高边检流放大器监测PWM负载电流

高边检流放大器监测PWM负载电流

高边检流放大器监测PWM负载电流
高精度、高边电流检测对于汽车控制系统至关重要，例如电动助力转向、自动变速、
传动控制、发动机燃料喷射控制、制动阀控制、以及主动悬挂系统。所有这些应用都需
要精密调节通过电机或螺线管的电流，以控制电机扭矩或螺线管驱动。本文介绍的电路
采用精密、高边检流放大器，用于监测宽输入共模电压范围内的负载电流。该电路适用
于由于电感、电池反接或瞬态事件会造成输入共模电压达到负压的应用。

电动助力转向(EPS)系统中的电流检测


EPS不同于传统的助力转向系统，它没有液压泵或液体。而是将一个电机通过齿轮机构安
装在转向齿条上。驾驶员转动方向盘时，转向传感器检测方向盘的位置和转速。该信息
与来自安装在转向轴上的转向扭矩传感器输入一起馈送至助力转向控制模块。为确定所
需的转向助力，控制模块接受来自车速传感器、牵引力控制和稳定性控制系统的输入(图
1)。

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连接动力模块的接口允许控制模块调节电机电流。增大电机电流则增大助力，反之亦然
。电机电流往往通过采用H桥电路(图2)送入脉宽调制(PWM)电压进行控制。以下的真值表
(表1)汇总了H桥电路的不同工作模式。电机可作为电感负载，因此扭矩通过对产生的纹
波电流进行平均来确定，即为驾驶员提供的最终助力。

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电流测量器件监测电机电流并向控制模块提供实时反馈，从而使该模块调节PWM占空比，
直到电流达到其目标值。测量电机电流的常用方法是与电流路径串联一个低值检测电阻
，该电阻上产生一个小压降。该差分电压被电流检测放大器放大，以表示电流幅值。


电流检测提供三个选项：低边、高边和电机上。相对应地，可将检测电阻置于H桥和地之
间(低边电流检测)、直流总线基部或电池正极端子和H桥之间(高边电流检测)，或者直流
总线的高边或电机本身(输出电机PWM电流检测)。需要对这些替代方案进行