| Other Parts Discussed in Thread: DRV8313, DRV8316
您是否曾設計、開(kāi)發(fā)、使用或只是擺弄過(guò)任何無(wú)傳感器無(wú)刷直流 (BLDC) 電機控制系統？如果是這樣，您可能已經(jīng)知道持續準確地了解電機繞組電流的重要性。電機旋轉運行可分為不同的狀態(tài)，首先是初始位置檢測或對齊，然后是開(kāi)環(huán)狀態(tài)、閉環(huán)狀態(tài)、電機停止狀態(tài)。在所有狀態(tài)期間，控制器會(huì )不斷查看電機的電流和電壓反饋，以確定要應用到電機的下一個(gè)相位信號�？刂破鬟�使用電流反饋來(lái)檢測故障條件并作出相應的反應，從而使電機系統穩定可靠。 我們可以說(shuō)，電流檢測是任何無(wú)傳感器電機控制運行的核心和靈魂。
圖 1：無(wú)傳感器 BLDC 電機系統的典型控制環(huán)路
電流檢測可通過(guò)兩種主要架構來(lái)完成：
- 傳統方法 – 外部電阻器電流檢測：通過(guò)添加一個(gè)與電機相位串聯(lián)的電阻器（也稱(chēng)為直列式電流檢測），或在低側 FET 源極下添加一個(gè)電阻器（也稱(chēng)為基于低側分流電阻的電流檢測），可實(shí)現這種類(lèi)型的電流檢測。在這兩種情況下，使用電壓放大器測量電阻器兩端的壓降，然后使用 ADC（用于電機換向）或比較器（用于監測）反饋至控制器。在三相 BLDC 電機系統中，您通常需要三個(gè)這樣的電阻器來(lái)測量每個(gè)繞組中的電流。您可以使用兩個(gè)檢測電阻來(lái)測量?jì)蓚�(gè)繞組電流，然后計算控制器內第三個(gè)繞組中的電流。通過(guò)合并所有三個(gè)檢測電阻并僅測量一個(gè)總電流，可減少電阻器數量，但會(huì )限制您可以在系統中使用的控制技術(shù)類(lèi)型。這些電阻器需要是功率電阻器，能夠處理滿(mǎn)載電機電流。電阻器還將有一些顯著(zhù)的功率損耗，從而在電路板上產(chǎn)生熱點(diǎn)。
圖 2：基于低側分流電阻的電流檢測架構
在使用單個(gè)分流電阻器測量電機總電流的 DRV8313 參考設計示例中，電阻器尺寸為 3.05mm x 1.55mm。與電路板上的其他元件相比，單個(gè)分流電阻器的占用空間是三相集成電機驅動(dòng)器 DRV8313 占用空間的 13%。如要使用三個(gè)電阻器來(lái)測量所有繞組電流，那么電阻器會(huì )占用電路板上總驅動(dòng)器面積的 50%！
圖 3：DRV8313 參考設計電路板
- 一種新方法 – 集成電流檢測：在具有集成電流檢測功能的器件中，在電機（集成 FET）驅動(dòng)器內部檢測電流。在此架構中，功率 FET 中的電流將復制到較小的 FET 并在向電機控制器提供反饋之前傳遞至放大器，從而檢測繞組電流。此技術(shù)無(wú)需在電路板上使用任何電流檢測元件（因此節省了相當多的布板空間�。�。另一個(gè)好處是消除了系統中的一個(gè)熱耗散和功率損耗源。因此，這種方法使整個(gè)系統變得更小且發(fā)熱更少。您可參閱DRV8316 EVM 設計示例，該設計的電路板上沒(méi)有大型電阻器，因此比任何外部電流檢測類(lèi)設計尺寸更小。
圖 4：DRV8316 EVM 電路板
在此常見(jiàn)問(wèn)題解答的下一部分中，我們將討論采用這兩種架構的系統參數，例如電流檢測的傳遞函數和精度。請持續關(guān)注，了解無(wú)傳感器 BLDC 電機系統中的電流檢測 |
