应用于电机驱动的隔离运放单端和差分输出对采样性能的影响

发布时间：2024-01-01 04:02:29 | 作者: 雷竞技官网官方网站入口

  电机驱动器是用来控制各种电机，比如AC变频器，伺服电机的一种控制器。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对电机来控制，实现传动系统定位。高分辨率、精确电压电流测量在需要高性能扭矩和运动控制的工业电机驱动应用中至关重要。因为工业电机驱动器需要满足 (IEC) 61800-5-1的电气安全的需求，所以相应需要采取普通或加强型的隔离电路设计。相较于霍尔效应传感器、磁通门传感器与电流互感器， 分流电阻器加隔离运放的方案在线性度、带宽和漂移等性能更好。在电机驱动器中，通常会在功率板用隔离采样运放来对相电流，母线电流和母线电压等进行采样，如下图1：

  运放的差分输出结构因具有更加好的抗干扰性而广泛存在，但是后级MCU的ADC一般为单端输入，所以常规做法是在靠近MCU内置ADC输入的位置，加上一个单端转差分的运放。那么经常会产生疑问，能不能不额外加这个运放，直接将隔离运放的差分输出的一个脚接地，另一个脚接入MCU的内置ADC呢？如果这样做，会带来什么样的问题呢？

  首先，为了更直观地了解AMC1311的输出性能，AMC1311的差分输出Outp和Outn的波形能够最终靠TINA仿真电路得到供PSpice模型：

  如果将Outn悬空或通过电阻接地（注意，输出脚不可以直接接地，接地电阻建议10kΩ），将Outp直接接入后级单端输入ADC里。带来的影响：

  从AMC1311数据手册得知：Vcmout=1.44±50mV。若差分结构输出，Outn与Outp因为互呈镜像，两者相减得到Out，Vcmout的50mV的误差可以认为相互抵消，忽略不记。但是单端结构则不然。这个±50mV会带来原始的Vos误差。对于单端结构，当输入脚短接，Out的值理论上为1.44V，若不是， 那么要进一步的校准，校准工作一般在MCU的算法中进行。

  单端输出的交流幅值是差分输出的一半，所以如果采用单端结构，那么SNR指标会变差，进而影响ADC有效位数。所以，相较于差分输出结构，单端输出结构对于运放输出范围和后级ADC输入范围的利用率仅为一半，会带来对于Vos以及SNR指标的不良影响。客户在采用这种结构时，需要仔细考虑这些不良影响。

  对于提供内置差分输入ADC的MCU，比如C2000系列的TMS320F2837x同时提供16bit差分输入的ADC通道和12bit单端输入的ADC通道，可以为信号处理提供更多自由度。如果想要追求更高的精度，可以免去中间电路，直接将差分运放的输出接到对应的差分输入ADC模块，同时获得更好的精度和信噪比。如图7：

  本文介绍在应用电机驱动器中，采用隔离运放的系统架构和TI明星产品。涉及了相关电路设计和外部信号调理与MCU的配合。结合后级ADC，深入讨论了隔离运放单端结构输出和差分结构输出对整体采样性能的影响，提供了相应的分析和建议。

  总结来说，如果采用内置差分输入ADC的MCU，比如C2000系列的TMS320F2837x，可以免去中间电路，直接将差分运放的输出接到对应的差分输入ADC模块，同时获得更好的精度和信噪比；如果采用内置单端输入ADC的MCU，添加一颗简单运放比如TLV6001，可以在实现差分转单端的同时进行信号调理能更加完美地适配后级ADC的输入要求。如果想要省去额外调理运放，能够使用一端电阻接地，但需要仔细考虑对于采样准确度和信噪比的不良影响。关键字：编辑：什么鱼 引用地址：应用于电机驱动的隔离运放单端和差分输出对采样性能的影响

  概述 双电机驱动消隙系统能有效地克服度机械传动链带来的传动间隙误差，由于传动机构机械加工误差和机械磨损的存在，由电机至受控对象的传动间隙造成的误差已无法忽视，为此，人们采用消隙齿轮、自动予紧机构等办法消除这种误差，这些办法可以轻松又有效地消除传动间隙的静态误差，但在高精度快速随动系统中，电机驱动负载进行频繁换向，即使采用机械消隙措施，由于间隙造成的瞬态误差仍难以克服。双电机消隙驱动系统利用两套响应频带很宽的伺服电机系统构成联动系统，使系统在动态消除传动间隙的同时实现高速响应的随动控制，来提升机床动静态传动精度。 双电机驱动消隙系统原理 用两台伺服电机分别驱动两个初级齿轮，电机与初级齿轮为直接连轴，无传动间隙，由初级齿轮至

  Allegro MicroSystems，LLC推出一款全新的汽车级双极步进电机驱动器或双直流电机驱动器IC AMT49702，新产品专为低压步进电机和双/单高电流直流电机的脉冲宽度调制(PWM)控制而设计。AMT49702的输出电流可达每通道1A，工作电压为3.5至15V，主要应用领域包括：平视显示器(HUD)中的镜面定位和防尘罩、导航系统中的屏幕升降器、驾驶员注意力监测系统中的摄像头移动或对焦、以及方向盘反馈中的振动警报等等。 AMT49702是一款汽车级器件，已经过扩展的温度和电压范围测试，能保证符合汽车或工业应用的要求。它具有内部固定的关断时间PWM定时器，可根据选择的电流检测电阻来设置峰值电流。AMT49702还可提

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  1 前言 步进电机是一种开环伺服运动系统执行元件，以脉冲方式来控制，输出角位移。与交流伺服电机及直流伺服电机相比，其突出优点就是价格低，并且无积累误差。但是，步进电机运行存在许多不足之处，如低频振荡、噪声大、分辨率不高等，又严重制约了步进电机的应用场景范围。步进电机的运行性能与它的驱动器有密切的联系，能够最终靠驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。相对于其他的驱动方式，细分驱动方式不但可以减小步进电机的步距角，提高分辨率，还能够减少或消除低频振动，使电机运行更加平稳均匀。总体来说，细分驱动的控制效果最好。因为常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈，所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小，从而造成丢步现象。所以在速度和精度要求不高

  器 /

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  器的应用 /

  摘要 本文介绍新型的MOSFET逆变模块，用于驱动风扇和水泵中的小型直流无刷电机。这种功率模块集成了6个MOSFET和相应的高压栅极驱动电路 (HVIC)。利用专门设计的MOSFET和HVIC，该模块能提供最小的功耗和最佳的电磁兼容 (EMC) 特性。本文将探讨这种逆变模块在电机驱动应用中所涉及的封装设计、MOSFET和HVIC，并着重讨论其中的功率损耗、电磁干扰和噪声问题。 电气设计 ; 对于小型电机驱动系统，MOSFET在功耗、成本和性能方面较其它功率开关管更具优势。MOSFET的正向特征电阻为欧姆级 (见图1(a)) ；其导通损耗与漏极电流的平方成正比，当漏极电流低于1A时，其导通损耗低于额定功率相同的I

  系统的MOSFET逆变模块 /

  0 引言 当前，步进电机已经在工业应用，如自动剥线机、工业机器人、雕刻机、植毛机工作台等涉及到精确定位的场合，得到普遍的应用。常用的步进电机控制管理系统由驱动模块和控制器模块组成。驱动模块实现功率放大，控制器模块用于产生电机转动的控制信号，上述操控方法将会大量占用控制核心的资源，影响控制管理系统的实时性及灵活性。本文设计的步进电机驱动器，将控制电路和驱动模电路集成在同一个模块上，减少系统中主控核心的负担，提高系统的实时性、可靠性，可以使系统设计变得更灵活、方便。 1 CAN中继器硬件的设计 1.1 系统的硬件结构 本文设计的基于CAN总线的一体化两相步进电机驱动器系统框图如图1所示，包括CAN收发器L9616、MCU STM32F103

  器的设计与实现 /

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