电机控制中的母线电压检测电路
母线电压检测
经验值:
默认母线电压用100K当上臂电阻和10K当下臂电阻分压确定DCV采样电压,但要保证DCV采集的电压在1V - 2V之间,并尽量取接近2V的值,具体可以更改电阻值来实现。
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在硬件电路的母线电压采样电路中,需要采集母线电压参与控制算法的运行和保护。
我司一般采用电阻分压+单片机ADC采样的方案实现母线电压检测。
低压:

高压:

DCV引脚从母线上获取到分压之后的电压值,MCU内部通过分压公式自动换算该采样值就能获得当前母线的电压值,用于控制算法。
问题1:为什么DCV采样值要尽量接近2V?
在电机硬件中,会存在一个问题,当电源开关时,电机存在一个反电动势影响母线电压,电机反电动势的电压值等于母线电压值。
当反电动势和电源电压同向时,母线电压能叠加到两倍电源电压;当反电动势和电源电压反向时,母线电压能被抵消到0V。
因此设置电源电压采样值为2V时,无论是反电动势叠加和抵消,母线电压波动范围在0-4V,在ADC采样合适的电压范围内,且最高4V不超ADC最大电压5V并留1V余量。
问题2:为什么电阻要这么大阻值?
为了低功耗,大电阻能限制电流从而降低采样电路的功耗,因此下臂电阻一般取10K,改变上臂电阻阻值来配分压比例。
问题3:R9和C2有什么用?
这里做一个RC低通滤波器,截止频率是1.6kHz(信号衰减到70%时的频率点)。

注意事项:
RC滤波电路主要是要基于ADC内部电路参数和采样保持时间来设计的,其他滤波电路或者抗混叠电路,应该在这个RC滤波参数确定好后再进行设计。
问题4:单片机的引脚用于ADC时,处于什么模式?
使用单片机自带的ADC外设时,启用GPIO模拟输入模式;单片机没有ADC外设时,就使用GPIO浮空输入模式。
浮空输入由于没有上下拉电阻,电压电流是直接输入到单片机内,因此输入电流一般在uA级别,非常小,因此可以认为是没有电流输入,只输入引脚电压。
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