FOC控制中,如何利用芯片内部的运放设计电流采样电路?

CW32L012特色外设

最近开发电机控制的项目,我开始使用最新的CW32L012做主控,CW32L012作为混合信号MCU,相比于传统MCU控制,集成度较高,性能当然也更好,加之又是48Pin的芯片,因此我开始做的关于CW32L012主控的电机驱动项目,都是软硬件支持FOC控制的。

FOC,磁场定向控制,电机控制中绕不开的算法,旨在通过精确地控制磁场大小与方向,更精确的地完成电机控制。而磁场的控制,则是控制电机绕组的电流,这离不开对电机各相电流的精确采样,我们在开发过程中,通常使用采样电阻得到的电流电压降信号,差分输出到运放的输入端,然后再按一定比例关系放大。

CW32L012由于内部集成 2 个运算放大器(OPA),配合外部电路可实现通用运放的各种功能。

很多朋友初次使用这类MCU时,并不知道如何设计其相关电路。这里给大家看一下,如果使用外部运放,我们如何设计这个电路(下文均以低侧采样举例):

1.png

上图是对母线电流采样后,经外部运放LMV321放大后,输出给CW32L010的ADC引脚(CW32L010无内置运放)。

而CW32L012作为L01X系列的最新混合信号MCU,内部运放功能框图如下:

2.png

和外置运放相比,VP和VN可以通过程序控制内部开关使能(EN)来选择输入通道。

3.png

我们在硬件设计上,可以简单地将以上IO作为运放的输入输出引脚。此外,MCU内置的运放,基本上都有程控放大的功能,CW32L012也不例外,可以在程序中设置运放增益(x2/x4/x8/x16/x32)。举个例子,黑色框线内为MCU内部电路示意:

4.png

但在FOC的电流采样应用中,我们习惯上不使用内部程控放大的模式,而是设计成外部放大电路,参考如图:

5.png

为什么会使用外部放大呢?FOC控制的电流采样电路,建议增加偏置,避免运放直接输出负电压,毕竟MCU的ADC量程是在0V以上。

如果使用一般的外部放大模式来满足其他应用,电路设计也非常简单:

6.png

CW32L012内部运放拿来做跟随器:

7.png

CW32L012 内部集成 2 个运算放大器(OPA),配合外部电路可实现通用运放的各种功能,也可作为程控放大器使用。OPA 正端支持多达 3 路外部模拟输入和 1 路内部 DAC 转换结果,负端支持 2 路外部模拟输入,输出端可配置到 1 个引脚。OPA 具 有校准功能,可通过多种方式触发启动 OPA 校准。OPA 支持正常功耗模式和低功耗模式,可在深度休眠模式下运行。

8.png

来源:CW32生态社区

免责声明:本文为转载文章,转载此文目的在于传递更多信息,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请联系小编进行处理(联系邮箱:cathy@eetrend.com)。