350W BLDC電機驅動中的電流采樣推薦ISA精密合金電阻，精度1%，功率達5W
BLDC電機成本低、扭矩大，應用范圍廣泛，驅動器性能是BLDC電機高效、穩定運行的關鍵。在對BLDC電機驅動控制中，電流檢測是關鍵的一環，其電流檢測方案有如下幾種：電機相電流霍爾檢測，單電阻母線電流采樣，雙橋臂電流采樣，三橋臂電流采樣。
電機相電流霍爾檢測成本高，占用帶寬低；單電阻母線電流采樣丟失電機U、V、W相電流信息，不能實現復雜的算法；雙橋臂電流采樣通過U、V、W相電流間的關系復現另外一相電流信息，成本有所降低，軟件代碼計算量增大，占用一定的中斷帶寬；三橋臂電流采樣成本有所增加，相電流失真小，中斷帶寬占用最低，可以進一步提高PWM的中斷速率，提高電機的動態性能。
本人在最近研發的一款24V/350W BLDC電機驅動器中，采用三橋臂電流采樣方案，並選用ISA的精密合金電阻作為采樣電阻，不但成本低，而且精度高、工作穩定，經試驗驗證，滿足實際應用環境的要求。主要計算指標和原理圖如下所示：
主要技術指標：
母線電壓：24~36V
驅動功率：350W，最大400W
電機額定電流：0~15A
過流保護值：最大20A
堵轉電流：25A
開關頻率：40KHz
三相橋臂部分原理圖：
圖1.采用電阻在三相橋式電路中的位置
根據設計的指標，過流保護值20A，最大堵轉電流25A，所以首先要確定電阻值，保證在最大堵轉電流時功率足夠；其次，電阻值要低，但不能太低，太高的電阻功耗大，太低的電阻值在電機空載或輕載時采樣誤差大，所以選擇電阻值時在滿足最大功耗的要求下盡量選大。根據以上電阻選擇要求，在多次計算權衡下，筆者選擇5mΩ的采樣電阻，其最大功耗為：I²R=3.125W。考慮到放寬一定的裕量，最終選擇5mΩ/5W的合金電阻。
由於該電阻阻值低，功耗大，所以難以找到合適的產品，再加上相同規格的電阻往往溫漂大，當電機工作在高功率狀態時，發熱引起的電阻值漂移將導致過高的電流采樣誤差，故可選項更少。經過多方咨詢后和反復試樣，筆者最終選定了ISA的精密合金電阻SMT-R005-1.0，該電阻精度可達1%，20~60℃環境下溫度漂移±100ppm/K。
以上面該指標進行誤差分析，假設電機驅動器在工作時其內部溫度從20℃上升到60℃，即Δt= 40K，則引入的電阻的誤差為：
絕對誤差：
ΔR=5mΩ x 40 x 100E-6 =0.02mΩ
相對誤差：
ΔR/R= 0.02mΩ/5mΩ = 0.4%
從以上分析，該電阻滿足電流采樣精度1%的選型要求。其實物圖如圖2所示：
圖2. BLDC驅動器PCB
伊薩ISA精密合金電阻SMT-R005-1.0，不但精度高，而且溫漂小，同時具有優異的穩定性。功率品質在105℃時額定功率依然可達5W，同時連續工作2000小時后，其阻值偏差依然小於1%（端子接點溫度105℃時），為BLDC驅動器電流采樣提供精確的器件支持。另外通過了AEC-Q200認證，以及RoHS 2011/65/EU認證，是一款可靠性高，性能溫度，綠色環保的器件。