提高MOSFET管电流采样精度的方法、系统和电机驱动系统技术方案

本发明专利技术特别涉及一种提高MOSFET管电流采样精度的方法、系统和电机驱动系统。包括MOSFET管、采样电阻、第一采样电路、第二采样电路、第一计算模块和第二计算模块，第一采样电路采集MOSFET管两端的电压信号；第二采样电路采集采样电阻两端的电压信号；第一计算模块生成MOSFET管内阻值；第二计算模块根据MOSFET管两端的电压信号和MOSFET管内阻值生成流经MOSFET管的电流。本发明专利技术在增加很少成本的情况下，大幅提升MOSFET管电流采样的精度，同时无需在挑选温度特性稳定一致的MOSFET管器件上耗费太多时间和人力成本，提高了电流采样效率的同时，从总体上降低了成本；与采用3电阻进行电流采样的方案相比，还提高了电机驱动系统的效率，缩小了驱动系统的体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟硬件电路与数字信号处理领域，特别涉及一种提高MOSFET管电流采样精度的方法、系统和电机驱动系统。
技术介绍
在电机控制领域，电流闭环是最基本的控制模式，所有的其它闭环都是建立在电流闭环基础上的，所以电流采样的精确度会直接影响电机控制的准确度。之前的方法，是采用每个半桥分别接电流采样电阻(电流传感器，俗称三电阻电流采样模式)方法实现各相线电流直接采样的方式，如图1所示，这样的方法最直接，也最有效，但是因为有三个电流采样电阻，成本相对较高。随着技术的发展，为了简化电路降低成本，从MOSFET管内阻上直接进行电流采样已经成为一种趋势，相应的硬件电路示意图如图2所示，目的就是为了降低三个电流采样电阻的成本。所有的相电流采样都通过下MOSFET管导通电阻上的电压降来取得。在电机三相半桥时序逻辑控制下，可以准确地从三个下MOSFET管两端取得三组电压值，除以它们的内阻后就得到了通过这个MOSFET管的电流Ia/Ib/Ic(MOSFET管内阻在数据手册中已经标定)，而这个电流就可以通过一定的关系对应到相应的相线上。上述方法是建立在MOSFET管内阻恒定不变的基础上的，实际情况是MOSFET管的内阻与本身的温度成正温度系数的关系，如图3所示，这个变化不是很大，所以一般比较粗糙的控制可以忽略不计这部分变化。但是对于一些精确控制的系统就必须考虑这个温度变化带来的内阻变化而引起采样电流的变化，特别是对于一些电流动态范围比较大的系统，不进行电流纠偏，就会引起电机震动、抖动、效率降低、噪声提高等不稳定现象。普通的电流纠偏方法中，可以在MOSFET管附近增加一个温度传感器，然后把Datasheet中的如图3的温度与内阻关系的表格写入到程序中，由软件用查表法进行纠偏。这种方法可以提高一定的电流采样精度，但是由于温度传感器反映的不一定是MOSFET管本身的温度，因而会产生一些误差，而且生产中可能由于批次不同引起内阻一致性的不同。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高MOSFET管电流采样精度的方法、系统和电机驱动系统，解决了以上所述的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：依据本专利技术的一个方面，提供了一种提高MOSFET管电流采样精度的系统，包括MOSFET管、采样电阻、第一采样电路、第二采样电路、第一计算模块和第二计算模块，所述采样电阻一端接地，另一端连接MOSFET管的源级，所述第一采样电路用于采集MOSFET管两端的电压信号；所述第二采样电路用于采集采样电阻两端的电压信号；所述第一计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成MOSFET管内阻值；所述第二计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号和MOSFET管内阻值生成流经所述MOSFET管的电流。依据本专利技术的另一个方面，提供了一种提高MOSFET管电流采样精度的方法，包括以下步骤：步骤1，采集MOSFET管两端的电压信号和与所述MOSFET管串联的采样电阻两端的电压信号；步骤2，根据MOSFET管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成MOSFET管内阻值；步骤3，根据MOSFET管两端的电压信号和MOSFET管内阻值生成流经所述MOSFET管的电流。为解决本专利技术的技术问题，还提供了一种电机驱动系统，包括采样电阻、第二采样电路、第一计算模块、第二计算模块、多个半桥和与半桥数量相同的第一采样电路，每个半桥分别设置上MOSFET管和下MOSFET管，上MOSFET管源极和下MOSFET管漏极串联；所述采样电阻设置在半桥的回流母线上，采样电阻一端接地，另一端分别连接所有下MOSFET管的源级，所述第一采样电路用于采集已导通的下MOSFET管两端的电压信号；所述第二采样电路用于采集采样电阻两端的电压信号；所述第一计算模块用于根据下MOSFET管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成对应的下MOSFET管内阻值；所述第二计算模块用于根据下MOSFET管两端的电压信号和下MOSFET管内阻值生成流经所述下MOSFET管的电流。本专利技术可以在系统工作过程中通过采样与计算，得到精确的MOSFET管内阻值。所述电机驱动系统通过在半桥的回流母线上串入一个精密功率的采样电阻(类似于单电阻采样架构)，软件上增加对这个电阻上的电压信号进行采样处理，通过电流转换公式来计算出相关的MOSFET管的内阻值。为了保证电流采样的精度，本专利技术的的采样电阻不仅电阻精度要高，而且必须保证温度特性是恒定的，基本不随温度变化而变化(微小变化可以忽略不计)，因此可以作为一个基准用来计算相关的MOSFET管的内阻值。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的技术方案只需采用一个采样电阻，比三电阻电流采样方案节约了两个精密电阻的成本；(2)本专利技术的技术方案具有三电阻采样的全部优点，电流采样盲区很小；(3)本专利技术采用了校正方法，可以对MOSFET管内阻进行漂移纠偏，提高了电流采样的精度；(4)本专利技术的技术方案相比采用温度传感器进行固定温度补偿的方式更加精密可靠；(5)本专利技术还可以通过采样电阻为电机驱动系统进行过流保护，反映快且精度高。附图说明图1为现有技术三电阻电流采样的三相电机驱动电路拓扑架构图；图2为现有技术MOSFET管内阻电流采样的三相电机驱动电路拓扑架构图；图3为MOSFET管内阻值与温度的对应关系图；图4为实施例1提高MOSFET管电流采样精度的系统的结构示意图；图5为实施例2提高MOSFET管电流采样精度的方法的流程示意图；图6为实施例3电机驱动系统的电路拓扑架构图；图7为实施例3中电机驱动系统的三相控制时序逻辑图；图8为实施例3中简化的电机驱动系统的电路拓扑架构图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图4所述，为本实施例1一种提高MOSFET管电流采样精度的系统，包括MOSFET管、采样电阻、第一采样电路、第二采样电路、第一计算模块和第二计算模块，所述采样电阻一端接地，另一端连接MOSFET管的源级，所述第一采样电路用于采集MOSFET管两端的电压信号；所述第二采样电路用于采集采样电阻两端的电压信号；所述第一计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成MOSFET管内阻值；所述第二计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号和MOSFET管内阻值生成流经所述MOSFET管的电流。本实施例中，所述第一采样电路包括第一运算放大电路和第一模数转换电路，所述第一运算放大电路用于采集MOSFET管两端的第一模拟电压信号，所述第一模数转换电路用于将所述第一模拟电压信号转换为第一数字电压信号；所述第二采样电路包括第二运算放大电路和第二模数转换电路，所述第二运算放大电路用于采集采样电阻两端的第二模拟电压信号，所述第二模数转换电路用于将所述第二模拟电压信号转换为第二数字电压信号。本实施例中，根据选用的运算放大器的特性以及模数转换器的特性，选择合适的采样电阻的阻值及功率，在流经最大电流时，保证：(1)采样电阻本身的消耗功率小于额定功率；(2)采样电阻上的压降经过运算放大器处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高MOSFET管电流采样精度的系统，其特征在于，包括MOSFET管、采样电阻、第一采样电路、第二采样电路、第一计算模块和第二计算模块，所述采样电阻一端接地，另一端连接MOSFET管的源级，所述第一采样电路用于采集MOSFET管两端的电压信号；所述第二采样电路用于采集采样电阻两端的电压信号；所述第一计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成MOSFET管内阻值；所述第二计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号和MOSFET管内阻值生成流经所述MOSFET管的电流。

【技术特征摘要】
1.一种提高MOSFET管电流采样精度的系统，其特征在于，包括MOSFET管、采样电阻、第一采样电路、第二采样电路、第一计算模块和第二计算模块，所述采样电阻一端接地，另一端连接MOSFET管的源级，所述第一采样电路用于采集MOSFET管两端的电压信号；所述第二采样电路用于采集采样电阻两端的电压信号；所述第一计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成MOSFET管内阻值；所述第二计算模块用于根据MOSFET管两端的电压信号和MOSFET管内阻值生成流经所述MOSFET管的电流。2.根据权利要求1所述的提高MOSFET管电流采样精度的系统，其特征在于，所述第一采样电路包括第一运算放大电路和第一模数转换电路，所述第一运算放大电路用于采集MOSFET管两端的第一模拟电压信号，所述第一模数转换电路用于将所述第一模拟电压信号转换为第一数字电压信号；所述第二采样电路包括第二运算放大电路和第二模数转换电路，所述第二运算放大电路用于采集采样电阻两端的第二模拟电压信号，所述第二模数转换电路用于将所述第二模拟电压信号转换为第二数字电压信号。3.根据权利要求2所述的提高MOSFET管电流采样精度的系统，其特征在于，还包括与第一计算模块连接的第一校正模块，所述第一校正模块用于通过低通滤波器对所述第一数字电压信号和第二数字电压信号进行滤波，并采用迭代的方法使生成的MOSFET管内阻值逼近所述MOSFET管的实际内阻值。4.根据权利要求1～3任一所述的提高MOSFET管电流采样精度的系统，其特征在于，还包括与第一计算模块连接的第二校正模块，所述第二校正模块用于每间隔预设时间控制第一采样电路采集MOSFET管两端的电压信号，以及控制第二采样电路采集采样电阻两端的电压信号，并采用第一计算模块生成的新的MOSFET管内阻值对当前MOSFET管内阻值进行更新。5.一种提高MOSFET管电流采样精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，采集MOSFET管两端的电压信号和与所述MOSFET管串联的采样电阻两端的电压信号；步骤2，根据MOSFET管两端的电压信号、采样电阻两端的电压信号以及采样电阻的阻值生成MOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，赵翔宇，高阳，
申请(专利权)人：李鹏，
类型：发明
国别省市：江苏;32