电流采样与处理

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一、引言：为什么电流采样至关重要？

在无刷电机磁场定向控制（FOC）中， 精确的相电流信息是矢量控制的基础 。我们需要将测得的相电流（$I_a$, $I_b$, $I_c$）通过 Clarke 和 Park 变换，转换为旋转坐标系下的直轴电流 $I_d$ 和交轴电流 $I_q$。$I_d$ 和 $I_q$ 分别对应电机的励磁分量和转矩分量，是电流环PI控制器的反馈输入。因此， 采样精度、实时性和抗噪声能力 直接决定了整个控制系统的性能、效率与稳定性。硬件上的采样放大可参考 INA240A1 电流采样放大器

二、相电流采样方法

根据在电路中放置采样电阻的数量和位置，主要分为三种方法。

1. 单电阻采样

优点： 成本最低，仅需一个采样电阻和一套运放电路。 缺点： 采样窗口窄，对PWM时序和ADC触发要求极高；在低占空比时可能无法采样；软件算法复杂。 2. 双电阻采样

优点： 成本适中，采样窗口比单电阻宽，软件复杂度中等，是折中且常用的方案。 缺点： 仍存在部分PWM模式下的采样盲区，需要合理选择采样相。 3. 三电阻采样

优点： 采样精度高，无盲区，对PWM模式没有限制，软件实现相对简单，可靠性最高。 缺点： 成本最高，需要三套采样运放电路，占用更多的ADC通道。

三种采样方法对比

对比项	单电阻采样	双电阻采样	三电阻采样
硬件成本	最低	中等	最高
采样精度	较低（易受噪声干扰）	中等	最高
软件复杂度	最高（时序苛刻）	中等	最低
PWM调制范围	受限（低占空比难采样）	较宽	全覆盖
适用场景	成本敏感的中低速应用	通用型FOC控制器	高性能伺服、精密控制

三、ADC采样技术要点

ADC 的接口封装、DMA 搬运和采样缓冲处理见 ADC Port。