电机单电阻采样（低端）

电机在生活中是常见的东西，比如角磨机、电锯等东西，内部都会存在一个小电机，在合适的场合使用很方便，这也就导致现在有许多关于电机的方案，这篇文章主要介绍一下电机的电流采样。电机的电流采样常见的有几种，电阻采样、霍尔元件、电流互感器。本文重点在于电阻采样，电阻采样有单电阻采样、双电阻采样、三电阻采样。单电阻采样和双电阻采样存在采样时间，这里主要介绍一下单电阻采样，使用下端进行采样。高端采样对运放存在一定的要求，基于成本的考虑，基本采用低端采样，低端采样对运放要求低。

采样电阻

在大部分应用中，都是采用电阻进行采样，其阻值都比较小，在一毫欧到一欧之间。电阻的位置不同，可以判断电阻属于低端采样还是高端采样。区别见下图：

 

高端采样：电阻位于负载高端，即一段与母线连接；高端采样也称为相采样，采样电阻在负载相线上，只需要测量两相即可，基于霍尔电流定律可以算出另外一相的电流；

 

 

低端采样：电阻位于负载低端，即电阻一段与GND连接；单电阻采样如下图所示，电阻电压信号用运算放大器之后输入到MCU的

AD引脚，实现电流信号采样。

 

 

这个电阻是实现三相电流的采样，因此在采样时间上有特定的要求，需要在一个PWM周期连续采样两次，然后通过计算才能得到三相电流。具体计算方式如下：

我们用其中一段进行说明，PWM的四种组合；（UVW）000；100；110；111； 零表示上桥臂关断，下桥臂打开，一表示上桥臂打开，下桥臂关断。

 

当输出为110时，A点进行采样，系统电流如下；此时分流电阻的电流为-IW，

 

 当输出为100时，B点进行采样，此时的电流为IU。根据IU+IW+IV=0，即可求出IV的值。B点的系统电流如下图：

 

 

实际在MCU中实现单电阻采样算法时，大体遵循以上思路。其中的难点在于每次AD采样的执行需要持续一定的时间，按照图3所示的采样原理，若UVW三相或某其中两相的PWM占空比大小比较接近，则无法有足够的时间窗口采集到正确的数值。因此在实际应用中，需要考虑到AD采样时长与PWM输出连续变化二者之间的矛盾。针对这个问题，也产生了不止一种解决思路，笔者在开发过程中采用了stm32-HAL库给出的解决思路，该方案的代码量较大，涉及了较复杂的中断操作，主要是ADC中断和定时器中断时间的配合，以及采样时间点和采样结果的计算和补偿。