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[讨论] 基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案

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如何驱动无刷电机?
近些年,由于无刷直流电机大规模的研发和技术的逐渐成熟,已逐步成为工业用电机的发展主流。围绕降低生产成本和提高运行效率,各大厂商也提供不同型号的电机以满足不同驱动系统的需求。现阶段已经在纺织、冶金、印刷、自动化生产流水线、数控机床等工业生产方面应用。
无刷直流电机的优点与局限性
优点:高输出功率、小尺寸和重量、散热性好、效率高、运行速度范围宽、低电噪声、高可靠性和低维护要求、高动态响应、电磁干扰少。
局限性:无刷电机控制器昂贵、需要复杂的驱动电路、需要额外的位置传感器(FOC不用)。
无刷直流电机的驱动方法
无刷直机电机的驱动方式按不同类别可分多种驱动方式。
按驱动波形:方波驱动,这种驱动方式实现方便,易于实现电机无位置传感器控制;
正弦驱动:这种驱动方式可以改善电机运行效果,使输出力矩均匀,但实现过程相对复杂。这种方法又有SPWM和SVPWM(空间矢量PWM)两种方式,SVPWM的效果好于SPWM。
300W直流无刷电机驱动方案
使用STM32G431微控制器做为主控芯片,STSPIN32G4 高性能半桥门驱动器做为电机驱动。STSPIN32G4使用9x9mm VFQFPN封装,具有丰富可编程功能,可实现电流传感,每个功率MOSFET的漏源极电压传感,以及过流保护,是做电机完全集成控制的解决方案。
外部接口
板子使用标准的Arduino连接器接口,能够与扩展板(如MEMS传感器或蓝牙收发器)进行组合,CAN总线的配置允许与主或从模块进行互连,可以构建复杂的运动控制系统。板载ST-LINK/V2编程器方便进行固件的调试。
基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案图2
应用范围
方案支持配置为三分流或单分流,支持无传感器和基于传感器的控制算法。
可应用于工业和家庭自动化,家用电器,如吸尘器、烘干机和清洁机器人,伺服驱动和电动自行车,电动和园艺工具,泵与风机,无人机和航模。
技术参数
  • 32位ARM Cortex -M4 MCU+FPU
  • 时钟频率高达170MHz
  • 用于三角函数的CORDIC数学硬件加速器
  • 128kB Flash内存,专有代码读出保护
  • 32kB SRAM内存与硬件奇偶校验
  • 两个先进的定时器电机控制,16位,多达六个PWM通道
  • 八个通用定时器
  • 两个adc 12位分辨率(多达19个通道),转换速率为4Msps
  • 4个12位DAC通道
  • 全套接口(I(2)C, SPI, UART, CAN)
  • 3.3V LDO线性稳压器,最高150mA
  • 低静态线性稳压器的MCU电源在待机模式
  • 具有全套保护功能的监控机制,热停机、短路和过载保护
  • 75V额定栅极驱动器,1A接收器/源电流和嵌入式自举二极管
  • 每个功率MOSFET的漏源极电压传感
  • 输入母线电压从10V到75V,配有专用监控
  • 功率级基于STL110N10F7功率MOSFET,输出电流高达20Arms(安装散热器),并保护过流条件
  • 三分流或单分流配置电流传感
  • 数字霍尔传感器和正交再编码输入
  • ST-LINK/V2编程器和调试器
  • Arduino UNO连接器
  • 易于使用CAN总线
  • 用于功率级温度监测的NTC传感器

基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案图1
参考设计资料
原理图:
基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案图3

Gerber文件:
基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案图4

BOM文件:
基于STM32的300W无刷直流电机驱动方案图5
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三春牛-创客  初级技神

发表于 2023-7-12 21:08:23

不错不错
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三春牛-创客  初级技神

发表于 2023-7-12 21:10:36

感谢分享
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花生编程  中级技匠

发表于 2023-7-14 19:00:40

厉害厉害
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三春牛-创客  初级技神

发表于 2023-7-29 21:58:37

赞赞赞赞赞
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花生编程  中级技匠

发表于 2023-8-21 11:07:46

不错不错
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花生编程  中级技匠

发表于 2023-8-21 11:10:47

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