Freescale TWR-MC-LV3PH

Отличный выбор! TWR-MC-LV3PH — это специализированная оценочная (демонстрационная) плата от Freescale (ныне NXP Semiconductors), предназначенная для разработки и тестирования алгоритмов управления трехфазными бессенсорными двигателями (BLDC, PMSM) с использованием метода «Давление на точку» (Pressing the Point - PtP).

Описание и назначение

TWR-MC-LV3PH — это часть модульной системы Tower System. Ее ключевая цель — предоставить инженерам готовую аппаратную и программную платформу для:

• Быстрого старта в разработке приводов для 3-фазных двигателей переменного тока.
• Оценки и отладки бессенсорных алгоритмов управления FOC (Field-Oriented Control) и 6-шаговой коммутации для BLDC-двигателей.
• Тестирования метода PtP — уникального подхода Freescale для определения начального положения ротора без датчиков Холла или энкодера, что позволяет запускать двигатель плавно, без рывков, с высоким моментом.
• Обучения и экспериментов с системами управления двигателями.

Плата представляет собой силовой инвертор с драйверами затворов, схемами защиты и измерительными цепями. Для работы ей требуется материнская плата Tower System с контроллером (MCU) и модуль сенсорного датчика тока (TWR-SENSOR).

Технические характеристики

1. Силовая часть:

• Топология: 3-фазный инвертор (мост на 6 ключах).
• Силовые ключи: MOSFET, рассчитанные на низковольтное применение.
• Рабочее напряжение: 12-24 В DC (номинальное 24 В). Важно: это низковольтная плата, не предназначенная для сетевого напряжения.
• Максимальный выходной ток: До 10 А (пиковый).
• ШИМ-сигналы: Поддерживает 3-канальный (6-шаговое) и 6-канальный (ШИМ) режимы управления.
• Драйверы затворов: Интегрированные, с dead-time insertion.

2. Измерительные и защитные цепи:

• Токовые шунты: В нижних плечах инвертора для измерения фазных токов (требуется внешний TWR-SENSOR).
• Защита: Защита от перегрузки по току, короткого замыкания, перенапряжения и перегрева.
• Обратная связь по напряжению: АЦП-измеритель напряжения шины DC.
• Разъем для потенциометра: Для задания скорости.

3. Интерфейсы и управление:

• Подключение к Tower System: Через стандартный разъем TWRPI.
• Входы/Выходы: Все критичные сигналы (ШИМ, ошибки, измерения) выведены на разъемы для подключения к MCU.
• Питание: Отдельные клеммы для силовой части (12-24В) и логической (3.3В/5В от материнской платы Tower).
• Совместимость с датчиками: Предусмотрены разъемы для подключения энкодера и датчиков Хола (хотя основной фокус — бессенсорное управление).

4. Программное обеспечение:

• Использовалась в комплекте со FreeMASTER (инструмент мониторинга и настройки в реальном времени).
• Поставлялась с примером кода и библиотеками для процессоров серии 56F8000 (DSC) и позже для Kinetis (ARM Cortex-M).

Парт-номера (Part Numbers) и ключевые компоненты

• Полное обозначение платы: TWR-MC-LV3PH
• Основные микросхемы на плате (могут варьироваться в ревизиях):
  • Драйвер затворов: MC33883 или аналог.
  • Силовые MOSFET: Например, NTMFS4821N или подобные.
  • Операционные усилители для измерения токов.
  • Компараторы для защиты.

Совместимые модели и необходимые компоненты системы

TWR-MC-LV3PH не является автономным устройством. Для работы требуется сборка (стек) в формате Tower System:

1. Контроллерная плата (MCU Module) — МОЗГ системы:

• TWR-K60N512 (на базе Kinetis K60, ARM Cortex-M4) — наиболее популярный и рекомендуемый вариант.
• TWR-K40X256 (Kinetis K40).
• TWR-K53N512 (Kinetis K53).
• Более старые платы на DSC: TWR-56F8400 (на базе DSP 56F8400). Изначально плата создавалась для них.

2. Материнская плата Tower System — ОСНОВА:

• TWR-ELEV (или TWR-ELEV2) — переходная плата-лифт, обязательный элемент для соединения всех модулей в стек.
• Любая другая материнская плата серии TWR-PROTO, TWR-PLC и т.д., совместимая с форматом.

3. Модуль сенсорного датчика тока — ДАТЧИК:

• TWR-SENSOR — критически необходимый модуль. Содержит измерительные усилители и АЦП для преобразования сигналов с токовых шунтов TWR-MC-LV3PH в цифровую форму для MCU.

4. Прочее оборудование:

• Двигатель: 3-фазный BLDC или PMSM на напряжение 12-24В.
• Источник питания: 24В DC, с током не менее 10А.
• Компьютер с установленными CodeWarrior (или другими IDE), FreeMASTER и драйверами.

Типовая минимальная конфигурация стека (снизу вверх):

1. Контроллерная плата (например, TWR-K60N512)
2. Материнская плата-лифт (TWR-ELEV)
3. Модуль датчиков тока (TWR-SENSOR)
4. Силовая плата (TWR-MC-LV3PH)

Важное примечание

Продуктовая линейка Tower System и, в частности, плата TWR-MC-LV3PH являются снятыми с производства (EOL). Однако они до сих пор активно используются в учебных заведениях, лабораториях и у инженеров благодаря своей наглядности, обилию документации и примеров кода. Приобрести их можно в основном на вторичном рынке (eBay, аукционы б/у оборудования).

Для новых разработок NXP предлагает более современные платформы, такие как:

• FRDM-MC-LVPMSM (на базе FRDM-KL25Z) — аналог для процессоров Kinetis.
• Оценочные комплекты на базе процессоров серии MPC57xx, S32K (для автомобиля) или i.MX RT (приводы с высоким быстродействием).

Если вы работаете с TWR-MC-LV3PH, ищите документацию и примеры кода по запросам «TWR-MC-LV3PH», «Pressing the Point AN4700» и «Sensorless PMSM/BLDC SDK» на сайте NXP.