无刷电机/永磁同步电机在各行各业中应用越来越广泛，各大半导体厂商在该领域竞争也越发激烈，然而想要做好电机闭环控制，三相电流采样至关重要，其决定了电机性能能否很好的发挥出来。 尽管现在有很多相电流采样检测方案，但低成本、大批量使用的只用三种方案：采样电阻、霍尔元件与电流互感器。本文主要介绍采样电阻方案中两种采样方案，希望大家可以了根据不同应用场景选择合适的相电流采样方案。 采样电阻： 在绝大部分低成本应用中，都是使用采样电阻进行相电流采样，采样电阻被称为sensing resistor或者shunt resistor，其阻值一般较小，在1mΩ和1Ω之间。 如图中所示，高端采样中采样电阻位于负载高端，即一端与母线电源连接；低端采样中采样电阻位于负载低端，即一端与GND连接。 低端采样 低端采样是使用非常普遍的一种采样方案，有三电阻采样、双电阻采样、单电阻采样，电路拓扑结构图如下： 其中三电阻和双电阻方案最为常用，在某些成本较为敏感的应用中，也会选用单电阻采样方案。 对于低端采样来说，通常对于运放器件没有非常明确的要求，根据电流环带宽适当选择运放的带宽，一般常用的运放都可以满足低端采样。 同时其也有非常明显的缺点，由于低边MOS管的开关会导致流经采样电阻的电流并不是一直等于相电流，需要准确的把握采样时间点，同时还要避免MOS开关及地平面的影响。 准确的把握采样时刻是低端采样的需要重点考虑的问题，从电路拓扑图中可以看出，只有当低边MOS打开时候，采样电阻上才会有电流流过，这个续流电流就是相电流。 所以对于三电阻及双电阻采样时，只需要在SVPWM的零序矢量的时对于中央处采样即可获取正确的相电流。 单电阻采样方案是通过在一个PWM周期对采样电阻进行两次电流采样，其采样时刻见下图：  采样得到的电流值与相电流对应的关系表： 在SVPWM算法中，有时候会输出2路相同占空比非常接近的PWM信号，如下图所示，此时T2窗口期几乎为0，不能够重构得到三相电流数据。 ST 专利 (Pat. Pub. No.: US20090284194 A1) 可以很好的解决单电阻无法采样问题。 高端采样 高端采样也可以称为相采样，采样电阻串联在负载相线上，只需测量两相的即可，根据基尔霍夫电流定律，可以计算出另一相电流。 对于高端采样来说无需确定准确的采样时间，在任何时刻采样得到的电流都等于相电流，同时可以忽略地平面对采样电流的干扰，采样精度会大大提高；同时高端采样也有一些缺点，其对于后级处理电路要求会比较高，由于相线上存在急剧变化的共模电压，运放元器件需要能够承受较高的并且急剧变化的共模电压，这样的运放选择起来相对不容易；不过目前很多半导体厂商对于高端电流检都推出响应的运放芯片，如ST、Ti、ADI等。 总结： 在无刷电机/永磁同步电机电流采样来说，大部分应用会选择低端采样的三电阻及双电阻方案，如成本要求较为苛刻可选择单电阻采样方案，ST在单电组采样方案有专业的算法可有效解决无法采样问题；同时对于采样精度要求较高的应用场景，也可以选择高端采样。 |
