馬達(dá)控制三相變頻器中相電流Shunt 檢測電路設(shè)計

常用的Shunt電流檢測電路如圖2所示。Shunt電阻將電機(jī)的相電流轉(zhuǎn)化為相電壓，經(jīng)過RC低通濾波，偏 置電壓預(yù)置之后經(jīng)過運(yùn)放放大，輸出給MCU（如TI的C28xx系列）內(nèi)部12bit ADC。

圖2 常用Shunt電阻電流檢測電路原理圖

對于RC低通濾波部分，該濾波器可顯著減小功率部分的開關(guān)噪聲，提高相電流檢測精度。但是該濾 波器并不能采用高階濾波器，一是成本考慮，二是高階濾波器雖然衰減效果更好，但是濾波器群延時也相 應(yīng)顯著增加，限制了可檢測相電流的最小PWM占空比，降低FOC系統(tǒng)控制精度，一般來說，濾波電路不 宜高于2階，RC常數(shù)取在100ns到200ns之間。

因?yàn)橄嚯娏鞣较蚩烧韶?fù)，所以Shunt電壓也帶有極性，而一般MCU內(nèi)部ADC并非雙極性ADC，所以在濾波電路之后有一個電阻分壓偏置電路將電壓轉(zhuǎn)化為單極性。經(jīng)過一級放大器之后得到動態(tài)范圍擴(kuò)展至 電源軌的信號，以提高信噪比。影響Shunt電流檢測精度的因素主要來自于Shunt電阻精度及其溫漂，運(yùn)算放大器偏置電壓及其溫漂， 運(yùn)算放大器非線性誤差及其溫漂。可見，要想提高Shunt電流檢測精度，一顆性能較好的運(yùn)算放大器必不 可少。同時Shunt電阻檢測方式可根據(jù)Shunt電阻個數(shù)分為三類，1-Shunt， 2-Shunt和3-Shunt。不同的檢測 方式對運(yùn)放的壓擺率（Slew Rate）有不同的要求。壓擺率是衡量運(yùn)算放大器輸出電壓變化速率的重要參數(shù)， 單位是V/us，其定義如公式1所示，

公式1

例如一個運(yùn)放的輸出信號是頻率為f幅值為V p 的正弦信號，則該運(yùn)放的壓擺率SlewRate = 2πfVp，如果輸 出信號是一個頻率為f幅值為V p 的三角波信號，則該運(yùn)放的壓擺率SlewRate = 2fVp。