STMicroelectronics STEVAL-CTM011V1主流压缩机解决方案是一款基于STSPIN32F0601Q控制器的三相逆变器。该解决方案内置一个三相600V栅极驱动器和一个Arm® Cortex®-M0 STM32 MCU。功率级采用STGD5H60DF IGBT。该板支持1分流和2+1分流检测拓扑。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STEVAL-CTM011V1 主流压缩机解决方案数据手册.pdf

特性

• 由即用型硬件和固件制造的完整系统解决方案
• 适合由主电源供电的各种应用，额定功率高达250W
  • 冰箱压缩机
  • 泵和风扇
  • 工业设备
• 高效值
  • 逆变器效率 > 96.5%（3000rpm时）
• 极低待机功耗和过流/欠压保护
• 符合RoHS指令
• 基于STSPIN32F0601Q带嵌入式STM32的智能三相电机控制器
• 基于VIPER122的电源，采用降压配置，可生成板载直流电压
• 逆变器功率级，基于STGD5H60DF IGBT，额定为600V、5A
• 紧凑尺寸：7.5cm x 11.2cm
• 配备经过验证的无传感器磁场定向控制 (FOC) 固件，采用一分流或2+1分流拓扑

示意图

STEVAL-CTM011V1压缩机解决方案核心技术解析与应用指南

一、系统概述与核心特性

‌STEVAL-CTM011V1‌是意法半导体推出的一款基于STSPIN32F0601Q控制器和STGD5H60DF IGBT的250W主流压缩机解决方案。该评估板采用先进的三相逆变器设计，集成了完整的硬件和固件系统，特别适用于压缩机电机控制领域。

‌核心特性优势‌：

• ‌高效性能‌：在3000rpm时变换器效率超过96.5%
• ‌低功耗设计‌：极低待机功耗，配备过流/欠压保护
• ‌灵活拓扑‌：支持单分流或2+1分流传感拓扑
• ‌紧凑尺寸‌：7.5×11.2cm的紧凑型设计
• ‌环保合规‌：符合RoHS环保标准

二、核心器件深度解析

1. STSPIN32F0601Q智能三相控制器

• 集成Arm® Cortex®-M0 STM32 MCU内核
• 内置600V三相栅极驱动器
• 提供完整的电机控制处理能力

2. STGD5H60DF IGBT功率器件

• H系列高速沟槽场停技术
• 600V耐压等级，5A额定电流
• 优化的开关特性，适合高频应用

三、系统架构与技术实现

电源架构设计

系统采用VIPER122开关电源芯片构成降压配置，为主板生成所需的+15V和+3.3V直流工作电压。这种设计确保了在不同输入电压范围内的稳定工作。

逆变器功率级设计

功率级基于STGD5H60DF IGBT构建，每个相位都配备了完整的驱动电路：

• 自举电路（BOOT1/2/3）提供高侧驱动电源
• 栅极电阻（R31、R32、R39等）优化开关速度
• 保护二极管（D7-D12）确保电路安全

传感拓扑配置

系统支持两种电流传感配置：

• ‌单分流模式‌：通过SR1和SR2短接实现
• ‌2+1分流模式‌：通过配置相关分流电阻（RS1、RS2、RS3）实现

四、无传感器FOC控制技术

核心技术优势

STEVAL-CTM011V1采用‌ 无传感器磁场定向控制（FOC） ‌ 技术，具备以下优势：

• 无需位置传感器，降低系统成本
• 支持永磁同步电机（PMSM）和无刷直流电机（BLDC）
• 提供平滑的转矩控制和高效的电机运行

固件生态系统

• ‌STSW-CTM011‌：压缩机电机固件示例
• ‌X-CUBE-MCSDK‌：STM32电机控制软件开发套件
• ‌开发工具链‌：STM32CubeIDE、B-STLINK-ISOL、STLINK-V3SET

五、应用场景与设计考量

主要应用领域

• 冰箱压缩机系统
• 工业泵和风扇驱动
• 工业自动化设备

关键设计要点

1. ‌散热设计‌：考虑IGBT的功率耗散，确保充分散热
2. ‌EMI抑制‌：通过共模电感（L1）和X/Y电容配置优化电磁兼容性
3. ‌保护电路‌：包含保险丝（F1）、压敏电阻（RV1）等多重保护

六、电路设计最佳实践

布局建议

• 功率路径与信号路径分离设计
• 自举电容靠近IGBT驱动引脚
• 电流检测走线采用差分对设计

参数选择指南

• 栅极电阻值影响开关速度和EMI，需折中考虑
• 自举电容容量需确保高侧驱动的持续供电
• 分流电阻功率等级需根据最大电流确定

七、开发与调试支持

系统提供完整的调试接口：

• ‌SWD接口‌：用于程序下载和调试
• ‌UART接口‌：用于系统监控和数据通信
• ‌PWM输入‌：支持外部控制信号

八、技术发展趋势

随着电机控制技术不断发展，STEVAL-CTM011V1代表的技术方向包括：

• 更高的集成度与更小的系统尺寸
• 更智能的保护与诊断功能
• 对能效标准的持续优化