BLDC和FOC電機(jī)控制，離不開對電機(jī)運(yùn)行電流的監(jiān)控，由于CW32L011電機(jī)驅(qū)動器在設(shè)計之初考慮到支持FOC控制，所以，并未采用簡單的母線電流采樣，而是選擇使用三相電流采樣（低側(cè)）。這里我們使用了一顆四運(yùn)放芯片，如果無需FOC控制，可使用LMV324，降低成本。如果是FOC的控制需求，則建議使用GS8554,1.8MHz的增益帶寬能更好滿足控制需求。
相關(guān)電流采樣電路如圖：

回顧一下功率變換電路，RAU0、RBV0、RCW0 分別為ABC三相的電流采樣電阻。電流采樣電路就是采集這幾個電阻上的電壓降，從而反推出電流。

由于三相的電流采樣電路是同一原理，我們這里只分析U5.4和U5.3。

U5.4相關(guān)電路為跟隨器電路，為三相電流采樣的運(yùn)放提供了一個2.5V的偏置電壓基準(zhǔn)。即在0電流的狀態(tài)下，運(yùn)放應(yīng)輸出2.5V。
跟隨器電路相較于傳統(tǒng)穩(wěn)壓電路，能提供一個輸出阻抗小的電平信號（可以作為一個可靠的電壓源），配合輸出端的R47和C22（大C小R）,使之更穩(wěn)定可靠。

U5.3運(yùn)放及其周邊阻容，組成了一個減法器電路，作為電機(jī)A相的低側(cè)電流采樣電路。
減法器電路的輸入阻抗小，相比加法器，可消除電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，采樣電阻上的共模干擾（偽差分）。
由于R49接近采樣電阻的低端，R50接近運(yùn)放，增加R51對地，也能有助于消除采樣電阻上的交流干擾。
由原理圖可知，運(yùn)放正端電壓Vp=2.5V*{(R49||R51)?[(R49||R51) + R50]}=0.388V（||為并聯(lián)）
根據(jù)運(yùn)放虛短特性，運(yùn)放負(fù)端電壓Vn=Vp=0.388V
A相采樣電阻位號為 RAU0 ，設(shè)采樣電阻高端電壓為Va（圖中IA網(wǎng)絡(luò)）
根據(jù)運(yùn)放虛斷特性，理想情況下沒有電流流入運(yùn)放，所以可得運(yùn)放輸出公式：
(Vout-Vn)/(R52||R53)=(Vn-Va)/R48
Vout=2.378-5.13*Va
可得電流采樣電路的電流放大倍數(shù)為5.13倍。
仿真一下（模型差異會存在誤差）：
當(dāng)Va=0V時；Vout=2.38V ：

當(dāng)Va=0.1V時；Vout=1.87V ：

當(dāng)Va=-0.1V時；Vout=2.90V ：

在軟件程序運(yùn)算中，由于PID控制是對結(jié)果的差值狀態(tài)進(jìn)行控制，所以放大倍數(shù)計算誤差對控制結(jié)果無影響，對電流值的結(jié)果顯示或者精確過流值的讀取有影響。
運(yùn)放輸出經(jīng)過R54與C25濾波后，接入CW32L011的ADC引腳PA6。因為CW32L011內(nèi)部VC（比較器）可以和ADC共用，如果有過流剎車的功能需要考慮，可以將任意一相采樣結(jié)果輸出到帶有VC功能的ADC引腳。
下圖是Layout的參考，By JLCEDA專業(yè)版。

這個電流采樣電路相較于社區(qū)以往開源的無刷電機(jī)驅(qū)動項目中的相關(guān)電路，看起來要更為復(fù)雜，但是這個電路經(jīng)過了大量的產(chǎn)品應(yīng)用檢驗，較為可靠，尤其適用于低壓大功率的場景。我們的相關(guān)產(chǎn)品在十幾年前就在使用這個電路，今天拿出來分享。
隨著工作項目、工作經(jīng)驗增加，筆者再回過頭來分析這個電路，其實(shí)還是有點(diǎn)頭大的。很多基礎(chǔ)知識忘得七七八了。如有不同見解，歡迎批評指正。
這個項目的資料，我們把它開源在了 立創(chuàng)開源硬件平臺 ：
https://oshwhub.com/beauty_light/cw32l011-dian-ji-qu-dong

審核編輯 黃宇