【经验】精密焊接电阻应用于11KW伺服驱动器时，如何避免采样电压不稳定、分流器周围温度高的问题

时间： 2021-03-20 来源：世强

技术问答

笔者最近做了11KW伺服驱动器成本优化的任务，其中一项优化就是使用分流器替代霍尔，在降低成本的同时也能配合软件做性能上的提升。本文把笔者在使用中的一些经验分享给大家。

11KW伺服驱动器额定电流为23A，具有三倍的过载能力，使用分流器采样电流的话分流器的选择上需要配合ADC芯片的输入范围进行选取，笔者使用的芯片是ADI公司的AD7401A，输入范围最大可达±320mV，笔者选用的分流器阻值为2.67mΩ，在三倍过载的情况下，输入给AD7401A的模拟量电压范围是±260mV（三倍过载情况下电流的峰值为：3*23A*1.414=97.566A，在此峰值电流下，分流器上采集到的电压为：97.566A*2.67mΩ=260.50122mV）。笔者选择的是业展公司的SBN系列，其特点主要有：

图1.1 业展SBN系列电阻的特征

笔者选用的是三个8mΩ的电阻进行并联得到需要的阻值，在使用此款分流器时有几点经验分享一下：

1 采样信号以及参考电源走线

SBN系列分流器属于贴片型电阻，就只有两个贴片焊盘，没有采样信号的引脚，所以采样信号需要从两个焊盘中引出PCB线，但是往往ADC芯片的供电参考端也需要从焊盘上引出线，这样就会导致信号线与电源参考端都从一个焊盘引出线，导致采样电压不稳定而使得ADC转换出来的电流偏差较大的问题存在。

图1.2 错误的PCB走线示意图

图1.2中焊盘引出的信号线在ADC的输入侧进行了区分，一端进入ADC进行采样，另一端做电源的参考端，导致电源的噪声也会进入ADC采样引脚；故障的现象是随着负载电流的增大，ADC处理之后的结果偏差也增大，导致伺服驱动器面板显示的电流与实际电流偏差增大；

正确的PCB走线应该是在分流器的焊盘处进行区分，一端送给ADC进行采样，另一端送做电源的参考端，见下图所示。

图1.3 正确的PCB走线示意图

通过调整PCB走线，之前的故障现象消失。伺服驱动器面板显示的电流与实际电流保持一致。

2 分流器周围温度高

分流器在进行电流采样的时候本身会发热，周围的温度会升高，笔者在做第一台样机的时候，分流器的铜箔没处理好，导致铜箔以及分流器发热严重，见下图所示：

图1.4 第一台样机时的铜箔温度

图1.5 U/V处铜箔示意图

在第一台样机的时候，因为板子是四层板，所以U/V功率铜箔每一层都会走线，最终引至功率端子处，每一层的功率线都流过较大的电流而发热，每一层都发热，而热量又散不出去，导致铜箔发热，针对此问题对PCB进行修改，图示如下：

图1.6 修改之后的U/V功率线示意图

PCB修改的时候，U/V/W功率线上分别增加过孔，增大散热的点，同时U/V的铜箔加宽；更改之后的整机温升示意图如下：

图1.7 修改PCB之后的温升图示

通过上述的信息，在使用分流器采样输出电流的时候一定要注意采样信号的走线与电源的参考端区分开，防止出现电源干扰采样点，针对铜箔发热的问题，功率线走线的时候一定要注意多增加过孔便于散热。

业展电子公司的SBN系列电阻属于精密电阻，电阻值最低可做到1mΩ，同时具有较好的散热性，价格较低，具有较高的性价比，适合在5.5KW-11KW的伺服驱动器上使用。

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