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STSPIN电池系列产品以微型、低压、高能效抢占物联网电机驱动市场

379已有 3895 次阅读  2017-07-03 13:48   标签物联网  产品  电池  电机 
DAVID LUCCHETTI先生出生于意大利,现今是意法半导体亚太区智能电源、IPAD、保护器件产品部市场应用总监,近日在北京的媒体分享会上,DAVID先生用中文分享了有关STSPIN家族产品信息。DAVID表示:“随着电子产品不断趋向智能化,需要交互、陪伴的功能日益增加,市场对马达控制的需求越来越多,STSPIN系列低功耗微型电机驱动产品,能让精密先进的电池供电设备变得更小、便携性更强、续航时间更长”。


图1:意法半导体亚太区智能电源、IPAD、保护器件产品部市场应用总监 DAVID LUCCHETTI

STSPIN家族产品

据DAVID介绍,STSPIN是目前全球销售量最大的电机驱动产品系列,有超过125种直流有刷电机、直流无刷电机和步进电机的产品型号。ST提供的工业级产品,具有生命周期长、高功耗、散热好且适合恶劣环境运行、工作温度范围较广的特点。而微型低压高能效电机驱动器,符合最严格的便携和穿戴设备的技术需求。具有低功耗、小尺寸、高性能特性,将会促进电池供电物联网硬件的广泛应用。

STSPIN产品定位


图2:STSPIN系列定位图

STSPIN系列包括从STSPIN-电池(STSPIN220, STSPIN230、STSPIN240、STSPIN250)到STSPIN单片式多功能IC再到STSPIN系统级封装。分别可提供功率从5W、100W到500W,具有最先进的BCD(Bi-polar、 CMOS、 DMOS)技术;有着目前业内最小的QFN 3x3mm 封装;

这里DAVID先生着重介绍了去年ST针对IoT电池应用发布的几款产品:

DAVID先生表示:“电机是诸多电子设备的核心组件,电机控制需要大量与电子工程相关的实际研发知识技能。在符合设计尺寸和功率预算要求下,在单片上集成逻辑单元和功率器件,是产品设计人员面临的最大挑战之一”。意法半导体STSPIN新驱动器芯片拥有低功耗、小尺寸、高性能特性,可简化设计,缩短研发周期,超低功耗有助于延长电池供电产品的续航时间,这将促进电池供电物联网硬件的广泛应用。

● STSPIN220是步进电机驱动产品,可应用在对位置控制有高精度要求的场合,比如3D打印机、医疗设备。

● STSPIN230是针对三相无刷电机的驱动产品,ST是目前唯一一家可提供3*3QFN封装,体积变得更小,同时大大地简化客户的设计,改善以往市场上用5个H桥来搭三个分立器件。适用于手持云台或无人机小云台。

● STSPIN240是针对直流有刷电机的驱动产品,在一个芯片里可以提供两个直流有刷电机,客户根据需要开启一个或两个电机,由于其体积较小,相对灵活,在玩具机器人等产品上得到很好的反馈。

● ST今年4月针对电流更大的应用市场,推出了STSPIN250有刷直流电机单片驱动器 。关于为什么会推出一种比较传统的电机,DAVID是这样解释的:“直流有刷电机控制最简单,成本最低,市场需求量相对较高,尤其在消费类应用方面,由于其对寿命没有特别高的要求,因此直流有刷电机是最好的选择。”

STSPIN系统级封装的演变


图3:STSPIN系统级封装的演变

为实现高集成度,STSPIN系统及封装分两种方式,一种是将驱动芯片和功率芯片封装集成,称之为POWERSTEP产品系列,如POWERSTEP01,由步进控制驱动加8个分立MOSFET组成,具有可编程、SPI界面和数字运动引擎。由于封装上的优势,可节省67%的PCB空间,满足客户对小尺寸的需求。适用于纺织机械、机器人焊接、工业条码打印、工业推土机和搅拌器、缝纫机器等大功率应用领域。


图4:将驱动芯片和功率芯片封装集成的POWERSTEP产品

第二种是将MCU和驱动芯片集成在一起,称为STSPIN32F0产品系列。是由MCU(STM32F0)加上3相半桥驱动组成,一个封装,两个DIE(集成电路)。使用ST自有MCU,与STM32生态系统完全兼容,集成了12V LDO & 3.3V DC-DC 稳压器。优势之一是快速设计,其次有着高可靠性和灵活的应用,第三是大大节省了空间,相比同行更有竞争优势。可应用于无人机 (云台和舵机控制)、机器手臂、电动工具、真空吸尘器、工业自动化和控制等领域,案例如下图。


图5:基于ST电机驱动方案的三轴无人机云台开发套件

大众市场生态系统

在谈到生态链方面,DAVID表示,ST有强大的支持系统,在设计资源方面,包括DataSheet、产品简介、应用指南、用户手册、设计提示、设计笔记等;在硬件和软件设计资源方面,ST可提供从固件,到软件、评估板、开发套件、STM32 Nucleo 拓展板、Gerber文件、物料清单(BOM)等;以及各种形式的推广和网站支持。

灵活多变的客户服务

DAVID在回答记者提问时分享到,以上几款STSPIN产品,即可以用在客户的终端产品上,也可以当成一个模块去使用,同时ST也会根据客户的自身条件去提供相应的产品服务。

从产品本身来讲,如果客户对电机有很好的理解,ST可以提供纯硬件产品供客户去编程,实现对应的算法;如果客户不具备或不需要具备电机设计人员,针对这类型的客户,ST有高集成度产品比如L6470和L6472,此产品本身已集成了算法,只需通过SPI发相应的命令,便可以轻松实现电机的运转。

从产品生态系统来讲,ST可以提供多种评估板,再比如客户要想实现一个系统的搭建,在不具备系统设计、硬件设计、软件设计等情况下,从周期上和设计可行度上都比较困难。针对这样的客户,ST会提供不同的评估板,可以像搭积木一样,模拟出一个系统。


图6:X-Nucleo评估板

图7:糖果机模型,基于STM32和X-Nucleo系列开发板

同时ST也会针对不同应用做相关设计,比如展示的这款3D打印机(如图7)就有完整的参考版,所有的软件、硬件可以免费从ST的网上下载。 


图7:3D打印机方案

强大的优势

意法半导体(ST)有着近30年在电机领域方面的产品开发经验,以及50年的封装经验,拥有自主研发生产的BCD(Bi-polar、 CMOS、 DMOS),此技术将模拟、数字及功率集成到一个芯片上,拥有从设计、应用、技术到生产可靠的自有供应链,ST广泛且可拓展的产品阵营,从低到高功率的产品全面覆盖,能够驱动任何种类的电机的产品,以及完整且易用的生态系统。从最开始的晶圆设计、封装设计到周围的开发环境或配套的生态系统的设计,总的来说,ST就是利用这些强大的优势来占领市场的。

最后,DAVID先生表示, ST会顺应市场的需求,将产品做到更高的集成度、更小的体积,更低的功耗。继续研发自有的BCD技术,在未来,还会有第九代、第十代新产品面世。此次媒体见面会是DAVID先生第一次尝试用中文分享,DAVID为自己以及STSPIN产品家族赢得了台下阵阵掌声……

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