【选型】350W BLDC电机驱动中的电流采样推荐ISA精密合金电阻，精度1%，功率达5W

时间： 2021-01-05 来源：世强

技术问答

BLDC电机成本低、扭矩大，应用范围广泛，驱动器性能是BLDC电机高效、稳定运行的关键。在对BLDC电机驱动控制中，电流检测是关键的一环，其电流检测方案有如下几种：电机相电流霍尔检测，单电阻母线电流采样，双桥臂电流采样，三桥臂电流采样。

电机相电流霍尔检测成本高，占用带宽低；单电阻母线电流采样丢失电机U、V、W相电流信息，不能实现复杂的算法；双桥臂电流采样通过U、V、W相电流间的关系复现另外一相电流信息，成本有所降低，软件代码计算量增大，占用一定的中断带宽；三桥臂电流采样成本有所增加，相电流失真小，中断带宽占用最低，可以进一步提高PWM的中断速率，提高电机的动态性能。

本人在最近研发的一款24V/350W BLDC电机驱动器中，采用三桥臂电流采样方案，并选用ISA的精密合金电阻作为采样电阻，不但成本低，而且精度高、工作稳定，经试验验证，满足实际应用环境的要求。主要计算指标和原理图如下所示：

主要技术指标：

母线电压：24~36V

驱动功率：350W，最大400W

电机额定电流：0~15A

过流保护值：最大20A

堵转电流：25A

开关频率：40KHz

三相桥臂部分原理图：

图1.采用电阻在三相桥式电路中的位置

根据设计的指标，过流保护值20A，最大堵转电流25A，所以首先要确定电阻值，保证在最大堵转电流时功率足够；其次，电阻值要低，但不能太低，太高的电阻功耗大，太低的电阻值在电机空载或轻载时采样误差大，所以选择电阻值时在满足最大功耗的要求下尽量选大。根据以上电阻选择要求，在多次计算权衡下，笔者选择5mΩ的采样电阻，其最大功耗为：I²R=3.125W。考虑到放宽一定的裕量，最终选择5mΩ/5W的合金电阻。

由于该电阻阻值低，功耗大，所以难以找到合适的产品，再加上相同规格的电阻往往温漂大，当电机工作在高功率状态时，发热引起的电阻值漂移将导致过高的电流采样误差，故可选项更少。经过多方咨询后和反复试样，笔者最终选定了ISA的精密合金电阻SMT-R005-1.0，该电阻精度可达1%，20~60℃环境下温度漂移±100ppm/K。

以上面该指标进行误差分析，假设电机驱动器在工作时其内部温度从20℃上升到60℃，即Δt= 40K，则引入的电阻的误差为：

绝对误差：

ΔR=5mΩ x 40 x 100E-6 =0.02mΩ

相对误差：

ΔR/R= 0.02mΩ/5mΩ = 0.4%

从以上分析，该电阻满足电流采样精度1%的选型要求。其实物图如图2所示：

图2. BLDC驱动器PCB

伊萨ISA精密合金电阻SMT-R005-1.0，不但精度高，而且温漂小，同时具有优异的稳定性。功率品质在105℃时额定功率依然可达5W，同时连续工作2000小时后，其阻值偏差依然小于1%（端子接点温度105℃时），为BLDC驱动器电流采样提供精确的器件支持。另外通过了AEC-Q200认证，以及RoHS 2011/65/EU认证，是一款可靠性高，性能温度，绿色环保的器件。

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好运常伴吾 Lv8. 研究员 2022-03-29

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商品及供应商介绍 - ISABELLENHUETTE - 10-2023 PDF 英文下载

ISABELLENHUETTE电阻选型表

ISA精密采样合金电阻，产品类别有PLAN、WELD，涵盖0612~8436尺寸，持续功率高达300W，公差高达±10%，满足最高的温度系数(ppm/K)、温差电压、长期稳定性、电感系数和容许负荷要求，符合ROHS标准。

产品型号	品类	Rated power(W)	TCR(ppm/K)	系列	产品类别	Rasistance value(mΩ、Ω)	Tolerance(%)	封装尺寸
A-H1-100R-F1-K2-0.1	精密采样合金电阻	3W	±30ppm/K	A-H1	PLAN	100Ω	0.1%	4618

选型表 - ISABELLENHUETTE 立即选型

ISA采样电阻可采样200A以上电流，误差小、体积小、安装方便

ISA电阻主要用于汽车和工业市场，其Shunt电阻在欧洲汽车市场占有80%的份额，ISA公司为客户定制的Shunt电阻最大检测电流高达2000A。相比霍尔采样误差大、体积大、安装复杂的缺点，ISA电阻在200A大电流采样应用上具有误差小、体积小、安装方便的优势。

厂牌及品类发布时间 : 2018-04-14

【经验】选择合适的采样电阻加上合理布线让电流采样更精确

电流电压采样电路设计时，首先要选择合适的采样电阻，除了考虑电阻的精度和温漂之外，冗余电感也是需要注意的一点，其次在电路设计布线时，尽量减少寄生的冗余电感存在，两者结合，就可以确保电路信号采样精度的进一步提升。

设计经验发布时间 : 2019-09-27

业展电子与 ISA/VISHAY/BOURNS低阻值电阻器型号对照表

对标ISA/VISHAY/BOURNS低阻值电阻

产品型号	品类	对标 ISA系列	对标ISA型号	对标 VISHAY系列	对标 VISHAY型号
ASR-M-3-0.3F	低阻值电阻器	BVT	BVT-M-R0003-1.0	WSLF	WSLF2512L3000FEA

选型表 - 业展电子立即选型

【选型】ISABELLENHUETTE（伊莎ISA）精密合金选型指南

目录- 精密合金产品及应用领域说明介绍精密合金产品

型号- ISA®CHROM 30,A¬COPPER 2.5,ISA¬ZIN,ISA® 13,ISA®SIL,ZERANIN® 30(2),ISAZIN,PURE NICKEL,ALLOY 30,ACOPPER 11,ISA®CHROM 60,S¬COPPER,RESISTHERM®(2),ISA¬CON®,S-COPPER,ISA®¬CHROM 60,ISAZIN,ISACON®,ISA®CHROM 80,ISATHERM® MINUS,NOVENTIN®,ISABRAZE®,SUPER PURE NICKEL,ISA®SIL,NICKELIN W,SCOPPER,ISA®CHROM 30,ECOPPER,ISA®MINUS,ISA®¬NICKEL,NIFE28,ISA®¬CHROM 30,ALLOY 127(2),ISA®NICKEL,ALLOY 90,PURE NICKEL(1),ISATHERM® PLUS,NICROSIL,ZERANIN®30,ISATHERM®MINUS,ISA®CHROM 80,E¬COPPER,ISA®13,ACOPPER 2.5,ISA® MINUS,NICKEL 99.2,ISA®NICKEL,MANGANIN®,ISA®¬CHROM 80,ALLOY 60,RESISTHERM®2),ISA®¬SIL,IRON,ISACON,ISABRAZE,A¬COPPER 11,ISA®CHROM 60,ISAOHM®,NISIL,SPECIAL NICKEL,ISA¬BRAZE®,ACOPPER 2.5,ACOPPER 11,ALLOY 127,CENTANIN®,ISOTAN®,ISATHERM®PLUS,ECOPPER

选型指南 - ISABELLENHUETTE PDF 中文下载

【技术】ISA采样电阻的ISA-PLAN®工艺，使得产品具有极低电感与超低热内阻

在ISA-PLAN®技术中，用ISA的电阻合金 (MANGANIN®, ZERANIN®) 薄膜通过蚀刻技术制造精密电阻和功率电阻元件，这些元件以电绝缘的方式装在具有良好导热性能的金属基质上。ISABELLENHUETTE的精密电阻和功率电阻所具有的平面结构和优化的电流密度分布特性，让其可以具有低电感结构形式和极低的热内阻。优化的电流密度分布可避免出现过热点。

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【经验】ISA高精度合金电阻BVS-I-R002-1.0助力医疗级动力电池组应用

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