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(xiàn)上串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，采樣電阻上的電壓信號再經(jīng)過(guò)運放送達ADC。單片機通過(guò)ADC在一個(gè)PWM周期內采樣兩次采樣出兩相電流，然后通過(guò)公式“Iu + Iv + Iw = 0”重構出第三相相電流。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(xiàn)電流為-Iu, 第二次采樣的母線(xiàn)電流為Iw。由此便可重構出三相電流。

　　單電阻采樣突出的一個(gè)問(wèn)題是采樣盲區的問(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(guān)測器對電流進(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)運放即可完成三相電流重構，成本優(yōu)勢突出。同時(shí)由于僅需在母線(xiàn)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)的應用場(chǎng)合。但單電阻采樣實(shí)現較為復雜，同時(shí)存在采樣盲區的問(wèn)題。

　　4. 基于PSoC4®的雙電阻采樣設計實(shí)例

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

　　PSoC4®內部集成四個(gè)獨立的可支持中央對齊、互補的可編程死區及同步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輸入緩沖功能的運算放大器。豐富的片內資源可將主控電路所需芯片集成到一片芯片中，實(shí)現高度集成化。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：

　　1) 采用高性?xún)r(jià)比的Cortex-M0內核。Cortex-M0是市場(chǎng)上現有的最小、最節能的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，可明顯節約系統成本。

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

　　3) 內部集成兩個(gè)低功耗比較器，可用于硬件保護或錯誤信號處理。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集成了電機控制所需大部分外設及其他豐富的模塊，可實(shí)現高度集成化的設計。

　　5) 固件IP保護。PSoC提供了極強的軟件/硬件IP保護能力，這對電機應用尤其重要。

　　6) 寬電壓范圍，支持1.71-5.5V。