基于STSPIN32F0A的伺服无刷马达控制方案

本方案是一个基于STSPIN32F0A高集成芯片的伺服无刷马达控制方案，具有一个强大的功率级，模拟电路采用电流感应和过流保护，Cortex-M0 MCU用于闭环定位功能的电机磁场矢量控制(FOC)，PCB大小40mm x 40mm。

方案特点

方案控制芯片STSPIN32F0A提供了适用于不同驱动模式的三相BLDC电机驱动方案。该器件有三个半桥式栅极驱动，电流容量为600mA(灌电流和拉电流)，能够驱动功率MOSFETs。由于集成的互锁功能，不能同时打开同一半桥的高、低侧开关。

器件内部的3.3V DC/DC降压转换器可为MCU和外部元件供电，而其内部的LDO线性稳压器则可为栅极驱动器供电。

STSPIN32F0A集成了一个MCU(STM32F031C6)，能够实现电机磁场矢量控制(FOC)、6步无传感器等其它先级的驱动算法。它还具有针对嵌入式闪存的写入保护和读出保护功能，以防止不必要的写入和/或读取。集成嵌入式引导装载程序(Bootloader)，可以通过串口下载固件。

方案中的maxon EC-i 40马达采用优化的磁控电路，可提供很高的转矩密度(torque density)和非常小的齿槽转矩(Cogging Torque)。与maxon ENX 16 EASY 1024脉冲增量编码器组合使用，maxon EC-i 40可提供出色的卡考行、鲁棒性，适合高精密、高速的位置控制应用。

通过关键元件优化组合，该方案具有如下特点：

电压：36V(常态)、12V to 45V(全程)

最大电流：3A(直流)、3A(峰值)

RS485最大速率：20Mbps

RS485输入电压：±12V(差分)、7V to 12V(共模)

编码器输入：±7V(差分)、±7V(共模)

基于闭环定位功能的电机磁场矢量控制(FOC)

RS-485接口的MODBUS通信协议

芯齐齐BOM分析

方案元件总数115个。芯齐齐智能BOM数据显示，STSPIN32F0A三相无刷电机控制器、STR485差分线路收发器、T1S14PHR降压型开关问稳压器、L78L33ABUTR线性稳压器来自意法半导体，AM26LV32E线路接收器由TI供应，其他元器件为通用产品。

STSPIN32F0A三相无刷电机控制器工作电压范围6.7V至45V，温度范围-40°C至+125°C，尺寸7x7mm2，采用49引脚QFN封装。

STR485是低功耗差分线路收发器，用于半双工模式下的标准rs485数据传输，可通过slr引脚可选择两种速度：20mbps高数据速率或250kbps慢数据速率，热关断电路会阻止驱动器输出进入高阻态，从而防止由总线争用或故障引起的功耗过大。

AM26LV32E是具有+/-15kV IEC ESD的低电压高速四路差动线路接收器，由四路差分线路接收器和三态输出组成。器件针对平衡总线传输进行了优化，开关速率高达32MHz。三态输出允许直接连接到总线组织系统。AM26LV32E具有内部故障保护电路，可防止器件在接收器输出端施加未知电压信号。在开放式故障安全，短路故障安全和终止故障安全中，在相应的输出端产生高状态。

ST1S14PHR是一款输出电流高达3A的降压型开关稳压器，5.5V-48V输入, 工作频率1MHz,采用HSOP-8封装。

L78L33ABUTR线性稳压器输出为3.3V/0.1A，ST-SOT-89封装。

审核编辑：汤梓红