應(yīng)用于堆高機(jī)、高爾夫球車(chē)的電機(jī)控制方案

堆高機(jī)，高爾夫球車(chē)和電動(dòng)工具的電動(dòng)牽引部分是需要低電壓，高電流的STEVAL-CTM009V1套件方案是展示基于STripFET?F7技術(shù)的ST功率MOSFET的功能, 搭配L6491高電流能力柵極驅(qū)動(dòng)器是這應(yīng)用的理想選擇。 

STEVAL-CTM009V1套件由STEVAL-CTM004V1，STEVAL-CTM005V1，STEVAL-CTM006V1，STEVAL-CTM008V1板組成，這些板組裝在一起，為三相電機(jī)構(gòu)建逆變器功率級(jí)。STEVAL-CTM004V1電源板具有絕緣金屬基板（IMS），用于熱保護(hù)的NTC和用于每個(gè)功率MOSFET的去耦柵電阻。該板將ST器件安裝在H2PAK-6封裝中。驅(qū)動(dòng)級(jí)是STEVAL-CTM006V1電路板，帶有L6491高電流能力柵極驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET和用于保護(hù)的集成比較器。驅(qū)動(dòng)板包括ST電機(jī)控制連接器，因此您可以將STEVAL-CTM009V1與適用于電機(jī)控制的任何ST MCU控制板連接。該系統(tǒng)還有一個(gè)STEVAL-CTM005V1總線(xiàn)連接電容板，用于連接48 VDC電源（例如電池）以管理紋波電流，STEVAL-CTM008V1電流感應(yīng)板用于讀取三相電流和直流母線(xiàn)電流。

STEVAL-CTM009V1套件旨在讓您評(píng)估STH31 * N10F7功率MOSFET，其中由高端和低端L6491高電流能力柵極驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。 該系統(tǒng)包括大容量電容器電路板和電流感應(yīng)板。STEVAL-CTM009V1可與任何帶有嵌入式ST電機(jī)控制的ST MCU評(píng)估板連接和ST FOC固件庫(kù)支持。該套件已使用STEVALHKI001V1的STEVAL-CTM001V1C控制板進(jìn)行測(cè)試，具有STM32F303RB 32位微控制器。

STEVAL-HKI001V1是一款工業(yè)驅(qū)動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)，旨在展示用于電機(jī)控制應(yīng)用的A2C35S12M3-F IGBT功率模塊的功能。它為單相或三相主輸入提供解決方案，采用轉(zhuǎn)換器逆變器制動(dòng)（CIB）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠處理高達(dá)35 A的電機(jī)電流（功率模塊最大額定電流）。硬件平臺(tái)是一個(gè)可堆疊的解決方案，包括功率級(jí)（STEVALCTM002V1），其中包含電源模塊和電流感應(yīng)電路，以及通過(guò)外部連接器連接的驅(qū)動(dòng)套件（STEVAL-CTM001V1）。 STEVAL-CTM001V1驅(qū)動(dòng)套件包括一個(gè)基STM32F303RBT7微控制器的STEVAL-CTM001V1C控制板，能夠執(zhí)行磁場(chǎng)定向控制（FOC）算法，以在所有電機(jī)控制應(yīng)用中獲得最佳性能，以及STEVAL-CTM001V1D驅(qū)動(dòng)板基于新型電隔離STGAP1AS gapDRIVE?，具有合適的電路，可驅(qū)動(dòng)電源模塊中的嵌入式IGBT。控制板具有RS232和CAN外部接口，可讓您通過(guò)PC在評(píng)估系統(tǒng)上監(jiān)控和控制應(yīng)用程序。

STEVAL-CTM004V1電源板具有36個(gè)STH31 * N10F7 N溝道功率MOSFET H2PAK-6封裝。在每個(gè)功率MOSFET附近放置一個(gè)柵極電阻，以消除寄生振蕩。一個(gè)每個(gè)晶體管的柵極和源極之間的下拉電阻有助于避免電容耦合驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O浮動(dòng)時(shí)晶體管和不需要的導(dǎo)通。每個(gè)開(kāi)關(guān)上的緩沖RC電路限制了速率開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換期間的電壓變化，以減少電磁干擾（EMI）和損耗。靠近開(kāi)關(guān)功率MOSFET的兩個(gè)去耦電容可減少VDS上的振鈴和電壓應(yīng)力在設(shè)備上。電容器減少寄生電流突然電流變化引起的電壓過(guò)沖電路中的電感器。為了監(jiān)控電源板的溫度并提供過(guò)溫保護(hù)，放置了三個(gè)NTC在每個(gè)逆變器支路的一個(gè)功率MOSFET的漏極附近的電源板上。電源部分還有驅(qū)動(dòng)板連接器，帶CON5（phase_U），CON6（phase_V）和CON7（phase_W）用于柵極驅(qū)動(dòng)和NTC傳感，J3用于總線(xiàn)電壓。

N溝道功率MOSFET采用STripFET?F7技術(shù)，具有增強(qiáng)型溝槽柵極結(jié)構(gòu)低導(dǎo)通電阻，降低內(nèi)部電容和柵極電荷，實(shí)現(xiàn)更快，更高效的開(kāi)關(guān)。STH315N10F7 N溝道功率MOSFET具有以下特性：

?專(zhuān)為汽車(chē)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)

?市場(chǎng)上最低的RDS（on）

?出色的品質(zhì)因數(shù)（FoM）

?低Crss / Ciss比率，用于EMI抗擾度

?高雪崩堅(jiān)固性

在EV逆變器系統(tǒng)中，總線(xiàn)連接電容器可降低紋波電流并抑制由泄漏引起的電壓尖峰電感和開(kāi)關(guān)操作。 這些電容為紋波電流提供低阻抗路徑由輸出電感負(fù)載，總線(xiàn)電壓和PWM頻率引起。

STEVAL-CTM008V1電流檢測(cè)板是一種通用電路控制板，可以讀取如果四個(gè)ICS在板上，則三相電機(jī)電流和直流母線(xiàn)電流。 套件中包含的主板有兩個(gè)ICS讀取兩相電流。該傳感功能可根據(jù)FOC算法確定用于數(shù)字控制的電機(jī)電流。 傳感器提供高精度，在-40°C至+ 105°C的溫度范圍內(nèi)具有4 mV / A，額定電流為200 ARMS。通常使用ICS的內(nèi)部參考電壓（根據(jù)它們的VCC），但是參考電壓通過(guò)J1連接器提供外部參考電壓可以過(guò)驅(qū)動(dòng)。電纜用于連接驅(qū)動(dòng)板上的CON2和電流感應(yīng)板上的J1。來(lái)自傳感器的信號(hào)以1.65 V（零電流下的平均值）為中心。

?場(chǎng)景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?方案方塊圖

?電源板

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

?dV / dt抗擾度在整個(gè)溫度范圍內(nèi)±50 V / ns

?驅(qū)動(dòng)器電流能力：4 A源/接收器

?開(kāi)關(guān)時(shí)間上升/下降15 ns，負(fù)載為1 nF

?具有遲滯的3.3 V，5 V TTL / CMOS輸入

?集成自舉二極管

?故障保護(hù)的比較器

?智能關(guān)機(jī)功能

?可調(diào)節(jié)的死區(qū)時(shí)間

?聯(lián)鎖功能

?緊湊和簡(jiǎn)化的布局

?減少物料清單

?有效的故障保護(hù)

?方案規(guī)格

帶有絕緣金屬基板（IMS）的電源板，承載36個(gè)STH310N10F7或STH315N10F7電源 采用H2PAK-6（6x開(kāi)關(guān)）封裝的MOSFET，也適用于汽車(chē)應(yīng)用。

?高側(cè)和低側(cè)，高電流能力（L6491）柵極驅(qū)動(dòng)器，帶集成比較器，可實(shí)現(xiàn)快速保護(hù) 和智能關(guān)機(jī)功能。

?48 V時(shí)最大功率5 kW

?隔離電流檢測(cè)，總線(xiàn)電壓和溫度監(jiān)控。

STEVAL-CTM004V1（電源板）

絕緣金屬基板（IMS）

主機(jī)采用H2PAK-6（6x開(kāi)關(guān)）封裝的36個(gè)STH310N10F7或STH315N10F7功率MOSFET

去耦柵極電阻（2.2Ω）

用于電流檢測(cè)的3分流電阻接地（可選）

3個(gè)NTC用于熱保護(hù)

STEVAL-CTM005V1（大容量電容器板）

22x270μF，100 V通孔鋁電解電容器

STEVAL-CTM006V1（驅(qū)動(dòng)板）

基于3x L6491柵極驅(qū)動(dòng)器，電流能力高達(dá)4 A接收器/源

34針MC連接器

過(guò)流，過(guò)溫和過(guò)壓保護(hù)

1. STEVAL-CTM008V1（電流感應(yīng)板）

2. 準(zhǔn)確的相電流檢測(cè)

3. 直流電流檢測(cè)（未安裝ICS）

4. 使用外部參考電壓過(guò)驅(qū)動(dòng)VREF的可能性