意法半导体机电节制技能立异中央聚焦在AI办事器高功率电源热治理、家电及工业伺服驱动运用等范畴，于新型无传感智能算法、高集成度能效晋升、工业位置节制体系等要害细分市场，形成为了体系化的解决方案系统。
于工业主动化与呆板人技能飞速成长的今天，机电节制的精度、能效、靠得住性与安全性成为焦点竞争力。意法半导体依附于机电节制范畴深耕多年的机电节制技能立异中央，推出了笼罩高压、低压场景的全系列伺服驱动与呆板人机电节制解决方案，从20KW工业级运用到150W人形呆板人枢纽关头节制，全方位满意差别范畴的严苛需求。今天，咱们就来深切拆解这些“硬核”技能，看看ST怎样用芯片与方案赋能智能驱动。 浏览本篇文章前，可以先浏览： 意法半导体伺服驱动：呆板人机电节制的“硬核”解决方案，从高压到低压全笼罩(上)文末有福利 上篇重要先容工业级高压伺服驱动方案：详解20kW高机能、1-3kW通用双板设计和SiC/GaN专用平台。 低压伺服驱动解决方案： 单/双轴架构，赋能智能驱动场景 ST低压伺服驱动解决方案基在其进步前辈的机电节制技能，形成笼罩单轴与双轴两年夜架构的产物结构，并连续沿技能成长路径迭代进级，适配人形呆板人，AGV，办事呆板人及割草机等运用。
1. 紧凑型双轴低压伺服驱动解决方案 紧凑型双轴低压伺服驱动解决方案，采用STSPIN32G4 + STDRIVE101的节制架构实现双轴机电节制。此中STSPIN32G4是意法半导体推出的一款高度集成的高机能三相机电节制器，它巧妙地将MCU、栅极驱动器及电源治理单位整合于单个芯片中，专为驱动三相无刷直流机电等而设计，旨于简化体系设计、降低物料成本并节省PCB空间，以是可以助力实现紧凑型的双轴低压伺服驱动解决方案。该解决方案采用重叠设计，分为接口板及焦点板：接口板集成CAN通信及RS485通信相干电路，集成增量式编码器、HALL传感器及SPI编码器接口，利便用户按照本身利用的通信及机电编码器类型调解接口板，助力用户快速完成原型开发。该解决方案撑持双路150W的额定功率，患上益在ST的专利技能减小PCB尺寸及STSPIN32G4的强盛集乐成能，该解决方案尺寸仅4cm x 4.5cm，实现紧凑型设计，尤其合适运用于一些对于尺寸要求高的场合，特别是人形呆板人枢纽关头机电及灵巧手的运用。 
立异专利与机能优化 该解决方案集成为了ST独占的多机电同享电流采样收集专利技能与立异PCB结构设计。经由过程专利性的同享采样拓扑布局，实现了双机电体系共用一起电流检测收集，不仅显著节省传感器数目，更有用优化PCB结构空间与MCU引脚资源占用。其立异的功率器件交错结构方案，经由过程交错式结构优化使功率模块温度漫衍越发平衡，显著晋升体系靠得住性并实现精准的热掩护治理。 于机能体现方面，该方案于16kHz PWM频率下可实现约3kHz的电流环节制带宽，揭示优秀的动态相应特征。当同时运行双路磁场定向节制时，MCU负载率仍能连结于60%之内的富余余量，为繁杂节制算法留有足够计较空间。这些特征使其尤其合适对于空间结构、热治理及及时机能有严苛要求的双机电驱动场景。 适配灵巧手与枢纽关头机电运用 针对于人形呆板人灵巧手对于高自由度及紧凑布局的两重要求，机电节制方案需于有限空间内实现多枢纽关头协同驱动，并满意空心杯机电低电感特征所需的高频节制需求。ST的紧凑型双轴低压伺服驱动解决方案，精准匹配上述运用场景。 该方案采用漫衍式架构，经由过程CAN总线毗连中心运动节制板与多个当地驱动模块，每一个模块可自力节制两路空心杯机电。一方面，模块化的设计撑持按照灵巧手枢纽关头数目矫捷扩大机电驱动单位;另外一方面，优化的电路布局与高频驱动能力保障了对于低电感空心杯机电的切确节制。 图示架构中，中心运动节制板(Motion Control Board)作为指令枢纽，经由CAN总线将节制指令分发至各驱动节点。每一个节点是搭载STSPIN32G4与STDRIVE101组合的双机电驱动单位，形成“节制‑驱动‑机电”三级协同系统。该布局于维持通讯效率的同时，显著提高了布线矫捷性与空间使用率，为高集成度灵巧手的实现提供了可行路径。 
针对于枢纽关头机电的运用，紧凑型双轴低压伺服驱动解决方案可以经由过程跳线电阻R四、R五、R6让机电切换于单轴节制运用及双轴节制运用上。跳线电阻R四、R五、R6，连结开路状况时，体系可以自力节制两台三相无刷机电，实现双轴FOC节制，当跳线电阻R四、R五、R6毗连时，该方案就能够事情于单机电年夜电流的驱动模式，实现将两套三相逆变桥归并为一套，相称在增长了功率管的并联数目，晋升通道的持续及峰值输出电流能力。经由过程跳线电阻的配置，可以将该解决方案更改成合适单个功率需求更年夜的运用场所，使患上一个硬件平台可以或许适配双轴自力节制与年夜功率单轴驱动这两种大相径庭的需求，降低用户的开发成本及周期。 
2. 高功率密度单轴低压伺服驱动解决方案 ST的高功率密度单轴低压伺服驱动解决方案基在STSPIN32G4节制器，于其仅8cm × 5cm的紧凑板卡尺寸上，经由过程优化的热设计及结构，实现了带自动散热器时3kW及被动散热时2kW的强劲功率输出，于功率密度方面体现凸起。 而硬件配置上，功率器件采用STL160N10F8 MOSFET并联方案以降低导通损耗，电流检测采用三电阻差分架构确保采样精度。体系针对于48V工业总线电压优化，集成为了完整的速率与位置检测接口，撑持绝对于编码器、增量编码器和霍尔传感器，并可配置为差分或者单端模式，提供了高度的矫捷性。 通讯方面集成CAN总线接口，确保于工业噪声情况下的靠得住通讯。掩护机制周全，具有过流、过压及过温掩护，并尤其集成为了STO安全转矩关断功效及外部再生制动电阻治理电路，保障体系安全靠得住运行。 该解决方案尤其合用在对于体积及机能有苛刻要求的运用场景，如工业呆板人枢纽关头、办事呆板人、主动化装备以和电动自行车等，为开发高靠得住性、高机能的单轴低压伺服驱动提供了颠末验证的完备解决方案。 3. 带EtherCAT接口的双轴低压伺服驱动解决方案 为满意工业主动化中对于多轴同步节制的苛刻需求，ST推出了这款高度集成的带EtherCAT接口的双机电伺服驱动器的解决方案。该解决方案额定功率为2 x 1kW，额定事情电压48V，是一个完备的交钥匙解决方案。 其焦点立异于在实现了单颗STSPIN32G4体系级芯片驱动两台三相永磁同步机电。经由过程搭配STDRIVE101栅极驱动器扩大驱动能力，并采用同享电流采样收集与针对于不服衡负载优化的PCB结构，该解决方案于晋升集成度的同时确保了双路节制的自力精度与不变性。体系提供双路编码器接口，周全撑持增量型与绝对于型编码器，并可矫捷配置为高机能EtherCAT或者工业尺度的CAN通讯接口。 于软件层面，该解决方案提供了一个完备的工业机电节制固件栈，集成为了机电节制软件开发套件、CiA 402驱动行规和谈栈以和EtherCAT和谈栈。此外，它还有包罗两项要害算法立异：一是改良的编码器校准技能，可于无需索引旌旗灯号或者霍尔传感器的前提下，经由过程微抖动方式实现高精度的磁极位置辨识;二是改良的及时调理器，确保了多使命时序的切确同步，从而保障了双机电节制的及时性与机能。 该解决方案集中展示了STSPIN32G4于计较能力、外设资源和体系架构矫捷性方面的强盛上风，为开发高机能、多轴同步的工业伺服体系(如工业呆板人、高端主动化装备)提供了颠末验证的进步前辈平台。 立异同享EtherCAT 该解决方案立异性地采用同享EtherCAT收集架构，经由过程单一收集接话柄现对于两台伺服机电的同步节制。如图所示，其焦点是于主节制器侧集成同一的EtherCAT从站节制器，使患上双机电驱动体系仅需一个EtherCAT端口便可接入上层运动节制收集。 这类架构显著简化了多机电体系的布线繁杂度。传统方案中每一个机电驱动器需自力接入收集，而该方案将两台机电的通讯链路整合，年夜幅削减了毗连器数目与线缆长度，晋升了体系的靠得住性并降低了总体成本。更主要的是，同享收集为双机电提供了同一的时间同步机制，确保了两台机电于严酷的统一时间基准下实现协同运动。 于硬件实现上，该方案经由过程紧凑的13cm × 13cm板卡集成为了24颗MOSFET组成的驱动阵列、双路高精度电流检测模块和完美的刹车与掩护电路。软件层面完备撑持EtherCAT和谈栈与CiA 402和谈，具有即插即用的兼容性。 此方案尤其合用在轮式挪动底盘、人形呆板人枢纽关头和AGV等对于空间结构及运动同步性要求极高的场景，实现了于有限空间内的高机能多轴集成驱动。 
完备工业固件与通讯和谈撑持 该解决方案采用尺度化的分层通讯架构，实现了基在EtherCAT/CANopen现场总线的高机能双机电节制。而且集成为了完备的工业机电节制固件栈(MCSDK+CiA 402+每一个节点搭载EtherCAT)，具有改良的使命调理功效，晋升体系相应速率及节制精度。富厚的固件IP及工业尺度功效，助力客户快速开发及部署高机能机电节制体系。 
ST伺服驱动解决方案，晋升开发效率的“加快器” ST伺服驱动解决方案提供了一套功效完备且颠末工业验证的技能平台，其焦点价值于在将尺度化接口、可复用软件IP与周全的机能验证数据深度交融。ST伺服驱动解决方案提供周全的工业尺度功效撑持，涵盖差分编码器接口、多编码器接口、霍尔传感器和断绝数字输入输出等要害接口，并集成现场总线通讯能力，确保与主流工业装备的即插即用兼容性，显著降低体系集成繁杂度。于软件层面，解决方案提供富厚的可复用固件IP资源，包罗颠末优化的及时使命调理器、切合工业尺度的装备配置文件以和进步前辈的编码器对于齐算法，年夜幅晋升开发效率并保障体系机能的一致性。此外，ST提供完备的机能验证数据与申明文档，涵盖体系效率、电流环路带宽等要害指标，为设计提供靠得住的数据支撑，帮忙工程师快速完成方案评估与产物验证。 结语 意法半导体依附其领先的MCU、功率器件和富厚的软件生态，构建了笼罩高压与低压、多轴与单轴、IGBT与SiC/GaN等多技能线路的伺服驱动与呆板人机电节制解决方案。其高度模块化设计、安全功效完美、机能优秀的产物组合，为工业主动化、呆板人、家电和办事呆板人等范畴提供了强有力的技能撑持及保障，助力客户实现智能制造与高效节能的方针。 上篇重要先容工业级高压伺服驱动方案：详解20kW高机能、1-3kW通用双板设计和SiC/GaN专用平台。 意法半导体伺服驱动：呆板人机电节制的“硬核”解决方案，从高压到低压全笼罩(上) 原文标题：意法半导体伺服驱动：呆板人机电节制的“硬核”解决方案，从高压到低压全笼罩（下）文末有福利
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基在意法半导体STSPIN32G4的伺服机电驱动器设计方案 伺服驱动运用市场对于尺寸、功率密度及靠得住性均提出严苛要求，这使患上设计稳健解决方案布满挑战。意法半导体
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