FOC控制中如何利用芯片内部的运放设计电流采样电路？

CW32L012特色外设

最近开发电机控制的项目，我开始使用最新的CW32L012做主控，CW32L012作为混合信号MCU，相比于传统MCU控制，集成度较高，性能当然也更好，加之又是48Pin的芯片，因此我开始做的关于CW32L012主控的电机驱动项目，都是软硬件支持FOC控制的。

FOC，磁场定向控制，电机控制中绕不开的算法，旨在通过精确地控制磁场大小与方向，更精确的地完成电机控制。而磁场的控制，则是控制电机绕组的电流，这离不开对电机各相电流的精确采样，我们在开发过程中，通常使用采样电阻得到的电流电压降信号，差分输出到运放的输入端，然后再按一定比例关系放大。

CW32L012由于内部集成 2 个运算放大器（OPA），配合外部电路可实现通用运放的各种功能。

很多朋友初次使用这类MCU时，并不知道如何设计其相关电路。这里给大家看一下，如果使用外部运放，我们如何设计这个电路（下文均以低侧采样举例）：

上图是对母线电流采样后，经外部运放LMV321放大后，输出给CW32L010的ADC引脚（CW32L010无内置运放）。

而CW32L012作为L01X系列的最新混合信号MCU，内部运放功能框图如下：

和外置运放相比，VP和VN可以通过程序控制内部开关使能（EN）来选择输入通道。

我们在硬件设计上，可以简单地将以上IO作为运放的输入输出引脚。此外，MCU内置的运放，基本上都有程控放大的功能，CW32L012也不例外，可以在程序中设置运放增益（x2/x4/x8/x16/x32）。举个例子，黑色框线内为MCU内部电路示意：

但在FOC的电流采样应用中，我们习惯上不使用内部程控放大的模式，而是设计成外部放大电路，参考如图：

为什么会使用外部放大呢？FOC控制的电流采样电路，建议增加偏置，避免运放直接输出负电压，毕竟MCU的ADC量程是在0V以上。

如果使用一般的外部放大模式来满足其他应用，电路设计也非常简单：

CW32L012内部运放拿来做跟随器：

CW32L012 内部集成 2 个运算放大器（OPA），配合外部电路可实现通用运放的各种功能，也可作为程控放大器使用。OPA 正端支持多达 3 路外部模拟输入和 1 路内部 DAC 转换结果，负端支持 2 路外部模拟输入，输出端可配置到 1 个引脚。OPA 具 有校准功能，可通过多种方式触发启动 OPA 校准。OPA 支持正常功耗模式和低功耗模式，可在深度休眠模式下运行。