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如何通過使用外部電路擴(kuò)展低邊電流檢測并提高DRV8952的檢測精度

發(fā)布時(shí)間:2023-05-09 來源:TI 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】DRV8952是一款高度集成的半橋驅(qū)動(dòng)器件,內(nèi)置4個(gè)半橋柵極驅(qū)動(dòng)器、8個(gè)MOSFET和電流放大器。內(nèi)部放大器在 40% 至 100% 的額定電流下提供 5% 的精度(參見表 1)。此文章將提供一種外部電路方案,不僅可以支持更高的電流檢測精度,而且適用于大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的低邊電流檢測的工作情況。


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表格1


DRV8952 提供兩種封裝 :44 引腳 HTSSOP (DDW) 封裝和28 引腳 HTSSOP (PWP) 封裝。如果系統(tǒng)需要更高的電流檢測精度,可以選擇帶有獨(dú)立接地結(jié)構(gòu)的封裝來滿足控制算法。


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在國內(nèi)很多步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案商大多是常用低邊開關(guān)進(jìn)行慢續(xù)流,并且依據(jù)流過下橋采樣電阻的電流來做閉環(huán)控制以控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速。請參考下圖1。我們以A相電流檢測為例:


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圖1


當(dāng)圖1MOS管M6&M8緩慢續(xù)流時(shí),電流Isb從電感A- àM8 àRs2 àM6 àA+流出。


電流Isb波形如圖 2 中的通道 1 所示。由于信號必須調(diào)制到 0~3.3V,然后才能將其輸入到DSP的 ADC。因此總是需要一個(gè)放大器來將Isb信號修改為 3.3V,以將其發(fā)送到 DSP 的 ADC。正常調(diào)制后的波形參考通道 2藍(lán)色正弦波。


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圖2


(注:調(diào)制信號并不一定為正弦波,ADC電流跟步進(jìn)電機(jī)相電流強(qiáng)相關(guān),相電流跟轉(zhuǎn)速相關(guān)。)


由于 DRV8952 采用高邊開關(guān)進(jìn)行電流檢測,所以一旦在使用 DRV8952 時(shí)如需要考慮到這種低邊電流檢測的控制算法,就需要通過添加外部電路來實(shí)現(xiàn)。


下面解釋在步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中使用低邊開關(guān)檢測電流時(shí)為什么需要額外添加外部電路。


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圖三


在數(shù)據(jù)表 7.2 功能框圖中,內(nèi)部電流采樣 Isen1/Isen2 用于高邊開關(guān)電流檢測。


對于 DDW 封裝,將對應(yīng)于同一 H 橋的 IPROPI 輸出連接在一起。 IPROPI1 和 IPROPI2 連接在一起時(shí),表示在驅(qū)動(dòng)和慢續(xù)流(高邊再循環(huán))模式下步進(jìn)電機(jī)線圈 A(連接在 OUT1 和 OUT2 之間)的電流。同樣,連接在一起的 IPROPI3 和 IPROPI4 將代表線圈 B 電流。當(dāng)兩個(gè) IPROPI 引腳連接在一起時(shí),有效電流鏡增益典型值為 424 μA /A。應(yīng)相應(yīng)地選擇從組合 IPROPI 引腳到地的電阻器。


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圖四


但這會(huì)導(dǎo)致在慢續(xù)流期, Ipropi只輸出零,輸出極性只會(huì)是單一極性,不能像分立方案那樣用兼容的控制算法修改。 圖五藍(lán)色波形是將Ipropi1&2引腳連接在一起進(jìn)行測試,只測試出藍(lán)色單極波形。


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圖五


在這種情況下,不能像數(shù)據(jù)表中說明的那樣直接使用ipropi輸出信號。需要在 DRV8952DDWR 外圍添加一個(gè)外部電路。


由于 DRV8952DDWR 的每組半橋是采用單獨(dú)的接地功能,可以像圖1的分立原理圖一樣擴(kuò)展每個(gè)接地。


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圖六


只需在各相半橋的低邊放置采樣電阻即可得到正/負(fù)調(diào)制波形被采樣到DSP中。


圖七下面的黃色波形是在將其發(fā)送到 DSP 之前經(jīng)過放大器采樣的。 采樣電流為峰峰值1.65V。然后通過偏置電壓提升至0~3.3V并傳送至DSP ADC。


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圖七


此外部電路除了可以實(shí)現(xiàn)低邊開關(guān)做慢續(xù)流的電流檢測外,還可以定制選用更高精度的采樣電阻實(shí)現(xiàn)比內(nèi)部分流電阻(5%)更高精度的電流檢測。


作者:Zoe Yang



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