‌STSPIN32G0系列无刷电机控制器技术解析

STMicroelectronics STSPIN32G0无刷电机控制器是一系列高度集成的系统级封装解决方案，适用于使用不同驱动模式驱动三相无刷电机，极大地减少了BOM成本和占用面积。该系列包含四种型号，能够完全灵活地平衡电流检测运算放大器、GPIO以及专用功能（如ADC的精确基准）之间的资源分配。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STSPIN32G0无刷电机控制器数据手册.pdf

器件内置3个半桥栅极驱动器，电流容量为600mA（灌/拉），能够驱动功率MOSFET。产品集成有互锁功能，因此同一半桥的高、低侧开关不会同时导通。

内置的DC-DC降压转换器提供3.3V电压，可为MCU和外部元器件供电。而其内置LDO线性稳压器则可为栅极驱动器供电。集成运算放大器可用于信号调理，例如分流电阻器间的电流检测。内置比较器支持过流保护功能。

集成的MCU (STM32G031x8) 能够执行磁场定向控制、6步无传感器算法以及其他高级驱动算法，包括速度控制环。该器件还具有针对嵌入式闪存的读取保护和写入保护功能，以防止不必要的写入和/或读取操作。

STMicroelectronics STSPIN32G0还具有过热和欠压锁定保护功能，并支持待机模式以降低功耗。该器件拥有23个通用I/O端口 (GPIO)、1个多达11通道的12位模数转换器（可在单次模式或扫描模式下进行转换）、5个可同步的通用定时器，以及一个易于使用的调试串行接口 (SWD)。嵌入式自举程序支持通过UART和I^2^C接口对闪存和选项字节进行管理。

特性

• 工作电压：6.7V至45V
• 三相栅极驱动器
  • 600mA灌/拉电流
  • 集成自举二极管
  • 防跨导
• 32位Arm^®^ Cortex ^®^ -M0+内核
  • 时钟频率高达64MHz
  • 8KB SRAM支持硬件奇偶校验
  • 64KB闪存带保护功能和安全区域
• 3.3V DC-DC降压转换器稳压器，具有过流、短路和热保护功能
• 12V LDO线性稳压器，具有热保护功能
• 高速I/O端口 (GPIO) 多达23个
• 支持灵活映射的5通道DMA控制器
• 12位ADC（多达11个外部通道），转换速率为2.5Msps
• 专为电机控制设计的高级控制定时器
• 多达5个通用定时器（1个32位+4个16位）
• I^2^C、USART和SPI接口
• 多达3个轨至轨运算放大器，用于信号调理
• 用于过流保护的比较器
• 支持低功耗的待机模式
• 每个电源（V M 、V DD、 VREG和V BOOTx ）均具有UVLO保护
• 支持通过SWD和嵌入式自举程序进行片上调试，支持UART和I^2^C接口
• 宽温度范围：-40°C至+125°C

框图

‌STSPIN32G0系列无刷电机控制器技术解析‌

一、核心特性概述

STMicroelectronics推出的STSPIN32G0系列是高度集成的三相无刷电机驱动解决方案，包含A1/A2/B1/B2四个型号，主要特性如下：

• ‌宽电压输入‌：6.7V至45V工作范围，支持峰值驱动电流600mA（灌/拉电流）。
• ‌集成MCU‌：内置STM32G031x8微控制器（ARM Cortex-M0+内核，64MHz主频，64KB Flash，8KB SRAM），支持FOC、6步无感控制等算法。
• ‌电源管理‌：
  • 3.3V DC-DC降压转换器（70mA输出能力，带过流/短路保护）。
  • 12V LDO线性稳压器（为栅极驱动器供电）。
• ‌保护机制‌：逐周期过流保护、热关断、UVLO（各电源独立监测）。

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二、关键模块详解

1. ‌栅极驱动电路‌

• ‌三路半桥驱动‌：集成自举二极管，支持N沟道MOSFET/IGBT，具有交叉传导预防功能。
• ‌时序控制‌：输入到输出的传播延迟典型值20ns，高低侧驱动匹配误差±10ns。
• ‌UVLO响应‌：当VBOOT电压不足时，高侧驱动强制关闭，低侧驱动保持激活状态（见图12）。

2. ‌电流检测与保护‌

• ‌运放配置‌：3个轨到轨运算放大器（OP1P/OP1N/OP1O等）用于分流电阻信号调理。
• ‌过流比较器‌：阈值255mV±20mV（典型值），支持硬件锁存或MCU中断两种保护模式（通过OC_SEL引脚选择）。

三、典型应用设计要点

1. ‌PCB布局建议‌
   • 功率路径（VM至电机）采用短而宽的走线，减少寄生电感。
   • 信号线与功率线分层布局，避免交叉干扰。
2. ‌外围元件选型‌
   • ‌自举电容‌：推荐220nF陶瓷电容（耐压≥VM）。
   • ‌栅极电阻‌：0.1Ω（平衡开关速度与EMI）。
   • ‌电流检测‌：差分放大电路需匹配运放输入阻抗（推荐100kΩ级电阻）。
3. ‌保护电路配置‌
   • ‌过流保护‌：通过OCCOMP引脚连接分流电阻，阈值电压可通过外部电阻分压调整。
   • ‌热管理‌：结温超过140℃触发关断，需确保散热焊盘与地平面充分连接（热阻45.6°C/W）。

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四、型号差异与选型指南

‌型号‌	‌运放数量‌	‌GPIO数量‌	‌VREF+引脚‌	‌适用场景‌
A1/A2	3	23	独立	多相电流检测
B1/B2	1	23	内部绑定VDD	单相低成本方案

‌注‌：A2/B2版本未引出VBAT和VREF+引脚，需通过内部电压基准缓冲器禁用。