本帖最后由 zhao133 于 2025-6-11 19:59 编辑
前两天有个工程师朋友咨询我，他手里的项目大概是这样的：他手里拿到极海的APM32F035电机评估板，想用于驱动无感的无刷电机，控制方式，无感FOC。电机情况如下：24V电压工作，空载时，电流约80mA（不到2W），带载后电流可达2A，这种情况是否适合使用FOC控制？
波形图分析，从波形图可以看出，电流信号信噪比太差了，噪声几乎把电流信号全覆盖掉了（正常的电流波形是正弦波）。为了提高电流信号的信噪比，我们可以把采样电阻阻值加大。但是目前我的工程师朋友尝试把采样电阻调整到100毫欧，效果也不理想。
信噪比差的原因分析：由于APM32F035电机评估板采用内部运算，运放的输入信号U = I*R = 80mA *R，假设采样电阻为50毫欧，我们运放输入电压Umax = 80mA * 50mR = 4mV，当我们的干扰信号大于4mV时，真实的电流信号被完全给覆盖掉了。为了提高信号的信噪比，我们可以把采样电阻加大至100mR~500mR。
第二步，最大电流下可以使用的采样电阻参数确定。电机带载后持续电流达到2A，这表明了采样电阻要满足持续过2A的能力，假设我们采样电阻选择500mR，那么采样电阻的功率P = I*I*R = 2*2*0.5 = 2W，考虑到评估板采样电阻封装为2512，2512电阻最大功率为2W，为了让产品比较稳定，因此我们可以把采样电阻阻值调整至300mR，然后再确认采样电阻功率P = 2*2*0.3 = 1.2W，因此，针对这种应用我们可以把采样电阻调整至100mR~300mR（阻值大电阻产生的功耗也加大）。
第三步，运放增益确定，采样电阻已确定好，现在需要确定运放增益，增益确定需根据经过运放放大后最大值不能超过3.3V(APM32F035工作电压为3.3V)。由于基准电压为1.65V（3.3V/2），因此我们可以通过计算得出运放增益n = 1.65V / (2A*0.3R) = 2.75倍，我们设计一般都选用常规阻值的电阻，设计还需留有一定的余量，因此按照2倍增益设计比较满足产品的应用需求。我们的电流采样电阻可以按照采样电阻为0.3R，运放输入电阻为1K，反馈电阻2K的电流采样电路设计。
其实这个设计在F035的评估板上确实是最优方案，但是重新设计硬件我们的采样电路还可以优化，因为F035评估板并不是针对这个电机开发而设计的，电路布局优化可以把采样电阻减小至100mR从而降低整个控制板的功耗。
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