解析单电阻采样的原理以及留意点

  和三电阻的采样计划比较常见了，原理比较简单。跟着本钱的压力和技能的前进，现在单电阻采样的方法越来越常见。

  双电阻和三电阻，为了能采样到三相电流，必须在零矢量时刻采样，依据Ia+Ib+Ic=0前提下，三相电流形成了回路。

  单电阻采样不能在零矢量时刻采样，由于零矢量时刻，仅有的直流电阻采样到的电流便是零。

  选用七段式SVPWM形式下，当100矢量下，A相开上管，B/C相开下管。

  在电动形式下，电流从A相上管MOSFET流入电机，然后从电机流入B/C下管MOSFET。

  在发电形式下，电流从B/C相下管的续流二极管流入电机，从电机经由A相上管续流二极管流入直流电容。

  不管上述哪种状况，流经DC-采样电阻的直流电流都是Ib和Ic，依据Ia+Ib+Ic=0的前提下，能够采样到Ia。

  选用七段式SVPWM形式下，当110矢量下，A/B相开上管，C相开下管。

  在电动形式下，电流从A/B相上管MOSFET流入电机，然后从电机流入C下管MOSFET。

  在发电形式下，电流从C相下管的续流二极管流入电机，从电机经由A/B相上管续流二极管流入直流电容。

  所以说，在同一个开关周期内，两次非零矢量下，依据不同的矢量，直流电流代表了不同的相电流。矢量和相电流对应联系如下：

  如上图所示，在000和111矢量下，直流电流为零，这时分采样直流电阻电压，只能作为电流采样偏置运用。

  在101和100矢量下，能够别离采样两次相电流，而且由于矢量不同，是不或许两次采样同一相电流的。

  关于一次采样行为，该矢量被分为两段，一段是相电流的上升和安稳时刻，别的一段是等电流安稳后即可进行ADC采样。所以说，采样点是不固定的，采样得到的电流和相对应联系也是和SVPWM矢量休戚相关的。

  一般确认采样点，需求考虑以上延时。由于一切的采样点依据MCU的计数器来确认，可是最终履行到开关元器材，再到最终运放树立输出，是存在以上延时的。重点是运放输出，以及开关器材履行的延时以及死区导致的偏移。

  当处于某些矢量状况下，采样宽度不行时，就必须对计算出的矢量进行偏移操作，移动出满足用于采样的脉宽，这便是单电阻采样的难点。

  压摆率，直接决议了运放的输入到输出上升的时刻。其安稳时刻取决于运放的带宽，增益以及精度等其他目标。

  以上图为例，绿色是检测电压，到运放1.2V的输出存在800ns的延时，阐明其压摆率为：1.2V/800ns=1.5V/us，这个目标是偏低的。

  以领芯微的LCM32F037系列为例，压摆率达到了5V/us，确保了运放输出能够快速树立。

  我们需求留意的是，整个采样电路，输入端口只是只要C17这一个差分滤波电容，C84归于共模噪声按捺电容。

  运放的上升加安稳时刻大约是976ns，蓝色是电阻流过电压，由于线路板寄生电感以及开关器材的耦合，产生了较大起伏尖峰，所以需求C17进行滤波，设置相对低的滤波到频率，尽管上升时刻较长，可是能够快速安稳，避免运放输出的振动。

  前文提过，单电阻采样，必须在两个非零矢量的时别离离采样两相相电流。如下图所示，粉红色是运放输出电压，由于运放电路规划合理。所以运放输出快速树立并安稳，ADC能够采样到实在电流：

  如下图，假如ADC性能好，采样电路噪声小，哪怕采样窗口只是1.24us也能采样到相电流。这种状况，说实话我觉得比较极限。一般能做到3us，现已很好了。

  下图我是没想理解，为什么死区会形成电流的延时呈现？这儿就必须考虑偏移采样点。

  实践项目，除了适宜的采样窗口和采样点，电路规划，还需求对采样增益和采样偏置进行校对，有用提升了采样精度：

  关于双电阻或许三电阻采样，由于是在零矢量的中心采样，能够留出更大的脉宽，所以说单电阻采样对运放带宽要求更高。

  领芯微的单电阻规划和TI相似，除了C35的100pF滤波电容，没有其他电容。尤其是OPA0N/OPA0P，千万不能对地加滤波电容，会直接改动电阻上电压的波形，最终影响运放输出的树立，采样失利。MOS的ds也不要加电容，有或许导致电流波形的畸变，由于单电阻采样对电流流过电阻的信号是十分灵敏的。

  运放的内部结构如上图，经过OP0P和OP0N输入到运放，内部电阻R1是15k，R2能够从15k到480k经过寄存器装备，扩大倍数从1到32倍。集成了ADC_REF/2的偏置电压，运放输出和ADC，比较器，输出都能够灵敏装备。