⚡ 电流采样 · 滤波电路设计
🎓 30章 从入门到实战
📘
电机控制
🔧
FOC · 采样 · 滤波器
📅
2025 春季
01
电流采样基础
为什么需要电流采样？FOC、转矩控制、过流保护。采样电阻选型原则：阻值、功率、温漂、封装。
基础
选型
02
采样电阻布局与布线
开尔文连接原理与PCB布局要点。差分走线注意事项，降低寄生影响。
PCB
Layout
03
运算放大器基础
理想运放 vs 真实运放。失调电压、偏置电流、CMRR、增益带宽积GBP。
运放
参数
04
差分放大电路设计
经典差分结构，电阻匹配对CMRR的影响。INA型专用电流检测放大器。
差分
INA
05
单电源供电与电平转换
双极性电流信号 → 0-3.3V。参考电压Vref设计，电平转换技巧。
电平
Vref
06
低通滤波器设计（一阶）
一阶RC低通原理，截止频率计算。开关频率与带宽的权衡。
滤波器
RC
07
低通滤波器设计（二阶）
Sallen-Key结构，品质因数Q。巴特沃斯、贝塞尔、切比雪夫对比。
有源
Q值
08
抗混叠滤波器
采样定理与抗混叠。ADC前最后一道防线，习惯加小电容。
ADC
抗混叠
09
共模电感与差模滤波
共模噪声来源（PWM开关）。共模电感选型，差模/共模电容配合。
EMC
电感
10
隔离放大器与隔离ADC
光耦/磁耦/电容隔离。ISO124 vs AMC1301对比。
隔离
安全
11
电流互感器（CT）采样
交流采样常用方案。CT选型：变比、精度、频率响应。采样电阻与整流。
CT
交流
12
霍尔电流传感器
开环霍尔 vs 闭环磁平衡。ACS712/ACS723经验，带宽与响应时间。
霍尔
ACS
13
分流器（Shunt）采样
低侧采样 vs 高侧采样。共模电压、地参考丢失、高侧挑战。
Shunt
高低侧
14
三相电流采样策略
三电阻/两电阻/单电阻采样。PWM同步采样窗口，优缺点对比。
三相
FOC
15
采样时序与PWM同步
特定时刻采样，中心对齐/边沿对齐。采样保持与ADC转换时间。
时序
PWM
16
ADC驱动电路设计
ADC输入阻抗与采样电容。运放驱动稳定性，RC缓冲电路。
驱动
缓冲
17
PCB布局与抗干扰
模拟地/数字地分割，星形接地，关键信号走线保护。
PCB
地平面
18
电源噪声抑制
运放供电去耦，LDO与PSRR，开关电源纹波影响。
电源
去耦
19
温度补偿与校准
温漂影响，硬件补偿，软件校准（零点/增益）。
校准
温漂
20
故障检测与保护电路
过流比较器，快速关断路径，滞回比较器防误触发。
保护
硬件
21
仿真与验证
LTspice/TINA-TI仿真，交流扫描，瞬态分析采样波形。
仿真
LTspice
22
实际调试经验
示波器差分探头、接地环。噪声排查，一次调试翻车经历。
调试
实战
23
多通道同步采样
多相电机同步采样，同步ADC (ADS8556)，采样保持器SHA。
同步
多通道
24
Σ-Δ ADC在电流采样中的应用
Σ-Δ原理，过采样与噪声整形，数字滤波器抽取。
Σ-Δ
高精度
25
数字滤波器设计（软件滤波）
移动平均、中值、IIR/FIR。MCU实现，截止频率与计算负载。
软件
DSP
26
电流重构技术
直流母线电流重构相电流，单电阻重构算法，误差补偿。
重构
算法
27
高频注入与电流采样
无传感器控制高频注入，带宽要求，采样延迟影响。
高频
注入
28
SiC/GaN器件下的电流采样
宽禁带高开关速度，共模电流，dV/dt噪声，高频采样方案。
SiC
GaN
29
集成化电流检测方案
IPM中的电流检测，集成传感器INA系列，数字电流传感器。
集成
IPM
30
综合设计案例
48V/500W BLDC驱动器电流采样电路，需求→原理图→PCB→调试全流程。
实战
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