al energiei, protecție și multe altele
Caracteristicile cheie suplimentare ale STSPIN32G4 SiP includ:
- Autoalimentare prin intermediul gestionării flexibile a energiei încorporate;
- Convertor coborâtor de tensiune VCC de până la 200 mA, cu ieșire programabilă și regulator liniar LDO MOSFET de 3,3V încorporat, până la 150 mA;
- Regulator liniar de repaus pentru alimentarea microcontrolerului în modul de așteptare (standby);
- Set complet de funcții de protecție: oprire termică, scurtcircuit, suprasarcină și sub tensiune (UVLO);
- Posibilitatea de a controla două motoare simultan cu același microcontroler;
- Mod de așteptare (standby) pentru consum redus de energie.

Figura 6: Regulatorul dedicat pentru modul standby furnizează un curent de până la 6 mA pentru microcontroler în starea low power
Aplicații
Aplicațiile tipice variază de la aparate electrocasnice, cum ar fi aspiratoarele și roboții de curățenie, la servomotoare, biciclete electrice, roboți industriali și drone. Datorită arhitecturii sale deosebit de flexibile, care include managementul energiei, un microcontroler de înaltă performanță și drivere de poartă integrate, STSPIN32G4 poate fi utilizat într-o gamă largă de aplicații.
EVSPIN32G4
Placa EVSPIN32G4 (Nr. stoc RS 219-4217) oferă următoarele caracteristici pentru evaluarea și prototiparea convenabilă a aplicațiilor de control al motoarelor:
- MOSFET-uri de putere STL110N10F7, curent de ieșire de până la 20A RMS și protecție la supracurent;
- Configurare în trei șunturi sau cu un singur șunt, compatibilă atât cu algoritmi de control fără senzori, cât și cu cei bazați pe senzori;
- Senzor NTC pentru monitorizarea treptei de putere;
- Intrări pentru senzor Hall digital și cuadratură;
- Transceiver CAN FD pentru dezvoltarea unor sisteme de control mai complexe;
- Conectori “shield” Arduino care permit conectarea la plăci de extensie, cum ar fi senzori MEMS, module Bluetooth și alte transceivere wireless;
- Programator ST-LINK/V2 integrat, care accelerează și simplifică depanarea firmware-ului microcontrolerului.
Detalii amplasare conectori pe placă
În figura 7 sunt vizibili conectorii de alimentare cu 2 pini și cei pentru fazele motorului cu 3 pini, precum și un radiator adecvat pentru tranzistoarele MOSFET STL110N10F7, montate pe partea inferioară a plăcii PCBA.
În Figura 8 se pot observa, în stânga tranzistoarelor MOSFET, rezistențele de șunt, care, împreună cu amplificatoarele operaționale (OPAMP) integrate în STSPIN32G4, pot fi utilizate pentru măsurarea curentului din înfășurările motorului. Manualul “Noțiuni introductive” descrie trei configurații posibile: două amplificatoare operaționale independente, trei amplificatoare operaționale independente și trei amplificatoare cu câștig programabil (PGA). Sunt incluse și detalii privind conversia de la configurația cu trei șunturi la cea cu un singur șunt, iar placa PCB include zone dedicate montării condensatoarelor de filtrare pe bucla de reacție a amplificatorului operațional.
În figura 9 este ilustrat conectorul Micro USB pentru programatorul integrat ST-LINK/V2, în apropierea căruia se află conectorii cu pini pentru JTAG/SWD al STSPIN32G4 și pentru interfața SWD a STLINK (rezervată).
Pe una dintre laturile plăcii (figura 10) se află un potențiometru pentru reglarea vitezei, un buton de resetare, două butoane pentru utilizator și LED-uri. În partea dreaptă a acestor elemente se găsește conectorul pentru senzorul/encoderul cu efect Hall.
De-a lungul laturii opuse a plăcii PCBA (figura 11) se află un conector cu pini care oferă acces la ieșirile DAC și la semnalul de monitorizare a tensiunii. Lângă acesta se pot observa conectorii mamă pentru conectare placă-la-placă, care fac parte din interfața de extensie Arduino.
Placa EVSPIN32G4 include și puncte de test suplimentare, care oferă acces la intrările și ieșirile amplificatoarelor operaționale – elemente utile în fazele de evaluare și dezvoltare. Informații detaliate, inclusiv formulele pentru măsurarea curentului, date despre senzorii de temperatură, semnificația pinilor, scheme și lista completă de materiale pot fi găsite în manualul “Noțiuni introductive”.
Suport software
Suportul software pentru STSPIN32G4 și placa de evaluare EVSPIN32G4 este oferit prin kitul de dezvoltare pentru software de control al motoarelor STM32 (Motor Control Software Development Kit). Acesta include biblioteca de firmware pentru motoare sincrone cu magneți permanenți (PMSM) cu control orientat pe câmp (FOC) și utilitarul STM32 Motor Control Workbench, care permite configurarea parametrilor bibliotecii de firmware FOC prin intermediul unei interfețe grafice (GUI).
STM32 Motor Control Workbench este un software pentru PC care reduce efortul de proiectare și timpul necesar pentru configurarea firmware-ului STM32 PMSM FOC. Utilizatorul generează un fișier de proiect prin intermediul GUI și inițializează biblioteca în funcție de cerințele aplicației. Anumite variabile ale algoritmului pot fi monitorizate și ajustate în timp real.
Caracteristicile cheie ale MCSDK includ:
- Control orientat pe câmp (FOC) simultan pentru unul sau două motoare;
- Profilare a motorului și reglare automată pentru o pornire rapidă a motoarelor necunoscute (one-touch tuning);
- Arhitectură de firmware simplificată bazată pe bibliotecile STM32Cube HAL/LL;
- Suport pentru topologii de măsurare a curentului cu un șunt, trei șunturi și senzori de curent izolați (ICS);
- Compatibilitate cu senzori de viteză/poziție (encoder și Hall) și funcționare fără senzori (observator de stare);
- Funcție de pornire din mers (start-on-the-fly) pentru ventilatoare;
- Controlul vitezei și al cuplului;
- Algoritmi specializați de control al motorului, precum cuplul maxim pe amper (MTPA), slăbirea fluxului magnetic, com pensarea anticipată (feed-forward) și pornirea din mers;
- Posibilitatea de personalizare completă și comunicare în timp real prin software-ul PC STM32 Motor Control Workbench.
Pentru dezvoltarea firmware-ului este necesar un computer cu sistem de operare Windows. Pe lângă MCSDK, trebuie instalat un mediu de dezvoltare integrat (IDE) și un compilator C. Acestea pot fi furnizate gratuit prin STM32CubeIDE, care este bazat pe cadrul Eclipse/CDT și pe lanțul de unelte GCC. Alternativ, MCSDK poate fi utilizat cu un IDE comercial, precum IAR Embedded Workbench for Arm sau Keil MDK.
STSPIN32G4 SiP oferă o soluție extrem de integrată pentru controlul motoarelor de curent continuu fără perii (BLDC), cu un grad ridicat de flexibilitate pentru aplicații industriale, datorită combinației dintre un microcontroler STM32 performant și bogat în funcții și drivere trifazate configurabile de poartă. În plus, suportul complet pentru dezvoltarea firmware-ului prin STM32CubeIDE și MCSDK contribuie la accelerarea procesului. Evaluarea rapidă și prototiparea sunt posibile datorită plăcii EVSPIN32G4.
Kitul de dezvoltare și componentele sale sunt disponibile prin Aurocon COMPEC, cu numerele de stoc menționate pe parcursul articolului. De asemenea, sunt disponibile numeroase alte kituri de dezvoltare cu microcontrolere, create pentru a facilita înțelegerea funcționării, evidențierea funcționalităților și dezvoltarea rapidă de aplicații. Pentru o ofertă completă accesați https://ro.rsdelivers.com/.
Kit de dezvoltare IoT Synaptics® Astra™ Machina™ cu processor Synaptics SL1620
Nr. stoc RS: 200-004 – Producător: Synaptics® Astra Machina – Cod de producător: 720-000277-01
Specificații
Marca | Synaptics® Astra Machina |
Nume kit | Synaptics SL1620 Embedded IoT Processor |
Clasificare | Kit de dezvoltare |
Procesor / Familie | SLI1620 / Synaptics Astra |
Procesoarele din seria Synaptics SL sunt sisteme pe cip (SoC) care dispun nativ de suport pentru AI, Linux® și Android™, fiind optimizate pentru sarcini IoT multimodale, pentru aplicații de consum și în medii industriale. Acestea integrează acceleratoare hardware pentru inferență AI avansată, securitate, procesare video, grafică și audio.
SL1620 este proiectat și optimizat pentru aplicații embedded care necesită procesare puternică, funcționalități AI avansate și grafică 3D. Integrează motoare de calcul de înaltă performanță, inclusiv: un subsistem CPU Arm® Cortex®-A55 quad-core, un GPU de înaltă eficiență, bogat în funcții pentru grafică avansată și accelerare AI,algoritmi audio de calitate superioară,suport pentru afișaje duale.
Autor: Bogdan Grămescu
Aurocon Compec – https://www.compec.ro
Sursă: Andrew Back
https://www.rs-online.com/designspark/evspin32g4-enables-evaluation-and-prototyping-of-3-phase-brushless-dc-motor-control?linkId=449251525