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350W BLDC电机驱动中的电流采样推荐ISA精密合金电阻，精度1%，功率达5W

 

BLDC电机成本低、扭矩大，应用范围广泛，驱动器性能是BLDC电机高效、稳定运行的关键。在对BLDC电机驱动控制中，电流检测是关键的一环，其电流检测方案有如下几种：电机相电流霍尔检测，单电阻母线电流采样，双桥臂电流采样，三桥臂电流采样。

 

电机相电流霍尔检测成本高，占用带宽低；单电阻母线电流采样丢失电机U、V、W相电流信息，不能实现复杂的算法；双桥臂电流采样通过U、V、W相电流间的关系复现另外一相电流信息，成本有所降低，软件代码计算量增大，占用一定的中断带宽；三桥臂电流采样成本有所增加，相电流失真小，中断带宽占用最低，可以进一步提高PWM的中断速率，提高电机的动态性能。

 

本人在最近研发的一款24V/350W BLDC电机驱动器中，采用三桥臂电流采样方案，并选用ISA的精密合金电阻作为采样电阻，不但成本低，而且精度高、工作稳定，经试验验证，满足实际应用环境的要求。主要计算指标和原理图如下所示：

 

主要技术指标：

母线电压：24~36V

驱动功率：350W，最大400W

电机额定电流：0~15A

过流保护值：最大20A

堵转电流：25A

开关频率：40KHz

三相桥臂部分原理图：

图1.采用电阻在三相桥式电路中的位置

 

根据设计的指标，过流保护值20A，最大堵转电流25A，所以首先要确定电阻值，保证在最大堵转电流时功率足够；其次，电阻值要低，但不能太低，太高的电阻功耗大，太低的电阻值在电机空载或轻载时采样误差大，所以选择电阻值时在满足最大功耗的要求下尽量选大。根据以上电阻选择要求，在多次计算权衡下，笔者选择5mΩ的采样电阻，其最大功耗为：I²R=3.125W。考虑到放宽一定的裕量，最终选择5mΩ/5W的合金电阻。

 

由于该电阻阻值低，功耗大，所以难以找到合适的产品，再加上相同规格的电阻往往温漂大，当电机工作在高功率状态时，发热引起的电阻值漂移将导致过高的电流采样误差，故可选项更少。经过多方咨询后和反复试样，笔者最终选定了ISA的精密合金电阻SMT-R005-1.0，该电阻精度可达1%，20~60℃环境下温度漂移±100ppm/K。

 

以上面该指标进行误差分析，假设电机驱动器在工作时其内部温度从20℃上升到60℃，即Δt= 40K，则引入的电阻的误差为：

 

绝对误差：

ΔR=5mΩ x 40 x 100E-6 =0.02mΩ

相对误差：

ΔR/R= 0.02mΩ/5mΩ = 0.4%

 

从以上分析，该电阻满足电流采样精度1%的选型要求。其实物图如图2所示：

 

图2. BLDC驱动器PCB

 

伊萨ISA精密合金电阻SMT-R005-1.0，不但精度高，而且温漂小，同时具有优异的稳定性。功率品质在105℃时额定功率依然可达5W，同时连续工作2000小时后，其阻值偏差依然小于1%（端子接点温度105℃时），为BLDC驱动器电流采样提供精确的器件支持。另外通过了AEC-Q200认证，以及RoHS 2011/65/EU认证，是一款可靠性高，性能温度，绿色环保的器件。