1、概述
PMSM 的驱动包含了三相半桥电路、电流采样电路、母线电压采样、有感的还包含传感器驱动电路。其中电流采样中需要用到运放,采集电流信号经运放处理,送到主控的 ADC 。运放有很多不同的用法,本文就简单介绍一下其基本原理及用法。
2、基本概念
虚短:在理想情况下,两个输入端的电位相等,就好像两个输入端短接在一起,但事实上并没有短接,称为“虚短”。
虚断:在理想情况下,流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大,就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路,称为“虚断”。
3、电路分析
(1)同相放大
图 1
由虚短,可以得
由虚断,反向输入端没有电流输出输入,通过 R6 和 R4 的电流相等,为 I
可以得出 V- 的电位
由以上三式即可得出
这样就得到了同相放大器输出与输入的关系,输入前的系数便是放大倍数。
(2)反向放大
图 2
由虚短可以得
由虚断可以得通过 R1 的电流与通过 R5 的电流相等,即
可以得出反向放大器输入与输出的关系
(3)电压跟随
图 3
利用虚短特性,得
同相输入端的电位可计算得到,为 1.65V 。由虚断
同相输入端的电位是多少,输出电压就多少,这样便实现了电压跟随的功能。
(4)电流采集
图 4
图 4 所示,是常用的电流采集电路,R9作为采样电阻放置在采集点至地之间串联。采样电阻的地端接入到运放的同相输入端,另外一端接入到运放的反向输入端。
由虚断可知,流过 R7、R11的电流相等,流过 R8、R10 的电流相等,可得
-----a
------b
由虚短,可得
------c
从图中亦可得出
------d
将 d、c 两式代入 b 式,得
------e
联立 a、e 两式,因为 R7、R8 阻值相等,R10、R11 阻值相等,可得
------f
这样便得到了输入与输出的关系。
在电机驱动上,为了检测负半周期的电流信号,通常还设置一个参考电压,原理图如图 5 所示。
图 5
图中,流过 R12、R16 的电流相等
流过 R13、R17 的电流之和等于流过 R15 的电流,可得以下式子
V1 和 V2 之间的关系
并且
由以上四式,可得出
4、小结
以上便是电机驱动中常用的运放电路,实际使用中如果出现其他情况,还需要根据实际的应用形式来确定运放的问题。
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