请教电机相电流采样放大问题

dboyzju · 发表于 2017-11-25 09:44:04

RT，看过别人的一个板子，坛子里有人也有人问过，发现相电流采样一般用康铜丝、合金电阻等，阻值都非常小，流过电流产生的压降也很小，这就需要放大。问题来了，为什么放大倍数都很小呢，几倍到十倍的样子。这样放大出来的信号还是很小，直接送到单片机AD脚上采样不会导致控制精度不高吗？尤其是做电流转速闭环控制的
另外再请教一下大家，点机电流采样电路设计有什么注意事项

shhludb · 发表于 2017-11-25 09:49:19

二级放大，前面是高共模电压运放，如ina117类

20061002838 · 发表于 2017-11-25 09:51:38

这样放大出来的信号还是很小，很小，是指比母线电压小很多的意思吗？
10A的电流，10mR的电阻，电阻功率1W，满量程输出信号0.1V，放大15倍，正好满足3.3V ADC输入要求

dboyzju · 发表于 2017-11-25 10:07:45

shhludb 发表于 2017-11-25 09:49
二级放大，前面是高共模电压运放，如ina117类

可是我看到的两个都是一级放大，且放大倍数很小呢，这是有什么原因吗？

dboyzju · 发表于 2017-11-25 10:09:40

20061002838 发表于 2017-11-25 09:51
这样放大出来的信号还是很小，很小，是指比母线电压小很多的意思吗？
10A的电流，10mR的电阻，电阻功率1W ...

我举个例子，1mΩ的采样电阻，40A的电流，采样电阻的功耗是1.6W。上面的压降是40mV，放大10倍是400mV，20倍是800mV，这样的情况呢

reflecter · 发表于 2017-11-25 10:15:26

放大倍数不够大，可能是为了兼顾更大电流的场合，否则大电流或者浪涌电流过来，放大电路就饱和了的

20061002838 · 发表于 2017-11-25 10:46:11

dboyzju 发表于 2017-11-25 10:09
我举个例子，1mΩ的采样电阻，40A的电流，采样电阻的功耗是1.6W。上面的压降是40mV，放大10倍是400mV，20 ...

放大40倍正好1.6V，3.3V的ADC正合适
或者说你看到有机器是这样子的，正常工作电流只占了ADC量程的一小部分？那要么就是图省事，一个板子用在多个机型上面；要么就是如楼上所说为了瞬时的大电流
再说了，即使用了一半的量程，12位ADC也足够满足需求，多少年前，ADC还只有10位的时候，电机不是一样转的很嗨

dboyzju · 发表于 2017-11-25 10:58:48

20061002838 发表于 2017-11-25 10:46
放大40倍正好1.6V，3.3V的ADC正合适
或者说你看到有机器是这样子的，正常工作电流只占了ADC量程的一小部 ...

我看到的例子放大倍数只有6倍左右，如果需要放大几十到一百倍，单集运放可以很好的实现吗？我是说稳定性和可靠性上。是否需要二级放大呢？

dboyzju · 发表于 2017-11-25 11:00:28

reflecter 发表于 2017-11-25 10:15
放大倍数不够大，可能是为了兼顾更大电流的场合，否则大电流或者浪涌电流过来，放大电路就饱和了的 ...

控制器的限流值下输出信号都很小的，搞不大清楚为什么。超了限流值必须就得保护了，不然会烧管子。我觉得放大电路都饱和了的话早就应该保护，关掉管子了

20061002838 · 发表于 2017-11-25 11:36:30

dboyzju 发表于 2017-11-25 10:58
我看到的例子放大倍数只有6倍左右，如果需要放大几十到一百倍，单集运放可以很好的实现吗？我是说稳定性 ...

需要放大100多倍的场合，按照上面的计算，那电流就是上百A的，应该不至于还使用电阻+运放吧，100多倍的一个差分放大器，那误差就大了而且所用的运放本身也不会便宜
电阻+运放只是最便宜的方式，还有其它更多的选择，比如电流互感器，LEM电流传感器，霍尔电流传感器，电阻+Δ-Σ调制器

我刚才看了伺服驱动器的规格书，额定扭矩和峰值扭矩之间差了2-3倍，对应电流也应该是2-3倍，那就是为了楼上所说的情况，为了瞬时的大电流

ibichao · 发表于 2017-11-25 23:09:57

运放有带宽限制的

chensi007 · 发表于 2017-11-26 08:23:13

我们11倍的放大。一毫欧的合金电阻。要考虑运放跑不到真的轨对轨。

dboyzju · 发表于 2017-11-26 20:55:41

20061002838 发表于 2017-11-25 11:36
需要放大100多倍的场合，按照上面的计算，那电流就是上百A的，应该不至于还使用电阻+运放吧，100多倍的一 ...

有可能，那还是缩小放大倍数吧，不超过50倍运放还是可以用的吧，是否需要二级放大呢？

dboyzju · 发表于 2017-11-26 20:56:29

ibichao 发表于 2017-11-25 23:09
运放有带宽限制的

放大倍数小是受这个带宽限制吗？那个不是跟信号频率有关吗？

dboyzju · 发表于 2017-11-26 20:57:01

chensi007 发表于 2017-11-26 08:23
我们11倍的放大。一毫欧的合金电阻。要考虑运放跑不到真的轨对轨。

用的是双电源还是单电源运放？如果单电源输出信号太小是不是也会受影响？

ibichao · 发表于 2017-11-26 21:11:31

dboyzju 发表于 2017-11-26 20:56
放大倍数小是受这个带宽限制吗？那个不是跟信号频率有关吗？

增益带宽积是定的，增益越大，带宽越小

20061002838 · 发表于 2017-11-26 22:12:28

dboyzju 发表于 2017-11-26 20:55
有可能，那还是缩小放大倍数吧，不超过50倍运放还是可以用的吧，是否需要二级放大呢？ ...

没必要

dboyzju · 发表于 2017-11-26 22:42:33

20061002838 发表于 2017-11-26 22:12
没必要

好的，多谢指教，模电不好，很多知识有欠缺，问题可能看起来比较low，不要见笑

njlzzdh · 发表于 2017-11-27 18:35:28

那个电阻叫分流器。分流器输出到变送器，变送器的输出接到单片机。买成品的变送器，远比自己设计电路可靠。

kdtcf · 发表于 2017-12-1 08:32:08

信号幅度不够就再加一级放大呗
楼主得考虑电机启动和堵转的时候电流非常大，是否使信号饱和。

dboyzju · 发表于 2017-12-1 08:33:54

njlzzdh 发表于 2017-11-27 18:35
那个电阻叫分流器。分流器输出到变送器，变送器的输出接到单片机。买成品的变送器，远比自己设计电路可靠。 ...

分流器和变送器？能详细说一下吗？只是用来做电机相电流采样

dboyzju · 发表于 2017-12-1 08:35:37

kdtcf 发表于 2017-12-1 08:32
信号幅度不够就再加一级放大呗
楼主得考虑电机启动和堵转的时候电流非常大，是否使信号饱和。 ...

多谢指点，我再仔细考虑下，如果电机做了限流，软件ADC采样电流，同时硬件有比较器，也是用于限流。这样是否能排除是为了启动和堵转时电流预留的余量呢？

kdtcf · 发表于 2017-12-1 08:43:32

dboyzju 发表于 2017-12-1 08:35
多谢指点，我再仔细考虑下，如果电机做了限流，软件ADC采样电流，同时硬件有比较器，也是用于限流。这样 ...

我再告诉你个我用的办法，分级放大，把每一级输出都连接到ADC端口，各通道并行采集，在程序里判断量程，然后就能兼顾大电流和小电流的精度了。

dboyzju · 发表于 2017-12-1 08:57:04

kdtcf 发表于 2017-12-1 08:43
我再告诉你个我用的办法，分级放大，把每一级输出都连接到ADC端口，各通道并行采集，在程序里判断量程， ...

好办法啊，除了多占用几个ADC接口，受教了，原来自己的想法太呆板了

rifjft · 发表于 2017-12-1 12:59:34

集思广益，三个臭皮匠……

dboyzju · 发表于 2017-12-4 10:38:58

现在有些明白为什么了，那个电路选的运放是LM324，性能很差，GBW只有1.2MHz，SR只有0.5V/us。放大倍数之所以设置到个位数，是为了增加带宽。

请教电机相电流采样放大问题

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