1 はじめに

高精度で低レイテンシの絶縁型位相電流センシングが 3 相インバータの性能に大きな影響を及ぼすため、サーボ ドライブやロボット アプリケーションでは一般的に、絶縁型デルタ シグマ変調器がシャント ベースの位相電流センシングに使用されます。デルタ シグマ変調器は、LVDS または CMOS インターフェイスを使用して MCU にデジタル ビット ストリームを供給し、優れたノイズ耐性、高精度、低レイテンシの位相電流測定を実現します。絶縁型変調器の詳細については、アプリケーション ノート『絶縁型アンプと絶縁型変調器の比較』を参照してください。

多くの場合、シャントと絶縁型デルタ シグマ変調器は電力段プリント基板 (PCB) に配置し、MCU は図 1 に示すように別の制御基板 PCB に配置します。デジタル シグナル インテグリティを実現するには、PCB とインターフェイス コネクタの適切な配線方法が不可欠です。クロックおよびデータ ラインの配線と終端のベスト プラクティスについては、『絶縁型デルタ シグマ変調器を使用したシグナル インテグリティの向上』で説明しています。 『モーター駆動における変調器 (ti.com)』アプリケーション レポート。

図 1-1 MCU から絶縁型変調器へのデジタル インターフェイスを備えた三相インバータの概略ブロック図

変調器のクロック エッジとデジタル ビットストリームの間のタイミングを合わせることは、特に信号パターンが非常に長く追加のバッファやレベル シフタが使用される場合、さらなる設計上の課題となる可能性があります。変調器のクロックとビットストリーム信号の伝搬遅延が長くなると、MCU でのクロック エッジとビットストリーム データの間のタイミングを合わせるために、設計者は変調器のクロックを最大の 21MHz (AMC1306) から例えば 15MHz に減らす必要すら生じます。このため、相電流の総合的な測定レイテンシは、選択した変調クロックに反比例して増加します。たとえば、一般的に使用されるオーバーサンプリング レートが 64 の Sinc3 デシメーション フィルタでは、20MHz 変調クロックでの測定レイテンシ (伝搬遅延) は 4.8us ですが、15MHz 変調クロックのみが使用可能な場合、レイテンシは 6.4us に増加します。

この資料の以下のセクションでは、この設計上の課題を克服するためのデジタル タイミング補償方法の概要を紹介し、絶縁型変調器を使用する設計が最高精度の測定だけでなく非常に簡単な測定も実現できることを示します。