STMicroelectronics EVSPIN32G4-DUAL演示板基于STSPIN32G4和STDRIVE101，用于使用兩個三相無刷電機的應用。STSPIN32G4采用系統級封裝，集成到9mm x 9mm VFQFPN封裝，三重高性能半橋柵極驅動器（具有豐富的可編程特性）和一個混合信號STM32G431微控制器中。STDRIVE101是一款三半橋柵極驅動器，采用緊湊型4mm x 4mm VFQPN封裝，具有600mA電流能力和嵌入式保護功能。

數據手冊：*附件：STMicroelectronics EVSPIN32G4-DUAL演示板數據手冊.pdf

兩個功率級MOSFET基于STL110N10F7功率，可同時運行高達10Arm輸出電流和74V電源。該特性提供專用溫度和總線電壓監控、功率MOSFET漏源電壓檢測和過流保護等功能。得益于霍爾傳感器、正交編碼器或帶SSI通信接口的絕對編碼器之間每個電機專用輸入，該板可利用STSPIN32G4內的運算放大器以及基于傳感器的控制算法實現無傳感器運行。

得益于集成的穩壓器，柵極驅動器和控制邏輯電源均可從電機電源開始生成，無需專用電路。CAN總線的預處理使STMicroelectronics EVSPIN32G4-DUAL能夠輕松連接主模塊或從模塊，并構建復雜的運動控制系統。

特性

• STSPIN32G4高性能三相電機控制器，帶嵌入式MCU
  • 32位Arm? Cortex?-M4 MCU+FPU
  • 時鐘頻率高達170MHz
  • CORDIC數學硬件加速器，用于三角函數
  • 128kB閃存，具有專有代碼讀出保護 (PCROP)、安全存儲區、1KB OTP
  • 32KB SRAM存儲器，帶硬件奇偶校驗
  • 2個高級定時器，用于電機控制，16位，具有多達6個PWM通道
  • 2個ADC，12位分辨率（多達19個通道），轉換速率為4Msps
  • 4個超快軌到軌比較器
  • 3個軌到軌運算放大器，也可在PGA模式下使用
  • 內部高精度電壓基準
  • VCC降壓轉換器，電流高達200mA，具有可編程輸出和嵌入式MOSFET
  • 3.3V LDO線性穩壓器，電流高達150mA
  • 低靜態線性穩壓器，用于待機模式下MCU電源
  • 具有一整套保護功能的穩壓器；包括熱關斷、短路和過載保護
  • 75V額定柵極驅動器，具有1A灌/拉電流和嵌入式自舉二極管
  • 每個功率MOSFET的漏源電壓檢測
  • STDRIVE 101三半橋柵極驅動器：
  • 75V額定柵極驅動器，具有600mA灌/拉電流和嵌入式自舉二極管
  • 兩種輸入策略：ENx/INx（可調節死區生成）或INHx/INLx（聯鎖）
  • 超短傳播延遲：40ns（通道間匹配）
  • 12V LDO線性穩壓器，電流高達50mA
  • 每個功率MOSFET的漏源電壓檢測
  • 過流比較器
  • UVLO和熱關斷保護
  • 待機模式，實現低電流消耗運行
• 兩個功率級，基于STL110N10F7功率MOSFET，輸出電流高達10Arms，在過流條件下提供保護
• 獨立總線電壓范圍為10V至74V，具有專用監控功能
• 使用嵌入式運算放大器進行單分流差分電流檢測
• 兩款電機均可提供用于速度/位置反饋輸入：
  • 數字霍爾傳感器
  • 增量正交型編碼器
  • 絕對值編碼器
• 全套通信接口(I^2^C、SPI和UART)
• CAN總線預處理
• NTC傳感器，用于功率級溫度監控

示意圖

?EVSPIN32G4-DUAL雙電機驅動演示板技術解析?

一、核心特性與硬件架構

?1. 高性能電機控制系統?

• ?主控制器?：采用STSPIN32G4系統級封裝，集成32位Arm Cortex-M4內核MCU（最高170 MHz）、128 KB閃存、32 KB SRAM，支持硬件三角函數加速（CORDIC）
• ?功率級?：兩路獨立半橋基于STL110N10F7功率MOSFET，每路持續輸出電流10 Arms，峰值電流17 A，工作電壓范圍10 V至74 V
• ?專用驅動器?：STDRIVE101三路半橋門級驅動器，支持600 mA灌/拉電流，集成自舉二極管與40 ns級傳播延遲

?2. 完善的保護與傳感機制?

• ?電流檢測?：通過板載運算放大器實現單分流電阻差分電流采樣
• ?多重保護?：過流保護、電壓監測（每個MOSFET的漏源電壓）、熱關斷、欠壓鎖定（UVLO）
• ?位置反饋兼容性?：支持霍爾傳感器、增量編碼器、絕對編碼器（SSI接口）

?3. 靈活供電與通信接口?

• ?內置電源管理?：集成Buck轉換器（200 mA）、3.3 V LDO（150 mA），可直接從電機電源生成邏輯供電
• ?通信接口?：I2C、SPI、UART，預留CAN總線接口便于構建多節點運動控制系統

二、典型應用場景

1. ?工業自動化?：伺服驅動器、機械臂關節控制
2. ?家用電器?：真空機器人、烘干機、水泵
3. ?無人機與模型?：雙無刷電機同步調速
4. ?電動工具?：高扭矩電鉆、園林設備

三、設計要點與性能優化

?1. 散熱管理策略?

• 功率級在25°C環境溫度下可滿載運行，實際輸出需結合散熱設計
• MOSFET的導通電阻（RDS(ON)）低至5 mΩ，顯著降低開關損耗

?2. 傳感器融合設計?

• 同時支持無傳感器控制（通過反電動勢估算）與多類型位置傳感器
• 板載NTC溫度傳感器實時監控功率級工況

?4. 系統擴展性?

• 通過CAN總線實現主從模塊協作，適合復雜運動控制網絡
• 預留編碼器接口與PWM通道，便于集成第三方傳感器

四、技術趨勢與創新價值

EVSPIN32G4-DUAL體現了電機驅動技術向?高度集成化?與?智能化?的發展方向：

• ?單芯片解決方案?：STSPIN32G4將MCU、門驅動器、電源管理集成于9x9 mm封裝，大幅縮小PCB面積
• ?功能安全設計?：硬件級保護機制滿足工業設備可靠性要求
• ?開源生態支持?：基于STM32G4的軟件庫加速算法開發