基于PSoC?4的矢量控制方案 ：電流采樣

　　3) 單電阻采樣

　　單電阻典型采樣電路如圖6所示, 到 是6個(gè)功率晶體管。在母線上串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，采樣電阻上的電壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)運(yùn)放送達(dá)ADC。單片機(jī)通過(guò)ADC在一個(gè)PWM周期內(nèi)采樣兩次采樣出兩相電流，然后通過(guò)公式“Iu + Iv + Iw = 0”重構(gòu)出第三相相電流。典型的采樣時(shí)刻如圖7所示。以圖7所示的采樣時(shí)刻為例，第一次采樣的母線電流為-Iu, 第二次采樣的母線電流為Iw。由此便可重構(gòu)出三相電流。

　　單電阻采樣突出的一個(gè)問(wèn)題是采樣盲區(qū)的問(wèn)題。在兩相占空比非常接近時(shí)，留出的采樣窗口會(huì)非常窄，此時(shí)采樣誤差較大甚至無(wú)法進(jìn)行采樣。一般通過(guò)PWM平移或建立電流觀測(cè)器對(duì)電流進(jìn)行估算的方法進(jìn)行解決。

　　單電阻采樣僅需一個(gè)采樣電阻，一個(gè)運(yùn)放即可完成三相電流重構(gòu)，成本優(yōu)勢(shì)突出。同時(shí)由于僅需在母線電流上串接采樣電阻，可用于下橋臂不開(kāi)放的智能功率模塊(IPM)的應(yīng)用場(chǎng)合。但單電阻采樣實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，同時(shí)存在采樣盲區(qū)的問(wèn)題。

　　4. 基于PSoC4®的雙電阻采樣設(shè)計(jì)實(shí)例

　　三種采樣方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合綜合考慮。以上三種采樣方式均可采用PSoC4®靈活實(shí)現(xiàn)。下面將以雙電阻采樣為例，介紹如何使用PSoC4進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　PSoC4®內(nèi)部集成四個(gè)獨(dú)立的可支持中央對(duì)齊、互補(bǔ)的可編程死區(qū)及同步ADC操作的TCPWM模塊;一個(gè)支持零開(kāi)銷(xiāo)通道切換功能的12位1 Msps ADC; 兩個(gè)支持比較器模式及SAR ADC輸入緩沖功能的運(yùn)算放大器。豐富的片內(nèi)資源可將主控電路所需芯片集成到一片芯片中，實(shí)現(xiàn)高度集成化。圖8顯示了PSoC4矢量控制(無(wú)傳感器)典型硬件控制框圖。

　　相對(duì)于其他解決方案，基于PSoC4的矢量控制解決方案具有以下特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

　　1) 采用高性價(jià)比的Cortex-M0內(nèi)核。Cortex-M0是市場(chǎng)上現(xiàn)有的最小、最節(jié)能的ARM處理器，代碼占用空間小，能以8位處理器的價(jià)格獲得32位處理器的性能，可明顯節(jié)約系統(tǒng)成本。

　　2) 內(nèi)部集成兩個(gè)支持比較器模式及SAR ADC輸入緩沖功能的運(yùn)算放大器。目前市場(chǎng)大部分解決方案均需外部運(yùn)放完成電流采樣，采用PSoC4可從系統(tǒng)BOM表中移除外部運(yùn)放，減少系統(tǒng)成本。

　　3) 內(nèi)部集成兩個(gè)低功耗比較器，可用于硬件保護(hù)或錯(cuò)誤信號(hào)處理。市場(chǎng)常用解決方案大部分采用外部比較器完成此功能。采用PSoC4可進(jìn)一步減少BOM，降低成本。

　　4) 減少PCB空間及BOM成本。由于PSoC4集成了電機(jī)控制所需大部分外設(shè)及其他豐富的模塊，可實(shí)現(xiàn)高度集成化的設(shè)計(jì)。

　　5) 固件IP保護(hù)。PSoC提供了極強(qiáng)的軟件/硬件IP保護(hù)能力，這對(duì)電機(jī)應(yīng)用尤其重要。

　　6) 寬電壓范圍，支持1.71-5.5V。