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影响电流采样的一个因素——延迟源!

周立功单片机 2018-12-05 16:57 次阅读

在电机驱动的FOC控制开发过程中,您是否遇到过电机噪声过大、效率偏低甚至无法运转的情况?这一切有可能源于相电流的采样异常,从而导致FOC算法中无法重建正确的三相电流!小编这里给大家分析影响电流采样的一个因素——延迟源!1

引言

在双电阻采样的电机驱动FOC控制中,采样点设置为驱动桥下管打开的中间时刻。注意,这里是驱动桥下管打开的中间时刻,而不是MCU输出的PWM周期中间时刻。因为从MCU计算生成PWM到电流信号送入MCU的ADC模块,这个典型的驱动拓扑中,存在多达七个延迟源!

2

延迟类型及典型时间

下面表格详细指明了电机驱动系统拓扑中存在的七个延迟源及其典型的时间。这些延迟将叠加在一起,产生的影响是:实际输出PWM波形滞后于MCU计算预期输出的PWM波形,按照这个计算,相电流采样点需要滞后于MCU计算预期输出的PWM波形的中间时刻。

3

延迟源详细分析

3.1PWM死区时间插入

在三相无刷电机驱动系统中,需要三个桥臂来控制相线电流流向,在每个桥臂上有两个功率器件,如MOSFETIGBT。这一对功率器件不能同时导通,否则就会出现短路的情况。这里以MOSFET作为功率器件来说明。在控制中,必须插入死区时间以确保上部和下部MOSFET不会同时处于打开状态。死区时间的典型值可能在100ns到2μs之间,具体取决于系统中的各种因素,如MOSFET驱动电压、MOSFET型号。

在所需的PWM波形插入死区时间之后,我们得到的是PWM中点和上升沿都向右移动。因此,在FOC控制算法计算出适当的PWM之后,我们立即开始看到第一个延迟,即死区时间。

3.2光耦延迟和预驱动器延迟

在MCU控制FTM模块输出PWM波形到MOSFET栅极受控制的那一刻之间,各种光电耦合器和预驱动器的信号响应导致了额外的延迟。

与MCU引脚输出的波形相比,预驱动器的输出延迟了一段时间(Delay1)。

3.3晶体管开关延迟

经过预驱动器后,PWM波形到达MOSFET晶体管,但由于其固有特性,所有晶体管都需要一定的时间导通和截止。根据晶体管类别及导通/截止之间切换所需要的电压电平,此延迟时间有所不同。

Delay2为相线电压理论切换点(CMP2)与实际切换点的时刻之间的整个延迟。

最后,栅极电压到达了能令晶体管导通的程度,电流通过相线和采样电阻,在采样电阻两端产生电压差,红色波形为理想状态下的相电流波形。此时与MCU计算生成的PWM周期中点存在延迟总时间如图中“相电流中点移位”。

3.4其他延迟

如下图所示,影响电流采样的最后延迟链是由放大器转换速率、MCU引脚上的低通滤波器和ADC转换速率构成的。图中用红色圆圈标记的时刻为正确的电流采样时刻,可以看出,与FTM输出的PWM中点相比,相电流采样点大大延迟。

4

结语

所有的电子电路中,都会存在信号的延迟问题。信号延迟不可能被完全消除,但可通过选用低延迟的器件以减小影响。

在电机驱动中,除了选用合适的器件外,还需要对信号延迟进行软件补偿。文中提及的这些延迟源的精确延迟时间,我们可以通过示波器和计算得出,在软件上补偿这些延迟,才可得出正确的电流采样时刻。这样在正确的时刻采集到的数据才能作为FOC控制中重建电机三相电流的数据来源。

原文标题:FOC电流采样为什么不准?你忽略了这个细节

文章出处:【微信号:Zlgmcu7890,微信公众号:周立功单片机】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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MC是一款双通道低饱和电压正向/反向电机驱动器IC。它是12V系统产品中电机驱动的最佳选择,可以驱动两个直流电机,一个并联直流电机,也可以全步和半步驱动步进电机。 特性 优势 DMOS输出晶体管采用(上下总RON =1Ω典型值) 高效率 待机模式下的当前消耗量 低功耗 4V至16V工作电源电压范围(控制系统电源是不必要的。) 简易设计 VCC max = 20V,IO max = 1A 安全设计 采用紧凑型封装(SOIC10)。 董事会面积减少 可以并联连接。(并联,驱动通道连接) 高电流通信 引脚与LB1948MC兼容 内置制动功能 应用 终端产品 消费者 工业 计算和外围设备 冰箱 平板扫描仪 文档扫描仪 PoE销售点终端 干衣机 吸尘器 时间记录器 POS打印机 标签打印机 玩具 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 20:02 103次 阅读
LV8548MC 电机驱动器 正向/反向 低饱和电压 12 V

LV8549MC 步进电机驱动器 低饱和电压 12 V

MC是一款双通道低饱和电压正向/反向电机驱动器IC。它是12V系统产品中全步进电机驱动的最佳选择。 特性 优势 采用DMOS输出晶体管(上下总RON =1Ω典型值) 高效率 对于一个电源 不需要控制系统电源。 待机时的当前消耗量 低消耗量 采用紧凑型软件包(SOIC10)。 VCC max = 20v,IO max = 1A 应用 终端产品 计算与计算外围设备 工业 消费者 平板扫描仪 文件扫描仪 PoE销售点终端 干衣机 冰箱 吸尘器 时间记录器 POS打印机 标签打印机 玩具 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 20:02 54次 阅读
LV8549MC 步进电机驱动器 低饱和电压 12 V

LV8734V 步进电机驱动器 PWM 恒流控制

V是一款双通道H桥驱动器IC,可以切换步进电机驱动器,它具有微步驱动功能,支持2W 1-2相激励,以及两个通道的有刷电机驱动器,支持电机的正向,反向,制动和待机。它非常适用于驱动有刷直流电机和步进电机,用于办公设备和娱乐应用。 特性 优势 低导通电阻(上侧:0.48Ω;下侧:0.32Ω;上部总数)和更低:0.8Ω,Ta = 25°C,I O = 1.5A) 高效率 输出短路保护电路(可从锁存类型或自动复位类型中选择)纳入 短暂保护 激励:全,半,四分之一,1/8步 各种可调节步骤 电机电流可分4步进行 低消耗 OCP:Latch / Auto重置 安全设计 CLK-IN输入 轻微控制微步驱动 该设备是单通道PWM电流控制步进电机驱动器(可通过直流电机驱动器通道2选择) 激励模式可以设置为2阶段,1 -2阶段,W1-2阶段或4W1-2阶段 异常情况警告输出引脚 无需控制电源 应用 终端产品 步进/有刷直流电机 计算和外围设备 工业 打印机 平板扫描仪 喷墨打印机 多功能打印机 文档扫描仪 PoE安全相机 老虎机 自动售货机 取款机 电路图、引脚图和封...
发表于 07-30 20:02 81次 阅读
LV8734V 步进电机驱动器 PWM 恒流控制

LV8411GR 4通道步进电机驱动器

GR是H桥电机驱动器IC,可以控制4种前进,后退,制动和待机模式。该IC采用微型封装,适用于DSC或手机相机模块的步进电机驱动系统。 特性 优势 内置热保护电路 热保护 内置低压故障预防电路 低压保护 包括用于驱动光电传感器的晶体管 更少的外部组件 输出ON电阻:1.2ohm (总计上限和下限),效率高 内置光电传感器驱动晶体管 少外部元件 VCT封装(3 x 3mm) 小型设计足迹 饱和度驱动器H桥:4个通道 应用 终端产品 步进电机 工业 便携式和无线 相机 PoE安全摄像头 数码相机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 19:02 14次 阅读
LV8411GR 4通道步进电机驱动器

AMIS-30622 带I的步进电机驱动器和控制器

0622是步进电机驱动器系列的成员,其位置控制器和控制/诊断接口集成在一个芯片中。该系列产品包括两种产品:带有LIN接口的AMIS-30621,可以构建与LIN主站远程连接的专用机电一体化解决方案。 AMIS-30622具有SERIAL接口,可作为微控制器旁边的外围设备。芯片通过接口接收高级定位指令,然后驱动电机线圈直到达到所需位置。片上位置控制器可配置(OTP和接口),适用于不同的电机类型,定位范围和速度,加速和减速参数。 AMIS-30622充当总线上的从机,主机可以从每个单独的从节点获取特定的状态信息,如实际位置,错误标志等。 特性 微步((1 / 2,1 / 4,1 / 8,1 / 16) 低共振&安培;噪音 高分辨率 可编程峰值电流高达800mA 20kHz PWM电流控制 自动选择快速&慢衰减模式 内部反激式FET 完全集成的电流检测 8V-29V电源电压 符合汽车标准 完整的诊断和状态信息 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 19:02 21次 阅读
AMIS-30622 带I的步进电机驱动器和控制器

AMIS-30621 带LIN总线的微步电动机驱动器和控制器

0621是一款带有位置控制器和控制诊断接口的单片微步进电机驱动器。它可以构建与LIN主机远程连接的专用机电一体化解决方案。芯片通过总线接收定位指令,然后将电机线圈驱动到所需位置。片上位置控制器可配置(OTP或RAM)不同的电机类型,定位范围和速度,加速度和减速度参数。 AMIS-30621充当LIN总线上的从机,主机可以从每个单独的从节点获取特定的状态信息,如实际位置,错误标志等。该芯片采用I2T100技术实现,可同时实现高压同一芯片上的模拟电路和数字功能。 AMIS-30621完全兼容汽车电压要求。 特性 自动选择快速和慢速衰减模式。 无需外部反激二极管。 可配置的速度和加速度。 现场可编程节点地址。 动态分配标识符。 物理层和数据链路层(符合LIN rev.1.3)。 LIN总线短路保护供应和地面。 高温警告和管理。 失去LIN安全操作。 Micro - 步进技术。 峰值电流高达800 mA。 固定频率PWM电流控制。 快速自动选择慢速衰减模式。 无需外部反激二极管。 符合14 V汽车系统。 这是一个无铅设备。 应用 汽车应用,...
发表于 07-30 19:02 60次 阅读
AMIS-30621 带LIN总线的微步电动机驱动器和控制器

AMIS-30422 用于外部FET的步进电机驱动器/控制器

0422是一款微步进步进电机桥控制器,适用于大电流范围双极应用。芯片通过SPI接口与外部控制器连接,以控制两个外部功率NMOS H桥。它具有片上稳压器,电流检测,自适应PWM控制器和具有智能斜率控制开关的预驱动器,使该器件符合EMC标准,适用于工业和汽车应用。它使用专有的PWM算法进行可靠的电流控制。 特性 两相步进电机的双H桥预驱动器 通过SPI编程可编程电流 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 9步模式从完整步长到128微步 通过两个外部检测电阻的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 具有可选电压斜率的低EMC PWM 全输出保护和诊断 热警告和关机 与3.3 V微控制器兼容 集成3.3 V稳压器为外部微控制器供电 用于复位外部微控制器的集成复位功能 综合监察功能 应用 终端产品 电机控制 HVAC 工业控制系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 19:02 57次 阅读
AMIS-30422 用于外部FET的步进电机驱动器/控制器

AMIS-30543 微步电机驱动器

543是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过IO引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,可为外围设备供电。 AMIS30543包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号以及DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。芯片提供速度和负载角度输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它使用专有的PWM算法进行可靠的电流控制。 AMIS30543采用I2T100技术实现,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 特性 优势 可编程峰值电流高达3A 高度集成和降低系统成本 128微步 更高的系统分辨率和更安静的电机操作 速度和负载角度输出 启用真正的无传感器闭环控制电机 可编程PWM电压斜率 优化的EMC配置文件 有源反激式二极管 降低BOM成本和提高可靠性 集成电源和监视器支持rt用于外部MCU 降低总系统复杂性和BOM成本 应用 终端产品 数控设备 工业制造设备 纺织设备 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 19:02 84次 阅读
AMIS-30543 微步电机驱动器

AMIS-30532 微步进电机驱动器

0532是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,能够为外围设备供电。 AMIS-30532包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(=方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。该芯片提供所谓的速度和负载角输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它使用专有的PWM算法进行可靠的电流控制。 AMIS-30532采用I2T100技术,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 AMIS-30532非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。通过片上稳压器,它进一步降低了机电一体化步进应用的BOM。 特性 用于两相步进电机的双H桥 使用5位电流DAC,可编程峰值电流高达1.6 A连续(3.0 A短时间) 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 从全步到32步的七步模式 完全集成的电流检测 PWM电流控制,自动选择快速和慢速衰减 具有可选电压斜率的低EMC PWM 有源反激二极...
发表于 07-30 13:02 72次 阅读
AMIS-30532 微步进电机驱动器

AMIS-30522 具有全面诊断反馈和SLA输出的步进电机驱动器

0522是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,能够为外围设备供电。 AMIS-30522包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。芯片提供速度和负载角度输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它使用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 AMIS-30522采用I2T100技术,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 AMIS-30522非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。通过片上稳压器,它进一步降低了机电一体化步进应用的BOM。 特性 优势 集成5V稳压器 供应外部微控制器 集成复位功能 重置外部微控制器 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 七步模式,从全步到32微-steps 完全集成的电流检测 自动PWM控制c选择快速和慢速衰减 低具有可选电压斜率的EMC PWM 主动飞行-back二极...
发表于 07-30 13:02 65次 阅读
AMIS-30522 具有全面诊断反馈和SLA输出的步进电机驱动器

NCV70517 微步进电机驱动器

17是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。 NCV70517包含一个电流转换表,根据“NXT”输入引脚上的时钟信号和“DIR”(=方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。如果检测到电气错误,欠压或升高的结温,芯片会提供错误消息。它采用专有的PWM算法实现可靠的电流控制.NCV70517完全兼容汽车电压要求,非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。由于该技术,设备特别适用于电池供电波动的应用。 特性 用于两相步进电机的双H桥 可编程峰值电流高达800 mA 低温升压电流高达1100 mA 片上电流转换器 SPI接口 5步骤模式,从全步骤到16个微步骤 完全集成的电流检测和电流-regu lation 反电动势测量 片上失速检测 自动选择PWM电流控制Fast和SlowDecay 固定PWM频率 有源反激二极管 全输出保护和诊断 热警告和关机 兼容3.3 V微控制器,5 V容差输入,5个VTolerant漏极开路输出 重置功能 过流保护 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符...
发表于 07-30 12:02 58次 阅读
NCV70517 微步进电机驱动器

AMIS-30624 带有I2C总线和失速检测的微步进电机驱动器和控制器

0624是一款单芯片微步进电机驱动器,带有位置控制器和控制/诊断接口。它已准备好构建智能外围设备系统,其中最多可将32个驱动程序连接到一个I 2 C主站。这大大降低了系统复杂性。设备通过总线接收定位指令,然后驱动定子线圈,使两相步进电机移动到所需位置。片上位置控制器可配置(OTP或RAM),用于不同的电机类型,定位范围和速度,加速度和减速度参数。微步进允许静音电机操作和增加定位分辨率。先进的运动鉴定模式可根据所选运动参数验证整个机械系统。 AMIS-30624可以轻松连接到I 2 C总线,其中I 2 C主站可以从每个主机获取特定的状态信息,如实际位置,错误标志等。单个从动节点。集成的无传感器失速检测功能可在电机失速时停止。这样可以在参考运行期间实现静音但精确的位置校准,并在接近机械终点时实现半闭环操作。该器件采用I2T100技术实现,同时支持高压模拟电路和数字功能芯片。 AMIS-30624完全兼容汽车电压要求。 特性 无传感器失速检测 峰值电流高达800mA 固定频率PWM电流 - 控制 位置控制器 可配置的速度和加速度 用于inter的双向2线总线-IC control 现场可编程节点...
发表于 07-30 12:02 64次 阅读
AMIS-30624 带有I2C总线和失速检测的微步进电机驱动器和控制器

NCV7750 4通道低侧继电器驱动器

0是一款汽车八通道低侧驱动器,每通道可提供高达600 mA的驱动能力。输出控制通过SPI端口提供,可方便地报告开路负载(或对地短路),过载和过温条件下的故障。此外,可通过INx引脚寻址输出的并行控制。专用的跛行回家模式引脚(LHI)使能OUT1至OUT4。每个输出驱动器都受到过载电流保护,并包含一个用于感性负载的输出钳位。 NCV7750采用SSOP24熔断引线封装。 特性 优势 没有开路检测的电源 允许在没有LED负载照明的情况下上电。 低静态电流 符合严格的汽车模块静态电流要求。 16位SPI控制 能够报告错误并且能够菊花链连接。 Limp Home功能 汽车系统功能允许车辆使用有缺陷的微处理器维持运行。 3.3V和5V兼容的数字输入电源范围 适用于3.3V和5V微处理器接口。 开路负载,过载和故障报告温度过高 微压器并报告异常活动以进行故障排除和系统完整性。 加电复位 保持系统通电和断电顺畅。 一侧所有输出的统一输出结构包。 简化印刷电路板布局。 AEC-Q100合格 汽车要求维护现场和变更控制。 4频道 600 ...
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NCV7750 4通道低侧继电器驱动器

AMIS-30521 具有全面诊断反馈和SLA输出的步进电机驱动器

21是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。 NCV70521包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。该芯片提供所谓的速度和负载角输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它使用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 NCV70521采用I2T100技术实现,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 NCV70521非常适用于汽车环境中的通用步进电机应用。 特性 使用5位电流DAC可编程峰值电流高达1.5 A On-芯片电流转换器 SPI接口 速度和负载角输出 完整的7步模式-step最多32个微步 完全集成的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 具有可选电压斜率的低EMC PWM 有源反激二极管 完整输出保护和诊断 热警告和关闭 与5V和3.3V微控制器兼容 终端产品 汽车前照灯位置 襟翼/阀门控制发动机管理 折叠显示器 HVAC和LPG膨胀阀 电路图、引脚图和...
发表于 07-30 11:02 100次 阅读
AMIS-30521 具有全面诊断反馈和SLA输出的步进电机驱动器

AMIS-30512 微步电机驱动器

0512是一款用于双极步进电机的微步进步进电机驱动器。芯片通过I / O引脚和SPI接口与外部微控制器连接。它具有片上稳压器,复位输出和看门狗复位功能,能够为外围设备供电。 AMIS-30512包含一个电流转换表,根据NXT输入引脚上的时钟信号和DIR(方向)寄存器或输入引脚的状态,进行下一个微步。该芯片提供所谓的速度和负载角输出。这允许基于负载角度创建失速检测算法和控制回路以调节扭矩和速度。它采用专有的PWM算法实现可靠的电流控制。 AMIS-30512采用I2T100技术,可在同一芯片上实现高压模拟电路和数字功能。该芯片完全兼容汽车电压要求。 AMIS-30512非常适用于汽车,工业,医疗和海洋环境中的通用步进电机应用。 特性 用于两相步进电机的双H桥 可编程峰值电流上升使用5位电流DAC达到800 mA 片上电流转换器 SPI接口 速度和负载角度输出 从全步到32步的七步模式 完全集成的电流检测 自动选择快速和慢速衰减的PWM电流控制 低EMC PWM可选择的电压斜率 有源反激二极管 完整输出保护和诊断 热警告和关机 兼容3.3 V微控制器,5.0 V...
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AMIS-30512 微步电机驱动器