电机驱动电流采集之电阻采样
核桃设计分享 2025-01-08

电机驱动领域,很多场景都需要把电机的驱动电流采集回来,让系统做进一步的处理。

在BMS系统中,同样也是需要用到电流采样电路。

常用的采集方式一般分为两种:


(1)电阻采样,这种方案的优势就是成本低,是较为常用的电流采集手段,在很多设备的板卡中都能看到。

原理:根据欧姆定律,但电流流过电阻时,电阻两端会产生压差,运放利用这一个压差进行放大处理,再给到ADC。


(2)霍尔采样,当霍尔器件中间的导体通过电流时,形成的磁场会让霍尔器件两端产生压差,然后再经过运放做放大处理,这种方式是比较安全的,做到了强弱电完全隔离。

本文我们重点关注电阻采样


就和我们上面所说的,电流经过电阻时会产生压差,通过采集电阻两端的电压再做相应的处理,再根据欧姆定律(I=U/R)就可以间接的算出电流了。基本框架图:

采样电阻的阻值是比较小的,这里可能有小伙伴就有疑问了,为什么不把电阻的阻值选大点?根据P=I²R,如果选择的阻值越大,那P(功率)也就越大,但电流增加时,那电阻由于P增大,发热量就会越大。那在实际项目中不可能无限的选择大封装的电阻。所以采样电阻的阻值都是比较小。采样电阻的类型也比较多,不同封装的功率也不一样。

这里重点分析差分放大电路,单端的由于性能上有所差异,这里就不再展开了。原理图如下图1所示:

图1下面对图1进行分析计算:

同样还是老套路,直接用上虚短虚断进行分析计算。

首先差分放大电路有一个前提条件:R2=R1,R4=R3。

由虚短可知:

U-=U+------------------------公式1

由虚断可知:

流过R2的电流I2和流过R4的电流I4是相等的。得:

I2=I4

I2=(UIN+-U+)/R2------------------公式2

I4=U+/R4------------------------公式3

(UIN+-U+)/R2=U+/R4-------------公式4

同理流过R1的电流I1和流过R3的电流I3是相等的得:

I1=I3

I1=(UIN--U-)/R1------------------公式5

I3=(U--Uout)/R3------------------公式6

(UIN--U-)/R1=(U--Uout)/R3-------公式7

由公式1,4,7再加上前提条件(R2=R1,R4=R3)最终计算出:

Vout=R3/R1(UIN+-UIN-)

最后,R5和C1组成RC低通滤波器滤除杂波,D1和D2组成钳位电路,限制输入给MCU的电压,保护MCU。好了,今天就先写到这吧!


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