Low-Side-Strommessung

Ich versuche, einen bürstenlosen Gleichstrommotortreiber zu bauen, der die Möglichkeit bietet, die Ströme auf allen drei Phasen des Motors unabhängig voneinander zu messen . Der Treiber-IC, den ich verwende (DRV8313), hat drei Pins, die für die Low-Side-Stromerfassung mit einem Shunt-Widerstand ausgebrochen sind.

Ich bin mit dem Grundkonzept eines Shunt-Widerstands vertraut, aber es fällt mir schwer, einen geeigneten Verstärker (Operationsverstärker usw.) auszuwählen und die erforderliche Schaltung darum herum zu entwerfen.

Einige Informationen zu meinem Projekt: Der maximale Strom beträgt 2,5 A, aber die meiste Zeit wird er 1 A nicht überschreiten. Der ADC, den ich verwenden werde, hat eine Referenzspannung von 3,3 V. Die Verwendung eines 0,1-Ohm-Widerstands würde also zu einem Spannungsabfall von 250 mV führen, der für den ADC um etwa 13 V/V verstärkt werden müsste.

Meine Frage ist, wie genau entwerfe ich eine Low-Side-Stromerfassungsschaltung? Welche Kriterien muss der Opamp erfüllen?

Freue mich über jede Art von Hilfe. :)

Warum willst du eine Low-Side-Erkennung? Es wird idealerweise empfohlen, eine High-Side-Strommessung zu haben, da es dann keine Masseverfälschung gibt. Auf der niedrigen Seite wird der MOSFET nicht direkt mit Masse verbunden. Die hohe Seite wird dieses Problem nicht haben. Ich glaube, dass Sie einen Operationsverstärker verwenden, um die MCU beim Nulldurchgang der BEMF zu unterbrechen, oder? Welche MCU verwendest du?. Wenn Ihre MCU über einen eingebauten Operationsverstärker verfügt, können Sie ein Spannungsteilernetzwerk verwenden, um ihn herunterzustufen.
Legen Sie einen Instrumentenverstärker über den Messwiderstand und fügen Sie die gewünschte Verstärkung hinzu.
@Board-Man Ich habe über High-Side-Stromerfassung nachgedacht, aber da der Treiber-IC über dedizierte Pins für die Low-Side-Erfassung verfügt, habe ich mich entschieden, sie zu verwenden (noch nicht definitiv). Ich möchte FOC in Zukunft implementieren, daher benötige ich genaues aktuelles Feedback. Ich habe mich noch nicht entschieden, welche MCU ich verwenden werde. Im Moment brauche ich nur den Treiber, um zu arbeiten.
@Board-Man wo steht, dass es "ideal empfohlen" wird? Der DRV8313 muss einen 0V-Anschluss für die synchronen MOSFETs haben.
@Andyaka. Ich erwähnte eine allgemeine Praxis. Nicht wrt dieser IC.
@GeorgeHerold könntest du etwas mehr ins Detail gehen? Wie genau würde ich die Schaltung entwerfen? Oder sollte ich einen IC (zB IN102) verwenden?
@Andyaka Heißt das, es macht keinen Unterschied, ob ich High-Side oder Low-Side messe (in Bezug auf Qualität, EMI usw.)?
Es ist immer einfacher, die niedrige Seite zu messen, wenn die niedrige Seite 0 V beträgt.
@Andyaka Es ist theoretisch einfacher, aber ich kann keine ICs speziell für die Low-Side-Erkennung und keine Beispiele finden. Ich denke darüber nach, einen INA219 für die High-Side-Erkennung zu verwenden, da es ein Breakout-Board gibt, das ich als verwenden könnte Referenz. Eine digitale Schnittstelle wäre kein Problem.
@invenibo, Strommessung mit Instrumentenverstärker googeln, cds.linear.com/docs/en/application-note/an105fa.pdf Ich habe den App-Hinweis nicht gelesen.
@GeorgeHerold Ich habe es gelesen, aber abgesehen von den Grundlagen hat es mir nicht viel geholfen. Es gibt nur ein Low-Side-Beispiel, das nicht für 48 V vorgesehen ist und das nicht sehr gut erklärt ist. Ich denke jedoch, dass es dem ähnelt, was Andyaka unten beschreibt.

Antworten (4)

Wenn Sie alle drei Messwiderstände unabhängig überwachen möchten, verwenden Sie einen Operationsverstärker wie den Quad-Operationsverstärker AD8608 - er verfügt über Rail-to-Rail- Funktionen und verwendet drei der Operationsverstärker als nicht invertierende Verstärker wie folgt: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Verstärkung ist Rf/Rg + 1. Ich würde auch einen RC-Tiefpassfilter in Übereinstimmung mit dem nicht invertierenden Eingang setzen - wahrscheinlich zunächst 10k und 10nF versuchen. Dies dient auch zum Schutz der Eingänge des Operationsverstärkers, falls es zu Masseprellen kommt.

Stimmt, aber ich kann mit dem internen Komparator nur einen (Phasen-)Strom messen. Ich brauche mindestens zwei für die feldorientierte Steuerung.
Die Antwort wurde neu konfiguriert.
@invenibo Da Sie die FOC-Steuerung durchführen möchten, haben Sie möglicherweise vergessen, auch den Rückwärtsstrom zu messen. In diesem Fall müssten Sie den Ausgang bei Vref / 2 vorspannen.

Sie können einen differenziellen Operationsverstärker wie folgt verwenden:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

OA1 ist ein RRIO-Verstärker.

Die „zusätzlichen“ Widerstände ermöglichen es Ihnen, eine Kelvin-Verbindung zum Messwiderstand zu verwenden und somit Fehler aufgrund der Spuren zu eliminieren.

R3 sollte ein nicht induktiver Typ sein. D1 und D2 sind optional (könnten auch dual sein), um Transienten zu klemmen.

Auch ohne Motor erhalten Sie Transienten von den Gate-Treibern - ein guter Gate-Treiber kann einige Ampere liefern.

Sie brauchen keinen Instrumentenverstärker. Siehe Seite 12. Der invertierende Anschluss ist mit dem internen Spannungsregler und der nicht invertierende mit GND verbunden. Es ist nur eine intelligente Auswahl von Rsense.

Schaltkreis

Verwenden Sie den /COMPO-Pin, um Ihre MCU bei der relevanten Überstromerkennung zu unterbrechen.

Der Betrieb möchte, dass die Überwachung nicht bei einem Überstrom auslöst.
@Andyaka. Welche Funktion hat der /COMPO-Pin?
Du sagst es mir!!!!
Ich dachte, es würde eine niedrige Überstromerkennung geben.
Er möchte keine Überstromerkennung - er möchte eine lineare Verstärkung des Stroms für externe Überwachungszwecke.
Seite 12 von was?
Das Datenblatt des Treiber-ICs.

Die Low-Side-Erkennung ist nicht für die Motorstrommessung geeignet, letztere kann nur zur Überstromerkennung und nicht für die LWL-geeignete Strommessung verwendet werden. Sie müssten einen Vorwiderstand vom Ausgang platzieren und eine High-Side-Stromerfassungstechnik verwenden, jedoch nur an zwei Phasen, da die dritte berechnet wird Ia + Ib + Ic = 0.

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