STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 是 ST 的首款系統(tǒng)級封裝 （SiP），結(jié)合了三相 BLDC（無刷直流）電動機驅(qū)動器和 STM32 Cortex-M0 微控制器 （MCU）。無論我們談?wù)摰氖?a target="_blank">智能工業(yè)、無人機還是3D 打印機，僅舉幾例，電機控制都是塑造我們這個十年的許多創(chuàng)新的核心。然而，工程師面臨的最重大挑戰(zhàn)之一是他們必須提高設(shè)計的智能性，同時縮小最終產(chǎn)品的尺寸。這通常意味著添加更多組件以增加計算吞吐量，同時使電路板更小且電氣效率更高。

因此，STSPIN32F0和STSPIN32F0A是真正獨特的解決方案，可以克服這種折衷，這要歸功于它們的微型 7 mm x 7 mm 封裝，其中包含模擬和數(shù)字 IC?；竞x是智能現(xiàn)在更接近電機并且獨立于中央計算單元。因此，該設(shè)計更加靈活和自主，從而提高了性能和診斷能力，因為它可以實時響應(yīng)外部事件。

這兩種電機控制都非常引人注目，因為它們包括一個具有 600 mA 電流吸收和源電流的三相柵極驅(qū)動器、運算放大器以及一個比較器。在數(shù)字方面，ST 使用其STM32F031C6，其運行頻率為 48 MHz，并提供 4 KB 具有硬件奇偶校驗功能的 SRAM 以及用于運行應(yīng)用程序的 32 KB 閃存。該器件還具有 16 個 GPIO 端口，并與當(dāng)今一些最搶手的接口兼容，例如 I2C、SPI 和 USART。所選擇的 STM32 MCU 也是獨一無二的，因為它的溫度范圍非常寬（介于 –40 oC 和 +125 oC 之間），確保 STSPIN32F0 可以在非常多的情況下工作。

為什么是單片機？

STSPIN32F0 的主要模塊

ARMv7 微控制器為設(shè)計增加了極大的靈活性。以前，工程師必須要么添加一個外部處理器，使他們的電路板更加復(fù)雜、昂貴和耗電，要么接受嚴(yán)格的限制。由于 STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 的效率和尺寸，它們現(xiàn)在可以兩全其美。例如，MCU 的存在意味著工程師無需任何額外組件即可快速使用矢量控制（也稱為磁場定向控制或 FOC）。 這種方法顯著提高了精度，并且在使用無傳感器 BLDC 電機時是絕對必須的。簡而言之，F(xiàn)OC 使用相位上的電流來創(chuàng)建由兩個坐標(biāo)系（α 軸和 β 軸）表示的定子參考系。然后，算法生成一個向量，該向量以高精度表示應(yīng)用于轉(zhuǎn)子的運動。

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 中的 STM32 MCU 在實現(xiàn)經(jīng)常被忽視但在智能行業(yè)中絕對重要的安全功能方面也至關(guān)重要。入侵機器人的應(yīng)用程序可能會嚴(yán)重?fù)p害工廠的運營，例如，不僅會造成財務(wù)損失，還會造成人身傷害。這就是為什么使用的 MCU為 Flash 存儲器提供讀寫保護模式的原因。在生產(chǎn)過程中，ST 在系統(tǒng)內(nèi)存中對引導(dǎo)加載程序進行編程，以防止其受到回火的影響。然后，工程師只需遵循組件的文檔，就可以選擇他們熟悉的保護級別 。

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 怎么能如此通用？

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 令人印象深刻的另一個原因是它們可以用于許多不同的設(shè)備。從廚房機器人到電動工具，從便攜式真空吸塵器到干手器，或者從咖啡機到工業(yè)應(yīng)用，它們的模擬 IC 旨在適應(yīng)廣泛的用例。例如，STSPIN32F0 可接受低至 8 V 或高至 45 V 的工作電壓。另一方面，STSPIN32F0A 的工作電壓為 6.7 V，這 使其適用于電池供電的應(yīng)用，相當(dāng)于兩個LiPo（鋰聚合物）電池。此外，使用 DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換器時，兩者均可輸出 3.3 V，使用 LDO 線性穩(wěn)壓器時可輸出 12 V。

除了不同的工作電壓外，STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 的運算放大器（op-amps）也有所不同。前者使用四個軌到軌運算放大器和專用解碼邏輯來支持使用模擬霍爾效應(yīng)傳感器的電機。另一方面，知道自己的設(shè)計永遠不需要模擬霍爾效應(yīng)傳感器的工程師可以傾向于 STSPIN32F0A。它的三個軌到軌運算放大器將提供檢測分流電阻器電流所需的所有信號調(diào)理。

內(nèi)置許多安全功能

STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 還具有各種功能，旨在保護系統(tǒng)免受故障影響，無論應(yīng)用如何。例如，DC/DC 和 LDO 穩(wěn)壓器旁邊的熱傳感器在過熱時會觸發(fā)關(guān)機。同樣，模擬 IC 集成了一個防止過流的比較器，并且可以使用 MCU 設(shè)置電流閾值以使其適應(yīng)特定的用例。最后，所有電源都有欠壓鎖定 （UVLO） 保護。這在電池供電的設(shè)備中尤為重要，因為未能快速適應(yīng)源的低電平可能會損壞某些組件。

此外，STSPIN32F0A 還引入了可通過串行接口訪問的片上引導(dǎo)加載程序。它的存在意味著工程師可以在現(xiàn)場下載或上傳他們的固件，以添加功能或即時糾正錯誤，使任何補丁或升級部署變得輕而易舉。此外，如果團隊最終設(shè)計連接設(shè)備，他們可以實施無線更新。因此，如果存在安全漏洞，維護人員可以更快地響應(yīng)漏洞。

ST 生態(tài)系統(tǒng)

為了幫助開發(fā)人員快速啟動他們的原型，ST 推出了STEVAL -SPIN3201，這是一款包含 STSPIN32F0 的評估板，以及包含 STSPIN32F0A的STEVAL- SPIN3202。兩者都使用STD140N6F7 MOSFET。與競爭對手相比，這是一個巨大的優(yōu)勢，因為工程師不必先提出電路板，然后開始為其開發(fā)，工程師可以立即處理他們的應(yīng)用程序，并使用更少的迭代更快地調(diào)整他們的最終設(shè)計，從而減少時間市場。此外，ST-LINK-V2 確保所有調(diào)試操作和固件上傳到電路板只需要使用提供的 USB 連接器將其鏈接到 PC。

ST 還以STSW-STM32100 SDK的形式提供其磁場定向控制算法的開源版本，遠遠超越其競爭對手。因此，STSPIN32F0 和 STSPIN32F0A 不僅可以輕松實現(xiàn)矢量控制，而且由于開發(fā)人員可以訪問實現(xiàn)本身，因此事情變得更加簡單。STSPIN32F0 還有一個開源固件示例，即STSW-SPIN3201，帶有預(yù)編譯的二進制文件，以確保團隊無需輸入任何代碼即可開始測試電路板。該軟件包括一個圖形用戶界面，因此工程師只需鍵入其設(shè)備的參數(shù)并自動生成頭文件。

審核編輯：郭婷