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STMicroelectronics

Hochstrom-Motortreiber

30. Oktober 2023, 16:30 Uhr | Iris Stroh

Der STSPIN948 (4,5 A) und der STSPIN958 (5,0 A) bieten eine flexible konfigurierbare Leistungsstufe, abstimmbare Treiber-Modi und ein schnelles, dynamisches Ansprechverhalten

STMicroelectronics hat unter der Bezeichnung STSPIN9 eine Hochstrom-Motortreiberserie angekündigt und zeitgleich die beiden ersten Bausteine der Serie für anspruchsvolle Anwendungen im gewerblichen, privaten und professionellen Bereich präsentiert.

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Der für 4,5 As ausgelegte STSPIN948 und der STSPIN958 mit 5,0 A Nennstrom enthalten PWM-Ansteuerlogik und eine 58-V-Leistungsstufe mit Systemschutz sowie zwei Operationsverstärker für die Strommessung. Die für die Ansteuerung von bürstenbehafteten Gleichstrommotoren und bipolaren Schrittmotoren geeigneten ICs sorgen für Flexibilität und Skalierbarkeit und verringern den Bauteileaufwand.

Der STSPIN948 enthält zwei Vollbrücken-Schaltungen, die sich für den Betrieb in unterschiedlichen Modalitäten konfigurieren lassen, sodass mehrere Motoren mit unterschiedlichen Kenndaten und in verschiedenen Konfigurationen angesteuert werden können. Die Stromregelung kann nach dem PWM-Prinzip mit konstanter Ausschaltzeit oder programmierbarem Grenzwert erfolgen, und außerdem unterstützt der STSPIN948 fünf verschiedene Betriebsarten. Der für 4,5 A ausgelegte IC besitzt ein 7 x 7 mm großes Gehäuse der Bauform VQFPN48.

Der STSPIN958 enthält eine einzige Vollbrücke. Diese lässt sich zum Ansteuern zweier unidirektionaler Motoren, eines bidirektionalen bürstenbehafteten DC-Motors oder eines unidirektionalen Motors mit höherem Motorstrom (durch Parallelschalten der Ausgänge) konfigurieren. Auch hier besteht die Wahlmöglichkeit zwischen konstanter Ausschaltzeit und programmierbarer Stromregelung sowie der Konfiguration als zwei Halbbrücken, eine Vollbrücke oder zwei parallelgeschaltete Halbbrücken, sodass der Baustein insgesamt sieben verschiedene Treibermethoden unterstützt. Der für 5,0 A spezifizierte STSPIN958 wird in einem VFQFPN32-Gehäuse mit Maßen von 5 x 5 mm angeboten.

Dank ihres großen Betriebsspannungsbereichs und ihrer Flexibilität können die Motortreiber STSPIN948 und STSPIN958 von STMicroelectronics in den unterschiedlichsten Anwendungen im gewerblichen Bereich eingesetzt werden. Dazu gehören beispielsweise Fabrikautomations-Systeme, Textilmaschinen, Roboter für industrielle und private Zwecke, Bühnenbeleuchtungen, Geldautomaten und Geldbehandlungs-Maschinen, Antennen-Controller, Verkaufsautomaten sowie die gängigsten Heim- und Industriegeräte.

Bei beiden Treiberbausteinen lässt sich die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangstransistoren mithilfe eines externen Widerstands auf Werte von 0,3 V/ns, 0,6 V/ns, 1,2 V/ns oder 2 V/ns programmieren, um den jeweils besten Kompromiss zwischen Stromverbrauch und elektromagnetischer Verträglichkeit zu gewährleisten. Shoot-through-Ströme sind wegen der eingebauten Totzeit ausgeschlossen, und der nur 200 mΩ betragende Einschaltwiderstand der MOSFETs trägt zur Maximierung des Wirkungsgrads bei. Die äußerst kurze Signallaufzeit von 280 ns bürgt für eine schnelle Reaktion auf Systembefehle.

Jedes IC wartet mit einer umfassenden Ausstattung an Schutzfunktionen beispielsweise gegen Überströme, Überhitzung und Kurzschlüsse auf. Mithilfe der UVLO-Funktion (Under-Voltage Lockout) werden außerdem zu niedrige Busspannungen erkannt.

Um die Entwicklungsarbeit mit diesen neuen Bausteinen zu beschleunigen, werden preisgünstige, einfach anwendbare Evaluation Boards angeboten. Das Board EVSPIN948 treibt mit dem STSPIN948 zwei Motoren, während das auf dem STSPIN958 basierende EVSPIN958 einen Motor ansteuert. Beide Boards sind für die Verwendung als Erweiterungskarten konzipiert und kompatibel zu den meisten STM32 Nucleo Boards sowie zum Arduino UNO R3-Steckverbinder.