汽車在整個(gè)車輛框架中都位于低壓直流電機(jī)中。在創(chuàng)建汽車?BLDC?電機(jī)系統(tǒng)時(shí)，主要控制挑戰(zhàn)是測量電機(jī)的位置和扭矩。該設(shè)計(jì)解決方案定義了直流電機(jī)信號動(dòng)態(tài)和新型有效的高PWM抑制電流檢測放大器（CSA），該放大器具有快速建立時(shí)間精度，以補(bǔ)充更快的電機(jī)控制算法。

介紹

直流電機(jī)在工業(yè)和汽車產(chǎn)品中比比皆是。這 汽車在低壓直流電機(jī)中貫穿始終 車輛的框架。例如，直流電機(jī)提供 自適應(yīng)大燈、動(dòng)力轉(zhuǎn)向、巡航控制、天窗、 雨刮器和后視鏡調(diào)節(jié)功能。

直流電機(jī)產(chǎn)生一個(gè)移動(dòng)磁場，該磁場使用 相位驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，進(jìn)而產(chǎn)生扭矩。 在創(chuàng)建汽車直流電機(jī)系統(tǒng)時(shí)，主要 控制挑戰(zhàn)是測量位置和扭矩。

人們可以通過獨(dú)立測量來捕獲這些事件 三個(gè)電感繞組電流中的每一個(gè)都帶有單獨(dú)的 電流檢測放大器 （CSA）。這種三繞組傳感 解決方案需要獨(dú)立的 CSA 來產(chǎn)生快速穩(wěn)定 時(shí)間和均等抑制脈寬調(diào)制 （PWM） 信號。此外，微控制器的算法計(jì)算 瞬時(shí)繞組電流，同時(shí)獲取PWM脈沖 考慮相位或占空比。

獲得遠(yuǎn)程信息處理信息非常困難 直流電機(jī)。此設(shè)計(jì)解決方案定義直流電機(jī)信號 動(dòng)態(tài)包括PWM信號快速壓擺率，測量 穩(wěn)定時(shí)間，以及提高精度的新型有效 CSA 具有快速建立時(shí)間和高PWM抑制，通過簡化 整個(gè)系統(tǒng)。

脈寬調(diào)制信號特性

電子直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，如精密?步進(jìn)電機(jī)，需要PWM電壓或轉(zhuǎn)換電流 電機(jī)繞組的信號。該電壓信號產(chǎn)生 排斥或吸引磁電機(jī)的磁場 導(dǎo)致電機(jī)旋轉(zhuǎn)的定子。

PWM 電壓信號為繞組供電至 產(chǎn)生磁場。該磁場與 磁鐵以產(chǎn)生電機(jī)的圓周反應(yīng)。

PWM電壓信號的實(shí)現(xiàn)（圖3） 以不同的頻率和負(fù)載控制電機(jī)速度 周期。

圖3.PWM電壓信號（I負(fù)荷） 占空比為 50% 和 5%。

在圖 3 中，頻率等于 1 除以 信號高和低時(shí)間的總和。高精度 電機(jī)應(yīng)用，確定電機(jī)速度至關(guān)重要。一個(gè) 5% 占空比平均較小的磁場，因此 電機(jī)速度較慢。

檢測電機(jī) PWM 電流 （I負(fù)荷）

檢測PWM信號的一種快速方法是放置一個(gè) 小值直插式?PCB?電阻器?（R意義） 并使用 CSA 來檢測 這個(gè)小電阻兩端的壓降（圖 4）。

圖4.帶有開爾文感應(yīng) PCB 電阻器的 CSA。

圖 4 顯示了開爾文檢測跡線到 CSA的輸入，然后輸入逐次逼近寄存器?模數(shù)轉(zhuǎn)換器或SAR-ADC。

開爾文感跡線應(yīng)盡可能接近 檢流電阻器的焊接觸點(diǎn)焊盤。范圍 R意義取決于 I 的最大星等負(fù)荷、CSA 的電壓增益（增益）和 CSA 的輸出電壓范圍。關(guān)鍵的 CSA 性能規(guī)范是 放大器建立時(shí)間和關(guān)鍵的SAR-ADC性能 規(guī)格是獲得輸出所需的時(shí)間 CSA 或采集時(shí)間的信號。

電機(jī)控制系統(tǒng)

該電機(jī)控制系統(tǒng)的正確配置是 有 R 對意義和所有三種電流檢測中的 CSA 行（圖5）。

圖5.三相伺服電機(jī)中的電流檢測。

在圖5中，三對功率FET，由 微控制器，產(chǎn)生負(fù)載電流（I負(fù)荷） 到電機(jī) 繞組。所有三個(gè) CSA 器件都連接到一個(gè) ADC。這些 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器 確定相位和幅度，然后完成 反饋環(huán)路回到功率 FET。

PWM 共模電壓

高速電機(jī)應(yīng)用需要快速上升和下降 PWM 電壓信號。圖6顯示了輸出波形 來自兩個(gè)不同的 CSA，當(dāng)呈現(xiàn)共模時(shí) 輸入三角形 50V 步進(jìn)。

圖6.PWM 階躍輸入的共模階躍抑制，步進(jìn)輸入上升/下降時(shí)間為 500V/μs。

在圖6中，CSA的共模輸入電壓變化 大約為 50V，上升和下降時(shí)間為 500V/μs。這 兩條底部曲線表現(xiàn)出兩種不同 CSA。藍(lán)色數(shù)據(jù)線中的最大擾動(dòng)為 約50mV。紅色數(shù)據(jù)線的中斷是 約600mV。

高速、低成本電機(jī)控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)的關(guān)鍵時(shí)刻是 CSA、SAR-ADC的采集速度和三的成本 CSA 系統(tǒng)。圖7所示為解決這些問題的電路。

圖7.通過感應(yīng)兩個(gè)支腿在三相伺服電機(jī)中進(jìn)行經(jīng)濟(jì)電流檢測。

對兩個(gè) CSA 的輸出求和，如圖 7 所示， 產(chǎn)生代表第三個(gè)繞組電流的電壓。 根據(jù)基爾霍夫定律，第三個(gè)繞組電流等于總和 另外兩個(gè)繞組電流。簡單的運(yùn)算放大器求和 電路足以產(chǎn)生與 第三個(gè)繞組電流。

該電路提供所有三個(gè)的瞬時(shí)繞組電流 無需進(jìn)一步計(jì)算或了解PWM的相位 脈沖相位或占空比，減少電路數(shù)量 CSA 從三個(gè)增加到兩個(gè)。

結(jié)論

汽車行業(yè)對低壓直流的普遍使用 電機(jī)是一項(xiàng)艱巨的測量挑戰(zhàn)。一 找到每個(gè)位置和扭矩的經(jīng)濟(jì)方法 電機(jī)需要一個(gè)新的解決方案來解決這個(gè)古老的問題。MAX40056F采用改進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)，可快速 向控制器提供輸出信號。較低的沉降率 時(shí)間為高速電機(jī)系統(tǒng)提供結(jié)果和 使第三個(gè) CSA 變得不必要。這種新的設(shè)計(jì)架構(gòu) 提供出色的性能而不會(huì)破壞銀行。