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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。

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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。

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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

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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

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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

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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。

点击按钮下载《MC SDK V6.x软件HSO功能ADC采样设计说明》原文档。

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