MC SDK V6.x 软件HSO功能ADC采样设计说明 LAT1560

关键字：马达控制，HSO，采样硬件

1. 前言

在最新的马达控制软件MC SDK V6.x中集成了新的无传感观测器算法HSO（High Sensitivity Observer），这种观测器兼顾了马达高速，低速运行过程中的观测速度以及电机角度 的准确输出，具有高灵敏度，是ST在无传感电机控制领域的又一项突破，最新的HSO观测器对 电机控制的硬件有更多的要求，本文就HSO的硬件设计做必要说明。

2. HSO控制框图

从下面框图上可以看到HSO算法基于电流以及端电压的输入，因此对于电流以及电压 的采样对整个观测器输入尤为关键。

3. 电流采样硬件

三电阻或者单电阻的Shunt电流采样，需要采用开尔文连接方式，实际是个四线连接， 主电流通过Shunt电阻，而辅助电流经过旁路进入运放，辅助电流可以忽略，这样主电流 在shunt电阻上形成的电压真实反应到了测试端。

图1. 开尔文电流采样电路

这个电路前端有滤波电路，滤波参数推荐为300KHz，后面接入ADC部分可以适当滤 波，当然需要注意滤波参数以及ADC RAIN的选择，后级滤波电容要靠近MCU管脚放 置。参考电路如B-G473E-ZEST1S中所示的电流采样电路（截止频率159KHz，15倍放 大，偏移电平1.65V）连接。

图2. B-G473E-ZEST1S 电流采样电路

4. 端电压采样硬件

端电压的采样是HSO算法需要的电路，要考虑对端电压的分压以及滤波电路，滤波截 止频率推荐为500Hz，参考电路如STEVAL-LVLP01中的端电压采样电路（最大端电压 83.7V，截止频率518Hz）。

图3. 端电压采样参考电路

5. 关于HSO采样MCU的ADC分配原则

因为要同时采样电流和端电压信号，强烈建议使用2个以上独立ADC模块进行采样，最好是 有3个独立ADC模块，STM32G431有两个独立ADC模块，STM32G491有三个独立ADC模 块，STM32G473有五个独立ADC模块，这几个STM32G4芯片都可以符合采样要求。

5.1. 电流电压采样机制

一个PWM周波内需要有只是两个有效电流信号以及三相端电压信号，因此在一个PWM周波 内会触发四次ADC采样，对于每个独立的ADC模块，取一个有效的电流值，取四个端电压值做 平均。注意ADC端口的分配。这边会用到辅助TIMER做为ADC触发信号，辅助TIMER同步于 PWM信号，频率为PWM波的4倍，ADC触发配置CCR1进行触发。

 5.2. 三个独立ADC模块采样

分配给每个ADC模块都是一个电流信号，一个电压信号。

图4. 三个独立ADC模块采样机制

5.3. 两个独立ADC模块采样

两个独立ADC模块，一个ADC模块上分配2个电流信号，1个电压信号；另外一个 ADC模块分配1个电流信号，2个电压信号。 

图5. 两个独立ADC模块采样机制

6. 总结

在使用MC SDK V6.x的HSO功能时候，因相电流和端电压都需要进行采样，对于 ADC采样硬件以及MCU管脚分配有一定要求，可以参考本文进行配置。

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