- 使用ADSP-CM408F ADC控制器的電機控制反饋采樣時序

　　完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，便可將其通過直接存儲器訪問(DMA)傳輸至控制器靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)，完成傳輸后會生成一個中斷。在內(nèi)核模式下，通過存儲器映射寄存器，還可實現(xiàn)直接ADC狀態(tài)和數(shù)據(jù)讀取，但這種方法需消耗更多的處理器開銷。

　　通常還會采樣其他模擬信號，例如直流總線電壓、隔離式柵極雙極性晶體管(IGBT)溫度和電機位置正弦與余弦輸出。雖然本應(yīng)用筆記重點討論電流反饋，但很多信息也與系統(tǒng)中的其他測量參數(shù)有關(guān)。

　　ADC模塊概述

　　該ADC采用雙通道、16位、高速、低功耗、逐次逼近型寄存器(SAR)設(shè)計，精度高達14位。

　　輸入多路復(fù)用器最多支持連接兩個獨立受控ADC的26個模擬輸入源組合(每個ADC的12路模擬輸入加上1路DAC回送輸入)，任意時刻都對兩個通道同步采樣。 ADC轉(zhuǎn)換時間快達380 ns。單端模擬輸入所需的電壓輸入范圍為0 V至2.5 V。

　　多路復(fù)用器和ADC之間提供片內(nèi)緩沖器，無需使用額外的外部信號調(diào)理ADSP-CM408F。此外，每個ADC都有一個片內(nèi)2.5 V基準電壓源，當(dāng)優(yōu)先選擇外部基準電壓源時可將其過驅(qū)(通過ADCC_CFG寄存器選擇該選項)。

　　ADSP-CM408F中的總模擬子系統(tǒng)的圖形概述如圖3所示。ADSP-CM408F采用多芯片系統(tǒng)級封裝(SiP)，而ADC硅片制造工藝與處理器硅片工藝有所不同，如圖3所示。

　　ADCC負責(zé)ADC中與處理器的時序同步，并管理DMA，將采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊RAM。

　　圖3. ADSP-CM408F模擬子系統(tǒng)

　　電流反饋調(diào)整

　　若要最大限度地正確利用ADC的能力，正確調(diào)整反饋信號非常重要。信號通過反饋路徑處理，如圖5所示。雙極性相位繞組電流IW通過電流傳感器(或變壓器)和信號調(diào)理電路的組合功能轉(zhuǎn)換為ADC輸入端的單極性電壓。

　　電流傳感器的傳遞函數(shù)由下式表示：

其中：
為輸出電壓；是傳感器的線性增益系數(shù)；是傳感器的零電流失調(diào)電壓。

? K_CT在不同傳感器類型的某些電流水平下表現(xiàn)出非線性，且為了獲得更佳的精度，應(yīng)當(dāng)與I_W成函數(shù)關(guān)系，即K_CT(I_W)。之后，ADC輸入電壓可表示為：

? 其中，K_SIG是信號調(diào)理電路的低頻增益。

? 該單極性電壓轉(zhuǎn)換為16位無符號整數(shù)，并由DMA傳輸至處理器存儲器，然后發(fā)出中斷，提醒控制程序新數(shù)據(jù)樣本可用。ADC理想化的傳遞函數(shù)如下所示：

?

? 其中：
? N_IW是ADC數(shù)字輸出字。
? K_ADC表示ADC的線性增益，等于
? 根據(jù)輸入電壓范圍劃分的ADC分辨率，如上所示。

? ADC輸出會產(chǎn)生一些失調(diào)；而在軟件內(nèi)進行一些失調(diào)補償(N_{ADC_OFFSET})通常是一個好辦法，可將ADC自身的所有失調(diào)以及傳感器和信號調(diào)理電路產(chǎn)生的所有殘余失調(diào)從ADC輸出中去除。該值可在零電流周期（如系統(tǒng)啟動或禁用驅(qū)動輸出）中動態(tài)更新。

? 最后，電流傳感器零電流失調(diào)電壓N_{CT_OFFSET}的數(shù)字表示從ADC輸出信號中去除，使帶符號值IW（與實際相位繞組電流有關(guān)）的表達式為：

? 其中：

?

? 這個帶符號的16位值可轉(zhuǎn)換為浮點值，或直接使用，具體取決于控制器實現(xiàn)方案。若要最大限度地利用ADC的全范圍，則系統(tǒng)中的正峰值受控電流必須與ADC輸入電壓2.5 V相對應(yīng)，而負峰值受控電流與ADC輸入0 V相對應(yīng)。

? 該情況的一個示例如圖4所示。該圖顯示了典型電流波形和相關(guān)的各種零電平、峰值電平以及標稱電平，圖4顯示的電流電平將轉(zhuǎn)換為通過信號測量系統(tǒng)傳播（如圖5所示）的比例量（參見表1）。