如何通過使用外部電路擴(kuò)展低邊電流檢測并提高DRV8952的檢測精度

DRV8952是一款高度集成的半橋驅(qū)動器件，內(nèi)置4個半橋柵極驅(qū)動器、8個MOSFET和電流放大器。內(nèi)部放大器在 40% 至 100% 的額定電流下提供 5% 的精度（參見表 1）。此文章將提供一種外部電路方案，不僅可以支持更高的電流檢測精度，而且適用于大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用中的低邊電流檢測的工作情況。

表格1

DRV8952 提供兩種封裝 ：44 引腳 HTSSOP (DDW) 封裝和28 引腳 HTSSOP (PWP) 封裝。如果系統(tǒng)需要更高的電流檢測精度，可以選擇帶有獨(dú)立接地結(jié)構(gòu)的封裝來滿足控制算法。

在國內(nèi)很多步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動方案商大多是常用低邊開關(guān)進(jìn)行慢續(xù)流，并且依據(jù)流過下橋采樣電阻的電流來做閉環(huán)控制以控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速。請參考下圖1。我們以A相電流檢測為例：

圖1

當(dāng)圖1MOS管M6&M8緩慢續(xù)流時(shí)，電流Isb從電感A- àM8 àRs2 àM6 àA+流出。

電流Isb波形如圖 2 中的通道 1 所示。由于信號必須調(diào)制到 0~3.3V，然后才能將其輸入到DSP的 ADC。因此總是需要一個放大器來將Isb信號修改為 3.3V，以將其發(fā)送到 DSP 的 ADC。正常調(diào)制后的波形參考通道 2藍(lán)色正弦波。

圖2

（注：調(diào)制信號并不一定為正弦波，ADC電流跟步進(jìn)電機(jī)相電流強(qiáng)相關(guān)，相電流跟轉(zhuǎn)速相關(guān)。）

由于 DRV8952 采用高邊開關(guān)進(jìn)行電流檢測，所以一旦在使用 DRV8952 時(shí)如需要考慮到這種低邊電流檢測的控制算法，就需要通過添加外部電路來實(shí)現(xiàn)。

下面解釋在步進(jìn)驅(qū)動器應(yīng)用中使用低邊開關(guān)檢測電流時(shí)為什么需要額外添加外部電路。

圖三

在數(shù)據(jù)表 7.2 功能框圖中，內(nèi)部電流采樣 Isen1/Isen2 用于高邊開關(guān)電流檢測。

對于 DDW 封裝，將對應(yīng)于同一 H 橋的 IPROPI 輸出連接在一起。 IPROPI1 和 IPROPI2 連接在一起時(shí)，表示在驅(qū)動和慢續(xù)流（高邊再循環(huán)）模式下步進(jìn)電機(jī)線圈 A（連接在 OUT1 和 OUT2 之間）的電流。同樣，連接在一起的 IPROPI3 和 IPROPI4 將代表線圈 B 電流。當(dāng)兩個 IPROPI 引腳連接在一起時(shí)，有效電流鏡增益典型值為 424 μA /A。應(yīng)相應(yīng)地選擇從組合 IPROPI 引腳到地的電阻器。

圖四

但這會導(dǎo)致在慢續(xù)流期， Ipropi只輸出零，輸出極性只會是單一極性，不能像分立方案那樣用兼容的控制算法修改。 圖五藍(lán)色波形是將Ipropi1&2引腳連接在一起進(jìn)行測試，只測試出藍(lán)色單極波形。

圖五

在這種情況下，不能像數(shù)據(jù)表中說明的那樣直接使用ipropi輸出信號。需要在 DRV8952DDWR 外圍添加一個外部電路。

由于 DRV8952DDWR 的每組半橋是采用單獨(dú)的接地功能，可以像圖1的分立原理圖一樣擴(kuò)展每個接地。

圖六

只需在各相半橋的低邊放置采樣電阻即可得到正/負(fù)調(diào)制波形被采樣到DSP中。

圖七下面的黃色波形是在將其發(fā)送到 DSP 之前經(jīng)過放大器采樣的。 采樣電流為峰峰值1.65V。然后通過偏置電壓提升至0~3.3V并傳送至DSP ADC。

圖七

此外部電路除了可以實(shí)現(xiàn)低邊開關(guān)做慢續(xù)流的電流檢測外，還可以定制選用更高精度的采樣電阻實(shí)現(xiàn)比內(nèi)部分流電阻（5%）更高精度的電流檢測。

作者：Zoe Yang