一种多相驱动系统的同步采样电路的制作方法

本发明涉及半导体芯片，特别是涉及一种多相驱动系统的同步采样电路。

背景技术：

1、在多相驱动系统（如三相电机驱动、多相电源变换器）中，常需要对多路模拟信号（例如各相电流采样信号）进行采集与量化，以实现闭环控制、状态监测或保护功能。以三相电流采样为例，一种典型的实现方式是在每个电流采样周期内，通过多路复用器（mux）在各相之间轮巡，依次将各相采样电阻或电流传感器输出的模拟电压信号接入后级的放大器和模数转换器（adc），分时完成多路信号的放大与量化。

2、然而，这种分时轮巡的采样量化方案存在固有缺陷：各相信号的采样时刻不同，存在时间差。对于磁场定向控制（foc）等高精度应用场景，理论上需要同一时刻的三相电流信息才能完美地进行坐标系变换。现有方案依赖于一个近似假设，在完成三相采样的整个时间段内，各相电流的变化量远小于电流本身，从而可以近似认为各相是在同一时刻采样的。为了减小因采样时刻不同步引入的误差，通常需要提高采样通路（包括运放和adc）的驱动速度与转换速度，以压缩总的轮巡时间。但这会显著增加硬件设计难度和成本，且无法从根本上消除时间差所带来的误差。当系统存在较高频的电流纹波或负载快速变化时，分时采样引入的误差可能恶化控制性能，甚至导致系统不稳定。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多相驱动系统的同步采样电路，消除对多相驱动系统中各相电流采样的时间差。

2、为实现上述目的，本发明提供一种多相驱动系统的同步采样电路，包括：

3、采样保持模块，用于对多相驱动系统的各相中的表征工作电流的模拟信号进行同步采样并保持为采样电压信号，所述模拟信号为单路模拟信号或双路模拟信号，所述双路模拟信号包括正极模拟信号和负极模拟信号；

4、信号放大模块，与所述采样保持模块的输出端连接，用于将各相保持的采样电压信号进行放大后输出；

5、模数转换器，与所述信号放大模块的输出端连接，用于将各相对应的放大后的所述采样电压信号进行模数转换后输出。

6、进一步的，所述采样保持模块包括多个采样单元，每个采样单元对应多相驱动系统的一个相的一路模拟信号设置，所述采样单元包括采样电容，所述采样单元用于将采样电压信号分别保持在采样电容中。

7、进一步的，所述采样单元包括：

8、采样电容，包括第一端与第二端，第二端作为输出端；

9、第一开关，一端接收多相驱动系统的一个相中的表征工作电流的模拟信号，另一端与采样电容的第一端连接；

10、第二开关，一端与所述采样电容的第二端连接，另一端与共模电压端连接；

11、第三开关，一端与参考电压端连接，另一端与所述采样电容的第一端连接，

12、第四开关，一端与所述采样电容的第二端连接，另一端为输出端。

13、进一步的，所述模拟信号为双路模拟信号；每个相对应设置两个采样单元，分别用于采样正极模拟信号和负极模拟信号，每个所述采样单元包括：

14、采样电容，包括第一端与第二端，第二端作为输出端；

15、第一开关，一端接收对应极性的模拟信号，另一端与采样电容的第一端连接；

16、第二开关，一端与所述采样电容的第二端连接，另一端与共模电压端连接；

17、第四开关，一端与所述采样电容的第二端连接，另一端为输出端；

18、其中，同一相的两个采样单元之间还设置有公共开关，所述公共开关的两端分别与两个采样单元中的采样电容的第一端连接。

19、进一步的，所述采样单元包括：

20、采样电容，包括第一端与第二端，第二端作为输出端；

21、第一开关，一端接收多相驱动系统的一个相中的表征工作电流的模拟信号，另一端与采样电容的第一端连接；

22、第二开关，一端与参考电压端连接，另一端与所述采样电容的第一端连接。

23、进一步的，所述模拟信号为双路模拟信号；每个相对应设置两个采样单元，分别用于采样正极模拟信号和负极模拟信号，每个所述采样单元包括：

24、采样电容，包括第一端与第二端，第二端作为输出端；

25、第一开关，一端接收对应极性的模拟信号，另一端与采样电容的第一端连接；

26、其中，同一相的两个采样单元之间还设置有公共开关，所述公共开关的两端分别与两个采样单元中的采样电容的第一端连接。

27、进一步的，所述信号放大模块包括：

28、共享运算放大器，第一信号输入端与各所述采样单元的输出端连接，第一信号输入端对应的反相输出端输出放大后的采样电压信号；

29、反馈电容，并联在所述共享运算放大器的所述第一信号输入端与所述反相输出端之间。

30、复位开关，并联在所述反馈电容两端；

31、进一步的，所述信号放大模块还包括：

32、分时输出开关，第一端与所述共享运算放大器的所述反相输出端连接，第二端与所述模数转换器的输入端连接。

33、进一步的，所述信号放大模块包括多个放大子单元，各放大子单元分别对应一个采样单元设置，包括：

34、子运算放大器，第一信号输入端与对应采样单元的输出端连接，第一信号输入端对应的反相输出端输出放大后的采样电压信号；

35、子反馈电容，并联在所述子运算放大器的所述第一信号输入端与所述反相输出端之间。

36、子复位开关，并联在所述子反馈电容两端；

37、子输出开关，一端与所述子运算放大器的所述反相输出端连接，另一端与所述模数转换器的输入端连接。

38、为实现上述目的，本技术还提供一种多相驱动系统的同步采样方法，包括：

39、对多相驱动系统的各相中的表征工作电流的模拟信号进行同步采样，并将采样得到的模拟信号保持为采样电压信号，所述模拟信号为单路模拟信号或双路模拟信号，所述双路模拟信号包括正极模拟信号和负极模拟信号；

40、将各相保持的采样电压信号进行放大后输出；

41、将放大后的各相对应的采样电压信号进行模数转换后输出。

42、进一步的，所述将各相保持的采样电压信号进行放大后输出的具体步骤包括：

43、将各相保持的采样电压信号分时地依次通过共享放大路径进行放大，并分时输出。

44、进一步的，所述将各相保持的采样电压信号进行放大后输出的具体步骤包括：

45、将各相保持的采样电压信号分别通过各自对应的独立放大路径并行放大，将放大后的各相信号分时选通输出。

46、为实现上述目的，本技术还提供一种驱动芯片包括如上所述的多相驱动系统的同步采样电路。

47、本发明提供的多相驱动系统的同步采样电路，实现了多相模拟信号的真正同步采样。通过采样保持模块在同一时刻对各相表征工作电流的模拟信号进行同步采集，并将采集到的信号分别保持在各自的采样电容中，后续的分时量化操作不再影响采样时刻的一致性。无论后级放大器和adc的速度如何，最终输出的各相数字量均对应于同一时刻的电流信息，从根本上消除了传统轮巡方案中因采样时刻不同步而产生的相位差误差，提高了电流采样精度，为后续高精度磁场定向控制（foc）或多相均流控制提供了准确的同步电流数据。

48、本发明提供的多相驱动系统的同步采样电路，能够适配不同的成本与性能需求，一种实施方式采用单个共享放大器与单个adc，通过通道选通开关网络分时处理各相信号，具有电路面积小、功耗低的优点，适用于对成本敏感且量化时间充裕的应用场景。另一种实施方式采用多个专用放大器分别处理各相信号，再通过输出选通开关网络分时接入共享adc，既保留了同步采样的一致性，又能对各相信号进行并行放大，从而加快了整体量化速度，适用于对响应时间要求较高的实时控制系统。

49、本发明提供的多相驱动系统的同步采样电路，同步采样与分时量化相分离，量化阶段可以以较低的速度分时处理各相信号，后级放大器和adc无需具备高速切换能力，降低了硬件设计门槛和功耗。

50、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。