對(duì)縮小分流電阻尺寸的需求

　　從信號(hào)測(cè)量方面來(lái)看，目前的一些主要難題與選擇分流電阻有關(guān)，因?yàn)樾枰獙?shí)現(xiàn)靈敏度和功耗之間的平衡。大阻值將確保使用∑-Δ調(diào)制器的整個(gè)或盡量大的模擬輸入范圍，從而獲得最大的動(dòng)態(tài)范圍。但是，由于電阻會(huì)出現(xiàn)I2 × R的損耗，因此，大阻值還會(huì)導(dǎo)致電壓下降和效率降低。電阻本身的發(fā)熱效應(yīng)而導(dǎo)致的非線性情況也會(huì)是使用較大電阻所面臨的挑戰(zhàn)。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨著左右權(quán)衡取舍以及進(jìn)一步惡化的后果，他們往往需要選擇一個(gè)適當(dāng)大小的分流電阻，以滿(mǎn)足不同電流電平下各種型號(hào)和電機(jī)的需求。如果面對(duì)數(shù)倍于電機(jī)額定電流的峰值電流，并需要可靠捕獲兩者的值，則保持動(dòng)態(tài)范圍也是一個(gè)難題?？刂葡到y(tǒng)開(kāi)機(jī)峰值電流的能力會(huì)因設(shè)計(jì)不同而有很大差異，從額定電流以上浮動(dòng)諸如30%的嚴(yán)格控制，到高達(dá)10倍于額定電流的系數(shù)。加速以及負(fù)載或扭矩變化也會(huì)產(chǎn)生峰值電流。但是，系統(tǒng)中的峰值電流通常處于驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)額定電流的4倍范圍內(nèi)。

　　面對(duì)這些難題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正在尋找具有更寬動(dòng)態(tài)范圍或具有更高信噪比和信納比（SINAD）的高性能∑-Δ調(diào)制器。最新的隔離式∑-Δ調(diào)制器產(chǎn)品具有16位分辨率并可確保高達(dá)12位有效位數(shù)（ENOB）的性能。

　　SINAD = （6.02 N + 1.76）dB，其中N = ENOB

　　順應(yīng)在低功耗驅(qū)動(dòng)器中使用分流電阻的趨勢(shì)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器制造商出于性能和成本方面的考慮，也在設(shè)法提高可利用該拓?fù)涞尿?qū)動(dòng)器的額定功率。唯一可行的方法就是使用阻值更小的分流電阻，而這需要引進(jìn)性能更高的調(diào)制器內(nèi)核，以辨識(shí)減弱的信號(hào)幅度。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員（尤其是伺服設(shè)計(jì)人員）仍在不斷探索，試圖通過(guò)縮短模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間，或者通過(guò)采用與隔離型∑-Δ調(diào)制器和分流電阻拓?fù)溆嘘P(guān)的數(shù)字濾波器降低群延遲的方式提高系統(tǒng)響應(yīng)。如前所述，可在轉(zhuǎn)換性能和帶寬或?yàn)V波器群延遲之間作出權(quán)衡。更簡(jiǎn)略、更快的濾波器可提供更快的響應(yīng)，但會(huì)降低性能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員分析濾波器波長(zhǎng)或抽取比的效果，然后根據(jù)其終端應(yīng)用需求作出權(quán)衡。提高調(diào)制器的時(shí)鐘速率會(huì)有所幫助，但是許多設(shè)計(jì)人員已實(shí)現(xiàn)在AD7401A支持的20 MHz最高時(shí)鐘速率下操作。提高時(shí)鐘速率的一個(gè)缺點(diǎn)就是輻射電位和干擾（EMI）效應(yīng)。在相同的時(shí)鐘速率下，性能較高的調(diào)制器可改善群延遲與性能之間存在的權(quán)衡關(guān)系，從而在性能影響較小的情況下實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)時(shí)間。

　　業(yè)界性能最優(yōu)的隔離式∑-Δ調(diào)制器

　　顯然，通過(guò)縮小分流電阻的大小、改進(jìn)無(wú)傳感器控制方案、實(shí)現(xiàn)對(duì)高效內(nèi)部永磁電機(jī)（IPM）的控制，性能更高的隔離式∑-Δ調(diào)制器可滿(mǎn)足工業(yè)電機(jī)設(shè)計(jì)中的多種需求和發(fā)展要求，并可提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功效。ADI公司的AD7403產(chǎn)品是AD7401A的新一代產(chǎn)品，可在相同的20 MHz外部時(shí)鐘速率下提供更寬的動(dòng)態(tài)范圍。這使設(shè)計(jì)人員可以更為靈活地選擇分流電阻大小，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)的匹配，提高額定電流與峰值電流的測(cè)量精度，減少適用于一系列電機(jī)型號(hào)的單個(gè)分流電阻大小的影響，并能夠在更高電流電平下使用分流電阻替換HE傳感器。此外，還可通過(guò)縮短測(cè)量延遲提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。與上一代AD7400A和AD7401A相比，AD7403的隔離方案還可使用更高的連續(xù)工作電壓（VIORM），從而可通過(guò)使用更高的直流總線電壓和更低的電機(jī)電流提高系統(tǒng)效率。

　　包括ADSP-CM40x混合信號(hào)控制處理器的更廣泛的系統(tǒng)解決方案

　　如前所述，實(shí)施∑-Δ調(diào)制器要求系統(tǒng)中配備數(shù)字濾波器。通?？墒褂肍PGA或數(shù)字ASIC實(shí)現(xiàn)。ADSP-CM408F混合信號(hào)控制處理器（包含Sinc3濾波器硬件，可直接連接AD740x系列的隔離式∑-Δ調(diào)制器）的出現(xiàn)有可能加快與隔離式∑-Δ 調(diào)制器耦合的阻性分流器電流檢測(cè)技術(shù)的普及。如本文中所述，由于會(huì)提高數(shù)字域系統(tǒng)的復(fù)雜度和相關(guān)的（FPGA）成本，設(shè)計(jì)人員過(guò)去一直認(rèn)為阻性分流器電流檢測(cè)技術(shù)較為昂貴。ADSP-CM408F是性?xún)r(jià)比較高的解決方案，可使許多以往受限于成本目標(biāo)的設(shè)計(jì)人員考慮使用該技術(shù)。

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