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器件型号：DRV8316 主题中讨论的其他器件：DRV8313、
您是否曾设计、开发、使用或只是使用过任何无传感器无刷直流(BLDC)电机控制系统？ 如果是、您可能已经知道持续准确地了解电机绕组电流的重要性。 电机旋转操作可分为不同的状态、从初始位置检测或对齐开始、然后是开环状态、接着是实际闭环状态、再到电机停止状态。 控制器会在所有这些状态期间不断查看电机的电流和电压反馈、以确定要应用于电机的下一相位信号。 该控制器还使用电流反馈来检测故障情况并做出相应的反应、从而使电机系统可靠而稳健。 假设电流感应是任何无传感器电机控制操作的核心和灵魂。
图1：无传感器 BLDC 电机系统的典型控制环路
电流感应可通过两种主要架构实现：
- 一种传统方法–外部电阻器电流感应：通过添加一个与电机相位串联的电阻器(也称为直列式电流感应)或一个低侧 FET 源下方的电阻器(也称为基于低侧分流器的电流感应)来实现这种电流感应。 在这两种情况下、均使用电压放大器测量电阻器上的压降、并使用 ADC (用于电机换向)或比较器(用于监控)反馈到控制器。 在三相 BLDC 电机系统中、通常需要三个此类电阻器来测量每个绕组中的电流。 您可以使用两个感应电阻器测量两个绕组电流、然后计算控制器内第三个绕组的电流。 您可以通过组合所有三个感应电阻器并仅测量一个总和电流来减小电阻器。 这将限制您可以在系统中使用的控制技术类型。 这些电阻器需要是功率电阻器、能够处理满载电机电流。 电阻器还会有一些显著的功率耗散、从而在电路板上产生热点。
图2：基于低侧分流器的电流感应架构
在使用单个分流电阻器测量电机总电流的 DRV8313参考设计示例中、电阻器尺寸为3.05mm x 1.55mm。 与电路板上的其他元件相比、单分流电阻器的占用空间是三相集成电机驱动 器 DRV8313 占用空间的13%。 如果您要使用三个电阻器来测量所有绕组电流、则电阻器可能会占用电路板上总驱动器面积的50%！
图3：DRV8313参考设计板
- 一种新方法–集成电流感应：在具有集成电流感应功能的器件中、电流在电机(集成 FET)驱动器内部进行感应。 在此架构中、通过将来自功率 FET 的电流复制到较小的 FET 并在向电机控制器提供反馈之前通过放大器来感应绕组电流。 这种技术无需在电路板上使用任何电流检测组件(因此节省了相当大的电路板空间！)。 另一个好处是消除了系统中的一个热耗散和功率损耗源。 因此、这种方法使整个系统变得更小、温度更低。 您可以将 DRV8316 EVM 设计作为示例、并观察到电路板上没有大电阻器、因此比任何基于外部电流感应的设计都要小得多。
图4：DRV8316 EVM 板
在本常见问题解答的下一部分(链接)中、我们将探讨这两种架构的系统参数、例如电流感应的传递函数和精度。 敬请关注、了解无传感器 BLDC 电机系统中的电流感应
-- BLDC 电机驱动器营销和应用经理 Prajkta Vyavahare (PV)
