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集成电荷泵+无电阻配置!ST 新款栅极驱动器破解无刷电机控制难题
来源:电子元件技术  浏览次数:97  发布时间:2025-07-09

    意法半导体(ST)全新推出STDRIVE102H/102BH系列集成栅极驱动器,专为消费电子与工业设备的三相无刷电机控制设计。面对无线家电、移动机器人及工业驱动设备对能效与成本的双重挑战,该系列通过6-50V宽电压支持、单/双电阻采样灵活架构及100% PWM占空比能力,显著提升系统性能与经济性,成为电机驱动方案的革新之作。

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    STDRIVE102H适用于单电阻电流采样电机控制方案,而STDRIVE102BH适用于三电阻电流采样电机控制设计,工作电压范围6V 至 50V,设计人员可以通过两个模拟引脚轻松配置驱动器,用一个简单的电阻分压器设置栅极驱动器的驱动电流,无需使用栅极电阻,也可以限制开关速率。新款驱动器具有低电流待机模式,可有效保护电池的性能,适用于无绳电动工具和家电、电动自行车、移动机器人,以及工业驱动电机。


    新栅极驱动器集成电荷泵电路,让上桥臂MOSFET导通时间不受限制,可以任意长,从而简化了需要 100% PWM 占空比的应用设计。此外,电荷泵确保上下桥臂 MOSFET的栅源电压相同,以平衡功率级的行为。此外,内部低压差稳压器 (LDO) 可为驱动器的下桥臂电路和模拟前端 (AFE) 提供 12V 和 3.3V 电压,也可以为外部元器件供电。


    其他功能包括全面完备的电气和过热保护功能。除欠压锁定 (UVLO) 和热关断功能外,新产品还具有上下桥臂 MOSFET漏源电压 (VDS) 监测功能,增加冗余过流保护功能。在任何保护机制被触发时,故障信号引脚响应快速,能够增强系统安全性和可靠性。


    不论电机控制采用磁场定向控制(FOC)还是六步电机控制方法,评估板EVLDRIVE102H和EVLDRIVE102BH都可加快系统开发周期。这两款评估板配备电机反电动势 (BEMF)传感器和连接转子位置传感器(如果电机有此配置)的输入引脚,以提高控制精确度。板子还提供用于连接 STM32 Nucleo微控制器主板的标准排针接口。X-CUBE-MCSDK STM32电机控制软件开发套件 (MCSDK) 为工程师提供电机启动运行以及开发应用所需的工具和代码。


    技术难点

    当前电机控制领域存在三大核心挑战:


    1. 采样方案僵化:单电阻/三电阻方案需不同硬件平台,增加开发成本


    2. 占空比限制:传统驱动器难以实现100% PWM持续输出,制约高负载场景


    3. 能效瓶颈:待机电流过高加速电池耗损,影响无线设备续航


    4. 保护机制不足:过流、过热等故障响应速度影响系统可靠性


    竞品对比分析

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