馬達控制三相變頻器中相電流Shunt 檢測電路設計

常用的Shunt電流檢測電路如圖2所示。Shunt電阻將電機的相電流轉化為相電壓，經(jīng)過(guò)RC低通濾波，偏 置電壓預置之后經(jīng)過(guò)運放放大，輸出給MCU（如TI的C28xx系列）內部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(zhù)減小功率部分的開(kāi)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(shí)也相 應顯著(zhù)增加，限制了可檢測相電流的最小PWM占空比，降低FOC系統控制精度，一般來(lái)說(shuō)，濾波電路不 宜高于2階，RC常數取在100ns到200ns之間。

因為相電流方向可正可負，所以Shunt電壓也帶有極性，而一般MCU內部ADC并非雙極性ADC，所以在濾波電路之后有一個(gè)電阻分壓偏置電路將電壓轉化為單極性。經(jīng)過(guò)一級放大器之后得到動(dòng)態(tài)范圍擴展至 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(lái)自于Shunt電阻精度及其溫漂，運算放大器偏置電壓及其溫漂， 運算放大器非線(xiàn)性誤差及其溫漂?？梢?jiàn)，要想提高Shunt電流檢測精度，一顆性能較好的運算放大器必不 可少。同時(shí)Shunt電阻檢測方式可根據Shunt電阻個(gè)數分為三類(lèi)，1-Shunt， 2-Shunt和3-Shunt。不同的檢測 方式對運放的壓擺率（Slew Rate）有不同的要求。壓擺率是衡量運算放大器輸出電壓變化速率的重要參數， 單位是V/us，其定義如公式1所示，

公式1

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