ODrive运放电路的分析和替代方案

 
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一、电流采样范围的计算

这是一个典型的Lowside电流采样运放电路，下图：

• 实际运用中会增加阻容做滤波处理。
• （SP1-SN1）就是电流在R5采样电阻上产生的压降，（SP1-SN1）= 电流 x 采样电阻1mΩ，
• 电流有时从上向下流过，有时从下向上流过，（SP1-SN1）有时为正有时为负，所以需要偏置电压1.65V，
• Vo的输出范围是0—3.3V，以1.65为中心，上下幅值1.65V，所以（SP1-SN1）的压降范围是以0为中心，上下幅值1.65/20=0.0825V，
• 电流采样范围 = 电压/电阻=0.0825V / 1mΩ = 82.5A。扣除可能的波动和边缘，合理范围是60A。

 

二、DRV8301

DRV8301可设置4个放大倍数，通过SPI接口配置寄存器实现。下图：

 

三、ODrive的电流采样范围

ODrive的采样电阻为0.5mΩ，
代码通过设置的电流采样范围，计算出需要的放大倍数。
下图第80行，max_unity_gain_current = 边缘 x 波动 x 采样电阻导数 = 0.9 x 1.35 x 2000 = 2430，
下图第81行，requested_gain = 2430 / 电流采样范围，
如果电流采样范围设置30A，放大倍数为80倍，
如果电流采样范围设置60A，放大倍数为40倍，
如果电流采样范围设置120A，放大倍数为20倍，
如果电流采样范围设置240A，放大倍数为10倍，

 

四、运放替代方案

• 上图中，放大倍数固定为20倍，所以采样电流范围只能为120A，
• 如果设置电流采样范围240A，经过代码计算出的放大倍数为10倍，与实际不符，除非更换R2/R4为10K，
• 如果设置电流采样范围60A，经过代码计算出的放大倍数为40倍，与实际不符，除非更换R2/R4为40K，
• 如果设置电流采样范围30A，经过代码计算出的放大倍数为80倍，与实际不符，除非更换R2/R4为80K，

 

• 上图中，采样电阻为1mΩ，同样的电流流过，会产生比0.5mΩ大一倍的压降，放大倍数需要降低一倍，
• 放大倍数固定为20倍，所以采样电流范围只能为60A，
• 如果设置电流采样范围120A，需降低放大倍数为10倍，更换R2/R4为10K，
• 如果设置电流采样范围30A，需增加放大倍数为40倍，更换R2/R4为40K，
• 如果设置电流采样范围15A，需增加放大倍数为80倍，更换R2/R4为80K，

 
 
 
 
（完）