简介

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本应用笔记介绍ADSP-CM408F模数转换器控制器(ADCC)本模块的主要特点是本产品在高性能电机控制应用电流反馈系统中的相关性和可用性。

本应用笔记的目的是强调模数转换器(DAC)模块的关键功能，并为电机控制应用提供配置指南。本文提供演示ADADCC代码示例驱动器。

有关此ADCC所有功能器和应用程序接口的所有功能(API)的更多详细信息，请参阅ADSP-CM402F/ADSP-CM403F/ADSP-CM407F/ADSP-AD芯片CM408F产品页面及采用ARMCortex-M4和16位ADC开发产品的ADSP-CM40x在混合信号控制处理器的产品页面上提供的使用ARMCortex-M4的ADSP-CM40x混合信号控制处理器硬件参考指南。

虽然本应用笔记侧重于电流反馈，但类似的配置和应用原理也适用于其他信号的反馈和测量。

同样，虽然本应用笔记的重点是讨论ADSP-CM408F，但原则本质上也适用于ADSP-CM402F/ADSP-CM403F/ADSP-CM407F/ADSP-CM408F其他产品系列。

电流反馈系统概述

电机控制应用中的电流反馈示例。该配置通常用于高性能电机驱动，并对电机相位绕组电流进行采样，而不是对逆变器低端相位引脚进行采样。通常，电流传感器或变压器(CT0和CT由于阻性分流器尺寸过大，电流测量路径必须用于低效。

在图1的配置中，处理器位于安全隔离栅的低压侧，信号隔离通常是CT0和CT1固有，微处理器脉冲宽度调制PWM数字隔离仍然存在于输出和栅极驱动器之间。

电流传感器通常需要输出ADC为了实现范围匹配和高频噪声滤波，在输入之间进行一些信号调节。然后在调节后的电流测量信号应用于ADC用于采样和转换的输入。对每个ADC输入绕组电流测量将使电流测量同步采样，以获得更高的控制环精度，从而提高性能。此外，采样时间和PWMsync脉冲同步。

图1.电机控制ADSP-CM408FADC的电流反馈

这些特性可以使能PWM相位电流测量点在周期中的精确时间。将这些测量时间与零矢量的中间点或PWM周期的中间点对齐，确保电流采样电平等效于忽略开关纹波的瞬时平均电流。

图2显示了零矢量中点和PWM同步U相位和V相位在周期中点采样。

图2.平均电流采样图

数据转换完成后，可以通过直接存储器访问(DMA)存储器静态随机传输至控制器(SRAM)，传输完成后会产生中断。在内核模式下，通过存储器映射寄存器也可以直接实现ADC状态和数据读取，但这种方法需要消耗更多的处理器费用。

其他模拟信号，如直流总线电压、隔离格栅极双极晶体管等，通常会采样(IGBT)正弦和余弦输出的温度和电机位置。虽然本应用程序注重电流反馈，但许多信息也与系统中的其他测量参数有关。

ADC模块概述

该ADC采用双通道、16位、高速、低功耗、逐步逼近的寄存器(SAR)设计精度高达14位。

多路复用器最多支持连接两个独立控制器ADC26个模拟输入源组合(每个)ADC12路模拟输入加1路DAC回输入)，两个通道随时同步采样。ADC转换时间快达380ns。单端模拟输入所需的电压输入范围为0V至2.5V。

多路复用器和ADC提供片内缓冲器，无需额外的外部信号调节ADSP-CM408F。此外，每个ADC都有片内2.5V当优先选择外部基准电压源时，基准电压源可以通过ADCC_CFG寄存器选择此选项)。

ADSP-CM408F总模拟子系统的图形概述。ADSP-CM408F多芯片系统级封装(SiP)，而ADC硅片的制造工艺不同于处理器。

ADCC负责ADC与处理器的时序同步，并管理DMA，传输采样数据SRAM。

图3.ADSP-CM408F模拟子系统

电流反馈调整

最大限度地正确利用ADC正确调整反馈信号的能力非常重要。通过反馈路径处理信号。双极相位绕组电流IW将电流传感器(或变压器)和信号调节电路的组合功能转换为ADC输入端的单极性电压。

电流传感器的传输函数如下：

VIW=KCTIW V0CT

其中：

VIW输出电压。

KCT是传感器的线性增益系数。

V0CT是传感器的零电流失衡电压。

KCT为了获得更好的精度，在不同传感器类型的某些电流水平下表现为非线性IW成函数关系，即KCT(IW)。之后，ADC输入电压可表示为：

VIW_ADC=KSIGVIW=KSIG[KCT(IW)IW V0CT]

其中，KSIG是信号调节电路的低频增益。

单极电压转换为16位无符号整数DMA将其传输到处理器存储器，然后中断，提醒控制程序的新数据样本。ADC理想化传递函数如下：

其中：

NIW是ADC数字输出字。

KADC表示ADC线性增益等于

根据输入电压范围划分ADC分辨率，如上所示。

ADC输出会产生一些失调；软件中的一些失调补偿(NADC_OFFSET)这通常是一个很好的方法ADC传感器和信号调节电路产生的所有残余障碍以及自身的所有障碍ADC去除输出。该值可在零电流周期(如系统启动或禁止驱动输出)中动态更新。

最后，电流传感器零电流失衡电压NCT_OFFSET数字表示从ADC去除输出信号中的符号值IW表达式为：

IW=KADC(KSIG[KCT(IW)IW V0CT])–NADC_OFFSET–NCT_OFFSET

其中：

该符号的16位值可以转换为浮点值或直接使用，这取决于控制器的实现方案。如果要最大限度地利用它ADC在全范围内，系统中的正峰值受控电流必须与ADC输入电压2.5V相应地，负峰值受控电流与ADC输入0V相对应。