过电流传感技术

今天我们邀请了 Dan Harmon。 他是来自TI 的汽车和通信 营销人员。 今天，我们将讨论过流保护替代方案， 即，使用 INA240 进行 电机电流控制。 那么我们要讲解的内容 可能要用45 到 50 分钟。 然后我们将进入问答环节。 因此，如果您在整个演示期间有任何问题， 可以使用WebEx 上的“问答”功能 向我们的主持人自由提问。 现在，如果您有任何技术问题， 例如，很难听到我们的声音、 看不到任何东西等， 自由使用聊天窗口也基于 WebEx 应用程序。 现在，我们将为您提供录音， 而且我们会将其添加到 您在 element14 页面上注册的网络研讨会事件中。 除了今天的网络研讨会，我相信， 我们还将通过我们的 RoadTest 计划提供 5 台 INA240。 所以我会在演示结束时 发送其链接。 您还可以通过访问 element14.com/roadtest或转到您注册的网络研讨会页面 找到相关链接，而且您还可以找到其链接。 这些概念。 所以，闲话少叙，现在有请 Dan，他将带领我们进行今天的演示。 位于大西洋彼岸的各位， 下午好！在座的各位， 早上好！ 我是 Dan Harmon，如 Dave 所说， 我是来自德州仪器 (TI)称之为 电流感应产品线的营销经理， 负责汽车和通信市场。 信息。 我要对 Dave 所言做一个澄清。 我们实际上不会为INA240 提供 EVM， 而是会为 INA301提供 EVM， 我认为是这样，我将在本次研讨会的 过流保护部分对此加以讨论。 因此，我会继续并投入演示。 如 Dave 所言，我们的目标是讲解大约 50 分钟的内容。 前 5 分钟介绍概述， 然后大约用 20 分钟时间介绍过流保护、电路和技术， 接着大约花 25 分钟时间探讨采用 INA240 进行 电机电流控制。 当我们了解客户想要测量 电流和功率的方式以及原因，并且知道他们通过测量电流和功率 所做的所有不同的事情以及 不同的操作方式时， 我们就真的将其归结为 客户可能想要测量电流和/或功率的 三个主要原因。 第一个原因最常见，那就是实时过流保护。 过流保护. 他们试图检测可能会对系统造成损害的 事件，实际上 我将会在会议的第一部分谈论这个问题。 第二个原因是监控电流和功率 以实现系统优化。 这才真的是您在试图 充分利用和使用 系统内的资源。 此外，如果监控、保持该电流， 则可以作出帮助优化功率效率、 带宽效率的决定， 且无需考虑那些解决方案。 然后，最后一个原因是我们对闭环电路的 电流测量。 这才真的是您在实际使用 当前数据本身来控制 电路中实际上是实时事件的事物。 所以在这种情况下，当我谈论INA240 和 如何使用它来进行直列式电机控制时， 这正是我们在谈论的内容，即， 使用该电流测量分析电机的扭矩， 并对想要电机加速或减速的方式 作出决定。 TI 拥有非常广泛的电流感应解决方案。 我在这张幻灯片上展示的大部分内容 都出自我的产品线，但是对于 TI， 我的产品线之外还有一些解决方案。 而且我们差不多只是采取了非常粗略的数量级切片， 并说过，其中两个主要事情是， 您试图要测量的电流是什么？ 所以我们的范围从 0 到 1,000 安培。 那么您想达到的准确度是多少？ 此图形的顶部表示准确度非常非常高。 在它的底部，准确度真的非常低。 从技术上而言，该图形应该是，该轴应该可能表示误差， 而不是准确度， 因为我们讨论的是0.1% 的误差下降到 10% 的 误差。 因此，当您稍微真正观察该图形时， 会发现存在一个 大约 100 安培的分区。 而低于 100 安培时，您通常 将会使用我们所谓的基于分流或基于直流的系统， 除非电压非常高， 这是我们在这里不会显示的一种第三轴。 但是通常情况下，如果电流低于 100 安培， 则可以使用基于分流的系统进行测量。 然后根据您的准确度要求， 您可能想使用专用的电流感应放大器， 例如我今天要谈论的。 或者，如果您真的想要尽量节省成本， 而且准确度并不重要，则可以 使用运算放大器进行同样的实施， 我也会就此涉及一点点。 任何通用的现成运算放大器 都是可以进行电流测量的器件。 如果达到100 安培以上，则 真的需要了解间接磁传感方法。 目前世界上进行此操作的最常见的 传感器可能是霍尔效应传感器。 在这一点上，TI 没有电流感应霍尔效应解决方案， 但我们确实拥有我们所称的磁通门解决方案。 此外，真的是实际上关闭磁通门传感器上的 环路的 闭环吗？ 或者这是否实际上只是测量环境磁场的 开环？ 而且当您关闭该环路时， 可以提高准确度。 当您打开该环路时，准确度下降， 因为现在也会测量潜在的杂散磁场， 并且您从根本上 不知道初级电流产生的磁场 与位于系统中的电机产生的磁场之间的 差异， 并且该系统也具有 可以产生磁场的相当强的磁性组件。 那么这些包括我们真正针对磁性方法的 DRV421、DRV425 组件。 因此，我要介绍 各种过流保护替代方案的优势和挑战， 以及如何叠加使用它们。 那么在我们介绍它之前，回答一个问题，为什么 过流保护很重要？ 正如我前面所说，过流保护真正是电流监控的 最根本和最基本的形式。 这是有人想通过测量系统中的电流 来避免系统遭受故障的 首要原因。 温度监控是进行过流保护的另一种方法。 过去，通过测量系统的温度 来管理过流保护。 芯片变热的原因是因为电流 增加。 这只是简单的物理现象。 随着越来越多的电流流过芯片， 该芯片变热。 对于温度而言，您测量的 正是我们所称的滞后指标。 芯片越来越热，因为电流已经增加。 服务时数. 因此，如果您测量电流而不是测量温度， 则可以更好地预测问题，而不是 对问题做出反应。 所以这正是OCP，您将会听到我 多次使用这个术语。 它代表过流保护。 您将会听到的正是 OCP 正在成为 一种越来越常见的系统管理方法， 并且实际上它变得越来越重要， 因为事实上行业中的两种趋势 是相互对抗的。 一种是更高的性能。 如果我思考一下现在的所有智能手机， 它们的内部处理能力比五年前 PC 具有的 处理能力更多，并且它们的外形尺寸 较小。 甚至我的大型 iPhone 6 Plus 的尺寸是 五年前我的笔记本尺寸的十分之一， 而且它的处理能力是后者的 2、3 或 4 倍， 而且您不必为风扇准备空间。 也不必像较大的外形尺寸那样为其 准备散热空间。 所以，当这两个情况聚在一起时， 至关重要的是需要真正预见问题。 过去这是怎么做的？ 大家都可以看到右上角的图片吗？ 保险丝。 这是最常见的过流保护元件。 这是事后解决方案。 电流增加后，保险丝烧断， 这是它的唯一用途。 其唯一用途是在过流情况延长时 断开。 这很容易实施。 使它与功率信号一致， 而且它在保护系统免受严重的过流事件方面 非常有效。 这是一个可以实施的成本非常低的解决方案。 然而，此解决方案有很多挑战。 它避免来自单个事件的影响。 保险丝基本上是因为过流事件 而遭到破坏。 虽然它本身保护系统的其余部分， 但是它本身需要更换。 根据系统，这可能涉及电路板级返修 以更换烧断的保险丝。 要快速打开，要快速做出决定， 如果出现接地硬短路， 并且电流暴增， 正是这种情况才会快速烧断保险丝。 也就是说，如果保险丝的额定值为 10 安培， 流经该保险丝的电流需要是该额定值的三到四倍才会 快速烧断保险丝。 在相当可靠、稳定的状态下， 电流超过 10 安培时会烧断保险丝。 但是，如果您谈论的是高速瞬态情况， 将需要远远超过保险丝额定值的 大量电流才会烧断保险丝。 而且真的很难预测 保险丝将会断开的精确的过流水平， 因此必须设置较多裕量。 如果您想在 10 安培时保护系统， 可能需要在此时设置保险丝， 使其在电流超过 7 或 8 安培范围时烧断， 因为您并不知道保险丝烧断的确切时间。 然后它并不真正提供 任何有关实际操作条件的信息。 它所做的就是在过流时打开。 所以我们谈论的是将测量电流 作为一种过流保护方法，而不是使用保险丝， 因为测量电流可以在问题发生之前 保护系统。 您可以预见该问题， 并在电流达到危险的水平之前 采取措施通过可能的解决方法解决该问题。 所以接下来的几张幻灯片将介绍 如何做到这一点的一些不同的实施。 传统的方法只是经典的运算放大器和比较器实施。 挑战性。 您可以看到左上角的电路。 您可以在左下角看到典型的电路板布局的 外观。 这可能是最低实施成本， 我很快会在这里讨论这一点。 当您使用高速放大器和 高速比较器时，这将是 最快的响应时间。 它不仅能够检测过流情况并根据超过的阈值 作出决定，而且还能够 让您实际测量和监控该电流， 并且可能查看是否 有问题。 最后，通常，对于这些运算放大器和比较器， 有很多第二来源的替代方案。 因此，如果您想要，前提是您是驱动销量的客户， 并希望有能力 通过第二来源降低成本，那么这就是一种很好的 实现方式。 挑战. 挑战。准确度和速度需要花钱。 最大的因素是温度漂移。 所以，如果我们在这里考虑电阻器， 这些通常是相对便宜的不匹配的电阻器， 因此会出现不准确 和高温漂移。 那么这就是在这里讨论的小段文字， 即进行这种实施时遇到的所有不同的 潜在误差。 由于这些电阻器不准确和不匹配， 会出现误差。 会出现与所有这些电阻器相关的 温度漂移。 通常仅是低侧。 当您尝试监控的电源轨低于运算放大器时， 即当您尝试监控的 VBUS低于运算放大器电源轨时， 运算放大器 只能在高侧测量。 因此，如果您要处理5 伏的运算放大器， 当我们谈论共模时，那么您可以 从共模的角度来测量的最大电压 本质上就是这里的 电源电压，它需要小于 运算放大器本身的 任何电源电压。 然后是电路板空间和组件数。 您可以看到，这里有九个分立式电阻器， 大约八个分立式电阻器和一个旁路电容器， 一对旁路电容器和两个分立式组件。 如果您只是用电流感应放大器或 电流分流监控器更换运算放大器， 则会听到我交替使用这两个术语。 对我们来说，他们从根本上表示同一个东西。 电流感应放大器是专用的专业放大器， 它具有建立在片上的所有增益网络， 这表示它可以非常精确地匹配， 这意味着它提供的增益误差非常低。 除了材料，还有它的处理方式， 它具有非常非常好的温度特征。 所以它可以为您提供漂移非常低且准确度非常高的解决方案。 相比较。 而且通常它的尺寸较小。 然后您会注意到的第一件事就是， 没有外部组件。 因此，它比典型的运算放大器 提供的测量更准确。 有运算放大器实施， 而且如果您愿意在分立式外部组件上 花钱，则可以获得运算放大器， 它与电流感应放大器 提供的测量结果质量一样好。 这将比电流感应放大器实施的 成本高。 然后值得一提的是，因为它的偏移较低且更准确， 所以您实际上通常可以降低分流电阻器的值， 这样有一个次要好处， 即降低电源轨上的 功耗，因为这是我们增加电流负载 来实际进行 此测量的一种侵入式方法。 如果您在这里有一个高速放大器， 和一个高速比较器，您仍然可以获得快速响应。 通常，使用电流感应放大器 比用高速运算放大器 获得的速度慢一些，但您仍然可以获得 相当快的响应时间。 同样，它既可以进行电流检测， 也可以进行电流监控。 事实上，通常情况下， 电流分流放大器没有很多第二来源， 但是，还有比较器。 如果您想获得准确度， 想获得比较器功能相关速度， 就像我们在前面讨论的那样，需要花钱。 然后，您可以看到， 虽然我们通过消除一些外部组件 节省了一些电路板空间， 而且电流感应放大器通常比 普通运算放大器稍微小一点， 但是与我们所称的 专用电流感应比较器INA300 相比， 它仍然需要相当充裕的电路板空间。 所以这很容易实施。 您需要的唯一外部组件是 R Limit。 R Pull-up 用于警报信号本身。 然后是旁路电容器。 它仅会在出现过流情况时 触发警报。 它的尺寸大约减少了 70%。 它可以在高侧或低侧使用。 所以当分流电阻器在受监控的电压之间时 ，在高侧， 而当您测量时，即当分流电阻器在负载 和接地之间时 在低侧。 我没有在这个页面上提到这一点， 但电流感应放大器的其他好处之一是， 受监控的电源电压可以大大超过 放大器的电源电压。 我们拥有一种设备，其中这里 可以高达 80 伏，而这里在同一设备中可以低至 2.7 伏。 因此，我们拥有前端架构， 允许设备的前端关闭时的 电压比设备的实际后端的电压 高得多。 而且同样的输入架构适用于 INA300。 INA300 的挑战。 如果想小型化、想进行分布式过流保护， 该比较器真的很适用。 它非常小。 很容易实施。 I Max 乘以 R Shunt 等于R Limit 乘以 I Source， 并且片上有 20 微安的精密电流源。 片上. 因此只需 I Max乘以 R Shunt 值， 再除以 20 微安，即可计算出 R Limit。 INA300 的限制是它只有警报。 我实际上不提供输入电流。 我事实上不知道流经的电流水平， 但是我确实能够在此阈值受限时 进行非常精确地触发，这一点与标准的保险丝相反， 使用保险丝有很多关于 实际限制的回旋余地。 它可以额定为 10 安培，但它可能 在达到 11 或 12 安培前不会触发，而此比较器在 10 安培时 即会触发。 所以考虑到这个限制， 我们在 INA301 中增加了模拟输出功能。 因此，它同样提供过流检测 和电流监控。 它的高侧或低侧能够高达 36 伏。 这也很简单。 它只有一个外部电阻。 因此它与I Max 乘以 R Shunt 等于 R Limit 乘以 I Source 的原理相同。 其次它的响应时间非常快。 因此从输入超过阈值到显示警报的时间 小于 1 微秒， 通常为 0.6 微秒，最大为 1 微秒。 挑战. 挑战。设计需要了解电流范围、 过流限制和后续输入级。 所以对于所有的电流感应放大器而言， 问题是，这个电压输出是什么样子， 下一步是什么？ 这就是我们所说的内容，即后续输入级。 输入. 但是此处可以看到， 在 INA300 上，从超过电流的点到 触发警报的点的 总传播延迟。 所以这大约是600 微秒。 随着时间推移，我们现在正在 开发 INA302，这基本上会 在 INA301 的基础上增加第二个警报。 因此 INA301 有一个警报，即一个过流警报。 INA302 具有双过流警报。 所以我们的想法是， 低级警报表示警告级别，而高级警报 即会关断。 我们也不会进行实际关断。 只会提醒您，嘿，您已经 达到了较高限制。 上限 Alert1具有非常快的响应时间， 为 1 微秒。 Alert2 为较低级别，实际上有能力 获得可编程延迟。 因此，您可以选择通过编程延迟 来忽略电源上的瞬态或纹波噪声，它会忽略 持续时间短于延迟引脚显示的任何事件， 而不是我们所说的 关键或关断警告， 其中没有内置延迟。 速度非常快。 思路是，您想真正保护系统免受有害事件 的影响。 这样或许即可开始分析系统来了解 发生了什么。 然后，我们现在也在开发 INA303，这不提供过流警报相关的 双警报，而是提供窗口警报。 所以认为这是欠流， 这是过流。 那么我们在这里显示的是 电流低于阈值， 因此会显示警报。 它在两个阈值之间的中间范围， 所以我们认为没关系。 超过阈值时，我们会收到警报， 然后回到正常范围。 我想对到目前为止我所展示的所有这些器件做的 一个评论是，我展示的所有图形 都是在我们所谓的透明模式下进行的。 而我的意思是，当输入超过阈值时， 显示警报。 当输入返回阈值以下时， 警报取消。 所有这些器件也都具有锁存模式， 这意味着显示该报警时， 该警报将不会取消，除非向器件提供输入 来说明清楚。 所以，虽然我们均已在透明模式下 显示它们，但是它们确实也有锁存模式。 因此，本页只是总结了最后四页， 并提供了一系列过流拓扑的 简要情况， 开始介绍了 INA300，它只提供简单的警报， 后续介绍了 301，它提供警报和模拟输出， 再就是 302，它提供双警报、 双过流警报和模拟输出，然后是 303， 它提供模拟输出和窗口警报。 我们在这两部分都展示了窗口警报， 所以把先前的页面联系在一起， 如果想要，您可以实际使用它们作为两个单独的输出， 或者可以简单地把它们联系在一起，如我们在这里所示。 事实上，那么我想谈的最后一个替代方案 是数字功率监控器。 因此，我们有一整套器件， 即电流感应器件，它们内置 A 到 D 并提供 I2C 输出。 在这些器件中，它们都测量电流、电压、总线电压 以及设备的功率，它们具有 内置警报 寄存器。 因此，您可以实际编程电流、电压 或功率的警报，并触发此警报，使其 不会超出 I2C。 它是基于这些情况中的任何一种情况的 GPIO 类型警报。 所以指示过流/欠流、总线过压/欠压、 过功率。 关于这一点我要做的一个评论是， 这些往往比较缓慢，因为 我们在数字化之前不会做决定。 这是Σ-Δ ADC， 这意味着它的转换相当慢。 所以如果您想进行关键关断来达到目标， 这并不一定是一种可行的方法。 但是，例如，如果只想分析系统， 并在功率太高时做出一些决定， 那么这就是一种方法。 然后我想谈一谈我们在集团内 提供的一个新资源。 您可以在这里看到它。 我们称之为 TI TechNote。 TI TechNote 是对电流测量实施 进行的相当简短的讨论。 因此，在这种情况下，就是如何测量电流和检测 超出范围的情况。 所以我刚才在之前的幻灯片上 谈到的很多内容，我们将其整合到 一个 TI TechNote 中，并可以在 ti.com 上找到。 我们谈到了 300、301，然后是 INA199， 这正是我们使用外部比较器时使用的 首个器件。 所以这正为您提供了一种方法。 如果要尝试增加过流检测， 当您采用不同方法实现目标时， 这就是关于实施的优缺点的快速说明。 而且，您可以在这里看到文献编号。 这就是标签。 当您收到这些幻灯片时，您可以点击它， 或者您可以记下，然后去查找器件。 我们也具有 TI 设计。 如果您不熟悉TI 设计， 我们来说明一下，TI 设计是我们已经完成、构建和测试 完整的硬件实施的设计， 并具有适用它们的完整测试结果。 我们已经构建了一个 TI 设计。 即汽车精密电子保险丝。 它使用两个 INA300。 INA300 只能朝一个方向。 由于这是双向电流，我们使用了其中两个， 一个用于电流流动方向， 另一个用于电流流向的反方向。 所以这是一个经过测试的TI 设计，您可以考虑 用于精密电子保险丝， 它非常准确，我们测试的电流高达 30 安培。 可扩展到 100 安培，前提是有一些组件要更改。 响应时间为 15 微秒。 那么，这就是我们提供的另一个资源，可以帮助可能有兴趣 进行过流检测的客户， 例如您自己。 为此，我喝一点水舒缓一下喉咙，此后 我想谈谈电机控制、 电磁阀、感应负载、电流监控。 当您试图进行电机控制或电磁阀控制时， 有一些相关 挑战。 主要都是关于电感负载，这给电流感应放大器本身 带来了一些 挑战。 作为其中一部分，我将专门重点介绍 电机控制，因为它是一种最糟糕的 情况。 我们多次被问及的其中一个问题是， 我在进行电机电流感应。 如果我使用的是 TIDRV8701， 可以看到它实际上已经集成到其中， 而且它不是唯一的，但其中有多个内置器件， 即一个电流感应放大器 或一个或两个电流感应放大器。 那么，为什么我要使用外部或分立式 电流感应放大器，而不是使用 集成的那些？ 这正是关于成本和性能的讨论。 通常，放大器，即集成到 这些控制芯片中的电流感应放大器的 性能相当有限。 它们通常只是低侧。 我很快会在这里讨论的内容或许只是低侧的 单一链接，但它们不会增加 额外的成本。 如果它们足以供作业使用，则非常好。 如果它们提供您需要的唯一准确度，则可以使用它们。 然而，如果您想优化性能、优化不同拓扑 的成本，使用分立式电流感应放大器 可能合理而有意义。 而且我们有一整套这类器件。 所以，我们来谈谈直流电机。 首先是半桥。 这是一种刷式直流电机。 通常，您将有某种FET 开关实施， 可用于驱动电机，采用 PWM 以某种交替的 方式驱动电流从电源进入电机，然后 交替打开和关闭 S1 和 S2 时， 使电流从电机回到接地。 您可以运行电机、可以滑行电机， 也可以使用半桥实施断开电机。 如果使用 H 桥，基本上是两个半桥，电机 每侧各一个， 而不是位于绑在接地的电机另一端。 此外，它是刷式直流电机。 但在这种情况下，除了运行、滑行和断开， 您实际上可以反转电机。 所以在这种情况下，最终发生的是， 右边的 S1 和左边的 S2 将同时打开，然后左边的 S1 和 右边的 S2同时打开， 并且在这两个方向之间驱动电流时，会在这两个开关之间 来回切换。 然后第三个也是最复杂的是 三相电机。 即无刷直流电机。 是电子换向电机。 此外，还有那些相同的四种操作模式， 即运行、反向、滑行和断开。 在这种情况下，实际上驱动的是 三个独立相，通常大约为 120 度的相位差。 所以驱动一个，然后驱动第二个， 最后驱动第三个。 因此，它提供了一种非常准确的方法， 以便能够通过使用这三个不同的相进行磁化 来控制电机。 因此，当我们考虑电流测量选件时， 虽然我们在这里只介绍了半桥， 但是评论适用于半桥和 H 桥，电流信息 与了解应用于电机的扭矩 正好 有关。 通过测量电流， 可以了解所应用的扭矩。 您可以使用它进行速度和扭矩控制。 然后，像大多数解决方案一样， 您也可以最终使用它来进行安全、过流保护。 过流保护. 电机出了什么问题吗？ 电机是否停滞不前？电机中有轴承出来了吗？ 如果发生了其中任一情况，电流会增加， 而且能够检测到，并且说道，您知道吗？ 电机以正常速度运行使用的电流不是一安培， 但现在它是两安培。 我认为电机有问题。 有不同的技术。 有非侵入式的，所以电流互感器、霍尔传感器， 或者基于电阻器、高侧、 低侧和直列，我很快要更多地谈到 这一点。 那么接下来介绍基于电阻器的电机控制感应技术。 尝试核对一下时间。 好的。 低侧. 低侧。优点是它是一种非常低的共模。 实际上，共模电压是 0 伏， 因此可以使用多种放大器。 无论是运算放大器还是电流感应放大器， 共模范围内包括 0 伏在内的任何电压都可以 用于测量低侧电流。 由此产生的挑战。 它引入了接地变化。 电机不再接地。 接地上方出现电压小幅下降。 可能无法检测到某些故障情况， 因为已经位于接地侧。 并且驱动器电流不等于电机相电流。 在低侧测量时，您实际上不一定知道电机 相电流的 情况。 在高侧时，值得一提是， 直接与电源连接的位置具有非常稳定的 共模电压。 能够利用它来检测所有故障。 挑战. 挑战。虽然非常稳定，但是它可能是非常高的共模电压。 共模电压. 24 伏电机、48 伏电机、80 伏电机、 100 伏电机。 因此，Vs 可以非常非常高，这可能会限制 您可以使用的方式的数量，即可用于测量高侧电流的 器件或 选件。 然后，您看到的流经该位置的电阻器的 电流不一定等于电机相电流， 该电机相电流对于准确 重现扭矩最为 重要。 这就是直列的优点。 对于直列式电机，它是真正的电机相电流。 您得到流经电机的精确 相电流。 问题是现在存在脉冲宽度调制的共模电压。 共模电压. 打开和关闭这些开关时， 共模电压基本上是这两个电压之间的 电压差。 但是可以把它看作这个电压， 在分流电阻器的左侧可以看到这个点， 它随着这些开关打开和关闭， 在 Vs 和接地之间切换，这意味着在 Vs 和接地之间 切换这个输入，这实际上不是实际的信号， 关于这一点我会 多谈论一点。 信号是这里的差分电压， 而不是 PWM 上的这种大型中断。 因此，提出的挑战是， 需要的感应放大器必须具有良好的直流来重现电流 以及良好的交流来抑制 PWM 输入性能。 表现的摘要。 那么最后是三相。 我希望大家能看到那个“确定”。 在我的屏幕上，它稍微被遮住了一点。 但是三相监控确实有四个选择。 有高侧过流保护，即这里的红色， 在开关网络上面， 把分流电阻器与放大器放在一起， 只是标记了所有这三个一起的情况。 这是直列，其实际情况正如我们所说的一样， 电机的三个相中的每个相。 在电机和它的半桥之间放置分流电阻器，通过测量监测流经 该分流电阻器的 电流。 要正确进行三相直列， 确实需要测量所有三相上的电流，以准确地重现 该相电流。 在某些情况下，会设置两个直列， 然后使用低侧或高侧，并表示第三相是 组合减去这两个。 所以必须执行多一些算法 并使用处理器进行一点分析，这与实际只有三个相的 情况相反。 接下来是低侧相。 那么在低侧相中，实际上做的是 把分流电阻器放置在每个 H 桥中。 这样会得到相电流，但它是低侧， 而不是直列，关于这一点 我会谈论多一点。 然后最后一个是单个低侧 OCP。 您不会在任何同一个系统中进行所有这些操作。 通常会选择这四种方法之一。 我们为什么测量电流和电机控制？ 这与我们之前谈到的情况相同。这实际上是关于扭矩 和速度控制。 关于安全。 然后，它可以用于无刷直流中的电机位置感应， 但是，通常这更多是通过外部霍尔传感器 实际监控相对于电机的磁性 或者磁体 来完成的。 那么，不同的高侧/低侧实施都有哪些 优缺点呢？ 所以当我们谈论高侧过流保护时，优点仍然是具有 非常稳定的共模电压，但它可能是 非常高的 电压。 因此可能会限制放大器。 那么，您要测量的电流是各个相电流的 总和。 因此，为了最准确地重现或计算电机运行时 的扭矩， 实际上需要相电流。 所以这实际上不会提供各个相电流，只是告诉您 相电流的总体情况。 这对于过流保护非常有用。但对于扭矩或扭矩重现来说 不一定好。 接下来是低侧相。 值得一提的是，低侧相的电压较低， 所以可以消除。 它基本上是接地，所以允许使用低电压放大器， 但也就是说，当这些开关打开和关闭时， 转换速率非常高的信号会通过分流器， 因此，需要转换速率非常高的 放大器。 而且电流不连续。 电流仅与该相打开时的情况一样。 然后当它上面的开关关闭时， 根本就没有电流流过。 最后是低侧过流保护。 低共模电压仍然允许使用那些 低放大器。 电流与高侧 OCP 和低侧 OCP 中的情况相同。 您实际上并不知道相电流，所以它对过流保护 真的很有用。 在低侧而不是在高侧进行过流保护的困难是不能检测 相短路， 因为三个相是加在一起的。 因此，很难检测这些相短路。 因此，TI 拥有多种多样的电流感应放大器， 可以用于目前为止这三种实施中的任何一种。 这里有一些关于如何在ti.com 上获得我们的产品的链接， 以及我们拥有的不同种类的器件。 那么我想在剩下的最后 10 分钟 讨论直列式三相电机电流。 电流. 它是电机相的最准确的表示。它可以始终提供 正在监控的连续的电机相 电流。 挑战. 挑战。这些中的每个都是一个 PWM 信号， 所以问题就是这是一个 PWM， 然后在这里，当您真正查看流入这个器件的信号时， 差分信号，即通过分流器的电压， 这是有用的信息，是窄带 和小信号。 共模 PDM 信号不是信息，它没有用，而且是宽带， 是大信号。 所以我们在这里谈论的此放大器的挑战是，它只需要 放大差分信号，同时属于 盲信号或抑制共模 信号。 这是设置直列相时面临的挑战， 但直列相可以提供对电机的 最好控制。 那么这就是相电流的情况。 这实际上是一种电流的放大作用，前提是考虑 观察这个放大器的输出，其中一个遵循 相对理想的解决方案。 打开和关闭这里的共模电压时，您将会看到电流 正在充电和放电。 而且如果真得放大电流，这看起来会像一条正弦曲线， 但是鉴于我们的放大水平， 您无法看到。 那么这是一篇由我们的其中一个竞争对手在 EDM 杂志上 发表的文章，文章介绍了他们的器件的使用方法， 在这种情况下， 是在 H 桥实施中使用的。 而这实际上不像看起来这样，这是他们的 输出在那些相同条件下的 情况。 那么这就是在出现这种共模模式转换时面临的挑战， 如何在输出中抑制这个？ 如何尽量减少该输入，而输出是设置相时 面临的挑战。 所以我们会在今年晚些时候进入 INA240 的开发过程，现在正在 采样。 无需阅读这里的所有细节。 但从根本上来说，INA240 的作用是 通过检测 PWM 输入来抑制它，然后基本上会在 共模转换 期间从输出中断输入。因此， 当它发现共模电压上出现快速转换时， 该器件基本上会表示“好吧”， “我”现在处于此转换期，所以 当输入从接地进入 Vs 时， “我”将会在非常短的时间段内忽略输入。 然后我”会返回并保持信号。 我们在这里介绍的输入级会着手 处理这种情况。 然后它也允许我们运行高达 80 伏的电压。 该器件具有 120 dB 的直流共模。它在 50 千赫兹时 具有 90 dB。 它实际上在栅极为 100 时的 带宽为 150 千赫兹，这允许例外建立具有高达 100 千赫兹的 PWM。 最高为 100 kHz。 大多数电机都在 20 到 40 千赫兹的范围内， 因此我们远远超过了目标应用 通常运行的速度。 关于 INA240 的一点更多信息。 由于时间原因，我要跳过这一点。 与我谈到INA301 TI TechNote 时一样， 我们也会针对 INA240 讨论 TI TechNote。 它讨论的是直列式 [听不清] 电机 电流测量。 那么这又是另一个要讨论一点的资源，也会提供 关于我刚刚所介绍内容的更多一点 的细节。 而且这是一个很好的资源，可以帮助您了解 如何克服这些挑战。 这是一点测试数据。 那么我们所做的是采用 INA240 和 一些竞争性解决方案 - INA240， 这里有一些有竞争性解决方案，我们基本上把所有的 输入绑在一起。而且我说绑定时， 我们基本上是把相同的输入绑定到 Vn 和 V-minus， 所以如此处所示。 因此我们不会查看差分， 我们所做的是用共模阶跃波推进差分， 即，使用 40 伏 10 纳秒的上升和下降时间器件。 我们试图在这里进行更高的瞬变， 但是直言不讳地讲，我们的一些竞争对手 声称最大绝对电压为 65 伏， 我们在 10 纳秒的上升和下降时间内以 50 伏损坏了竞争对手的 部件后，我们意识到是夸大了这些部件的能力。 时间. 我们实际上在每 10 纳秒高达100 伏的条件下测试了 INA240， 而且它可以承受。 但我们设置 40 伏和 10 纳秒的原因是， 这种条件允许我们对自己和竞争对手的器件进行测试。 那么这里的想法是您想要 完全抑制共模输入。在这种情况下， 因为没有差分信号，理想输出将是 只有实芯直流线 作为输出。 这里，我不知道这些在 WebEx 上的显示情况，但是， 您可以得到幻灯片。 这里是 INA240 的四个竞争对手。 显然，INA240 并不是完全无瑕疵的， 但是将它与竞争对手采取的方法进行比较时， 所有的竞争性解决方案从根本上都采用了同样的 方法。 它们不是抑制输入级，而是实际使用带宽 并尝试尽快地解决 干扰。 您可以看到对于竞争对手 2， 它实际上从来没有解决。 而在这里，这是上升、 下降，是两个干扰。 先是上升，然后下降。 您可以看到，在一些其他竞争性器件上， 一些干扰有多么糟糕。 我们大约在 2 1/2 到 3 微秒内得以解决， 是关于我们解决干扰所用的时间， 而我们的竞争对手所用的时间 超过了 4 到 5 微秒，为 6 微秒。 在某些情况下，他们永远不会解决。 并且干扰的振幅 约为竞争性解决方案的干扰振幅的 50%。 所以我们所做的是采用 INA240， 并表示可以，真正的目的是 用于电机控制的三个相中的每个相。 因此，我们采用了三个 EVM 之一，并将它们连接到电机的 三个相，如右图所示， 然后这是输出。 因此，当我们说全速时，这意味着我们要实现它， 使用的不是具有某种 50% 占空比的 PWM，而是 使用具有 100% 占空比的 PWM。 这里是三个相。 在这里可以开始看到三相电流的 正弦性质。 然后，这是H 桥节点处的实际电流 测量。 所以这本质上是内部发生的反 EMF。 然后我们所做的是S1 完全开启，S2 完全关闭。 这是占空比为 50% 的信号，如此处所示。 那么这是它随着时间推移的情况。 所以这里的想法是在高速和低速应用中， 我们均提供可用的信号。 这也是电流测量的反 EMF， 当您转动某物时发生，关闭它时， 从导致反 EMF 的电机本身中得到 感应反冲。 我相信在这里用一分钟要总结的是， INA240 提供 直列式电机电流的同类最佳性能。 具有卓越的直流准确度。 它提供 -4 到 80 伏的指定共模 操作。 基于我们的测试，它可以承受高电压， PWM 高 dV/dT承受性优于这里所列的任何竞争性 解决方案。而且 它的解决时间非常非常快。 因此，我接受问答。 Dave， 我要继续讨论，能不能 帮我朗读一下这些内容，如果有的话。 好的。 当然可以。 Dan，再次感谢你进行这么精彩的演示。 么，在我们那进入问答环节之前， 只想提醒大家，我们在演示的早些时候谈到了 RoadTest， 对不起，早些时候 说错了。Dan，谢谢你提出来。 Dan 回答问题时，链接很快会 显示在聊天窗口中。 此外，可从 TI 网站上下载 幻灯片。 我们会在您注册的网络研讨会网页上发布一个 链接。 如果您在演示结束之后有任何问题， 我们今天不会回答，您可以继续并在 您注册的网络研讨会网页的“评论”部分进行提问， 我一定会把它们 交给 Dan 或德州仪器 (TI) 的人员， 以确保您得到问题的 答案。 那么开始我们要提出几个问题， 首先，为什么多级感应是有用的， 以及这种感应的延迟如何？延迟如何编程？ 那么这就是我想保持幻灯片放映模式的原因， 这样我就可以返回相应的幻灯片了。 那么多级感应很重要，给我 一秒钟。 我想回到那张幻灯片，这样我就可以讨论它了。 成功了。 多级感应很重要，客户多次用到， 他们实施的方式是他们不希望系统管理控制器 始终监控电流。他们 想要的是一种看门狗，以确保 不会发生什么情况，而且 发生情况时他们只想收到 警报。 所以多级感应的好处是， 它为您提供使某一级别成为 警告级别的能力， 如我们所谈论的。 因此，当达到警告级别时， 它会到达系统管理控制器，并表示， 嘿，总体情况是，这个总线上的电流已经超过 警告级别，您可能 现在要开始监控它了。 所以，系统管理控制器 现在可以指定一些资源，好吧， 电流出现了什么情况？ 电流出现了什么情况？ 电流是继续增加还是稳定了？ 我需要担心什么吗？ 我需要打开风扇吗？ 我需要减慢过程或时钟速度吗？ 这才是警告的真正目的。 然后，当我们谈到第二点时， 即关键关断。 通常，那不会进入系统管理控制器。 讨论。 这将被直接馈送到某种开关、 FET 或基本上会打开主电源的继电器。 这不是唯一的实施方法， 但这里的想法是，您知道吗？ 正常工作条件，10 安培。 警告条件，15 安培。 如果达到 25 安培，将开始损坏东西， 所以我们需要将其关闭。 所以在 15 安培时是警告级别， 在 25 安培时会关断。 而关断，如我们谈到的， 只是进行一些操作来 关闭整个系统的电源。 我们所做的就是分析它，而且我们提供输出来 进行一些操作。 问题的第二部分是关于延迟吗？ Dave，是吗？ 是的。 让我滚动回那张幻灯片。 是的，是关于如何编程感应延迟？ 所以这是简单的 RC 时间过滤器。 因此，片上有一个电阻器， 其具体细节见数据表。 我不知道具体细节。 但你只是简单地进行RC 时间计算。 所以它指定了电阻器。 如果你想要100 微秒的延迟， 可以基于 RC 时间延迟计算来计算 C，即电容器 需要的值。 好，太好了。 谢谢。 下一个问题是，功率监控器的 响应时间是多少？ 那么对于这些，它会变化， 取决于您想要使用的 不同模式。 我相信最快的响应时间在几百微秒的范围内， 并且我知道我们具有的最慢的转换时间 是 8 毫秒。 因此，不会发生警报，除非发生转换时，而且警报 基本上是瞬时的。 因此，发生的是，发生转换时， 我们会对警报寄存器中的任何内容进行 快速比较， 无论是电源电流还是电压。 在我们完成转换后，我们会比较该 警报寄存器的因素，因此显然 只有与此相关的一个短的 数字延迟。 实际延迟是ADC 本身的转换时间， 而且这是可编程的。 然后您甚至可以进一步使事情复杂化， 如果想尽量增加准确度， 事实上可以在转换完成之前进行 多个采样。 那么如果真的想要尽量增加准确度， 可以进入8 毫秒的转换时间 并提取 16 个采样的平均值，可以对此进行 数学计算。 这可能真的需要很长时间才能 得到这种检测。 因此，如果在没有采样的情况下执行 最快的转换时间，可能相对较快， 否则，如果在采样的同时执行最大的转换时间， 可能真的很慢。 好。太好了。 这里还有几个问题。 如果你们当中有人正在打电话， 需要离开去参加下一次会议， 请继续，可以自由离开。 Dan，您有几分钟时间来回答 一些问题吗？ 是的，是的。 非常好. 我可以。 谢谢。 是否还有适用于GaN 和 SiC 器件的任何电流解决方案？ 进行编程? 对于宽带隙器件，600 纳秒可能太高。 我不太了解。 您能再说一遍吗？ 或者，或许我可以查看，如何进入“问答”屏幕？ 是的，就在正上方，可以看到“聊天”的位置， 有一个小“问答”窗口。 还有一个下拉菜单，您也可以 从中选择。 是啊，我没有看到“问答”的下拉菜单。 这就是我不明白的原因。 当然可以。 如果找不到，我会将其复制并粘贴到 聊天窗口，这样就能更容易找到了。 给我一点时间。 我可能能够在这里找到。 老兄，我昨天看到了，但是现在看不到。 我要停止分享一会儿。 现在可以开始了。 当然可以。 如果我理解正确，那么问题就是， 有什么电流测量解决方案 使用砷化镓或硅化铬？ 不是当前。 我们没有任何放大器内置了 GaN（砷化镓） 或 SiC 技术。 我们确实使用 [听不清] 电阻器。 这就是我们获得精密电阻器的方式。 但是，是的，我们现在 没有采用那么快的技术设计电流测量器件。 所以，如果您需要，我可以稍微讨论一下这些。 哦，当然可以。 开始吧。 那么哪种方法通常用于感应 负载直列，低侧或高侧？ 最常见的电机控制方法实际上是低侧， 部分是因为这是驱动器芯片中的典型 实施方式，例如 我谈到的 DRV8 系列。 这最容易实施。 它有最广泛的选择。 当我说低侧时，我说的是 低侧直流或低侧过流， 而不是低侧相。 高侧可能是第二个最常见的。 精度很重要时才会真正使用直列。 随着精度变得更加重要时， 了解各个相电流的需要也会变得更加 关键。 因此，一个步骤是设置低侧相。 第二步是选择直列。 同样，对于低侧相，仍然有更多的选件 可用。 选择直列时，真的只有几个器件， 不仅仅是来自 TI，甚至来自我们的竞争对手， 这些器件事实上采用准确的方法设置直列相电流。 您会发现为此建议了一些竞争性解决方案，而最终 得到的解决方案是忽略信号的 一部分，原因仅是 它不是有用的信息。 所以您会多次听到“消隐时间”这个术语。 如何尽量缩短算法生成器的 消隐时间？ 那么真正的目的是获得可以尽量缩短消隐时间的 器件，这是设置直列时面临的 真正挑战。 同样，低侧是最常见的， 因为这是最容易实施的， 而且实施成本最低。 那么 TI 是否为三相 380 伏的 工业环境提供高达50 安培的电流测量 解决方案？ 我们确实拥有一系列器件，如果我返回在这里分享， 我要返回，稍等一下啊。 我们看看这里的这张幻灯片。 我没有提到这些部件，但是它们，这个 AMCXXXX， 如果没记错，这就是我们的 AMC 1400 和 1300。 它们出自不同的产品线， 所以我对这里的部件编号不是很熟悉。 但是那些是隔离放大器和隔离 Σ-Δ 调制器，它们用于高压环境中的 电机控制。 因为它们是隔离的，所以可以处理 提问者询问的较高电压。 50 安培不是问题，因为 这一切都与如何测量分流或 如何管理分流器本身相关。 我们确实有一些客户正在考虑使用我们的 磁通门解决方案，特别是， 在汇流条上或者我们实际显示 汇流条的分流器上使用两个 DRV425， 然后可以在汇流条内使用两 DRV425。 需要较高电流的人通常不会 将其用于 50 安培的解决方案。 当电流真的变得更高时，超过 100 安培 与在 50 安培的范围内， 则会使用。 这是 [听不清]。 我不确定这个问题是什么。 所以我认为这个问题对过流有好处， 但是当机器过流时， 这时机器过热，我们能具体 使用 INA240做些什么？ 它是否有能力安全且可靠地停止紧急情况？ 我们不做决定，我们只提供数据。 因此无论是 INA240还是我们的任何电流感应解决方案， 都专门用于 检测或测量电流。 如何管理系统以及如何启用保护 是在我们的器件之外完成的。 现在，TI 确实拥有一系列产品，一些热插拔 控制器和我们的电源管理产品组合中的器件， 它们内置有一些 FET 开关 和一些保护开关以及一些 电流或电压监控功能。 但我们的具体电流测量器件 真正适合更精确的电流测量， 而且价格点非常具有成本效益。 所以我觉得[听不清] 第二部分是， 我事实上要求为电机电流提供相关安全性。 同样，我想还有 INA240 本身。 现在我阅读了有意义的整体情况， 即系统管理控制器 是必须做出这个决定的 器件。 电流增加时，它会显示电流增加， 电流增加会导致温度升高， 并且它必须针对要进行的操作作出决定。 240 本身只是提供控制器芯片、 电机控制算法必须监控的 数据。 通常，在电机以及